LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS Código: EIQ-TL-OU-003 DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION
INFORME 7 1. OBJETIVOS 1.1 GENERAL
Determinar la velocidad de sedimentación de solidos presentes en un fluido turbio
1.2 ESPECÍFICOS
Identificar el diámetro de partícula el cual se sedimenta a mayor velocidad y el diámetro de luz de malla en el cual se acumule más muestra.
Calcular la densidad del agua turbia y de partícula.
Calcular el peso de los sólidos totales presentes en el fluido turbio.
diferencia de densidades entre las partículas sólidas y el líquido hace que, aunque éste último tenga un movimiento ascendente y las partículas sólidas sedimenten, depositándose en el fondo de donde son eliminadas en forma de lodos. La viscosidad del líquido frena las partículas sólidas, que deben vencer el rozamiento con el líquido en el movimiento de caída. En este proceso las partículas sólidas ceden parte de su cantidad de movimiento a las moléculas del líquido de su alrededor. Cuanto mayor sea la viscosidad del líquido, tanto más se frena el movimiento de las partículas. Las moléculas del líquido, aceleradas por contacto con el sólido transmiten su movimiento a capas de líquido más alejadas debido a las interacciones intermoleculares, de las que la viscosidad es una medida. La operación de sedimentación está, pues, controlada por el transporte de cantidad de movimiento.
2.1.2 TIPOS DE SEDIMENTACION Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de las partículas que sedimentan:
Sedimentación libre: se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que
Es una Operación Unitaria que separa los sólidos suspendidos en un líquido (sólidos con diámetro grandes), en cambio centrifugación (sólidos suspendidos pero con diámetro mucho más pequeños) utilizando una superficie permeable a los fluidos. La filtración da como resultado, por lo general, la formación de una capa (torta) de partículas sólidas sobre la superficie de un cuerpo poroso, a menudo un tejido que constituye el medio filtrante. Una vez que se ha formado esta capa, su superficie actúa como medio filtrante, depositándose los sólidos que van aumentando el espesor de la torta mientras el líquido claro pasa a través de ella. La torta se compone, por consiguiente, de una masa voluminosa de partículas de forma irregular, entre las que hay conductos capilares.
2.2 MARCO REFERENCIAL La práctica de operaciones unitarias se realizó el día 26 de Noviembre del 2015 en la ciudad de Riobamba en el semestre en curso en las mismas instalaciones de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ubicada en la Panamericana Sur Km 1 ½ en la facultad de Ciencias, en la escuela de Ingeniería Química en el laboratorio de operaciones unitarias y procesos industriales en las coordenadas de longitud de 01°
3.3 PROCEDIMIENTO
Colocar el agua con arena en una probeta.
Medir el volumen de sedimentación en función del tiempo.
Separar el agua clara y oscura.
Filtrar.
Colocar el filtrado en el secador de bandejas y dejar secar.
Tomar una porción de arena de la muestra y ponerla en la torre de tamices.
Pesar los tamices y en el que mayor producto tenga.
Identificar la luz de malla, del tamiza que contiene la mayor cantidad de producto, con eso se determinará el diámetro de las partículas que sedimentan.
Determinar pesos de papel filtro, peso de solidos suspendidos y peso de solidos totales.
Determinar la cantidad de sólidos suspendidos, totales y disueltos.
4. Datos 4.1 Datos Experimentales:
Tabla 4.1-1
4
106
275
280,2
5
53
270,04
275,6
6
38
272
274,3
FUENTE: PINAJOTA, Oscar ESPOCH 2015
Dónde: P1 = Peso del tamiz vacío. P2 = Peso del tamiz más producto cernido.
Tabla 4.1-3 Datos Experimentales para la Determinación de la Velocidad de Sedimentación
(g)
(g)
(g)
16
47,4
49,6
FUENTE: PINAJOTA, Oscar ESPOCH 2015
Dónde:
= Peso papel filtro (g). = Peso sólidos suspendidos (g).
Tabla 5.1-1 Datos Experimentales para la Determinación de la Velocidad de Sedimentación T (C)
(Kg/m3)
(Kg/ms)
20
998,29
0,001003
FUENTE: PINAJOTA, Oscar ESPOCH 2015
T = Temperatura del agua turbia (°C).
ρ = Densidad del agua (Kg/m 3). μ = Viscosidad del agua (Kg/ms). 5.2 Cálculos Específicos: 5.2.1
Calculo de la densidad del Agua Turbia
mp2 mp1 Vp1 0,0264 0,0157
ρat = ρat =
1 ∗ 1 0−
P = P P P = 301,5 297 P = 4,5 g
5.2.5 Determinación de los Sólidos. 5.2.5.1 Determinación de los sólidos suspendidos (SS)
S = P Pf S = 47,4 16 S = 31,4 5.2.5.2 Determinación de los sólidos totales (S T)
ST = PT Pf ST = 49,6 16
Dónde:
P = Peso del producto (g). Vt = Velocidad de Sedimentación (m/s). Tabla 5.3-2 Resultados de la Determinación de la Velocidad de Sedimentación
(g)
2,2
31,4
33,6
FUENTE: PINO, Byron ESPOCH 2015
6. Errores 6.1 Sistemáticos:
Los errores se sistemáticos se presentaron en el Secador de bandejas por fugas de calor el momento de secar el residuo solido del papel filtro, lo cual provoco que el tiempo de secado sea más prolongado.
6.2 Aleatorios:
Los errores aleatorios se presentaron el momento de pesar los tamices llenos y
8.1 Conclusiones:
El diámetro de luz de malla en el cual se alojó más muestra fue el de 53 um con una maso acumulada de 5,56 g.
La densidad del agua tubia nos dio n valor de 107 0 kg/m³ y la densidad de la partícula de 1800 kg/m³ respespectivamente.
El peso de los sólidos totales nos dio un valor de 33,6 g que son toda la cantidad de solidos acumulada en el agua turbia.
8.2 Recomendaciones:
E líquido en las probetas debe estar lo más claro posible en la parte superior de la probeta, para así asegurar una sedimentación adecuada.
Es recomendable que los sólidos del agua sean notorios, para poder evidenciarlos con mayor detenimiento después del secado.
Dependiendo del tipo de solidos disueltos, es recomendable una correcta dispersión de la suspensión, lo que permitirá la formación de aglomerados y de floculos que intervienen en la sedimentación.
9
Aplicaciones
La sedimentación es muy empleada en procesos de separación. Una aplicación de especial
10.2 Bibliografía: 10.3 Internet:
APLICACIONES http://www4.ujaen.es/~ecastro/proyecto/operaciones/movimiento/sedimentacion. html 2015/06/06
11 Cuestionario
Que tipos de instrumentos existen para medir la velocidad de sedimentación, describa La sedimentación o la decantación se realizan en reactores denominados Sedimentadores o decantadores, de acuerdo con el tipo de partícula que se remueva en cada unidad. Dependiendo del tipo de sedimentación que se lleva a cabo en ellos los podemos clasificar en: o
Clarificadores y esperadores
o
Clasificadores
o
Sedimentadores centrífugos
Porque es importante determinar los sólidos disueltos, totales y suspendidos en el agua turbia. Los análisis de sólidos disueltos son también importantes pues pueden afectar adversamente la calidad de un cuerpo de agua o un efluente de varias formas; las aguas para el consumo humano, con un alto contenido de sólidos disueltos, son por lo general de mal agrado para el paladar y pueden inducir una reacción fisiológica adversa en el consumidor. Por esta razón los análisis de sólidos disueltos son también importantes como indicadores de la efectividad de procesos de tratamiento biológico y físico de aguas usadas. La determinación de sólidos totales en muestras de agua por desecación es un método muy utilizado, algunas de sus aplicaciones son: determinación de sólidos y sus fracciones fijas y volátiles en muestras sólidas y semisólidas como sedimentos de río o lagos, lodos aislados en procesos de tratamiento de aguas limpias y residuales y aglomeraciones de lodo en filtrado al vacío, de centrifugación u otros procesos de deshidratación de lodos.
12. Anexos
RESUMEN La presente practica de Determinación de la velocidad de sedimentación, comenzó realizando la toma de la muestra de un fluido turbio, en nuestro caso agua con arena, procedemos a colocar el agua con el arena una probeta para posteriormente medir el volumen de sedimentación en función de tiempo observamos cómo se sedimenta y se forma un parte clara la parte superior y la parte oscura parte inferior de la probeta, separamos el agua clara y la oscura para proceder a realizar la filtración, para esta filtración se utilizó papel filtro común, después colocamos el filtrado en un secador de bandejas y lo dejamos secar por un tiempo prudente hasta poder apreciar que ya este seco. Tomamos un porción de arena de la muestra y la ponemos en la torre de tamices colocándolos de una forma descendente de luz de malla pesamos los tamices y en el que mayor cantidad de partículas de arena será el que contiene mayor cantidad de producto, con eso determinaremos el diámetro de partícula que se sedimentan, procedemos a pesar el papel filtro, peso de solidos suspendidos y solidos totales y sus respectivas cantidades. Con lo cual los cálculos respectivos los podremos realizar con los datos tomados en el laboratorio y los colocaremos como datos experimentales. Mediante esta práctica logramos entender los procesos de Sedimentación por gravedad y que materiales nomas se usa para poder realizar este experimento en el laboratorio.
DESCRIPTORES //SEDIMENTACION//FLUIDO//TURBIO//ARENA//PROBETA//FILTRO//TIEMPO//FILTRACION//
12.1 Diagrama del equipo utilizado. ANEXO I a)
NOTAS:
b)
CATEGORIA DEL DIAGRAMA:
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
a. b. c.
Equipo utilizado para sedimentación Equipo utilizado para filtración
Aprobado
Preliminar
Certificado
Por
aprobar
Información
Por
calificar
SEDIMENTACIÓN DE SOLIDOS
FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
L M:
ESC:
FECHA:
ELABORADO POR:
1
1:3
2015/11/26
OSCAR PINAJOTA
12.2 Determinación de solidos
ANEXO II a)
b)
NOTAS:
c)
CATEGORIA DEL DIAGRAMA:
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
a. b. c.
Filtrado de la muestra Peso solidos obtenidos de la filtración Secado de solidos-Determinacion de solidos presentes
Aprobado
Preliminar
Certificado
Por
aprobar
Información
Por
calificar
SEDIMENTACIÓN DE SOLIDOS
FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
L M:
ESC:
FECHA:
ELABORADO POR:
2
2:3
2015/11/26
OSCAR PINAJOTA
ANEXO III a)
NOTAS:
CATEGORIA DEL DIAGRAMA:
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
a.
Diagrama de la velocidad de sedimentación vs. diámetro de la partícula
Aprobado
Preliminar
Certificado
Por
aprobar
Información
Por
calificar
SEDIMENTACIÓN DE SOLIDOS
FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA ELABORADO POR: OSCAR PINAJOTA
L M:
ESC:
FECHA:
3
3:3
2015/11/26
