sedimentacion 1

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Mostrar las generalidades, principios físicos y los equipos utilizados para la sedimentación, con sus respectivas ventajas, desventajas, industrias en las que se utilizan y costos actuales de los mismos.

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  • 1. ARTICULO CIENTIFICO SEDIMENTACIN Carlos Espinosa Karen Martnez-Sergio Rodrguez- Mnica V Rojas Operaciones con Solidos Ing. Qumico: Ivn Ramrez Fundacin Universidad de Amrica Noviembre 12 de 2012RESUMEN El siguiente trabajo muestra lasABSTRACT The following paper reviews the maingeneralidades de una operacin unitaria deunit operation of great importance ingran importancia a nivel industrial, es decir,industry, sedimentation, and that emphasizesla sedimentacin, adems que se hacethe different equipment used for this processnfasis en los diferentes equipos que sepointing in different features, advantagesutilizan para dicho proceso puntualizando enand disadvantages over other equipment andlas diferentes caractersticas, ventajas yongoing costs with which is handled in thedesventajas con respecto a otros equipos ydifferent companies whether small, mediumlos costos actuales con los que se maneja enor large, both nationally and internationally.las diferentes empresas ya sean pequeas, medias o grandes, tanto a nivel nacional como internacional. Palabras claves: Sedimentacin, separacin, floculacin, flotacin, cicln, espesador, clarificador, centrifugacin.Keywords: Sedimentation, separation, flocculation, flotation, cyclone, thickener, clarifier centrifuge

2. MARCO TEORICO La sedimentacin es la operacin unitaria encargada de la separacin de las fases slida y liquida por accin de la gravedad de una suspensin diluida para obtener una suspensin concentrada y un lquido claro. Dentro de esta operacin unitaria encontramos otras operaciones unitarias basadas en el principio de sedimentacin que se nombraran a continuacin con los respectivos equipos de cada una de estas. ESPESAMIENTO El espesamiento es una operacin unitaria que se basa en el principio de sedimentacin por gravedad y sedimentacin por medio del uso de un floculante; la principal diferencia entre el espesamiento y otras operaciones de sedimentacin, radica en que este hace referencia a las operaciones en la cuales es de importancia la obtencin de un slido ms concentrado a partir de la solucin (Perry, 1997). Con este motivo se pueden encontrar diferentes formas de funcionamiento que estarn destinadas a distintos usos como las siguientes: 1. ESPESADORES CONVENCIONALES: Los espesadores convencionales son los ms comunes de uso en la industria, se basan en el principio de la agitacin para hacer que las partculas en suspensin sedimenten (Halbertal, s.f.). De ah que se hable de las siguientes caractersticas: Son equipos muy grandesFuncionan en lotesLos hay de tipo puente o de columna, cuya principal diferencia es en la estructura de soporte del espesador 3. Son de fcil mantenimiento y controlBajo consumo energtico al utilizar muy pocas revoluciones en la agitacinNo funcionan en continuo debido a que tienen un tiempo de residencia bastante grandeEstn destinados a grandes empresas debido a su alto costo de instalacin y el espacio que pueden llegar a ocuparSon ampliamente usados en el tratamiento de aguas y en la industria mineraPueden manejar material de tipo biolgicoEn cuanto al costo se puede apreciar que al ser equipos de gran tamao su costo tambin ser grande pero adems se debe recalcar que estos acarrearan costos de instalacin adems de otros costos operativos; su costo ronda desde 16800 USD hasta los 600000USD. 2. ESPESADORES DE ALTA CAPACIDAD Los espesadores de alta capacidad son aquellos en los que se busca hacer que la sedimentacin y concentracin de los slidos se d a mayor velocidad, para ello se pueden usar tcnicas como aumentar la velocidad de las aspas o usar floculante (Halbertal, s.f.). Pueden presentar las siguientes caractersticas: Son generalmente ms pequeos que los convencionales debido a que se buscan un tiempo de residencia bajoTienen un mayor consumo de energa al llegar a utilizar velocidades ms altas de operacinPermiten el uso del floculanteSe pueden utilizar en continuo y por ello se pueden automatizarSon de un control estricto 4. Se usan en procesos en los cuales se requiere de una sedimentacin rpida como la industria qumica y en el tratamiento de aguas.En cuanto a costo se puede decir que estos tienen un costo ms alto que los convencionales principalmente debido a que poseen sistemas de control ms complejos que los anteriores; por ello su costo puede rondar entre los 20000USD y los 500000USD 3. ESPESADORES DE TAMBOR GIRATORIO Los espesadores de tambor giratorio son equipos en los que se utiliza un tambor con pequeos orificios y adems se le aade floculante para hacer que las partculas precipiten por accin de la fuerza y de la gravedad, estos equipos son ms baratos y adems poseen las siguientes caractersticas: Tienen un principio de funcionamiento similar al del filtro de tambor solo que en este se busca la recuperacin del slido y adems se sedimentaOcupan espacios pequeosSon equipos de fcil control y mantenimientoNo permiten altos caudalesSe puede automatizarSe usan en pequeas y medianas empresasTienen un bajo consumo energtico comparado con los dos anterioresEn cuanto al costo se sabe que este equipo es mucho ms barato que sus contrapartes y su costo esta entre 1680 USD y 20000USD 5. FLOCULACION La floculacin es la precipitacin de un componente solido de una disolucin liquida por medio de la adicin de un componente qumico aglomerante conocido como floculante (Lenntech, s.f.) Que hace que las partculas formen los flocs; para ello se pueden usar compuestos como los siguientes: Sulfato de aluminioSulfato de amonioSilica activadoAlmidnComo se puede denotar hay varios compuestos de diferentes naturalezas que se usan como floculantes pero a pesar de ello aun en la industria se usan muchas las sales de aluminio. CLASIFICADORES MECANICOS En el proceso de clasificacin mecnica la separacin se hace por tamao de partcula, las partculas gruesas se llaman arena y las finas limos, el objetivo del proceso es que las arenas sedimenten y los limos no, por lo que se controla entre otros la velocidad del fluido para que los limos no sedimenten (McCabe, Smith, & Harriot, 1991). Con lo anterior se puede hacer que los limos salgan con el lquido efluente y las arenas queden en el fondo.1. CLASIFICADORES DE RASTRILLO Los clasificadores de rastrillo son aquellos que utilizan un mecanismo de tornillo sin fin para separar los limos de las arenas, y tienen las siguientes caractersticas: 6. Son dispositivos de fcil control de la separacinTienen un mantenimiento muy sencilloTienden a presentar perdidas en el flujoSon de gran tamaoSe usan en la industria minera principalmente debido al gran tamao que estos tienen y tambin en el tratamiento de aguasAplican a medianas y grandes empresasEn cuanto al costo del equipo se puede decir que es un equipo costoso por su tamao y su valor puede rondar desde los 3000USD hasta los 30000USD 2. CLASIFICADORES DE TANQUE CILINDRICO Como tal se usan para la clasificacin de aguas y la decantacin de finos y pueden presentar caractersticas como las siguientes: En el fondo del tanque se pueden encontrar rastrillos giratoriosLa eficiencia del equipo es baja por lo que se usa para volmenes grandes de material a clasificarSe utiliza en medianas y grandes empresasEn cuanto a costo se puede hablar que como son equipos de baja eficiencia su costo ser medio ya que no es conveniente obtener un equipo con baja eficiencia por un alto costo; su costo ronda los 2000USD y puede llegar a costar mximo 100000USD 7. 3. CLASIFICADORES DE CONO Son dispositivos en los cuales la descarga de los slidos de gran tamao se hace por la parte inferior debido a la accin de la gravedad, estos pueden presentar las siguientes caractersticas: La eficiencia es superior a las del tanque cilndricoSe utiliza en medianas y grandes empresasSe utiliza la sedimentacin por gravedad para retirar los slidos ms finos.El costo del equipo depende del tamao del mismo y puede rondar desde 1600USD hasta 100000USD. FLOTACION La flotacin es la operacin unitaria en la cual se aade a una mezcla de solidos un lquido que posee una densidad intermedia entre ambos tipos de solidos con lo que se consigue que las partculas ms pesadas precipiten se puedan retirar de una manera simple y con ello tambin se retiran las partculas ms finas (McCabe, Smith, & Harriot, 1991). Este mtodo presenta la ventaja, en principio, de que la separacin depende solo de la diferencia de densidades de las dos sustancias y es independiente del tamao de las partculas. Este mtodo tambin se denomina separacin de lquido espeso (Itescam , s.f.). La principal desventaja en la utilizacin de flotacin es la eleccin de un medio lquido con la densidad adecuada para que el material ligero flote y el pesado se hunda. Lo ms frecuente es utilizar un pseudoliquido consistente en una suspensin acuosa de partculas finas de un mineral pesado. 8. Deben existir dispositivos para introducir la mezcla a separar, para retirar las corrientes superior e inferior y para recuperar el fluido de separacin que puede ser relativamente caro en comparacin con los materiales a tratar. CLARIFICADORES Los clarificadores son dispositivos en los cuales se utiliza un sistema en el cual se retira como producto primordial el lquido clarificado, es decir, el objetivo principal del clarificador es retirar la contaminacin por solido del lquido en cuestin (Perry, 1997). Estos dispositivos se utilizan generalmente con suspensiones diluidas, normalmente corrientes de procesos industriales y residuos domsticos municipales, su principal propsito es producir un efluente superior relativamente claro. Bsicamente, son idnticos a los espesadores en diseo y funcionamiento, excepto que los clarificadores emplean un mecanismo de construccin ms ligera y un mecanismo de transmisin de impulso con menor capacidad de torsin. El conste de instalacin de un clarificador es de 10 a 100 veces menor que la de un espesador. Entre los clasificadores se pueden encontrar de muchos tipos como lo son: 1. CLARIFICADORES CIRCULARES Los clarificadores circulares son dispositivos e