7/25/2019 Procesos de Separación I - Clasificación de Sedimentadores
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Procesos de Separación IClasificación de Sedimentadores
Por:
Abner C. Yam Couoh
Profesor:
Ing. Roberto D. Cambranis Meneses
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Sedimentación
a sedimentación es una operación de separación sólido-líquido en la !ue las partículas sólidas se separan debido a
la diferencia de densidad entre las dos fases presentes.
Se usan con el ob"eti#o de
concentrar partículas sólidasespesadores de fangos para el
tratamiento de aguas residuales$ o
bien para obtener agua sin
part%culas sólidas. &'isten tambi(nseparadores de grasas ) aceites
empleados en la depuración de
aguas residuales.
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Sedimentadores
as part%culas m*s pesadas !ue en el fluido est*nsuspendidas pueden separarse de un gas o un li!uido en
un tan!ue de sedimentación. Sin embargo, los dispositivos
sencillos requieren de mucha mano de obra para retirar las
partículas sedimentadas del fondo del tan!ue.os separadores industriales est*n pro#istos de un sistema
para la separación continua de los sólidos sedimentados.
La separación puede ser parcial o prácticamente completa.
+n sedimentador !ue retira casi todas las part%culas de un
l%!uido se conoce como clarificador, mientras !ue uno !ue
separa los sólidos en fracciones recibe el nombre de
clasificador .
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,ipos de sedimentadores
a sedimentación o la decantación se reali-an en reactores
denominados sedimentadores o decantadores.
Dependiendo del tipo de sedimentación que se lleva a
cabo en ellos los podemos clasificar en:
Clarificadores ) espesadores
Clasificadores
Sedimentadores centr%fugos
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Clarificadores primariosa clarificación primar%a se refiere a la sedimentación o
flotación libres de partículas que no cambian de tamaño, niforma. os clarificadores primarios se dise0an para una
separación determinada 1normalmente 23 $ 4356 de los
sólidos en suspensión en el #ertido de entrada. &n general
tienen los siguientes par*metros:
7 Carga hidr*ulica 8/9$9/ m;<m9=h
7 ,iempo de retención: 8/$; h
7 Carga sobre #ertedero >93 m;<m 1l6=h
&ntre los e!uipos de clarificación primaria podemos
encontrar:
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Desarenadores
Son estructuras hidr*ulicas para remo#er la arena del aguacaptada para un sistema de apro#echamiento.
,ienen por ob"eto separar del agua cruda la arena )
part%culas en suspensión gruesa/ con el fin de e#itar se
produ-can depósitos en las obras de conducción/
protegerlas bombas de la abrasión ) e#itar sobrecargas en
los procesos posteriores de tratamiento. &l desarenado se
refiere normalmente a la remoción de las part%culas
superiores a 3/9 mm.
,enemos dos tipos de desarenadores: los longitudinales )
los de vórtice.
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Desarenadores longitudinalesConsisten en hacer pasar el agua residual a tra#(s de un
canal/ de dimensiones apropiadas !ue mantenga la #elocidaddel gua en un #alor pró'imo a 3.; m<s/ )a !ue a esa #elocidad
se produce la decantación de las arenas en el fondo del canal/
manteniendo en suspensión por arrastre los sólidos en
suspensión de menor densidad.as part%culas est*n sometidas a dos
#elocidades: de arrastre por la
velocidad del fluido (V ! de caída por
su densidad (v.a altura del fluido va a determinar la
longitud de la unidad / )a !ue depende
tambi(n del tiempo en !ue tarden en
sedimentar las part%culas.
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Desarenadores de #órticeConsisten en un tan!ue cil%ndrico al cual ingresa el agua a
tratar/ creando un #órtice dentro del cilindro. &l efluente salepor el centro de la parte superior de la unidad desde un
cilindro rotatorio/ llamado tambi(n ?o"o@ del fluido. as
fuer-as centr%fuga ) gra#itacional/ limitan la liberación de las
part%culas con densidad superior a la del agua.as part%culas de arenas se
sedimentan por gra#edad en la parte
inferior de la unidad/ mientras !ue
las part%culas org*nicas ) dem*spart%culas separadas de las arenas
por acción de las fuer-as
centrifugas/ abandonan el
desarenador con el efluente.
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Desarenadores aireados
Disponen de un colector pro#isto de difusores !ue crean unmo#imiento de tipo helicoidal al agua a su paso por el e!uipo.
a #elocidad de giro o rotación del agua #endr* determinada
por la cantidad de aire in)ectado a tra#(s de los difusores. A
ma)or cantidad de aire/ ma)or #elocidad de giro/ de tal forma!ue se puede establecer la #elocidad adecuada actuando
sobre la cantidad de aire in)ectado.
ariando la cantidad de aire in)ectado/ se #ar%a la #elocidad degiro ) en consecuencia la fuer-a ascensional/ permitiendo la
separación solo de part%culas de alto peso especificado.
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Para obtener una arena limpia/
la arena e'tra%da del
desarenador se introduce en un
la#ador 1clasificador6 de arena
donde se elimina la posible
materia org*nica depositada.
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Clarificadores rectangularesConsisten en balsas rectangulares donde el agua entra por
uno de sus e'tremos/ saliendo por el opuesto/ siendo el flu"oparalelo a la dimensión m*s larga.
os fangos depositados en el fondo del e!uipo/ son
arrastrados hasta uno de los e'tremos por un sistema de
ras!uetas o bien/ mediante puentes mó#iles.os sólidos arrastrados por las
ras!uetas son depositados en
un canal trans#ersal/ de donde
son eliminados por medio de une!uipo de bombeo/ sifón/
tuber%a de purga/ etc. as
purgas de lodos suelen
reali-arse intermitentemente.
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Clarificadores circulares
Consisten en una cuba normalmente construida en hormigón/
en la cual la alimentación se reali-a por la parte central/ !uedispone de una campana responsable de disipar la energ%a
cin(tica con !ue entra el agua en el e!uipo ) la distribución
del flu"o en todas las direcciones. a salida del agua
clarificada se lle#a a cabo a tra#(s de un #ertedero perif(rico.
Colgando del mencionado puente radial/ se encuentran las
ras!uetas de barrido de fondo !ue despla-an los fangos !ue
son purgados al e'terior.
a solera del fondo/ tiene una pendiente hacia el centro para
facilitar el despla-amiento de los fango
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Cl ifi d d l i li d d
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Clarificadores de placas inclinadas o de
lamelas.
Consisten en una cuba rectangular con unos pa!uetes de
placas paralelas separadas entre 9 ) cm o bien un con"untode tubos en forma de panel/ con un Angulo entre 2B ) 43B
con respecto a la hori-ontal.
Se les hace pasar agua a tra#(s de los pa!uetes de placas
paralelas de tal manera !ue os sólidos presentes en el aguadecanten sobre las placas/ desli-*ndose sobre la superficie
de la misma hasta alcan-ar la -ona de retirada de lodos.
& t l t " t t
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&ntre las #enta"as !ue presentan estos
e!uipos se encuentran:
• a distancia a recorrer por los sólidos en su
decantación/ es la separación perpendicular entre las
placas
• a superficie de decantación es la suma de las
pro)ecciones en el plano hori-ontal de las placas
instaladas.
• o anterior se traduce en e!uipos mucho mas
compactos con necesidad de superficie menores !ue los
decantadores circulares ) rectangulares.
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Des#enta"as
• Aparición de malos olores
• Debido al pe!ue0o espacio en el caso de los
decantadores/ puede haber !uedado pe!ue0as
part%culas por un aumento el caudal ) en consecuencia
esto es una p(rdida de rendimiento.
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&spesadoresCuando en la separación se produce una decantación ) un
posterior espesamiento de los lodos/ se trata de unespesador.
b"eti#o:
"oncentrar los fangos diluidos a trav#s de diferentes procesos
de tal manera que los tratamientos posteriores resulten de
menor tamaño, al disponer de menor volumen.
&l proceso se puede clasificar de la siguiente manera$
• %spesado por gravedad
• %spesado por flotación
Ambos son similares a la decantación ) flotación pero con par*metros de
dise0o diferentes.
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&spesado por gra#edadSe lle#a acabo en tan!ues similares a los usados en
decantación obteni(ndose un fango espesado ) un li!uidoclarificado 1se en#%a a cabe-a de tratamiento6
Se basa en la diferencia de densidad entre el agua ) los
sólidos en suspensión 1m*s usado en espesamiento6.
• Son est*ticos
• orma cil%ndrica
• Parte inferior cónica con pendiente
pró'ima a 2B 1para facilitar descargadel fango pesado6.
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&spesador por flotación
Cuando la densidad de los fangos a espesarsea ba"a 1fangos biológicos6 se puede utili-ar
este sistema con modalidad de aire disuelto
en la recirculación.
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Clarificadores secundarios
&n las aguas residuales pueden e'istir una serie depart%culas !ue no son factibles separarlas por
decantación, debido a su pequeño tamaño, ba&a
densidad o cargados el#ctricamente formando
coloides.
&l me"or proceso para efectuar la separación de
est*s part%culas con estas caracter%sticas es de
coagulación – floculación/ !ue son dos procesos
distintos utili-ados en con"unto.
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Coagulación
&ste proceso consiste básicamente en la neutrali'ación de las
cargas el#ctricas de los coloides ! emulsiones !ue dan lugar a
fuer-as de repulsión que impiden su separación a trav#s de la
decantación o flotación.
Se consigue la desestabili-ación o neutrali-ación mediante la
dosificación de reacti#os !u%micos ) agitación #igorosa.
Si al agua residual con materia coloidal se le hace pasar una
corriente electrica continua/ las particulas cargadas ser*n
atraidas hacia uno u otro electrodo de acuerdo al signo de sucarga.
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Al potencial en la superficie de la nube se le denomina potencialzeta.
Cuando se produce la neutralización de las cargas eléctricas por
coagulación, el potencial zeta se anula.
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Proceso de coagulación
Adición de iones !ue reaccionen con lasuperficie ) disminu)an su potencial.
Adición de polielectrolito
Eatural: Almidón/ celulosa/ alginatosSint(ticos: Monómeros simples 1aniónicos/
catiónicos ) no iónicos6
Adición de sales met*licas 1aluminio o
hierro6
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loculaciónDebido a !ue las part%culas formadas en el proceso son mu)
pe!ue0as es mu) dif%cil su decantación/ siendo necesaria sureagrupación en otras de ma)or tama0o formando una
especie de pi0a o ristra !ue permita una ma)or #elocidad de
decantación.
A este proceso de reagrupamiento de las partículas enotras de mayor tamaño se le denomina floculación.
os hidróidos metálicos formados en el proceso de
coagulación tienen tendencia a formar unos coágulos queadsorben las partículas en suspensión/ formando unos
flóculos de tama0o #isible/ son bastante higroscópicos lo !ue
da lugar a retenciones de mol(culas de agua.
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Proceso de floculación
Dosificación de polielectrolitos org*nicos !uealto peso molecular ) larga cadena !ue fi"en
las part%culas sólidas/ formando unas nue#as
part%culas de ma)or tama0o/ compactas )
f*cilmente decantables.
Mientras !ue la coagulación
es una reacción de tipo
!u%mico/ siendo la fuer-a
primaria de tipo electrost*ticoo interiónico/ en el proceso
de floculación predominan la
formación de puentes o
enlaces de tipo f%sico.
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CoaguladoresPor tratarse de una reacción de tipo !u%mico de primer orden/
tiene lugar de forma pr*cticamente instant*nea/ #iniendodeterminado el tiempo de re$tención del sistema por el preciso
para !ue el agua residual se me-cle perfectamente con el
reacti#o
%l tiempo de retención para una correcta coagulación estácomprendido entre ) ! * minutos.
os reactores utili-ados en este proceso pueden ser de dos
tipos:Sección circular . &n este caso el di*metro ) altura del reactor
tiene apro'imadamente la misma dimensión.
Sección rectangular : Siendo los tres lados de las mismas
dimensiones.
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loculadores
Por tratarse de una adsorción de tipo f%sico el tiempo de
retención en el floculador es superior al caso de la
coagulación. %stá comprendido entre )+ ! *+ min.
os floculadores al igual !ue los coaguladores son de dos
tipos:
Sección circular : &l di*metro ) la altura son de las mismas
dimensiones
Sección rectangular : Siendo los tres lados de las mismas
dimensiones.
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Decantador
os decantadores utili-ados en un proceso de coagulación Ffloculación son similares a los empleados en el tratamiento
primario con#encional.
Clarifloculador
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Clasificadores
a clasificación es la separación de part%culas en dos o m*s
fracciones granulom(tricas en función de la #elocidad de
asentamiento dentro de un fluido.
&n los clasificadores se tienen dos corrientes diferenciadas
por la #elocidad de asentamiento de las part%culas !ue las
componen/ estas corrientes son:• +na corriente formada por part%culas de asentamiento m*s
r*pido a la !ue se le denomina: pesados/ arenas/
productos de la descarga inferior o sobre tama0os.
• a otra corriente est* formada por part%culas de menor#elocidad de asentamiento denominadas: ligeros/ lamas/
rebose/ derrame o productos de la descarga superior.
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Clasificador Spit-Gasten
C*mara de precipitación por gra#edad/ consiste en una serie de
recipientes cónicos de di*metro creciente en dirección del flu"o
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Clasificador de doble cono&l material a separar se introduce en suspensión en el centro del cono
interior/ manteni(ndose el ni#el del li!uido ligeramente por encima del ni#eldel rebosadero/ de manera !ue e'iste un flu"o descendente continuo de
li!uido en el ncleo central/ las part%culas son transportadas al espacio
angular/ las part%culas mas pe!ue0as son arrastradas por el li!uido !ue
rebosa ) las part%culas ma)ores sedimentan contra la corriente de li!uido
retir*ndose por el fondo.
Clasificador de rastrillos StoGes de
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Clasificador de rastrillos StoGes dedoble acción
iene forma de artesa con fondo
inclinado liso 1H$826. La parte inferior
de la artesa será la 'ona o estanque
de decantación. a alimentación es
introducida por un canal trans#ersal a
cierta distancia de la pared inferior de
la artesa !ue constituir* el rebosadero.
as part%culas o granos m*s finos/ ) la
ma)or parte del agua/ son e'tra%dos
por rebose mientras !ue las part%culas
de ma)or dimensión a la de corte son
e'tra%das por los rastrillos/ !ue est*n
animados de un mo#imiento !uepermite el rastrillado del piso de la
artesa 1a#ance6 ) un ale"amiento del
piso con retorno hacia atr*s para
#ol#er a iniciar el ciclo 1retroceso6.
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Clasificador de ,ornillo de doble e"e
Constan de un tornillo de Ar!u%medes !ue hace de órgano de ele#ación.
&ste tornillo es de gran di*metro puede ser de paso simple/ doble oincluso triple.
ara el lavado de arenas gruesas, el e&e del tornillo dispondrá en su parte
inferior de unas paletas que servirán para obtener un agua turbulenta ! la
máima fricción entre las partículas.
e emplean como lavador-decantador o como espesador en preparación
de arenas, caolín, etc.
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Clasificador de ,ambor Jardinge
Consiste en un tambor cil%ndrico con cierta inclinación ) pro#isto
interiormente de un tornillo !ue #a a transportar los gruesos o hundidossobre unos cangilonesK estos cangilones ele#ar*n ) depositar*n el
material
sobre una canaleta/ e'pulsando el hundido al e'terior.
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Sedimentadores centr%fugos
os separadores centr%fugos se basan en el principio comnde !ue la rotación de un ob"eto en torno a un e"e o punto
central/ a una distancia radial constante desde dicho punto/
produce una fuer-a !ue acta sobre dicho ob"eto.
Centrifuga de discos con bo!uilla de
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Centrifuga de discos con bo!uilla de
descarga
&l producto a ser separado se introduce a tra#(s de un tubo de
alimentación fi"o 186 en el distribuidor196 del tambor rotante. a separación tiene lugar en el interior del pa!uete
de discos
1;6.as fases li!uidas separadas se dirigen a tra#(s del pa!uete de discos
hasta las c*maras del rodete en la parte superior del tambor ) son
descargadas desde ah% mediante un rodete 16
os sólidos separados son
recogidos en la c*mara de sólidos
126 ) son e'pulsados
periódicamente
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&l tambor de una centr%fuga de discos consiste de una parte inferior 146 en
la !ue se encuentra el mecanismo de descarga hidr*ulico ) de una partesuperior. as aperturas 1H6 para la descarga de los sólidos ubicados en la
pared e'terior del tambor est*n abiertas por un bre#e momento a plena
#elocidad despla-ando as% #erticalmente el pistón desli-ante mó#il. &l
pistón desli-ante es controlado llenando ) #aciando la c*mara de cierre 1L6
deba"o del pistón desli-ante mediante las #*l#ulas del tambor.
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