7/22/2019 Marco Teorico Sedimentacion

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MARCO TEORICO SEDIMENTACION

Por sedimentacin se denomina el proceso mediante el cual se asientan los slidos suspendidos

en un fluido, bajo la accin de la gravedad.

TIPOS DE SEDIMENTACION

Sedimentacin libre: cuando las partculas que se asientan so discretas (que no puedencambiar de forma, tamao o densidad).

Sedimentacin inducida: cuando las partculas son aglomerantes y cambian su forma,tamao y peso especfico.

Sedimentacin por zonas: se observa en suspensiones concentradas. Dentro delsedimentado se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentracin de

slidos y, por tanto, diferente velocidad de sedimentacin.

Sedimentacin continua:la suspensin diluida se alimenta continuamente y se separa enun lquido claro y una segunda suspensin de mayor concentracin. Rgimen estacionario.

Sedimentacin intermitente: este tipo es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio,donde la suspensin se deja reposar. Rgimen no estacionario.

Segn 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 estn los

sedimentadores de plantas de convencionales y desarenados. Los segundos, segn la forma de

mantener el manto suspendidos, son hidrulicos o mecnicos.

Las partculas floculantes adquieren su dimensin, forma y peso casi definitivos durante la

floculacin, as que su comportamiento es muy similar a la de las partculas discretas. Es por ello,

que los sedimentadores para aguas coaguladas Se disean en base a particulas discretas,

fenomeno que trata de representar la Ley de Stokes.

LEY DE STOKES

En un fluido en reposo, una partcula que cae se somete a dos fuerzas, como se ve a continuacin:

Fig. 1.Esquema de las fuerzas que se ejercen sobre una partcula en un fluido en reposo

De la Fig. 1, se tiene que:

Fb: peso de volumen de agua desplazado

: densidad del agua

Fb=gV

Fg=sgV

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: densidad de la partcula

V: volumen de la partcula

g: gravedad

La fuerza que impulsa la partcula hacia abajo ser la diferencia:

( ) ()Arrastrada por esa fuerza, la partcula desciende en el fluido con una velocidad creciente, pero al

mismo tiempo se crea una friccin que el lquido genera sobre la partcula y que aumenta con la

velocidad de sedimentacin as:

()Donde,

Fr: fuerza de friccin

Cd: coeficiente de friccin de Newton

S: rea transversal de la partcula

Vs: velocidad de asentamiento

Cuando esta fuerza de roce llega a ser igual a la resultante de las dos anteriores, la partculaadquiere 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 partcula esfrica:

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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 est caracterizado por R

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Ahora haciendo 8 en 5:

()

La ecuacin 10 es la ecuacin de Stokes, de la cual se obtuvieron las siguientes conclusiones: a

mayor tamao de partcula, mayor velocidad de sedimentacin; a mayor temperatura, mayor

velocidad de sedimentacin a causa del descenso en la viscosidad.

Ref:

PERES, Jorge Arturo. Manual de Tratamiento de aguas. Universidad Nacional de Colombia.

Facultad de minas. Medelln, 1981.