Separaciones-mecanicas

1. TAMIZADO
La tamización o tamizado es un método físico para separar mezclas en el cual se
separan dos sólidos formados por partículas de tamaño diferente.
Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un
tamiz, cedazo o cualquier cosa con la que se pueda colar. Las partículas de menor
tamaño pasan por los poros del tamiz o colador atravesándolo y las grandes
quedan atrapadas por el mismo. Un ejemplo podría ser: si se saca tierra del suelo
y se espolvorea sobre el tamiz, las partículas finas de tierra caerán y las piedras y
partículas grandes de tierra quedarán retenidas en el tamiz. De esta manera se
puede hacer una clasificación por tamaños de las partículas.
Es un método muy sencillo utilizado generalmente en mezclas de sólidos
heterogéneos. Los orificios del tamiz suelen ser de diferentes tamaños y se utilizan
de acuerdo al tamaño de las partículas de una solución homogénea, que por lo
general tiene un color amarillo el cual lo diferencia de lo que contenga la mezcla.
Para aplicar el método de la tamización es necesario que las fases se presenten al
estado sólido. Se utilizan tamices de metal o plástico, que retienen las partículas
de mayor tamaño y dejan pasar las de menor diámetro. Por ejemplo, trozos de
mármol mezclados con arena; harina y corcho; sal fina y pedazos de roca, cantos
rodados, etc.
El tamiz de tejido no es más que una serie de hilos colocados a lo ancho y tejido
sobre esto en sentido vertical. Lo que están tejidos a lo ancho se llaman trama y
los verticales se llaman urdimbre. La forma de hacerlo es pase el hilo de arriba
abajo repetidas veces. Entendemos por tamiz cualquier superficie dotada de
perforaciones de unas determinadas dimensiones, un tamiz puede ser una chapa
perforada un emparrillado o un tejido de tamiz que es en el que nos vamos a
centrar:
Características de un tejido de tamiz: según la naturaleza del tamiz que es el
material del que están hechos los hilos, pueden ser de acero; Bronce y nylon. Los
tamices pueden poseer una diversidad de formas geométricas, pudiendo ser
cuadrados, rectangulares, redondos, etc.
SEPARACIÓN DE FASES
Los métodos de separación de fases de mezclas son aquellos procesos físicos por
los cuales se pueden separar los componentes de una mezcla. Por lo general el
método a utilizar se define de acuerdo al tipo de componentes de la mezcla y a
sus propiedades particulares, así como las diferencias más importantes entre las
fases.

2. La separación es la operación en la que una mezcla se somete a algún
tratamiento que la divide en al menos dos sustancias diferentes. En el proceso de
separación, las sustancias conservan su identidad, sin cambio alguno en sus
propiedades químicas.
SEDIMENTACIÓN
La sedimentación es el proceso por el cual el sedimento en movimiento se
deposita. Un tipo común de sedimentación ocurre cuando el material sólido,
transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo de un río,
embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda
corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma
de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión y
otras moléculas en disolución. El cambio de alguna de estas características de la
corriente puede hacer que el material transportado se deposite o precipite; o el
material existente en el fondo o márgenes del cauce sea erosionado.
Puesto que la mayor parte de los procesos de sedimentación se producen bajo la
acción de la gravedad, las áreas elevadas de la litosfera terrestre tienden a ser
sujetas prevalentemente a fenómenos erosivos, mientras que las zonas
deprimidas están sujetas prevalentemente a la sedimentación. Las depresiones de
la litosfera en la que se acumulan sedimentos, son llamadas cuencas
sedimentarias.
EL PROCESO DE SEDIMENTACIÓN
El proceso de sedimentación puede ser benéfico, cuando se piensa en el
tratamiento del agua, o perjudicial, cuando se piensa en la reducción del volumen
útil de los embalses, o en la reducción de la capacidad de un canal de riego o
drenaje.
La sedimentación es un proceso que forma parte de la potabilización del agua y de
la depuración de aguas residuales.
POTABILIZACIÓN DEL AGUA
En la potabilización del agua, el proceso de sedimentación está gobernado por la
ley de Stokes, que indica que las partículas sedimentan más fácilmente cuanto
mayor es su diámetro, su peso específico comparado con el del líquido, y cuanto
menor es la viscosidad del mismo. Por ello, cuando se quiere favorecer la
sedimentación se trata de aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que se
agreguen unas a otras, proceso denominado coagulación y floculación.

3. TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
En el tratamiento de las aguas residuales, este proceso se realiza para retirar la
materia sólida fina, orgánica o no, de las aguas residuales, aquí el agua pasa por
un dispositivo de sedimentación donde se depositan los materiales para su
posterior eliminación, el proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un
40% la DBO51 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión.
DISPOSITIVOS SEDIMENTADORES
Los dispositivos construidos para que se produzca la sedimentación en ellos son:
 Desarenador: diseñado para que se sedimenten y retengan sólo partículas
mayores de un cierto diámetro nominal y en general de alto peso específico
(arena);
 Sedimentadores o decantadores, normalmente utilizados en plantas de
tratamiento de agua potable, y aguas residuales o servidas;
 Presas filtrantes: destinadas a retener los materiales sólidos en las partes
altas de las cuencas hidrográficas.
FLOTACIÓN
La flotación es un proceso fisicoquímico de tres fases (sólido-líquido-gaseoso) que
tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión
selectiva de partículas minerales a burbujas de aire. En química, es una mezcla
homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más especies químicas que no
reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía
entre ciertos límites. Toda disolución está formada por un soluto y un medio
dispersante denominado disolvente o solvente. El disolvente es la sustancia que
está presente en el mismo estado de agregación que la disolución misma; si
ambos (soluto y disolvente) se encuentran en el mismo estado, el disolvente es la
sustancia que existe en mayor cantidad que el soluto en la disolución; en caso que
haya igual cantidad de ambos (como un 50% de etanol y 50% de agua), la
sustancia que es más frecuentemente utilizada como disolvente es la que se
designa como tal (en este caso, el agua). Una disolución puede estar formada por
uno o más solutos y uno o más disolventes. Una disolución será una mezcla en la
misma proporción en cualquier cantidad que tomemos (por pequeña que sea la
gota), y no se podrán separar por centrifugación ni filtración. Un buen ejemplo
podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disuelto en
agua (o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama). Esto nos lleva al
importante concepto llamado flotación, que se trata con el principio fundamental de
Arquímedes.

4. Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción
del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre
el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza
resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende,en forma parcial, a
neutralizar la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La
fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede
demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado.
Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al
sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el
mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es
un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo
total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al
peso del fluido desalojado.
Este principio explica el funcionamiento de un tipo de hidrómetro empleado
universalmente en los talleres para determinar el peso específico del líquido de las
baterías de los automóviles. Un flotador se hunde o no hasta cierta señal,
dependiendo del peso específico de la solución en la que flota. Así, el grado de
carga eléctrica de la batería puede determinarse, pues depende del peso
específico de la solución.
CENTRIFUGACIÓN
La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos
de diferente densidad mediante una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es
provista por una máquina llamada centrífugadora, la cual imprime a la mezcla un
movimiento de rotación que origina una fuerza que produce la sedimentación de
los sólidos o de las partículas de mayor densidad.
Los componentes más densos de la mezcla se desplazan fuera del eje de rotación
de la centrífuga, mientras que los componentes menos densos de la mezcla se
desplazan hacia el eje de rotación. De esta manera los químicos y biólogos
pueden aumentar la fuerza de gravedad efectiva en un tubo de ensayo para
producir una precipitación del sedimento en la base del tubo de ensayo de manera
más rápida y completa.
FUNDAMENTO TEÓRICO
El objetivo de la centrifugación es separar sólidos insolubles (de partículas muy
pequeñas difíciles de sedimentar) de un líquido. Para ello, se aplica un fuerte
campo centrífugo, con lo cual las partículas tenderán a desplazarse a través del
medio en el que se encuentren con la aceleración = velocidad angular2 x radio.

5. TIPOS DE CENTRIFUGACIÓN
 Centrifugación diferencial: Se basa en la diferencia en la densidad de las
moléculas. Esta diferencia debe ser grande para que sea observada al
centrifugar. Las partículas que posean densidades similares sedimentarán
juntas. Este método es inespecífico, por lo que se usa como centrifugación
preparativa para separar componentes en la mezcla (por ejemplo, para
separar mitocondrias de núcleos y membrana) pero no es útil para separar
moléculas.
 Centrifugación isopícnica: Partículas con el mismo coeficiente de
sedimentación se separan al usar medios de diferente densidad. Se usa
para la separación de ADN con mucha frecuencia.
 Centrifugación zonal: Las partículas se separan por la diferencia en la
velocidad de sedimentación a causa de la diferencia de masa de cada una.
La muestra se coloca encima de un gradiente de densidad preformado. Por
la fuerza centrífuga las partículas sedimentan a distinta velocidad a través
del gradiente de densidad según su masa. Se debe tener en cuenta el
tiempo de centrifugación ya que si se excede, todas las moléculas podrían
sedimentar en el fondo del tubo de ensayo.
 Ultracentrifugación: Permite estudiar las características de sedimentación
de estructuras subcelulares (lisosomas, ribosomas y microsomas) y
biomoléculas. Utiliza rotores (fijos o de columpio) y sistemas de monitoreo.
Existen diferentes maneras de monitorear la sedimentación de las
partículas en la ultracentrifugación, el más común de ellos mediante luz
ultravioleta o interferones.
FILTRACIÓN
Esquema sencillo del mecanismo de separación por filtración angular, un método
especial de filtración en el que un medio filtrante, habitualmente una membrana
polimérica, permite dividir una corriente de fluido y sólidos (feed), en otra de fluido
limpio (permeate) y una mezcla concentrada (retentate). Este tipo de mecanismos
es utilizado, por ejemplo, en la purificación de agua para consumo humano o en la
fabricación de vinos y cervezas.
Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión
en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el
pasaje del líquido.1
Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose
en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la
industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos
industriales que requieren de las técnicas químicas.
La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico,
recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La clasificación de los

6. procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de
clasificación no se excluyen unas de otras.
La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las
variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las
condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los
filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de
laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como
los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de
catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable
destinada al suministro urbano.
CLASIFICACIÓN
El patrón de clasificación de los procesos de filtración es diverso, y según obras de
referencia,2 se puede realizar en función de los siguientes criterios:
 El mecanismo de filtración.
 La naturaleza de la mezcla.
 La meta del proceso.
 El ciclo operacional.
 La fuerza impulsora.
En general, estas categorías no se excluyen mutuamente y los procesos de
filtración suelen clasificarse principalmente de acuerdo al mecanismo, a la fuerza,
al ciclo y a continuación
EFECTOS PRÁCTICOS DE LAS VARIABLES DE FILTRACIÓN
El efecto de cada una de las variables incluidas en la ecuaciones resueltas de
filtración se puede constatar en la mayoría de los casos prácticos y de las
aplicaciones, siendo su conocimiento y control de importancia particular para los
procesos industriales.
PRESIÓN
En la mayoría de los casos,3 la compresibilidad de la torta de filtración se
encuentra entre valores de 0,1 y 0,8 de manera que la mayor parte del aumento
de la pérdida de carga del fluido es consecuencia del medio filtrante. En general, si
el aumento de presión conlleva un aumento significativo del caudal o velocidad de
filtración, es un indicio de la formación de una torta granulada. En cambio, para las
tortas espesas o muy finas, un aumento de la presión de bombeo no resulta en un
aumento significativo del caudal de filtrado. En otros caso, la torta se caracteriza
por una presión crítica por encima de la cual, la velocidad de filtración incluso
disminuye. En la práctica, se prefiere operar a un velocidad constante, empezando

7. a baja presión, aunque por el empleo generalizado de sistemas de bombeo
centrífugos, las condiciones habituales son de presión y caudal variables.
TORTA DE FILTRACIÓN
La teoría señala que, considerando aparte las características del medio filtrante, el
caudal que entra es igual al caudal que sale (Ecuación de Continuidad).Como
resultado de estas dos variables conjuntas, para una misma cantidad de fluido a
filtrar se observará que su caudal es inversamente proporcional al cuadrado del
espesor de la torta al final del proceso. Esta observación conlleva que la máxima
productividad se alcanza teóricamente con aquellas tortas de espesor muy fino
cuya resistencia supera a la del medio mismo filtrante. Sin embargo, otros factores
como el tiempo para regenerar la torta, su dificultad de descarga y el coste de una
superficie filtrante más amplia explica que en la práctica se prefiera trabajar en
condiciones de tortas espesas.
VISCOSIDAD Y TEMPERATURA
El efecto de la viscosidad es como lo indican las ecuaciones de velocidad; la
velocidad de flujo de filtrado en cualquier instante es inversamente proporcional a
viscosidad de filtrado.
El efecto de la temperatura sobre la velocidad de filtración de sólidos
incompresibles es evidente, sobre todo, mediante su efecto sobre la viscosidad.
TAMAÑO DE PARTÍCULAS Y CONCENTRACIÓN
El efecto del tamaño de las partículas sobre la resistencia de la torta y la tela es
muy notable. Afectan al coeficiente en la ecuación para la resistencia de la torta, y
los cambios mayores afectan la compresibilidad.