MARCO TEORICO SEDIMENTACION Por sedimentación se denomina el proceso mediante el cual se asientan los sólidos suspendidos en un fluido, bajo la acción de la gr avedad. TIPOS DE SEDIMENTACION
partículas que se asientan so discretas (que no pueden pueden Sedimentación libre: libre: cuando las partículas cambiar de forma, tamaño o densidad). Sedimentación inducida: inducida: cuando las partículas son aglomerantes y cambian su forma, tamaño y peso específico. Sedimentación por zonas: zonas: se observa en suspensiones concentradas. Dentro del sedimentado se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos y, por tanto, diferente velocidad de sedimentación.
Sedimentación continua: la continua: la suspensión diluida se alimenta continuamente y se separa en un líquido claro y una segunda suspensión de mayor concentración. Régimen estacionario. Sedimentación intermitente: intermitente: este tipo es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensión se deja reposar. Régimen no estacionario.
Según el sentido de flujo del agua en los sedimentadores, estos pueden ser de flujo horizontal. De flujo vertical y manto de lodos, y sedimentadores de alta rata. Dentro de los primeros están los sedimentadores de plantas de convencionales y desarenados. Los segundos, según la forma de mantener el manto suspendidos, son hidráulicos o mecánicos. Las partículas floculantes adquieren su dimensión, forma y peso casi definitivos durante la floculación, así que su comportamiento es muy similar a la de las partículas discretas. Es por ello, que los sedimentadores para aguas coaguladas Se diseñan en base a particulas discretas, fenomeno que trata de representar la Ley de Stokes. LEY DE STOKES En un fluido en reposo, una partícula que cae se somete a dos fuerzas, como se ve a continuación:
Fb=ρgV
Fg=ρsgV
Fig. 1. Esquema de las fuerzas que se ejercen ej ercen sobre una partícula en un fluido en re poso
De la Fig. 1, se tiene que: Fb: peso de volumen de agua desplazado ρ: densidad del agua
ρ: densidad de la partícula V: volumen de la partícula g: gravedad
La fuerza que impulsa la partícula hacia abajo será la diferencia:
() ()
Arrastrada por esa fuerza, la partícula desciende en el fluido con una velocidad creciente, pero al mismo tiempo se crea una fricción que el líquido genera sobre la partícula y que aumenta con la velocidad de sedimentación así:
()
Donde, Fr: fuerza de fricción
Cd: coeficiente de fricción de New ton S: área transversal de la partícula Vs: velocidad de asentamiento Cuando esta fuerza de roce llega a ser igual a la resultante de las dos anteriores, la partícula adquiere su velocidad de asentamiento (Vs) o velocidad limite que es constante durante el resto del descenso. Para hallar la Vs se iguala (1) y (2):
Despejando Vs:
() ()
Y para el caso particular de una partícula esférica:
Entonces,
Ahora (4) en (3):
() () () √ ()
Queda por determinar el coeficiente CD que varia con el R asi:
En la regin de flujo turbulento y,
En la egion laminar.
()
En las ecuaciones 6 y7 :
Dnde,
() []
Un flujo laminar está caracterizado por R<0,1 pero existe buena sedimentación en R<0,5. Tomando 7 en 6 y despejando:
Entonces,
()
Ahora haciendo 8 en 5:
()
La ecuación 10 es la ecuación de Stokes, de la cual se obtuvieron las siguientes conclusiones: a mayor tamaño de partícula, mayor velocidad de sedimentación; a mayor temperatura, mayor velocidad de sedimentación a causa del descenso en la v iscosidad.
Ref: PERES, Jorge Arturo. “Manual de Tratamiento de aguas”. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de minas. Medellín, 1981.
