Talleres y laboratorios de ingeniería de alimentos III

UNIVERSIDAD DEL VALLE

FACULTAD DE INGENIERÍAS

ESCUELA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

TALLERES Y LABORATORIOS DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS III

SEPARACIONES FÍSICO – MECÁNICAS: SEDIMENTACIÓN, PRINCIPIOS, CASO DE SEPARACIÓN EN UN TANQUE DE UNA SUSPENSIÓN DE AGUA Y ALMIDÓN  

INTRODUCCIÓN

El problema general de la separación de las partículas sólidas de líquidos (o gases), puede resolverse usando diferentes métodos, dependiendo del tipo y la proporción de sólidos y líquidos o gases en la mezcla.

En la sedimentación, las partículas suspendidas en un fluido se separan del fluido mediante las fuerzas gravitacionales que actúan sobre las partículas de diversos tamaños y densidades.

En algunos procesos el asentamiento o sedimentación tiene como propósito retirar las partículas del fluido, de tal manera que el luido esté libre de partículas contaminantes. En otros procesos las partículas se recuperan como el producto. En algunos casos las partículas son suspendidas en los fluidos de tal manera que puedan ser separadas en fracciones diferentes en tamaño y densidad      

Aplicaciones de la sedimentación o asentamiento  incluyen el retiro de solidos de líquidos residuales industriales y domésticos, asentamiento de cristales a partir del licor madre, asentamiento de un alimento particulado sólido  en un alimento líquido, clasificación de los granos de café en calidades durante su proceso en fincas, separación de  almidón suspendido en agua; limpieza – separación de impurezas con aire (Molienda seca del maíz).

Cuando una suspensión es muy diluida y la relación entre diámetro de la partícula y diámetro del recipiente es muy pequeña (alrededor de 1/200), las partículas se sedimentan libremente, sin choques entre ellas, por lo que su movimiento no está afectado sensiblemente por el de las demás. En estas condiciones ideales, el fenómeno se conoce como sedimentación libre. Sin embargo, cuando la concentración inicial de sólidos es mayor o el recipiente tiene un diámetro relativamente pequeño, las partículas chocan continuamente entre sí durante la sedimentación, retrasándose el proceso al reducirse la velocidad de descenso de las partículas. En este caso, más frecuente en la práctica, se conoce como sedimentación impedida o sedimentación retardada

Sedimentación discontinua

La sedimentación por tandas o discontinua se lleva a cabo en tanques de gran tamaño, en los que se introduce la suspensión original dejándola sedimentar durante un cierto periodo de tiempo. Transcurrido éste, el líquido claro se extrae por la parte superior y el lodo concentrado se elimina a través de una salida situada en el fondo del tanque. Este tipo de sedimentación también es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde una suspensión se deja reposar. En la Figura 1 se muestra la evolución del proceso en el que se pueden distinguir cuatro fases.

 [pic 1]   

Figura 1. Proceso de sedimentación

A. Zona de líquido claro.

B. Zona de concentración constante: Velocidad V = cte.

C. Zona de concentración variable. Sedimentación impedida: V = f(concentración).

D. Zona de compresión.

Al comienzo todas las partículas descienden en sedimentación libre con velocidad y concentración de sólidos constantes (zona B). Posteriormente, por encima de esta zona aparece una zona de líquido claro, zona A, y en el fondo aparece una zona D, con partículas sedimentadas, al tiempo que aparece una zona C, donde la concentración de sólidos no es constante. Conforme la sedimentación va avanzando, las zonas B y C disminuyen hasta desaparecer, marcando el principio de la etapa de compresión de la zona D. Este instante se denomina punto crítico, y la duración de esta etapa de compresión representa una fracción importante del tiempo total.

...