Procesos de Separación I - Clasificación de Sedimentadores

7/25/2019 Procesos de Separación I - Clasificación de Sedimentadores

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Procesos de Separación IClasificación de Sedimentadores

Por:

Abner C. Yam Couoh

Profesor:

Ing. Roberto D. Cambranis Meneses



Sedimentación

a sedimentación es una operación de separación sólido-líquido en la !ue las partículas sólidas se separan debido a

la diferencia de densidad entre las dos fases presentes.

Se usan con el ob"eti#o de

concentrar partículas sólidasespesadores de fangos para el

tratamiento de aguas residuales$ o

bien para obtener agua sin

part%culas sólidas. &'isten tambi(nseparadores de grasas ) aceites

empleados en la depuración de

aguas residuales.



Sedimentadores

as part%culas m*s pesadas !ue en el fluido est*nsuspendidas pueden separarse de un gas o un li!uido en

un tan!ue de sedimentación. Sin embargo, los dispositivos

sencillos requieren de mucha mano de obra para retirar las

partículas sedimentadas del fondo del tan!ue.os separadores industriales est*n pro#istos de un sistema

para la separación continua de los sólidos sedimentados.

La separación puede ser parcial o prácticamente completa.

+n sedimentador !ue retira casi todas las part%culas de un

l%!uido se conoce como clarificador, mientras !ue uno !ue

separa los sólidos en fracciones recibe el nombre de

clasificador .



,ipos de sedimentadores

a sedimentación o la decantación se reali-an en reactores

denominados sedimentadores o decantadores.

Dependiendo del tipo de sedimentación que se lleva a

cabo en ellos los podemos clasificar en:

Clarificadores ) espesadores

Clasificadores

Sedimentadores centr%fugos



Clarificadores primariosa clarificación primar%a se refiere a la sedimentación o

flotación libres de partículas que no cambian de tamaño, niforma. os clarificadores primarios se dise0an para una

separación determinada 1normalmente 23 $ 4356 de los

sólidos en suspensión en el #ertido de entrada. &n general

tienen los siguientes par*metros:

7 Carga hidr*ulica 8/9$9/ m;<m9=h

7 ,iempo de retención: 8/$; h

7 Carga sobre #ertedero >93 m;<m 1l6=h

&ntre los e!uipos de clarificación primaria podemos

encontrar:



Desarenadores

Son estructuras hidr*ulicas para remo#er la arena del aguacaptada para un sistema de apro#echamiento.

,ienen por ob"eto separar del agua cruda la arena )

part%culas en suspensión gruesa/ con el fin de e#itar se

produ-can depósitos en las obras de conducción/

protegerlas bombas de la abrasión ) e#itar sobrecargas en

los procesos posteriores de tratamiento. &l desarenado se

refiere normalmente a la remoción de las part%culas

superiores a 3/9 mm.

,enemos dos tipos de desarenadores: los longitudinales )

los de vórtice.



Desarenadores longitudinalesConsisten en hacer pasar el agua residual a tra#(s de un

canal/ de dimensiones apropiadas !ue mantenga la #elocidaddel gua en un #alor pró'imo a 3.; m<s/ )a !ue a esa #elocidad

se produce la decantación de las arenas en el fondo del canal/

manteniendo en suspensión por arrastre los sólidos en

suspensión de menor densidad.as part%culas est*n sometidas a dos

#elocidades: de arrastre por la

velocidad del fluido (V ! de caída por

su densidad (v.a altura del fluido va a determinar la

longitud de la unidad / )a !ue depende

tambi(n del tiempo en !ue tarden en

sedimentar las part%culas.



Desarenadores de #órticeConsisten en un tan!ue cil%ndrico al cual ingresa el agua a

tratar/ creando un #órtice dentro del cilindro. &l efluente salepor el centro de la parte superior de la unidad desde un

cilindro rotatorio/ llamado tambi(n ?o"o@ del fluido. as

fuer-as centr%fuga ) gra#itacional/ limitan la liberación de las

part%culas con densidad superior a la del agua.as part%culas de arenas se

sedimentan por gra#edad en la parte

inferior de la unidad/ mientras !ue

las part%culas org*nicas ) dem*spart%culas separadas de las arenas

por acción de las fuer-as

centrifugas/ abandonan el

desarenador con el efluente.



Desarenadores aireados

Disponen de un colector pro#isto de difusores !ue crean unmo#imiento de tipo helicoidal al agua a su paso por el e!uipo.

a #elocidad de giro o rotación del agua #endr* determinada

por la cantidad de aire in)ectado a tra#(s de los difusores. A

ma)or cantidad de aire/ ma)or #elocidad de giro/ de tal forma!ue se puede establecer la #elocidad adecuada actuando

sobre la cantidad de aire in)ectado.

ariando la cantidad de aire in)ectado/ se #ar%a la #elocidad degiro ) en consecuencia la fuer-a ascensional/ permitiendo la

separación solo de part%culas de alto peso especificado.



Para obtener una arena limpia/

la arena e'tra%da del

desarenador se introduce en un

la#ador 1clasificador6 de arena

donde se elimina la posible

materia org*nica depositada.



Clarificadores rectangularesConsisten en balsas rectangulares donde el agua entra por

uno de sus e'tremos/ saliendo por el opuesto/ siendo el flu"oparalelo a la dimensión m*s larga.

os fangos depositados en el fondo del e!uipo/ son

arrastrados hasta uno de los e'tremos por un sistema de

ras!uetas o bien/ mediante puentes mó#iles.os sólidos arrastrados por las

ras!uetas son depositados en

un canal trans#ersal/ de donde

son eliminados por medio de une!uipo de bombeo/ sifón/

tuber%a de purga/ etc. as

purgas de lodos suelen

reali-arse intermitentemente.



Clarificadores circulares

Consisten en una cuba normalmente construida en hormigón/

en la cual la alimentación se reali-a por la parte central/ !uedispone de una campana responsable de disipar la energ%a

cin(tica con !ue entra el agua en el e!uipo ) la distribución

del flu"o en todas las direcciones. a salida del agua

clarificada se lle#a a cabo a tra#(s de un #ertedero perif(rico.

Colgando del mencionado puente radial/ se encuentran las

ras!uetas de barrido de fondo !ue despla-an los fangos !ue

son purgados al e'terior.

a solera del fondo/ tiene una pendiente hacia el centro para

facilitar el despla-amiento de los fango



Cl ifi d d l i li d d



Clarificadores de placas inclinadas o de

lamelas.

Consisten en una cuba rectangular con unos pa!uetes de

placas paralelas separadas entre 9 ) cm o bien un con"untode tubos en forma de panel/ con un Angulo entre 2B ) 43B

con respecto a la hori-ontal.

Se les hace pasar agua a tra#(s de los pa!uetes de placas

paralelas de tal manera !ue os sólidos presentes en el aguadecanten sobre las placas/ desli-*ndose sobre la superficie

de la misma hasta alcan-ar la -ona de retirada de lodos.

& t l t " t t



&ntre las #enta"as !ue presentan estos

e!uipos se encuentran:

• a distancia a recorrer por los sólidos en su

decantación/ es la separación perpendicular entre las

placas

• a superficie de decantación es la suma de las

pro)ecciones en el plano hori-ontal de las placas

instaladas.

• o anterior se traduce en e!uipos mucho mas

compactos con necesidad de superficie menores !ue los

decantadores circulares ) rectangulares.



Des#enta"as

• Aparición de malos olores

• Debido al pe!ue0o espacio en el caso de los

decantadores/ puede haber !uedado pe!ue0as

part%culas por un aumento el caudal ) en consecuencia

esto es una p(rdida de rendimiento.



&spesadoresCuando en la separación se produce una decantación ) un

posterior espesamiento de los lodos/ se trata de unespesador.

b"eti#o:

"oncentrar los fangos diluidos a trav#s de diferentes procesos

de tal manera que los tratamientos posteriores resulten de

menor tamaño, al disponer de menor volumen.

&l proceso se puede clasificar de la siguiente manera$

• %spesado por gravedad

• %spesado por flotación

Ambos son similares a la decantación ) flotación pero con par*metros de

dise0o diferentes.



&spesado por gra#edadSe lle#a acabo en tan!ues similares a los usados en

decantación obteni(ndose un fango espesado ) un li!uidoclarificado 1se en#%a a cabe-a de tratamiento6

Se basa en la diferencia de densidad entre el agua ) los

sólidos en suspensión 1m*s usado en espesamiento6.

• Son est*ticos

• orma cil%ndrica

• Parte inferior cónica con pendiente

pró'ima a 2B 1para facilitar descargadel fango pesado6.



&spesador por flotación

Cuando la densidad de los fangos a espesarsea ba"a 1fangos biológicos6 se puede utili-ar

este sistema con modalidad de aire disuelto

en la recirculación.



Clarificadores secundarios

&n las aguas residuales pueden e'istir una serie depart%culas !ue no son factibles separarlas por

decantación, debido a su pequeño tamaño, ba&a

densidad o cargados el#ctricamente formando

coloides.

&l me"or proceso para efectuar la separación de

est*s part%culas con estas caracter%sticas es de

coagulación – floculación/ !ue son dos procesos

distintos utili-ados en con"unto.



Coagulación

&ste proceso consiste básicamente en la neutrali'ación de las

cargas el#ctricas de los coloides ! emulsiones !ue dan lugar a

fuer-as de repulsión que impiden su separación a trav#s de la

decantación o flotación.

Se consigue la desestabili-ación o neutrali-ación mediante la

dosificación de reacti#os !u%micos ) agitación #igorosa.

Si al agua residual con materia coloidal se le hace pasar una

corriente electrica continua/ las particulas cargadas ser*n

atraidas hacia uno u otro electrodo de acuerdo al signo de sucarga.



Al potencial en la superficie de la nube se le denomina potencialzeta.

Cuando se produce la neutralización de las cargas eléctricas por

coagulación, el potencial zeta se anula.



Proceso de coagulación

Adición de iones !ue reaccionen con lasuperficie ) disminu)an su potencial.

Adición de polielectrolito

Eatural: Almidón/ celulosa/ alginatosSint(ticos: Monómeros simples 1aniónicos/

catiónicos ) no iónicos6

Adición de sales met*licas 1aluminio o

hierro6



loculaciónDebido a !ue las part%culas formadas en el proceso son mu)

pe!ue0as es mu) dif%cil su decantación/ siendo necesaria sureagrupación en otras de ma)or tama0o formando una

especie de pi0a o ristra !ue permita una ma)or #elocidad de

decantación.

A este proceso de reagrupamiento de las partículas enotras de mayor tamaño se le denomina floculación.

os hidróidos metálicos formados en el proceso de

coagulación tienen tendencia a formar unos coágulos queadsorben las partículas en suspensión/ formando unos

flóculos de tama0o #isible/ son bastante higroscópicos lo !ue

da lugar a retenciones de mol(culas de agua.



Proceso de floculación

Dosificación de polielectrolitos org*nicos !uealto peso molecular ) larga cadena !ue fi"en

las part%culas sólidas/ formando unas nue#as

part%culas de ma)or tama0o/ compactas )

f*cilmente decantables.

Mientras !ue la coagulación

es una reacción de tipo

!u%mico/ siendo la fuer-a

primaria de tipo electrost*ticoo interiónico/ en el proceso

de floculación predominan la

formación de puentes o

enlaces de tipo f%sico.



CoaguladoresPor tratarse de una reacción de tipo !u%mico de primer orden/

tiene lugar de forma pr*cticamente instant*nea/ #iniendodeterminado el tiempo de re$tención del sistema por el preciso

para !ue el agua residual se me-cle perfectamente con el

reacti#o

%l tiempo de retención para una correcta coagulación estácomprendido entre ) ! * minutos.

os reactores utili-ados en este proceso pueden ser de dos

tipos:Sección circular . &n este caso el di*metro ) altura del reactor

tiene apro'imadamente la misma dimensión.

Sección rectangular : Siendo los tres lados de las mismas

dimensiones.



loculadores

Por tratarse de una adsorción de tipo f%sico el tiempo de

retención en el floculador es superior al caso de la

coagulación. %stá comprendido entre )+ ! *+ min.

os floculadores al igual !ue los coaguladores son de dos

tipos:

Sección circular : &l di*metro ) la altura son de las mismas

dimensiones

Sección rectangular : Siendo los tres lados de las mismas

dimensiones.



Decantador

os decantadores utili-ados en un proceso de coagulación Ffloculación son similares a los empleados en el tratamiento

primario con#encional.

Clarifloculador



Clasificadores

a clasificación es la separación de part%culas en dos o m*s

fracciones granulom(tricas en función de la #elocidad de

asentamiento dentro de un fluido.

&n los clasificadores se tienen dos corrientes diferenciadas

por la #elocidad de asentamiento de las part%culas !ue las

componen/ estas corrientes son:• +na corriente formada por part%culas de asentamiento m*s

r*pido a la !ue se le denomina: pesados/ arenas/

productos de la descarga inferior o sobre tama0os.

• a otra corriente est* formada por part%culas de menor#elocidad de asentamiento denominadas: ligeros/ lamas/

rebose/ derrame o productos de la descarga superior.



Clasificador Spit-Gasten

C*mara de precipitación por gra#edad/ consiste en una serie de

recipientes cónicos de di*metro creciente en dirección del flu"o



Clasificador de doble cono&l material a separar se introduce en suspensión en el centro del cono

interior/ manteni(ndose el ni#el del li!uido ligeramente por encima del ni#eldel rebosadero/ de manera !ue e'iste un flu"o descendente continuo de

li!uido en el ncleo central/ las part%culas son transportadas al espacio

angular/ las part%culas mas pe!ue0as son arrastradas por el li!uido !ue

rebosa ) las part%culas ma)ores sedimentan contra la corriente de li!uido

retir*ndose por el fondo.

Clasificador de rastrillos StoGes de



Clasificador de rastrillos StoGes dedoble acción

iene forma de artesa con fondo

inclinado liso 1H$826. La parte inferior

de la artesa será la 'ona o estanque

de decantación. a alimentación es

introducida por un canal trans#ersal a

cierta distancia de la pared inferior de

la artesa !ue constituir* el rebosadero.

as part%culas o granos m*s finos/ ) la

ma)or parte del agua/ son e'tra%dos

por rebose mientras !ue las part%culas

de ma)or dimensión a la de corte son

e'tra%das por los rastrillos/ !ue est*n

animados de un mo#imiento !uepermite el rastrillado del piso de la

artesa 1a#ance6 ) un ale"amiento del

piso con retorno hacia atr*s para

#ol#er a iniciar el ciclo 1retroceso6.



Clasificador de ,ornillo de doble e"e

Constan de un tornillo de Ar!u%medes !ue hace de órgano de ele#ación.

&ste tornillo es de gran di*metro puede ser de paso simple/ doble oincluso triple.

ara el lavado de arenas gruesas, el e&e del tornillo dispondrá en su parte

inferior de unas paletas que servirán para obtener un agua turbulenta ! la

máima fricción entre las partículas.

e emplean como lavador-decantador o como espesador en preparación

de arenas, caolín, etc.



Clasificador de ,ambor Jardinge

Consiste en un tambor cil%ndrico con cierta inclinación ) pro#isto

interiormente de un tornillo !ue #a a transportar los gruesos o hundidossobre unos cangilonesK estos cangilones ele#ar*n ) depositar*n el

material

sobre una canaleta/ e'pulsando el hundido al e'terior.



Sedimentadores centr%fugos

os separadores centr%fugos se basan en el principio comnde !ue la rotación de un ob"eto en torno a un e"e o punto

central/ a una distancia radial constante desde dicho punto/

produce una fuer-a !ue acta sobre dicho ob"eto.

Centrifuga de discos con bo!uilla de



Centrifuga de discos con bo!uilla de

descarga

&l producto a ser separado se introduce a tra#(s de un tubo de

alimentación fi"o 186 en el distribuidor196 del tambor rotante. a separación tiene lugar en el interior del pa!uete

de discos

1;6.as fases li!uidas separadas se dirigen a tra#(s del pa!uete de discos

hasta las c*maras del rodete en la parte superior del tambor ) son

descargadas desde ah% mediante un rodete 16

os sólidos separados son

recogidos en la c*mara de sólidos

126 ) son e'pulsados

periódicamente



&l tambor de una centr%fuga de discos consiste de una parte inferior 146 en

la !ue se encuentra el mecanismo de descarga hidr*ulico ) de una partesuperior. as aperturas 1H6 para la descarga de los sólidos ubicados en la

pared e'terior del tambor est*n abiertas por un bre#e momento a plena

#elocidad despla-ando as% #erticalmente el pistón desli-ante mó#il. &l

pistón desli-ante es controlado llenando ) #aciando la c*mara de cierre 1L6

deba"o del pistón desli-ante mediante las #*l#ulas del tambor.

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