Tecnológico Nacional de México

Instituto Tecnológico de Mexicali

Materia: Laboratorio Integral I

Profesor: Rivera Pasos Norman Edilberto

Práctica # 4: Sedimentación.

Integrantes:

Gamboa Coronel Joel

Espinoza García Jorge Armando

Medina Padilla Sarah Elizabeth

Sandoval Hernández Diana

Carrera: Ing. Química

Mexicali B.C. A 24 de febrero del 2017.

Título: Sedimentación.

Objetivo: Determinar experimentalmente la velocidad de sedimentación de la arena disuelta en agua.

Objetivos específicos:

Calcular el tiempo de sedimentación de la arena. Graficar tiempo contra altura para obtener las pendientes. Utilizar el método de Coe y Clevenger para obtener las velocidades de

sedimentación.

Marco teórico

Sedimentación

Se trata de una operación de separación sólido-fluido en la que las partículas sólidas de una suspensión, más densas que el fluido, se separan de éste por la acción de la gravedad. Es una operación controlada por la transferencia de cantidad de movimiento.

En algunos casos, como cuando existen fuerzas de interacción entre las partículas y éstas son suficientemente pequeñas (suspensiones de tipo coloidal), la sedimentación natural no es posible, debiendo antes proceder a la floculación o coagulación de las partículas.

Para que la sedimentación sea viable en la práctica, el tamaño de las partículas y su concentración en la suspensión deben tener unos valores mínimos, del orden de 1-10 micras y 0,2% de sólido en la suspensión.

La sedimentación se utiliza para separar las partículas sólidas dispersas en un líquido. La diferencia de densidades entre las partículas sólidas y el líquido hace que, aunque éste último tenga un movimiento ascendente y las partículas sólidas sedimenten, depositándose en el fondo de donde son eliminadas en forma de lodos. La viscosidad del líquido frena las partículas sólidas, que deben vencer el rozamiento con el líquido en el movimiento de caída.

En este proceso las partículas sólidas ceden parte de su cantidad de movimiento a las moléculas del líquido de su alrededor. Cuanto mayor sea la viscosidad del líquido, tanto más se frena el movimiento de las partículas. Las moléculas del líquido, aceleradas por contacto con el sólido transmiten su movimiento a capas de líquido más alejadas debido a las interacciones intermoleculares, de las que la viscosidad es una medida. La operación de sedimentación está, pues, controlada por el transporte de cantidad de movimiento.

Aplicaciones

La sedimentación es muy empleada en procesos de separación.

Una aplicación de especial interés se produce en el tratamiento de aguas residuales, donde puede realizarse de dos formas: la sedimentación simple y la sedimentación inducida o decantación.

La Sedimentación Simple tiene por objeto reducir la carga de sólidos sedimentables cuyos tamaños de partícula son relativamente grandes. Mediante esta operación se eliminan partículas simples, no aglomerables, por disminución de la velocidad y turbulencia del fluido, es decir, la eliminación se da simplemente, cuando la fuerza de gravedad que obra sobre las partículas prevalece sobre la fuerza de arrastre del fluido. Esta operación se realiza en unidades conocidas como "desarenadores" o "clarificadores".

La Sedimentación Inducida, se refiere a la sedimentación de partículas coloidales, cuya coagulación o aglomeración, ha sido inducida previamente por agentes químicos, tales como alumbre o hidróxido férrico, entre otros. Esta operación se realiza en unidades llamadas decantadores. La decantación es inherente a la coagulación y a la floculación.

Dispositivos sedimentadores

Los dispositivos construidos para que se produzca la sedimentación en ellos son:

Desarenador: diseñado para que se sedimenten y retengan solo 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

Materiales

4 probetas de 250 ml 3 vasos de precipitado de 250ml? 3 espátulas Balanza analítica Cronometro Regla

Reactivos

Agua Maicena Arena Carbón activado

Procedimiento

Saber que material el mejor:

1. Se pesan en los vasos de precipitado 30g de maicena, arena y carbón activado.

2. Llenar las 3 probetas a 150 ml de su capacidad 3. Verter los sólidos uno por probeta 4. Medir altura total 5. Mezclar intensamente la probeta y comenzar a cronometrar tiempo 6. Hacer medición inicial de la suspensión 7. Cada determinado tiempo realizar medición de la suspensión hasta llegar a los

25 minutos 8. Determinar que material el mejor

Pruebas con el material elegido:

9. Se pesan en los 3 vasos de precipitado 3 cantidades diferentes de arena 30 gr, 45 gr y 60 gr.

10.Llenar las 3 probetas a 200 ml de su capacidad 11.Repetir los pasos 3 – 6 12.Cada 5 minutos realizar medición de la suspensión hasta llegar a 1 hora 13.Registrar datos 14.Al terminar se desechan los líquidos con suspensión. Se lavan las probetas y

los vasos de precipitado para entregarlos limpios al encargado de Laboratorio.

Cálculos y resultados.

Muestra 1 (30.005 grs) tiempo (min) altura (cm)

0 20.25 18.8

10 18.215 18.220 18.225 18.230 18.235 18.240 18.245 18.250 18.255 18.260 18.2

m1= -0.28

Muestra 2 (45.0095 grs)tiempo altura

0 20.65 19.4

10 18.715 18.320 18.325 18.330 18.335 18.340 18.345 18.350 18.355 18.360 18.3

m2= -0.24

h=-0.28t+20.2

20.2018.8017.4016.0014.60

13.2011.8010.409.007.606.204.803.40

h=-0.24t+20.6

20.6019.4018.2017.0015.80

14.6013.4012.2011.009.808.607.406.20

Velocidad de sedimentaciónMuestra 1 0.03333333 cm/min 5.55556E-06 m/sMuestra 2 0.03833333 cm/min 6.38889E-06 m/sMuestra 3 0.05833333 cm/min 9.72222E-06 m/s

vpromedio= 7.22222E-06 m/s

Muestra 3 (60.0207 grs)tiempo altura

0 215 20.5

10 19.515 17.520 17.525 17.530 17.535 17.540 17.545 17.550 17.555 17.560 17.5

m3= -0.1

h=-0.1t+2121.0019.8018.6017.4016.20

15.0013.8012.6011.4010.209.007.806.60

Análisis:

Para calcular la velocidad de sedimentación se utiliza el método de Coe y Clevenger, el cual grafica el tiempo de sedimentación contra altura después se calculan las pendientes que coinciden con las velocidades de sedimentación.

Conclusión:

En esta práctica se concluye que el tiempo de sedimentación de la arena en agua fue de 7.22x10-6 m/s en promedio de las tres muestras tomadas, como se puede ver en las fotografías el tiempo de sedimentación de la arena es muy tardado y aunque no se tuvo una separación completa se puede observar las una

0 10 20 30 40 50 60 700

5

10

15

20

25

Muestra 1Muestra 2Muestra 3m1m2m3C

1C2

C3

separación notable entre las dos sustancias después de los 30 minutos de haber hecho la agitación.