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UNIVERSID D N CION L DE NC SH
S NTI GO NTUNEZ DE M YOLO
SEMESTRE 2015- II
NELLY CASTRO [email protected]
DEL
ESFUERZO
DE
SUS
HIJOS DEPENDE EL PROGRES
O
DE
LOSP
UE
BLO
S
UNASAM
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Es una operacin unitaria de
separacin de fases slida y
lquida en la que las partculasslidas mas pesadas se
separan del fluido mediante la
accin de la gravedad.
Es un proceso que forma parte
de la potabilizacin del agua yde la depuracin de aguas
residuales.
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Sedimentacin
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Desventajas de la Sedimentacin
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Un sinnimo de decantacin es sedimentacin,
que por definicin significa prcticamente lo
mismo, lo nico que las diferencia, es que en el
proceso de decantacin es el lquido claro
que sobrenada en una suspensin, el que
posteriormente ser de utilidad, y en la
sedimentacin, es el lodo que se deposita en
el seno del lquido el que ser de utilidad.
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La sedimentacin y la filtracin deben considerarse
como procesos complementarios:
Sedimentacin: realiza la separacin de laspartculas ms densas que el agua.
Filtracin: en cambio separa aquellas partculas de
una densidad prxima a la del agua
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1. Sedimentacin Simple : cuando las partculas que
se asientan son discretas, o sea partculas que nocambian de forma, tamao o densidad durante eldescenso en el fluido.
2. Sedimentacin Inducida: cuando las partculasque se sedimentan son aglomerables, o sea que durante
la sedimentacin se aglutinan entre s cambiando deforma y tamao y aumentando de peso especfico.
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La velocidad de sedimentacin
est determinada por las
propiedades del slido, del lquido
o de la mezcla
Propiedades del Slido
DensidadForma
Rugosidad superficial
Distribucin granulomtrica
Partcula
slida
fluido
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Cuando una partcula se mueve a travs de un
fluido existente, varias fuerzas actan sobre
dicha partcula. Para el movimiento de unapartcula rgida en un fluido existen tres fuerzas
que actan sobre los cuerpos, la gravedadque
acta hacia abajo, la fuerza de flotacin que
acta hacia arriba y la resistencia o fuerza de
retardo que acta en direccin opuesta al
movimiento de la partcula. Consideremos una
partcula de masa m Kg. cayendo a la
velocidad V (m/seg) con relacin al fluido.
= F
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= F
R = Fy = m x a
m x a = F E Fr
m x a = mg Wg- Fr (1)
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Donde:m = masa de la partcula slida
W = masa del fluido desplazado por las partculas.
g = aceleracin debido a la gravedad (m/s2 )
En ecuacin (1)
m dV = mg wg FR ..(2)dt
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Stokes: demostr que la fuerza resistente que se opone al movimiento de una
partcula esfrica , para el flujo en rgimen viscoso laminar, resulta igual a:
FR = 3 D u V ..(3)
Donde:
D = dimetro de la partcula
u = viscosidad del fluido
V = velocidad de la partcula en relacin al fluido
Caso de la Esfera
M = V x s = ( D3 ) s (4)
6
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Ecuaciones (3), (4) en (2)
( D3 ) s x dV = ( D3 ) s x g - ( D
3 ) L x g - 3 D u V
6 dt 6 6
( D3 ) s x dV = D3 ( s - L ) g - 3 D u V
6 dt 6
Dividiendo por: ( D3 s ) / 6
dV = ( s - L ) g - 18 u V
dt s D2 s
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dV = 0 por que llega su velocidad lmite igual a cero Vmx
dt
( s - L ) g = 18 u Vms D
2 s
Vm = D2 g ( s - L ) Ecuacin de Stokes: Vlida solo para flujo
laminar y para partculas esfricas18 u
Vm = velocidad terminal o velocidad de sedimentacin
s - L = diferencia de las densidades del slido y del lquido.
u = viscosidad del fluido.
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Ecuacin de Stokes: El criterio para que sea flujo laminar es que: Re 2
Demostr que:
CD = 24
Re
Donde:
CD = coeficiente de retardo o de arrastre.
Re = N de Reynolds.
Conclusiones de Stokes:
- A mayor tamao de partcula, mayor velocidad de sedimentacin .
- A mayor temperatura, mayor velocidad de sedimentacin porque
decrece la viscosidad
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Se parte del mismo principio supuesto para la Ley de Stokes.
R = Fy = m x a = mg Wg - Fr (1)
FR = C D L A V2 ..(2)
2
Para partculas esfricas: A = D24
m = D3 s6
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En la ecuacin (2)
FR = C D . L . D2 V2 ..(2)
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W = D3 L6
m dV = mg wg Fr ..(3)dt
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Reemplazando en la ecuacin (3)
D3 s dV = D3 g ( s - L ) - C D D
2L V2
6 dt 6 8
Dividiendo entre ( D3 ) . s
6
dV = ( s - L ) g - 3 C D L V2 .(4)
dt s 4 D s
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Para Velocidad mxima: Vm = dV = 0
dt
0 = s - L g - 3 C D L Vm2
s 4 D s
Vm2 = 4 ( s - L ) g . D
3 L . C D
Vm = 4 ( s - L ) g . D1/2
3 L . C D
Ecuacin de la Ley de Newton
para Flujo Laminar y Turbulento
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La zona de sedimentacin consta de un
canal rectangular con volumen, longitud
y condiciones de flujo adecuadas para
que sedimenten las partculas.
La zona de salida est constituida porvertederos, canaletas o tubos con
perforaciones que tienen la finalidad de
recolectar el efluente, sin perturbar la
sedimentacin de las partculas
depositadas.
La zona de recoleccin de lodos estconstituida por una tolva con capacidad
para depositar los lodos sedimentados y
una tubera y vlvulas para su
evacuacin peridica.
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Sedimentador por gravedad, que consiste en una serie de recipientes cnicos de
dimetro creciente en direccin del flujo. La suspensin penetra al primer
recipiente, donde se separan las partculas de tamao ms grande y mayor
velocidad de precipitacin. El flujo de derrame pasa al siguiente recipiente, donde
se produce otra separacin. El proceso contina en los recipientes subsecuentes.
La velocidad del flujo ascendente de agua se controla en cada recipiente paraobtener el intervalo de tamao deseado.
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Entrada de
suspensin
Salida de
fluido
Partculas
granulares
Partculas
intermedia
s
Partcula
s finas
Alimentacin
Liquido - liquido
Liquido
Ligero
Liquido
pesado
Pueden ser rectangulares, circulares o cuadrados, pero todos operan por el
mismo principio de recolectar los slidos sedimentables
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Separacin del almidn
Eliminacin de slidos de aguas negras
Industria azucarera
Procesamiento de aceites ( separacin de la Borra).
Tratamiento floculacin aguas para bebidas
refrescantes
Tratamiento efluentes residuales
Principal ventaja: economa energtica
Principal desventaja: espacio, control, tiempo
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Slido sumergido + jugo
Jugo limpio
SEDIMENTADOR
CONTINUO DORR
SEDIMENTADOR
POR LOTE
S + jugo
Cachaza
En la industria azucarera
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Coeficiente de Arrastre en funcin del nmero de Reynolds
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NELLY CASTRO VICENTE
nel lyraquelca@hotmail .com