Actividad 5
Procesos de Separación I
Actividad 5. Separación de sólidos: Sedimentación y centrifugación
Nombre de alumn@:Solis Gomez Bryan ismael No. de control: 23440040
Lecturas recomendadas
1. Christie John Geankoplis_ A. Allen Hersel_ Daniel H. Lepek_Transport Processes and
Separation Process Principles_2018, Prentice Hall.
2. Don W. Green_Perry's_chemical engineers_handbook_2019_Mcgraw hill.
3. Warren L. McCabe, Operaciones Unitarias En Ingeniería Química 1995.
4. Foust Wenzel Clump Maus Andersen, Principios de Operaciones Unitarias, 2006
Instrucciones: Resuelva de manera correcta cada una de las cuestiones que se le plantean
Indicando de manera explícita cada paso utilizado para su solución de acuerdo a lo revisado en las
sesiones de la asignatura.
CONCEPTOS
1. ¿Qué es la sedimentación?
La sedimentación es una operación unitaria de separación mecánica en la cual las partículas
sólidas suspendidas en un fluido se separan debido a la acción de la gravedad o de un campo de
fuerzas, cuando existe una diferencia de densidades entre el sólido y el fluido.
El proceso ocurre cuando la fuerza gravitacional (o centrífuga) supera las fuerzas de arrastre ejercidas
por el fluido, permitiendo que las partículas se desplacen y se depositen.
.
2. ¿Qué tipos de sedimentación existen y bajo qué condiciones se llevan a cabo?
Según el comportamiento de las partículas y la concentración de sólidos, la sedimentación se clasifica
en los siguientes tipos:
a) Sedimentación discreta (Tipo I)
•
Las partículas sedimentan independientemente, sin interacción entre ellas.
•
Se presenta en suspensiones diluidas.
•
El tamaño y la forma de las partículas permanecen constantes.
•
Ejemplo: arenas finas en agua limpia.
b) Sedimentación floculenta (Tipo II)
•
Las partículas se aglomeran durante la sedimentación.
•
Ocurre en suspensiones ligeramente concentradas.
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•
La velocidad de sedimentación aumenta con el tiempo debido al crecimiento de los flóculos.
•
Común en procesos de coagulación–floculación.
c) Sedimentación impedida o zonal (Tipo III)
•
Las partículas se encuentran a altas concentraciones.
•
El fluido queda atrapado entre las partículas y estas sedimentan como un bloque o zona.
•
Se observa una interfaz clara entre el líquido clarificado y la suspensión.
•
Típica en espesadores industriales.
d) Sedimentación por compresión (Tipo IV)
•
Ocurre cuando las partículas ya están en contacto unas con otras.
•
El peso del sólido provoca la compresión del lodo.
•
La velocidad de sedimentación es muy baja.
•
Común en la parte inferior de los espesadores.
3. ¿A qué se refiere las condiciones terminales en el proceso de sedimentación?
Las condiciones terminales se refieren al estado en el cual una partícula alcanza una velocidad
constante
de
sedimentación,
conocida
como
velocidad
terminal.
En este punto, la suma de fuerzas que actúan sobre la partícula es cero, es decir:
•
Fuerza gravitacional
•
Fuerza de flotación
•
Fuerza de arrastre del fluido
4. Algoritmo (diagrama de toma de decisiones) para seleccionar un equipo de sedimentación o
centrifugación
Algoritmo de selección de equipo:
1. ¿Existe diferencia de densidad sólido–fluido?
o
No → No es viable sedimentación ni centrifugación
o
Sí → Continuar
2. ¿La suspensión es diluida (< 1–2 % sólidos)?
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o
Sí → Sedimentador gravitacional (clarificador)
o
No → Continuar
3. ¿Las partículas interactúan o forman flóculos?
o
Sí → Sedimentador floculento o espesador
o
No → Continuar
4. ¿Se requiere alta velocidad de separación o espacio reducido?
o
Sí → Centrífuga
o
No → Sedimentador gravitacional
5. ¿El sólido es muy fino o la diferencia de densidad es pequeña?
o
Sí → Centrifugación
o
No → Sedimentación convencional
6. ¿Se requiere alta concentración de sólidos en la descarga?
o
Sí → Espesador o centrífuga de alta fuerza G
o
No → Clarificador
PLANTEAMIENTOS
Sedimentación
1. Calcular la velocidad terminal para gotas de lluvia de 1 mm de diámetro que caen a
través del aire a 20 °C.
Imágenes de la solución obtenida en clase
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2. Se va a separar una mezcla de sílice y galena, por clasificación hidráulica. La mezcla tiene
un intervalo de tamaños entre 0.08 mm y 0.7 mm. La densidad de la galena es 7500
kg/m3 y la densidad de la sílice es 2650 kg/m 3. Suponga una esfericidad, ψp= 0.806.
a. ¿Qué velocidad de agua se necesita para obtener como producto galena pura?
Suponga una sedimentación sin obstáculos de las partículas y una temperatura
del agua de 20 °C.
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b. ¿Cuál es el intervalo máximo de tamaños para el producto de galena?
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