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Título : Estudio del efecto de la forma y el tamaño de las partículas sobre la velocidad de sedimentación gravitacional de suspensiones
Autor : Sayago P., Johnny A.
Palabras clave : Velocidad de sedimentación
Esfericidad de Wadell
Desviación estándar geométrica
Fecha de publicación : 31-May-2011
Citación : CD TESIS;I2001 S274
Resumen : La sedimentación, como proceso de separación sólido líquido reviste gran importancia cuando el objetivo planteado es la recuperación total o parcial de los componentes sólidos de una corriente, o cuando un líquido clarificado de alta pureza se convierte en el objetivo operacional de una sección de planta. Se han llevado a cabo diversos estudios teóricos y/o experimentales que permiten, tomando como base la ecuación de Richardson Y Zaki, evaluar el proceso de sedimentación de un conjunto de partículas. En ellos se ha encontrado, que existe una influencia de la forma y el tamaño de las partículas en la velocidad de sedimentación de suspensiones, sugiriendo en algunos casos, el empleo de un ajuste de la ecuación de Richardson y Zaki, para representar no sólo las partículas esféricas, sino que también sería aplicable a la velocidad de caída de un conjunto de partículas no esféricas. Para calcular la esfericidad de Wadell, ψw, uno de los factores de forma más empleados, en este trabajo se compararon los valores de ψw calculados usando las medianas, x50, con ψw obtenidos a partir del diámetro medio volumétrico y medio superficial, calculados a partir de las integrales de las curvas de distribución de tamaño de partículas respectivas, generadas por los equipos electrozona y difracción láser, encontrándose que la diferencia entre ambos métodos estaba cercana al 10%. Para estudiar la influencia de la forma y la desviación estándar en la velocidad de sedimentación de suspensiones, se prepararon una serie de mezclas, de esferas de vidrio y alúmina, dónde variando la desviación estándar, se procuró mantener el tamaño promedio de las partículas. Las suspensiones formadas con estas mezclas, fueron introducidas en un cilindro graduado de 2 litros, manteniendo la temperatura constante, para medir posteriormente la variación de la interfase líquido claro-suspensión, que representaría la velocidad de sedimentación de la mezcla. Con estos datos de la velocidad de sedimentación del conjunto de partículas, siguiendo el modelo de Richardson y Zaki modificado, se elaboraron gráficos de velocidad adimensional de sedimentación para diferentes desviaciones estándar, sin que se encontrase influencia significativa de la desviación estándar en ninguno de los dos casos. Posteriormente, para determinar la función dependiente de la forma, se siguió también el modelo modificado de Richardson y Zaki, encontrándose una influencia significativa de la forma, representada por una función de la esfericidad de Wadell, f(ψw), se observó que la velocidad de sedimentación disminuye cuando la esfericidad de Wadell decrece (partículas menos esféricas), para un mismo diámetro promedio. Al hacer un gráfico de las funciones de forma obtenidos en función de la esfericidad de Wadell, ψw, se obtuvo una expresión que corrige la ecuación de Richardson y Zaki, que se puede expresar ahora de la forma, ( ) ( − )(ψ) ψ μ ρ − ρ = n 1,3 v 2 s v c * 1 F *0,273e 18* * d V , para el rango 0,76<ψ<1. El valor n(ψw), es representado por la ecuación: n(ψ) = 4,65* (22,48*ψ2 − 46,42 *ψ + 24,94), para valores de ψ entre 0,76 y 1 y para números de Reynolds entre 1,68 y 0,075, ecuación hallada tomando en cuenta el ajuste de Richardson y Zaki para partículas de diferentes formas. Se recomienda para estudios posteriores de la influencia de la forma y el tamaño de las partículas en la velocidad de sedimentación de suspensiones, elaborar mezclas con mayores desviaciones estándar para verificar los resultados obtenidos en este estudio y trabajar con sustancias adicionales, que difieran en esfericidad con las estudiadas, por ejemplo vidrio molido, a fin de corroborar las ecuaciones propuestas en este trabajo. También se recomienda realizar estudios posteriores con parámetros adicionales, para encontrar ecuaciones generales de la velocidad de sedimentación de suspensiones.
URI : http://saber.ucv.ve/xmlui/handle/123456789/46
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