Mecánica de fluidos
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Mecánica de fluidos. TEMA 5 OPERACIONES DE SEPARACION SOLIDO-FLUIDO BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS. Autores: I. Martin; R. Salcedo.

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Mecánica de fluidos

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Presentation Transcript


Mec nica de fluidos

Mecánica de fluidos

TEMA 5

OPERACIONES DE SEPARACION SOLIDO-FLUIDO BASADAS EN EL FLUJO DE FLUIDOS

Autores:

I. Martin; R. Salcedo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.


Filtracion

FILTRACION

Operación unitaria de separación sólido-fluido donde los sólidos son retenidos por un medio filtrante, pasando el fluido a través del mismo.

En ocasiones, se aplica a separación de gotas de líquido en gas.


Tipos de filtraci n

Tipos de filtración

  • Filtración de torta.

    • Filtración propiamenente dicha y entendida.

    • Eliminación de sólidos por un medio flitrante, donde estos quedan retenidos formando una torta, que va creciendo con el tiempo y hay que retirarla.

  • Filtración de lecho profundo

    • Eliminación de sólidos finos y diluidos por pasar a través de un lecho granular de partículas.

  • Ultrafiltración


Filtraci n de torta

Filtración de torta

Ley de Darcy


Tortas incompresibles

Tortas incompresibles

es

as son constantes en todos sus puntos durante todo el proceso

M

Formas de operación:

a) A pérdida de presión constante:

b) a caudal constante

C’2

C’1


Tortas compresibles

Tortas compresibles

es

as varían en su longitud y durante todo el proceso

M

u+

MUY COMPLICADO

Se ajusta a INCOMPRESIBLE


Equipos filtraci n de torta i

Equipos filtración de torta (I)

  • Filtros prensa (platos y marcos)

  • Operan en Dp+ constante

  • Unos en operación, otros limpieza


Mec nica de fluidos

Equipos filtración de torta (II)

  • Filtros de tambor

  • Operan siempre a Dp+ constante

  • Operación continua

  • Formación de torta discontínua

θ

t = θ/N

A = área del tambor total


Mec nica de fluidos

Equipos filtración de torta (II)

  • Filtros de tambor

θ


Filtraci n lecho profundo

Filtración lecho profundo

  • A través de lechos granulares (1-3 m)

  • Suspensiones de partículas finas (0.3 y 5 mm) y diluídas (100 ppm)

  • Velocidad 5-50 m/h, a veces tan baja como 0.1 m/h

  • Tratamiento de aguas potables


Ultrafiltraci n

Ultrafiltración

  • Flujo cruzado. No se acumulan sólidos en el medio filtrante

  • Utiliza membranas

Poros (nm)


Sedimentacion

SEDIMENTACION


Sedimentaci n discont nua

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inicial Cso. No forma flóculos


Mec nica de fluidos

Zona A. Líquido claro sin sólidos

Zona B. Con concentración de sólidos

constante Semejante a la inicial

Sedimentan individualmente

Zona C. Concentración variable.

Sedimentación libre

Zona D. Sedimento. Contacto contínuo

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inicla Cso. No forma flóculos


Mec nica de fluidos

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inicla Cso. No forma flóculos

A

B

B

C

D


Mec nica de fluidos

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inicla Cso. No forma flóculos

A

A

B

B

B

C

C

D

D


Mec nica de fluidos

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inical Cso. No forma flóculos

A

A

A

B

B

B

C

C

D

C

D

D


Mec nica de fluidos

Sedimentación discontínua

Suspensión inicial de concentración inicla Cso. No forma flóculos

A

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

C

D

D


Variaci n altura tiempo

A

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

C

D

D

Variación altura tiempo

No se forman flóculos

H

Zona A

Zona

B

tiempo


Variaci n altura tiempo1

A

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

C

D

D

Variación altura tiempo

No se forman flóculos

H

Zona A

Zona

B

PUNTO CRÍTICO

Zona C

Zona D

tiempo


Sedimentaci n con fl culos

Sedimentación con flóculos

A

A

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

D

C

D

D

En la Zona D hay compresión durante todo el proceso


Sedimentaci n con fl culos1

A

A

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

D

C

D

D

Sedimentación con flóculos

H

Zona A

Zona

B

PUNTO CRÍTICO

Zona C

Zona D

tiempo


Teor a de kynch 1952 suspensiones imcompresibles

Teoría de Kynch (1952)Suspensiones imcompresibles

  • 1. La concentración de partículas es uniforme en una capa horizontal.

  • 2. Los efectos pared son despreciables.

  • 3. No hay diferencia en la velocidad de sedimentación de las partículas (las partículas son uniformes).

  • 4. La velocidad de sedimentación en la zona de no compresión depende únicamente de la concentración de los sólidos:

  • 5. La concentración inicial es uniforme al comienzo del experimento.

  • 6. En el fondo de la columna se forman una infinidad de capas de concentración intermedia entre dos límites: la concentración inicial de la suspensión y la concentración máxima que se puede alcanzar en contacto contínuo. Estas capas forman la zona C.

  • 7. La velocidad de sedimentación tiende hacia cero cuando la concentración se aproxima a su límite superior.


Teor a de kynch 1952 suspensiones imcompresibles1

es = 0

es = cte = eso

A

Límite inferior

B

C

Capas horizontales

de composición constante

D

Límite superior

es = cte = ecrítica (0.65)

Teoría de Kynch (1952)Suspensiones imcompresibles


Teor a de kynch 1952 suspensiones imcompresibles2

Teoría de Kynch (1952)Suspensiones imcompresibles

  • 1er teorema. Las capas de composición variable ascienden, desde el fondo, con velocidad constante

  • 2º teorema. Cada capa, de distinta concentración, asciende a velocidades diferentes

  • 3er teorema. Dada la fracción inicial de sólidos eso y su altura Ho, la fracción de sólidos de obtiene a partir de:


Teor a de kynch 1952 suspensiones imcompresibles3

H

tiempo

Teoría de Kynch (1952)Suspensiones imcompresibles

Línea Característica: Trayectoria que sigue la capa

de fracción de sólidos esa

Ha

ta


Teor a de kynch 1952 suspensiones imcompresibles4

H

tiempo

Teoría de Kynch (1952)Suspensiones imcompresibles

Ho

Hz

Ha

ta


Sedimentadores cont nuos

Para el diseño

Experimentación previa en discontínuo

Sedimentadores contínuos

es crítica, tiempo crítico, da, AVI.


Sedimentadores cont nuos1

Sedimentadores contínuos

Dorr- Oliver


Sedimentadores cont nuos2

Sedimentadores contínuos

Rectangular


Sedimentadores cont nuos3

Sedimentadores contínuos

Lamelar


Centrifugaci n

Centrifugación


Centrifugaci n1

Centrifugación

  • No es una operación unitaria por si misma.

  • Acelera la sedimentación y filtración por la acción de una fuerza centrífuga

Ecuaciones de sedimentación

Sustituir g por z·g


Filtraci n con centrifugaci n

Filtración con centrifugación


Mec nica de fluidos

Sedimentación con centrifugación


Clasificaci n y separaci n neum tica de s lidos

Clasificación y separación neumática de sólidos


Clasificaci n neum tica

Clasificación neumática


Separaci n neum tica ciclones

Separación neumática. Ciclones

Entrada a 15-30 m/s

Muy efectivo de hasta 20 mm


Mec nica de fluidos

Separación neumática. Ciclones


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