sedimentacion gloria contreras

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  • 7/16/2019 Sedimentacion Gloria Contreras

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    Ao del Estado de Derecho y de la Gobernabilidad Democrtica

    Universidad Nacional Mayor de San MarcosUniversidad Nacional Mayor de San Marcos

    (Universidad del Per, Decana de Amrica)(Universidad del Per, Decana de Amrica)

    FACULTAD DE QUMICA E INGENIERIA QUMICAFACULTAD DE QUMICA E INGENIERIA QUMICA

    E.A.P. INGENIERIA QUMICAE.A.P. INGENIERIA QUMICA

    SEDIMENTACINSEDIMENTACIN

    CURSO : Laboratorio de Ingeniera Qumica II

    PROFESOR : Ing. Gloria Contreras

    ALUMNOS:

    Alvites Vasquez, Manuel 940914Castaeda Zegarra , Wilson 928088Corimayhua Luque, Norma 971180Marcacuzco Prez, Maria Elena 961571Matsuda Uehara, Rosario 968031

    CIUDAD UNIVERSITARIA, OCTUBRE DEL 2004.

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    TABLA DE CONTENIDO

    N Pg.

    RESUMEN ...................................................................................... 1

    INTRODUCCIN ............................................................................ 2

    PRINCIPIOS TERICOS ..................................................................... 3-10

    DETALLES EXPERIMENTALES ... 11-12

    TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS .............................. 13-17

    DISCUSIN DE RESULTADOS ................................. 18-19

    CONCLUSIONES ................................................................................. 20

    RECOMENDACIONES ........................................................................ 21

    BIBLIOGRAFA ....................................................... 22

    APNDICE

    Ejemplos de Clculos . 23-28

    GRFICOS . 29-47

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    RESUMEN

    En la presente prctica se determina las velocidades de sedimentacin de

    suspensiones acuosas y preparadas en una probeta de vidrio de 1L a concentraciones de

    54.22, 81.33, 108.44 y 162.66 gr/l para el CaCO3 y 187.5, 281.25, 375 y 562.5 gr/l para el

    PbO2 para sedimentadores verticales y una concentracin de 281.25 g/l para

    sedimentadores inclinados de base rectangular y circular con ngulos de 50 y 60.

    Se trabaj a las siguientes condiciones de laboratorio: P =; 756 mm Hg; T = 20.

    De los resultados obtenidos se aprecia que la relacin entre velocidades de

    sedimentacin y concentracin son: S= 4*109C-2.7276 y S= 3*107C-3.404 para el xido de

    Plomo y el Carbonato de Calcio respectivamente, para los sedimentadores verticales.

    Para sedimentadores inclinados se obtiene velocidades experimentales de

    sedimentacin de Base Rectangular y base circular varan desde 21.403 a 29.503 cm/min

    con porcentajes de desviacin que van desde 82.80 a 57.40 % para el xido de plomo.

    De los resultados obtenidos se concluye que la velocidad de sedimentacin

    disminuye a medida que la concentracin de la suspensin aumenta.

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    INTRODUCCION

    Se denomina sedimentacin a la operacin consistente en separar un fluido claro

    que sobrenade y un lodo bastante denso que contenga una elevada concentracin de

    slidos.

    Las operaciones de sedimentacin y filtracin se presentan a menudo

    asociados,como opciones consecutivas en los procesos de separacin se slidos. El

    proceso de sedimentacin se aprecia bien en pruebas de sedimentacin discontinua en

    probetas de vidrio, tal como el carbonato de calcio en agua.

    La razn principal del estudio de sedimentacin es su aplicacin en el diseo de

    espesadores ;los que son usualmente aplicados en la industria

    El objetivo de la prctica es calcular la velocidad de sedimentacin a partir de datos

    experimentales de suspensiones acuosas de CaCO3 en sedimentadores verticales e

    inclinados discontinuos. As como estimar la velocidad aparente de sedimentacin por

    ecuaciones de Nakamura Kuroda, Graham Lama y Lama Condorhuamn y comparar

    con los resultados experimentales.

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    PRINCIPIOS TEORICOS

    SEDIMENTACIN

    Consiste en la separacin, por la accin de la gravedad, de las partculassuspendidas cuyo peso especfico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones

    unitarias ms utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los trminos

    sedimentacin y decantacin se utilizan indistintamente.

    Esta operacin se emplea para la eliminacin de arenas, de la materia en

    suspensin en flculo biolgico en los decantadores secundarios en los procesos de fango

    activado, tanques de decantacin primaria, de los flculos qumicos cuando se emplea la

    coagulacin qumica, y para la concentracin de slidos en los espesadores de fango.

    En la mayora de los casos, el objetivo principal es la obtencin de un efluente

    clarificado, pero tambin es necesario producir un fango cuya concentracin de slidos

    permita su fcil tratamiento y manejo. En el proyecto de tanques de sedimentacin, es

    preciso prestar atencin tanto a la obtencin de un efluente clarificado como a la

    produccin de un fango concentrado.

    Sedimentacin de partculas discretas

    La sedimentacin de partculas discretas no floculantes puede analizarse mediante

    las leyes clsicas formuladas por Newton y Stokes. La ley de Newton proporciona la

    velocidad final de una partcula como resultado de igualar el peso efectivo de la partcula

    a la resistencia por rozamiento o fuerza de arrastre. El peso efectivo viene dado por::

    Fuerza gravitatoria = ( s ) gV ..(1)

    Donde : s= densidad de la partcula.

    = densidad del fluido.

    g = aceleracin de la gravedad.

    V = volumen de la partcula.

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    La fuerza de arrastre por unidad de rea depende de la velocidad de la partcula,

    de la densidad y la viscosidad del fluido, y del dimetro de la partcula. El coeficiente de

    arrastre CD(adimensional), viene definido por la Ecuacin:

    ..(2)

    Donde:

    CD = coeficiente de arrastre.

    A = rea transversal al flujo o rea de la proyeccin de la partcula

    sobre el plano normal a v.

    v= velocidad de la partcula.Aplicacin, situacin en la que se presenta: Eliminacin de las arenas del agua

    residual.

    LEY DE STOCKES

    Aqu se describe el movimiento vertical de una esfera de masa m y de radioR, en el seno

    de un fluido viscoso, en rgimen laminar.

    La esfera se mueve bajo la accin de las siguientes fuerzas: el peso, el empuje (se supone

    que el cuerpo est completamente sumergido en el seno de un fluido), y una fuerza de

    rozamiento que es proporcional a la velocidad de la esfera (suponemos que el flujo se

    mantiene laminar).

    El peso es el producto de la masa por la aceleracin de la gravedadg. La masa es el

    producto de la densidad del materiale por el volumen de la esfera de radioR.

    .(3)

    De acuerdo con el principio de Arqumedes, el empuje es igual al producto de la densidad

    del fluidof, por el volumen del cuerpo sumergido, y por la aceleracin de la gravedad.

    -(4)

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    La fuerza de rozamiento es proporcional a la velocidad, y su

    expresin se denomina ley de Stockes

    ..(5)

    donde es la viscosidad del fluido.

    La ecuacin del movimiento ser, por tanto,

    ..(6)

    La velocidad lmite, se alcanza cuando la aceleracin sea cero, es decir, cuando la

    resultante de las fuerzas que actan sobre la esfera es cero.

    ..(7)

    Integramos la ecuacin del movimiento para obtener la velocidad de la esfera en funcin

    del tiempo. Escribimos la ecuacin del movimiento de la siguiente forma

    (8)

    dondeFes la diferencia entre el peso y el empujeF =mg-E, y k=6R

    .(9)

    Obtenemos:

    (10)

    .(11)

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    Esta ecuacin nos dice que se alcanza la velocidad lmite vl despus de un tiempo

    tericamente infinito. Si representamos v en funcin del tiempo t la grfica tienen una

    asntota horizontal en v=vl.

    Integramos la expresin de la velocidad en funcin del tiempo para obtener la posicinx

    del mvil en funcin del tiempo t. Suponemos que la esfera parte del origenx=0, en el

    instante inicial t=0.

    .(12)

    Dado que la exponencial tiende a cero rpidamente a medida que transcurre el tiempo,vemos que al cabo de un cierto tiempo, el desplazamientox del mvil ser proporcional al

    tiempo t.

    Las diferencias entre el movimiento de un cuerpo en cada libre y cuando cae en el seno

    de un fluido viscoso se pueden resumir en el siguiente cuadro

    Cada libre En el seno de un fluido viscoso

    La velocidad es proporcional al

    tiempo

    La velocidad tiende hacia un

    valor constante

    El desplazamiento es proporcional al

    cuadrado del tiempo.

    El desplazamiento es

    proporcional al tiempo.

    Enunciado de Kynch

    Kynch establece que la velocidad de sedimentacin es funcin de la concentracin

    local de partculas. Se llega a esta conclusin a partir de un estudio terico de

    suspensiones de partculas iguales, rgidas y no floculadas cuya naturaleza no describe. El

    considera un recipiente de profundidad indefinida pero limitada, y rea superficial como

    para aceptar total homogeneidad en sustratos horizontales.

    Al trazar la altura de la internase como funcin del tiempo, y trazando una

    tangente a dicha curva se tendr el valor de la velocidad de sedimentacin.(S), que es la

    pendiente de dicha tangente cuando t es igual a TL de acuerdo a la siguiente relacin:

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