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INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE TACAMBARO INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS MATERIA: FLUJO DE FLUIDOS

EQUIPO: 3

TEMAS: unidad 4 SEDIMENTACIN Y CENTRIFUGACIN.

PROFESOR: Ing. Uriel Olivares Molina

EQUIPO:JOSE ENRIQUE GOMEZ TORRESOLGA LIDIA VELASQUEZ CERVANTESSALVADOR CARLOS MARTINEZ RIVAS

DICIEMBRE 2012DEFINICION, CARACTERISTICAS Y FUNDAMENTOS DE UN SISTEMA DE:

SEDIMENTACION.La sedimentacin es una operacin unitaria consistente en la separacin por la accin de la gravedad de las fases slida y lquida de una suspensin diluida para obtener una suspensin concentrada y un lquido claro.Las partculas en disolucin pueden sufrir alteracin espacial, es decir, pueden cambiar de posicin con el tiempo. Esto puede ser debido a procesos de difusin (en un gradiente de concentracin, las partculas tienden a ir de la zona de mayor concentracin a la de menor concentracin) o bien a procesos de sedimentacin.

En un proceso de sedimentacin la velocidad a la cual sedimentan las partculas en una suspensin, no slo depende de su naturaleza, depende tambin de la naturaleza del medio en el cual estn suspendidas as como, de la fuerza aplicada a las partculas. Intuitivamente, uno especulara que las partculas ms grandes sedimentarn ms rpido que las ms pequeas. Un factor que afecta la sedimentacin de las partculas es la viscosidad del medio.En 1856 Sir Gabriel Stokes propuso que la fuerza friccional, F, queacta en una partcula esfrica de radio rp es relacionada a la viscosidad, , por la siguiente ecuacin:F= 6 rp dr/dt

Donde dr/dt es la velocidad de la partcula. La fuerza que experimenta una partcula no est slo determinada por la fuerza gravitacional, g, sino tambin, por los efectos de flotacin que reflejan las diferencias en la densidad del medio m y de la partcula p, por lo que tenemos:

(m - p) V g = 6 rp dr/dt

V= volumen de la partculaComo se asume que la partcula es esfrica, el volumen puede ser expresado en trminos del radio:

(m - p) ( 4/3 rp) g = 6 rp dr/dt

Figura 14,3-4 Resultado de la precipitacin por lotes.Donde Co es la concentracin original de la lechada en Kg/m3 en la altura Zo y t = 0. esto se repite para otros tiempos y se hace una grafica de la velocidad de precipitacin en funcin de la concentracin.

DEFINICION, CARACTERISTICAS Y FUNDAMENTOS DE UN SISTEMA DE:

CENTRIFUGACIONLa centrifugacin es un proceso de separacin que utiliza la accin de la fuerza centrfuga para promover la aceleracin de partculas en una mezcla de slido-lquido. Dos fases claramente distintas se forman en el recipiente durante la centrifugacin:

El sedimento : Generalmente no tiene una estructura uniforme.

El centrifugado o el concentrado: que es el lquido flotante.

La aplicacin mas comn es la separacin de sustancias slidas a partir de suspensiones altamente concentrados. Si se usa de esta manera para el tratamiento de las aguas residuales se consigue la deshidratacin y creacin de sedimento mas o menos consistente dependiendo de la naturaleza del lodo tratado, y la aceleracin en concentrar o aumentar el grosor de lodo poco concentrado.

Los separadores centrfugos se basan en el principio comn de que la rotacin de un objeto en torno a un eje o punto central, una distancia radial constante desde dicho punto, produce una fuerza que acta sobre dicho objeto. El objeto que jira entorno al eje cambia de direccin constantemente, con lo cual se produce una aceleracin aun cuando la velocidad rotacional es constante esta fuerza centrpeta esta dirigida hacia el centro de rotacin.

Figura 14.3-5a precipitacin para le dispersin liquido-liquido.EQUIPOS, ELEMENTOS Y TIPOS DE:

SEDIMENTACION.

Figura 14.3-5b cmara de precipitacin de polvos

Figura 14,3-6 clasificador simple.ESPESADOR DE SEDIMENTACINLa suspensin de la figura se alimenta por el centro del tanque, a varios pies debajo de la superficie del liquido la salida del derrame del liquido transparente rodea toda la parte superior del tanque. El raspador sirve para arrastrar la suspensin hacia el centro del fondo para su extraccin.

SE PUEDEN DISTINGUIR DOS TIPOS DE SEDIMENTACIN, ATENDIENDO AL MOVIMIENTO DE LAS PARTCULAS QUE SEDIMENTAN:

- Sedimentacin libre: se produce en suspensiones de baja concentracin de slidos. La interaccin entre partculas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de cada libre en el fluido.

- Sedimentacin por zonas: se observa en la sedimentacin de suspensiones concentradas. Las interacciones entre las partculas son importantes, alcanzndose velocidades de sedimentacin menores que en la sedimentacin libre. La sedimentacin se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentracin de slidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentacin.

DEPENDIENDO DE CMO SE REALICE LA OPERACIN, LA SEDIMENTACIN PUEDE CLASIFICARSE EN LOS SIGUIENTES TIPOS:

- Sedimentacin intermitente: el flujo volumtrico total de materia fuera del sistema es nulo, transcurre en rgimen no estacionario. Este tipo de sedimentacin es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensin se deja reposar.

- Sedimentacin continua: la suspensin diluida se alimenta continuamente y se separa en un lquido claro y una segunda suspensin de mayor concentracin. Transcurre en rgimen estacionario.

EQUIPOS, ELEMENTOS Y TIPOS DE:

CENTRIFUGACION.

HIDROCICLONES

La manera mas simple de utilizar la fuerza centrifuga para la separacin son los hidrociclones.

El flujo de entrada entra tangencialmente, en la seccin cilndrica del hidrociclon que seguir un camino circular con un flujo revertido de fluido desde afuera al eje del vrtice . El campo centrifugo generado por las velocidades tan altas de circulacin creara un cono de aire en el eje.Para que esto ocurra la fuerza centrifuga debe ser mucho mayor que la gravitacional.

Las partculas que caen dentro del campo centrifugo tendern a moverse hacia afuera en funcin de la mayor densidad.

Las mayores, y mas pesadas migran rpidamente a las paredes de fuera de la seccin cilndrica y posteriormente forzadas a caer al interior de la pared cnica.

Las partculas pequeas, sern sin embargo atradas hacia dentro por el fluido a medida que se mueven hacia el vrtice. La separacin slida ocurrir durante la suspensin a lo largo del recipiente del hidrociclon.

La campana tubular centrifuga ha sido usado durante mucho tiempo antes que otros sistemas de centrifugacin. Se basa en simple geometra: su diseo consiste en un tubo, cuyo largo es de varias veces su dimetro que rotan entre apoyos a cada lado. El flujo del proceso entra en el fondo del centrifugador (feed suspension) y altas fuerzas centrifugas separan los slidos que se adhieren a las pareces de la campana, mientras la fase liquida sale en la parte superior del centrifugador.

Debido a que este sistema carece de rechazo de slidos, los slidos solo se pueden eliminar parando el funcionamiento del aparato, desmontndolo y arrastrando o lavando los slidos manualmente.

CENTRIFUGADORES CAMPANA TUBULAR

Estos centrifugadores campana tubular tienen capacidad de deshidratacin, pero capacidad limitada de separacin de slidos. CENTRIFUGADOR DE CESTA PERFORADASe usa cuando el contenido de slidos en suspensin es muy alto. Consiste simplemente en una cesta o campana tambor, que normalmente rota en torno a un eje vertical.

Los slidos se acumulan y comprimen debido a la fuerza centrifuga pero no son deshidratados. El liquido residual se drena al parar la rotacin.

Centrfugas con tambor macizoy tornillo sinfnAlimentacinEl producto a ser separado se introduce a travs de un tubo de alimentacin central y es conducido a la zona de alimentacin del tornillo sinfn. Desde ah, el producto es acelerado suavemente (en direccin circunferencial) y se dirige e ingresa en el tambor centrfugo a travs de las puertas de distribucin.TamborEl tambor tiene una forma cnica y cilndrica y gira a una velocidad determinada segn las necesidades de la aplicacin. En el tambor, la suspensin alcanza la velocidad completa formando una capa concntrica en la pared del tambor. Los slidos contenidos en el producto son depositados en la pared del tambor por efecto de la fuerza centrfuga. La longitud del tambor cilndrico, as como el ngulo de la parte cnica, pueden ser seleccionados y adaptados de acuerdo a los requerimientos especficos de cualquier aplicacin.

Tornillo SinfnEl tornillo sinfn gira a una velocidad diferencial relativamente menor a la del tambor y transporta los slidos depositados en la pared del tambor hacia la parte cnica y final del tambor.

TIPOS DE CENTRIFUGACIN

Centrifugacin diferencial: Se basa en la diferencia en la densidad de las molculas. Esta diferencia debe ser grande para que sea observada al centrifugar. Las partculas que posean densidades similares a la del medio sedimentarn juntas.

Centrifugacin isopcnica: Partculas con el mismo coeficiente de sedimentacin se separan al usar medios de diferente densidad.

Centrifugacin zonal: Las partculas a separar se separan por la diferencia en la velocidad de sedimentacin a causa de la diferencia de masa de cada una. La muestra se coloca encima de un gradiente de densidad preformado. Por la fuerza centrfuga las partculas sedimentan a distinta velocidad a travs del gradiente de densidad segn su masa. CENTRIFUGACIN DE ALTA VELOCIDADEste tipo de centrifugacin , usualmente con mximas velocidades de 18 000 25 000 r.p.m., este tipo de centrifugacin puede generar cerca de 60 000 g de sedimentos.

CENTRIFUGACIN DE BAJA VELOCIDADEste tipo de centrifugacin es capas de centrifugar hasta 6 litros de muestra a la vez, mantienen la muestra fra por un flujo de aire que pasa a travs del fondo de la centrifuga. Este tipo de centrifugacin es utilizado rutinariamente para procesos iniciales de muestras biolgicas

Innovaciones tecnolgicas en sistemas de centrifugacin

Las eficiencias de las centrfugas han seguido aumentando debido a las innovaciones tecnolgicas. Una innovacin clave es el uso de un software dinmico hidrulico computacional (CFD) para optimizar el diseo de los componentes hidrulicos.

El uso de este software de alta complejidad de la centrfuga permite a los fabricantes modelar con precisin el espacio de todo el sistema hidrulico de la centrfuga y reducir las prdidas de eficiencia interna.

(compaa FLOTTWEG) FLOTTWEG ha cumplido especialmente con estos requerimientos y exigencias mediante una amplia gama de diferentes productos y gracias a la variedad de diseos bsicos.

En la actualidad, las centrfugas modernas son utilizadas en la industria de procesos tcnicos para separar mecnicamente mezclas de slidos y lquidos.

A diferencia de otros procesos de separacin mecnica tales como la filtracin y la sedimentacin esttica, la utilizacin de centrfugas modernas ofrece las siguientes ventajas: facilidad de manejo a travs de una operacin continua y automatizada. no requiere el uso de agentes coadyuvantes como telas filtrantes o coadyuvantes de filtracin.

Ejemplo : Centrfugas con tambor macizo y tornillo sinfn

El principio bsico de las centrfugas con tambor macizo y tornillo sinfn se conoce desde finales del siglo XIX.

Desde entonces y hasta la fecha, la maquinaria ha sido desarrollada e implementada continua y permanentemente, por ejemplo, mediante la utilizacin de innovativos detalles en su diseo, a fin de obtener soluciones para los procesos especiales de separacin y el uso de materiales de construccin modernos, altamente resistentes y durables.Especialmente y con la utilizacin de componentes electrnicos y electromecnicos en la tecnologa de medicin y control, se ha perfeccionado la capacidad de rendimiento y disponibilidad de las mquinas.

El diseo bsico de una centrfuga con tambor macizo y tornillo sinfn es relativamente simple y puede ser adaptado segn las especificaciones y/o necesidades del proceso. Dentro de la gama de centrfugas modernas utilizadas en las diferentes industrias en la actualidad, los decanters tienen el mayor rango de aplicaciones.Innovaciones tecnolgicas en sistemas de sedimentacinEn la sedimentacin uno de los avances tecnolgicos importantes son los espesadores y clarificadores; Mantenimiento integral, optimizacin, mejoramiento en elementos de control y estructural mecnico.

El Acelerador de Sedimentacin, es una innovadora tecnologa que permite acelerar la velocidad de sedimentacin de los espesadores en la gran minera.

El equipo espesador aumentar su rendimiento, lo que permitir disponer de un mayor volumen de agua sin necesidad de realizar grandes inversiones en obras civiles, maquinarias y/o qumicos.

Caractersticas Tcnicas

El equipo viene configurado para ser soldado o apernado mediante flanges a cualquier tipo de caera. La vida til es superior a 9 aos. Slo se aconseja verificar su estado de funcionamiento cada 3 aos.No utiliza productos qumicos.Slo requiere energa elctrica para la instrumentacin.El equipo puede ser monitoreado a distancia.No requiere mantencin, ni supervisin permanente.Cero costos operacionales.Optimiza la tasa de sedimentacin de finos en los espesadores.2

SELECCIN MANTENIMIENTO Y COSTOS DE OPERACIN DE UN SISTEMA DE SEDIMENTACION Y CENTRIFUGACION CONSIDERANDO PROVEEDORES Y COTIZACIONES MINIMISANDO EL IMPACTO AMBIENTAL.La meta al seleccionar un sedimentador o una centrifuga es maximizar la eficiencia de funcionamiento, mientras se minimizan los costos.

La seleccin final del tipo y tamao del equipo que se ha de utilizar.

Con el fin de mejorar el resultado final, se debe tener en cuenta la eficacia y eficiencia de los equipos de sedimentacin y la centrifugacin.

Material de fabricacin:

Los sedimentadores o centrifugas pueden ser fabricados de multitud de materiales, en funcin del destino de su uso. La mayor parte de los mecanismos son hechos de acero.

Adems se deben tomar en cuenta los criterios caractersticos de diseo para obtener las dimensiones y las condiciones de operacin respecto a las aplicaciones

tambin se toma en cuenta la solucin o mezcla a sedimentar o centrifugar ya que esto va de la mano con el material de los equipos de sedimentacin y centrifugacin ya que por ejemplo la mezcla puede ser acida o alcalina y dependiendo de eso podra daar el material de fabricacin del equipo.EQUIPOS DE CENTRIFUGACION COSTO DE INSTALACIN

Los costos de instalacin de centrifuga varan en gama extremadamente amplia, segn la clase de centrifugas, el rea y el tipo de estructura en que se va a instalar y segn lo que entienda exactamente por costo de instalacin algunas centrifugas como las: Tubulares porttil y las purificadoras de disco para aceites, se envan comunidades embaladas y requieren un mnimo de tubera de conexin y cableado electrnico , sin necesidad de cimentaciones.Los costos mnimos de instalacin que cubren una cimentacin simple y tuberas y conexiones elctricas bsicas ,son de,aproximadamente:5 a 10 % del precio de compra para las centrifugas tubulares y de discos 10 a 25 % para las centrifugas continuas de transportador, las automticas por lote y las impulsadas por el fondo, y hasta el 30% para las centrifugas de cesto contenido suspendidas por lo alto.

Si se incluye el costo de todas las unidades auxiliares cimientos especiales, tanques, bombas, transportadores ,equipos elctricos y de control etc.

El costo de instalacin puede llegar a 100 a 400% del precio de compra de la centrifuga.

MANO DE OBRALas centrifugas van desde las de control completamente manual hasta las de funcionamiento totalmente automtico. para las primeras ,un hombre maneja casi siempre de 1 a 5 centrifugas segn el tipo y sus aplicaciones. Las centrifugas completamente automatizadas requieren poca atencin operacional directa. la mano de obra directa mas la tencin de la supervisin se ubican en el intervalo de 0.05 a 0.2 horas- hombre por hora de funcionamiento de la centrifuga.

Proveedores de: equipos de centrifugacin

Inolab Especialistas de Servicio: Somos un proveedor de Centrifugacin, Equipos BIomerieux, Equipos Shodex, Equipos KRUSS en Aniceto Ortega 1341 Col. Del Valle, Mxico C.P. 03100. Industria. Tenemos cobertura en Mxico, Centroamrica.

VIDCOL: Ofrecemos Centrifugacin, Equipos de laboratorio en . . Nuestra cobertura abarca Latinoamrica

Barnstead Internacional: Ofrecemos centrifugacin, equipos de almacenamiento en fro en 255 Kerper Blvd.

Merck Millipore: Ofrecemos Filtros de centrifugacin, Equipos para Laboratorio, Portacartuchos, equipos y accesorios, Equipos para Laboratorio en Calle 5 No. 7 Col. Fracc. Indl. Alce BlancoEdo. de Mxico C.P. 53370. Industria. Nuestra cobertura abarca Nacional.

COSTOS DE EQUIPOS DE SEDIMENTADORES O ESPESADORESEQUIPOS los costos varan mucho para un dimetro dado debido a los muchos tipos de construccin.

Por regla general , el costo total instalado ser de aproximadamente ,2 a 4 veces el costo del mecanismo de rastrillo(incluyendo el elevador y el cabezal de transmisin ), adems de los pasillos y el puente o jaula de estribo central , rieles y lavadores de sobre flujo.

COSTOS OPERACIONALES

El costo de energa para un espesor continuo es un rengln casi insignificante.

mft$/m2s/ft23103400-5500315-5101550800-100074-932065700-78065-7230100430-52040-4845150320-38030-3560200250-26023-2475250240-25022-2390300215-22521-201053502152012040020519DIAMETRO COSTOTABLA DE COSTO INSTALADO APROXIMADODE LOS ESPESORES DE UN SOLO COMPARTIMIENTO.costo total ,que incluye la instalacin; basado en mecanismos de acero, tanques y fondo de acero asta 30 m y tanque de acero con fondo de concreto de 30 a 120m.Listado de proveedores de "sedimentacion"

Nanometrix Analytical, InstrumentsComercio, Latinoamrica.

Quimialcla, Industria, Mxico y Latinoamrica.

BCR INTERNACIONAL, Sedimentacin, Industria, Latinoamrica.

Grupo EMESA, Sedimentacin, Industria, Mxico y Latinoamrica.

Qumica Tech, Gradilla de sedimentacin, Tubo para sedimentacin, Comercio, Chihuahua, Torren, Durango y Mxico.

BIBLIOGRAFIA:MICROSOFT STUDENT CON ENCARTA PREMIUM 2009.

Procesos de transporte y operaciones unitarias, C. J. Geankoplis, tercera edicin, ed CECSA.

Manual del ingeniero qumico, Perry, sexta edicin, tomo 2, ed. MC GRAW HILL.

http://www.hidramaq.com/noticia.php/es/la-innovaci%EF%BF%BDn-en-las-bombas-de-alta-presi%EF%BF%BDn-mejora-la-desalinizaci%EF%BF%BDn-y-la-eficiencia-energ%EF%BF%BDtica/103

http://pdf.directindustry.es/pdf/flottweg/tecnologia-innovadora-en-centrifugacion/28713-135735-_2.htmlhttp://innovasocoter.cl/web/index.php?option=com_content&view=article&id=49&Itemid=60

http://www.ingenalse.cl/ingenalse-brochure-octubre2009.pdf

http://www.flottweg.de/cms/upload/downloads/espanol/centrifuge_technology_es.pdf