Este documento describe el proceso de sedimentación, que separa partículas dispersas en un fluido según su densidad y tamaño. La sedimentación separa dispersiones como suspensiones o emulsiones en sus dos fases a través de la acción de un campo de aceleración, como la gravedad. Existen diferentes tipos de sedimentación como la sedimentación libre, floculenta o retardada, dependiendo de la concentración de partículas y su interacción. La sedimentación tiene objetivos como la separación, clarificación o concentración de fases.

3. SEDIMENTACION
Operación unitaria de separación
Operación de transporte de cantidad de
movimiento que separa las partículas dispersas
en un fluido según su densidad y su talla.
Separa las dispersiones (suspensión o emulsión)
en sus dos fases
La sedimentación es una operación lenta.
La separación se produce por acción de un
campo de aceleración siempre y cuando exista
una diferencia entre la densidad de la partícula
y la del medio líquido.

5. Objetivos
Separación: (dos fases recuperadas) Ejm
desnatado de la leche
Clarificación (recuperación de la fase
mayoritaria)
Concentración (recuperación de la fase
minoritaria.

6. Tipos De Sedimentación
Sedimentación de partículas discretas o
libre
Suspensión con baja concentración de sólidos.
Partículas sedimentan como entidades
individuales. No existe interacción sustancial con
partículas vecinas
Distancia suficiente de las paredes del
recipiente y de otras partículas
La interferencia es menor al 1% si la relación
Dp/Dt no sobrepasa 1:200, o cuando la
concentración no llega a 0.2% v/v

7. Sedimentación floculenta
Suspensión bastante diluida de partículas que se
agregan o floculan durante el proceso de
sedimentación. Al unirse las partículas aumentan
de masa y sedimentan a mayor velocidad
Sedimentación Retardada
Suspensiones de concentración intermedia, La
fuerza entre partículas son suficientes para
entorpecer la sedimentación de partículas
vecinas.
Partículas juntas, sedimentan a velocidad menor

8. Sedimentación por Compresión
Sedimentación en la que las partículas están
concentradas de tal manera que se forma una
estructura y la sedimentación sólo puede tener
lugar como consecuencia de la compresión de
esta estructura. La compresión se produce por
el peso de las partículas que se van añadiendo
constantemente a la estructura por
sedimentación desde líquido sobrendante

9. Teoría del movimiento de las
partículas a traves de un fluido
Cuando una partícula se sedimenta, va
acelerándose hasta que las fuerzas que
provocan la sedimentación (en particular el
peso efectivo de la partícula) se equilibran
con la resistencia o fuerzas de fricción
ofrecidas por el líquido. Cuando se llega a
este equilibrio la partícula alcanza una
velocidad de sedimentación constante,
denominada velocidad final de
sedimentación

10. Fuerzas a las que está sometido la
partícula
Fuerza (peso efectivo) resultante
del peso de la partícula y de la
fuerza de arquímedes
Fuerza resultante de las fuerzas de
rozamiento que tienden a oponerse
al desplazamiento de la partícula
A medida que aumenta la
velocidad de la partícula sólida las
fuerzas de resistencia aumentan
hasta un límite en que se igualan las
fuerzas. Esta fase de aceleración es
muy breve y puede considerarse
que la velocidad de sedimentación
se alcanza inmediatamente

12. Velocidad de sedimentación
terminal
Vt = ((4/3 (p−) g Dp)/CD )2
La determinación de la velocidad de
sedimentación es compleja y depende del
regimen de desplazamiento de la partícula
en el medio de suspensión. Dicho regimen se
caracteriza por los siguientes números
adimensionales
Re= Vt Dp  Número de Reynods
Ar = 4/3 (p−) g Dp
2  2 Número de
Arquímenes

13. Según sea el regimen de desplazamiento
a. Movimiento browniano Ar< 2.5x10-3 Re<10-4
Parrículas demasiado finas para decantar, se produce
la decantación pero es perturbada por la agitación
molecular.
Movimiento aleatorio de las partículas causado por las
colisiones con las moléculas del fluido que las rodea.
Este movimiento en direcciones impredecibles tiende
a contrarrestar el efecto de la gravedad por lo que la
precipitación puede ser más lenta y a veces no se
verifica.
Para partículas de unos cuantos micrómetros el efecto
browniano es considerable y a menos de 0.1 m es
predominante.
La aplicación de fuerzas centrífugas ayuda a reducir el
efecto del movimiento browniano

14. b. Regimen laminar (Zona de Stokes)
2.5x10-3 <= Ar <50
10-4 <= Re <2
CD = 24/Re
Vt = (p−) g Dp
2/18 
b. Regimen intermedio o transicional
50<= Ar <105
2 <= Re <500
CD = 18.5/Re0.5
c. Regimen Turbulento (Zona de
Newton)
Ar >=105
Re >=500 CD = 0.44
A. Condiciones laminares
B. Turbulencia, En este último caso
se deja una estela de torbellinos

15. Fg
Fb FD

18. Sedimentación Frenada
El número de partículas es bastante grande y las
propias partículas interfieren entre si debido a su
movimiento . La precipitación de las partículas
desplaza al líquido y esto genera una velocidad
ascendente bastante considerable en él
Vt = [(p−) g Dp
2/18 2p
p = 1/101.82(1-)
Re= Vt Dp mm , m = p , m =  +(1- ) p

19. SEDIMENTACION DIFERENCIAL
La separación de partículas en fracciones de
diversos tamaños, en base a las velocidades de
sedimentación en el medio se llama
clasificación o sedimentación diferencial, La
densidad del medio es inferior a la de
cualquiera de las dos sustancias que se están
separando. La desventaja de este método
radica en que tanto el material ligero como el
pesado tienen un intervalo de tamaño más o
menos amplio, las partículas pesadas más
pequeñas precipitan con la misma velocidad
terminal que las partículas ligeras más grandes.

20. A. Si los tamaños están
comprendidas entre D1 y D2
siempre son posibles unas
velocidades intermedias entre
v1 y v2 con las que se puede
conseguir arrastre de la
sustancia más ligera y la
deposición de la más densa
B. Si se trabaja con velocidades
inferiores a v1 no hay separación
posible, pues todo el producto
cae sin que ninguna fracción
pueda ser arrastrada. Si se
trabaja a velocidades
comprendidas entre v1 y v2 se
arrastrará solo producto menos
denso. La máxima cantidad de
material ligero que se podrá
separar se obtendrá con la
velocidad v2. Si se opera con
velocidades superiores a v3 se
obtendrá otra fracción de
material denso puro y será el
sedimentado y el arrastrado
contendrá ambas especies.
Esquema para la
clasificación hidraúlica
de un producto granular
que posee dos tamaños
de granos

23. Para partículas con velocidades de
sedimentaciónb iguales VtA=VtB
DpA/DpB = (pB−)  (pA−) cDA/ cDB
Reynolds elevados, en la zona de Newton
cDA=cDB DpA/DpB = (pB−)  (pB−)
Zona Laminar
cDA = 24 /Re , DpA/DpB = ((pB−)  (pA−)
Flujo transicional
DpA/DpB = ((pB−)  (pA−)n 1/2 <n<1