Fig.03 Sedimentor continuo.

El procedimiento a seguir para disear sedimentores que operen en condiciones de sedimentacin por zonas es el siguiente:1. Calcular el rea de la superficie mnima que se requiere para conseguir la clarificacin del slido.2. Calcular el rea de la superficie mnima que se requiere para conseguir el espesamiento del slido y alcanzar la concentracin deseada.3. Seleccionar la mayor de estas dos reas como rea de diseo para el Sedimentor.DETERMINACION DEL AREA MINIMA PARA REQUERIDA PARA CONSEGUIR LA CLARIFICACINEl aire mnima requerida Ac para la clarificacin depende de la velocidad Vs para la que las partculas en suspensin sedimentan antes de alcanzar la concentracin critica interfacial Xc. En condiciones de caudal constante, la velocidad de clarificado que rebosa por la parte superior del sedimentador, o vertedero, no debe exceder de Vs si se desea evitar el arrastre de las partculas y de la clarificacin.Por lo tanto, el rea mnima requerida para la clarificacin Ac puede calcularse a partir de la expresin.Ac=Qe/VsEn la que Qe es el caudal (m3/s), Vs es la velocidad de sedimentacin por zonas (m/s) y Ac rea mnima requerida para la clarificacin (m2).El calor de la velocidad en la zona de sedimentacin libre, Vs, puede calcularse a partir de la pendiente de la tangente de dicha zona de las curvas de sedimentacin, tal como se muestra en la figura 2. El valor de t se puede leer directamente de la abscisa en el punto B. Vs en la ecuacin (1) corresponde a la velocidad a la cual las partculas en suspensin sedimentan antes de alcanzar la concentracin critica Xc y vienen dada por la pendiente de la tangente AB de la curva correspondiente a la concentracin inicial X0:

DETERMINACIN DEL AREA MNIMA REQUERIDA PARA EL ESPESAMIENTO DEL SOLIDO

El hecho de que el rea de la seccin del sedimentador pueda calcularse para asegurar la clarificacin de la suspensin no significa que se alcance la concentracin deseada de solido en la disolucin de salida, Xu. Generalmente el rea de la seccin requerida para el espesamiento suele ser mayor que la requerida para la clarificacin.El procedimiento desarrollado por Yoshioka y Dick para la determinacin de la seccin mnima requerida para el espesamiento se basa en las consideraciones:En primer lugar ha de considerarse que los ensayos de sedimentacin llevados a cabo en el laboratorio no corresponden a un funcionamiento en continuo (figura3). La capacidad del sedimentador discontinuo para arrastrar a los slidos a su parte inferior, con una concentracin Xi, en funcionamiento discontinuo, viene dada por:GB=Xi ViEn la que:GB = caudal de solido (Kg/m2s)Xi= concentracin de slido (Kg/m3)Vi=Velocidad de sedimentacin de solido en disolucin (m/s)A partir de la ecuacin 3 puede obtenerse la curva de flujo discontinuo: en la figura 4 se representa una curva tpica G en funcin de X. Esta curva presenta un punto mximo debido a que la velocidad de sedimentacin disminuye segn se incrementa la concentracin de la suspensin.

A concentraciones muy elevadas cuando la suspensin se aproxima a una posicin de equilibrio, Vi 0 y, por lo tanto, segn la ecuacin , GB 0. Por otro lado, a concentraciones muy bajas, cuando Xi 0, la ecuacin indica que GB tambin se acerca a 0. Esto sugiere que se debe alcanzar un mximo para GB en alguna concentracin intermedia Xi, lo que explica, lo que explica la forma de la curva de flujo continuo. Consideremos afora la sedimentacin que realmente se produce en un sedimentador continuo. Los slidos se transportan hacia la parte inferior tanto por la gravedad como por el movimientos que resulta por la separacin de slidos en el fondo del sedimentador. La ecuacin del flujo total ser el siguiente:GT = GB + GUEn la que:GT=Flujo total de slidosGB=Flujo de slidos en funcionamiento discontinuo (Kg solidos/ m2s)GU=Flujo de slidos que sale al exterior (Kg slidos/m2s)El trmino GU puede escribirse tambin:GU=Xi VuDonde Vu es la velocidad del slido debida a la extraccin que se hace por la parte inferior (m/s). El flujo total GT puede hacerse variar por el diseador controlando Vu ya que esta determinado por el caudal de bombeo de extraccin.Sustituyendo en la ecuacin los valores de GB y Gu dados por las ecuaciones se obtiene:GT=Xi Vi +Xi VuSi pudiera obtenerse un valor GT tal que se obtuviese el valor deseado de Xu, es decir, de la concentracin de slido de la disolucin de salida de sedimentador, la mnima seccin At del sedimentador en continuo requerida para el espesamiento del slido podra obtenerse rpidamente a partir de:

En la que M=Q0X0, siendo Q0 el caudal del influente y X0 la concentracin de slidos en esta corriente.Para obtener el valor GT a partir de la curva de flujo discontinuo de la figura 4, se seala en el eje abscisas el valor Xu o concentracin deseada de slidos en la disolucin a extraer, especificada por el diseador. Desde Xu se traza una tangente a la curva de flujo discontinuo tal y como se indica en la figura. P es el punto de tangencia. La interseccin de esta tangente con el eje de ordenadas nos permite establecer la distancia OB, que corresponde al caudal de solidos lmites (GT) que puede permitirse para obtener la concentracin de la disolucin de salida Xu. Esto puede concluirse considerando los pasos que se indican a continuacin.Paso1. Considerar el punto de tangencia T, correspondiente a la abscisa Xi, La ordenada del punfo de tangencia (distancia OA) es igual GB. Si se traza una lnea recta que una el origen 0 con el punto de tangencia T, la pendiente de esta lnea es igual a Vi puesto que:

Teniendo en cuenta la ecuacin GB=Xi ViResulta Vi=tgPaso 2. De la figura 4 se puede deducir que:B=Xu tg Considerando ahora la velocidad de salida de slido Vu:Vu=Qu/At Multiplicando simultneamente numerador y denominador de la ecuacin anterior por Xu se transforma en la siguiente:Vu=Qu Xu/At Xu Por otra parte, el balance de materia para slidos en suspensin en el clarificador nos permite obtener la siguiente expresin:Q0X0=M= Qu Xu+ Qe Xe Teniendo en cuenta que para un sedimentador bien diseado la perdida de solidos con el lquido que rebosa o liquido clarificado (Qe Xe) debe ser despreciable, una forma aproximada del balance de materia podra ser: Q0X0=M Qu Xu Utilizando la ecuacin la ecuacinnos permite escribir:Vu Q0X0/ At Xu=M/atXu A partir de la ecuacin se puede obtener:M=At GtSustituyendo este valor en el numerador de la ecuacin y simplificando:Vu=GT/XuDe donde:GT=Xu VuComparando las ecuaciones y se puede deducir que la pendiente de la lnea de la figura 3 es igual a la velocidad de salida de slido Vu y que la interseccin en el punto B da un valor igual al flujo total limite GT. Teniendo en cuenta que, a partir de la ecuacin GT=GB+Gu, se deduce que la distancia vertical AB en la figura 3 debe ser igual al valor Gu del caudal o flujo de los slidos extraidos.Por lo tanto, el procedimiento grfico para determinar la seccin mnima At que se requiere para el espesamiento, debe ser el siguiente:-Construir la curva de flujo de circulacin de solidos en discontinuo a partir de la ecuacin utilizando el valor de Vi obtenido a partir de los ensayos de laboratorio en discontinuo para diferentes concentraciones de slidos Xi.A partir del valor especfico de la concentracin del slido Xu, en la abcisa, trazar una tangente a la curva de circulacin de slidos. La interseccin de esta tangente con el eje de ordenadas nos dar el flujo total de slidos GT.-Calcular tanto el rea minima requerida para la clarificacin Ac as como el rea minima requerida para el espesamiento At. Se seleccionar la mayor de las dos como rea en la que se basara el diseo del sedimentador.III. MATERIALES Y METODOLOGA MATERIALES Y EQUIPOS Agua destilada Carbonato de calcio (suspensin 2.5,5,7.5,10%) Probetas graduadas de 100 mL Balanza Cronmetro Regla graduada METODOLOGA Colocar la suspensin en la probeta y agitar. Controlar el tiempo y rastrear la lnea de separacin entre el lquido claro y el lodo.

El proceso es inicialmente rpido, por lo que debern tomarse medidas a intervalos pequeos de tiempo. Posteriormente dichos intervalos podrn ser mayores. Las medidas se tomarn para un tiempo de 60 minutos: los primeros 15 minutos se anotar la altura de la interface cada minuto, posteriormente hasta los 25 minutos se har cada 2 minutos y el tiempo restante, hasta los 60 minutos, cada 5 minutos. Se determinar grficamente HL frente a t.

RESULTADOS Y DISCUSIONESCONCLUSIONESRECOMENDACIONESREFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS