DISCUSIN

Cuando existe una baja concentracin de partculas en el agua, estas se depositan sin interferir. Se denomina a este fenmeno cada libre. En cambio, cuando hay altas concentraciones de partculas, se producen colisiones que las mantienen en una posicin ocurre un deposito masivo en lugar de individual. A este proceso de sedimentacin se le denomina depsito o cada interferida o sedimentacin zonal. Cuando las partculas ya en contacto forman una masa compacta que inhibe una mayor consolidacin, se produce una compresin o zona de compresin. Este tipo de sedimentacin se presenta en los concentradores de lodos de las unidades de decantacin con manto de lodos. Maldonado (2008)Maldonado (2008), nos dice que el fenmeno de sedimentacin de partculas discretas por cada libre, tambin denominado en soluciones diluidas, puede describirse por medio de la mecnica clsica. En este caso, la sedimentacin es solamente una funcin de las propiedades del fluido y las caractersticas de las partculas, que en este caso seran la fuerza de flotacin (FF), que es igual al peso del volumen del lquido desplazado por la partcula (Principio de Arqumedes), y fuerza gravitacional (FG).

Para Coulson, Richardson y Backhurst (2003), la velocidad de sedimentacin de una suspensin de partculas finas resulta difcil de predecir debido al gran nmero de factores que implica. Por ejemplo, la presencia de un soluto ionizado en el lquido y la naturaleza de la superficie de las partculas afectaran el grado de floculacin y, por lo tanto, al tamao medio y densidad de los flculos. La floculacin de una suspensin tiene lugar normalmente de forma muy rpida, de manera que no es posible detectar un aumento en la velocidad de sedimentacin en las primeras etapas, despus de la formacin de la suspensin. Otro factor que influye tambin sobre la velocidad de sedimentacin es el grado de agitacin de la suspensin. Una agitacin suave puede producir una sedimentacin acelerada si la suspensin de comporta como un fluido no newtoniano, en el aspecto de ser la viscosidad aparente funcin de la velocidad de cizalla. En cambio si la viscosidad aparente puede atribuirse probablemente a la reorientacin de las partculas. El efecto de la agitacin, sin embargo, es ms notable en la consolidacin del sedimento final, en la que puede evitarse la formacin de puentes entre las partculas por medio de una agitacin suave. Durante estas etapas finales de consolidacin del sedimento, el lquido es exprimido de un lecho de partculas que estn cada vez ms estrechamente empaquetadas.

Por otra parte, Alayon (1996) estudi la influencia de la concentracin en la velocidad de sedimentacin y determin que con un incremento de la misma en la suspensin, disminuye la velocidad de sedimentacin

Por otro lado, Santibaez (1997) en su trabajo pudo notar como la rugosidad que pueda poseer una partcula (en este caso su estudio se refiri nicamente a carbonato de calcio) influye de manera negativa en la sedimentacin ya que la velocidad que se obtiene es menor que la predicha por la teora cuando se consideran partculas esfricas. Adems Santibaez observ que la velocidad de sedimentacin del carbonato de calcio disminuy a medida que la amplitud de la distribucin de tamao de partcula aumentaba notando la relacin entre ellas, por lo que concluy que la velocidad de sedimentacin de una suspensin depende de la forma y el tamao de las partculas.

Ahora bien si se considera un tiempo de sedimentacin infinito, la resistencia se equilibrar con el trmino del peso sumergido y se alcanzar la velocidad lmite para el sistema, esta velocidad constante para la cual la aceleracin es nula se denomina Velocidad Terminal. Desde otra ptica si se considera que la partcula que sedimenta, cayendo en un campo gravitacional, de tal manera que otras partculas que pudieran estar presentes no interfieran su cada, conforme sta cae, la velocidad aumenta y continua aumentando hasta que las fuerzas acelerantes y de resistencia se igualan. Cuando se alcanza este punto, la velocidad de la partcula permanece constante durante el resto de la cada, hasta que las fuerzas se desvanecen. (Mrquez,1999)

La forma de la partcula afecta notablemente la velocidad de sedimentacin, ya que es sta la que determinar la influencia de la friccin superficial o arrastre de la partcula en el proceso. Al poner en contacto cualquier superficie con un fluido y existe un movimiento relativo entre ellos, se desarrollar una fuerza de friccin entre el slido y el fluido, aunada a lo cual se genera otra fuerza debido a la aceleracin o desaceleracin del fluido. Estos efectos se pueden presentar cuando se cambia la trayectoria del fluido o cuando el fluido rodea un cuerpo slido colocado en su trayectoria. Este fenmeno es llamado arrastre debido a la forma. (Fabiani, 1999)Mrquez (1999), seala que incrementar el nmero de partculas en un fluido, disminuye la velocidad de descenso de cada partcula por separado, por lo que las suspensiones que poseen una alta concentracin, presentan grandes disminuciones en la velocidad de sedimentacin de las partculas, lo que ocurre a raz de un fenmeno usualmente referido como impedimento del proceso de sedimentacin; ste hace que la velocidad de sedimentacin de la masa de las partculas ocurra a una velocidad casi uniforme.En suspensiones de concentracin diluida, las partculas descienden libremente en el fluido, que es desplazado hacia arriba por las partculas que llegan al fondo, las suspensiones de concentracin intermedia sedimentan en canales, dichos canales son aproximadamente de la medida del dimetro de las partculas y se desarrollan durante la sedimentacin, aumentando debido a la fuerza del fluido que se desplaza hacia arriba a travs de la masa de slidos.

El que ocurra la disminucin de la velocidad de sedimentacin, se debe a que en suspensiones de concentraciones elevadas, es imposible la formacin de canales de retorno de fluido debido a la falta de altura en esta zona y a la pequea cantidad de fluido remanente en el fondo del sedimentador. En esta regin, la velocidad de descenso (compactacin) se hace muy lenta (Santibaez, 1997)

Menciona Zaki (1954), que la coagulacin es el aglomeramiento de partculas coloidales mediante fuerzas qumicas. El proceso ocurre segundos despus de la aplicacin del qumico coagulante al agua. Un mezclado intenso es necesario en este punto para asegurar la uniformidad en la distribucin del qumico antes de que la reaccin de coagulacin concluya. La floculacin es la coalescencia de partculas coaguladas en partculas ms grandes. Idealmente la compactacin tambin ocurre. Este proceso es una reaccin mucho ms lenta que la anterior y mucho ms dependiente del tiempo y de la cantidad de agitacin.

El agente floculante o coagulante (generalmente una sal hidrolizante tal como sulfato de aluminio), es dispersado mediante movimientos turbulentos a travs del fluido que est siendo tratado. El tiempo requerido para la floculacin, generalmente se encuentra entre los 30 y 60 minutos. La formacin de flculos de tamao apreciable, puede ser evitada mediante un mezclado directo durante la adicin del coagulante. Es importante tener presente que el tiempo total de sedimentacin depende mucho del tipo de agente floculante que se use y obviamente de la cantidad que se dosifique del mismo. En partculas floculadas, un nmero de partculas pequeas se agrupan entre s. Los flculos pueden contener apreciables cantidades de lquidos dentro de los espacios vacos de las partculas. La forma y la densidad guardan muy poca relacin con las caractersticas naturales de las partculas originales. Por estas razones, la determinacin de la velocidad de sedimentacin en partculas floculadas es muy emprica (Svarovsky, 1988).

BIBLIOGRAFIA

John Metcalfe Coulson, J. F. Richardson, J.R. Backhurst. Ingeniera qumica: unidades SI. Operaciones bsicas (2003). Espaa. Editorial Revert.Pag.221. V. Maldonado. Captulo 7: Sedimentacin (2008). Santibaez, D.Influencia de la temperatura y granulometra en la sedimentacin gravitacional de Carbonato de Calcio. Trabajo Especial de Grado. Universidad Central de Venezuela. Caracas. 1997.Richardson, J. F.; Zaki, W. N.Sedimentation and Fluiditation. Part I. Chemical Engeneering. Vol. 32. 1954. "Mrquez, J.; Marval, A.Evaluacin de la velocidad de sedimentacin de suspensiones de carbonato de calcio con partculas entre 5 y 200 micrones (1999). Fabiani, A.; Del Hierro, T. Efecto del tamao de las partculas en las caractersticas del revoque (1999). Hernndez, Y. Influencia de la Forma y el Tamao de las partculas sobre la velocidad de Sedimentacin de una Suspensin (2000). Caracas. Alayn, M.J. Obtencin y manejo de datos del proceso de sedimentacin gravitacional (1996). Svarovsky, L.Solid Liquid Separations. 2da edicin. Editorial Butterworths. Londres. 1988.