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OPRACIONES CON SOLIDOS “SEDIMENTACION”
ESPESADORES Y CLARIFICADORES
1Diana Sofía Poveda Ladino
2 Karen Alejandra Castellanos Espitia
Diana.poveda@estudiantes,uamerica.edu.co , [email protected]
DOCENTE: I.Q. Iván Ramírez Marín
5 de julio de 2017
Departamento de Ingeniería Química, Universidad de América.
RESUMEN
La sedimentación es la separación en un estado de agregación de sólido-líquido, donde
se establecen dos procesos: espesamiento y clarificación, el primero se centra en la
suspensión concentrada y el segundo se enfoca en el fluido clarificado. Ambos
mecanismos se encuentran influenciados por factores fisicoquímicos, dando origen a
diferentes técnicas para obtener el objeto de interés, los métodos más utilizados son el
espesamiento por filtración, el espesamiento de centrifuga, el clarificador circular y el
clarificador de contacto con sólidos, dichos métodos se usan en plantas de tratamiento
de aguas residuales y desechos, tratamiento terciario para la eliminación de fosfatos y
procesos metalúrgicos entre otros.
Palabras clave: Sedimentación, clarificadores, espesadores, separación liquido-solido.
ABSTRACT
Sedimentation is the separation in a State of aggregation of solid-liquid, which
establishes two processes: thickening and clarification, the first focuses on concentrated
suspension and the second focuses on the clarified fluid. Both mechanisms are
influenced by factors physicochemical, giving rise to different techniques to obtain the
object of interest, the most used methods are the thickening by filtration, the thickening
of spins, circular clarifier and clarifier of contact with solids, these methods are used in
treatment of wastewater and waste plants, tertiary treatment for the removal of
phosphates and metallurgical processes among others.
KEY WORDS: Sedimentation, clarifiers, thickeners, liquid-solid separation
INTRODUCCION
En la industria química, metalúrgica, de tratamiento de agua, medioambiente, entre
otras; se requiere separar en diversos procesos líquidos de solidos bien sea para la
recuperación de un sólido o para la recuperación de un líquido buscando que el
mecanismo a emplear sea eficiente y genere un bajo costo.
Es por esto que pensar en los espesadores y clarificadores, dos mecanismos que son
bastante útiles para recuperar respectivamente sólidos y líquidos, presenta una gran ventaja para el ingeniero ya que estos se proporcionan en diferentes tamaños y diseños
según la necesidad del proceso con un costo de inversión bajo.
COMPONENTES Y ACCESORIOS
PARA UNIDADES DE
SEDIMENTACIÓN EN LOS
ESPESADORES Y
CLARIFICADORES
Para llevar a cabo una actividad de
sedimentación se debe tener en cuenta
una serie de factores para que el proceso
no se vea afectado en cuanto a su
eficiencia y costos, como lo son sus
componentes y accesorios los cuales
presentan una serie de variaciones.
Los componentes básicos de un proceso
de espesamiento y clarificación no
distan mucho el uno del otro,
manteniendo un patrón estándar:
tanque, estructura de soporte de
accionamiento, unidad de
accionamiento y dispositivo de
elevación, estructura de rastrillo, pozo
de alimentación, disposición de
desbordamiento. A continuación, se
hará énfasis en cada componente:
Los tanques: Para este componente es muy importante seleccionar un
material de larga duración para su
construcción que sea compatible a la
temperatura de operación, las
condiciones del suelo, el clima y por
supuesto la resistencia a la
corrosión, entre otros factores. Entre
los materiales más utilizados
encontramos el acero, empleados en
tanques con diámetro menor a 30
m, hormigón, empleados en
aplicaciones macro industriales,
madera, tierra compacta, cemento
para suelos, entre otros.
Estructuras de soporte de unidad:
Existen tres mecanismos de
accionamiento básicos. Estos son:
Mecanismo de soporte de puente:
usualmente empleados en
diámetros de 30 m a 45m,
presenta las siguientes ventajas:
Capacidad para transferir cargas
a la periferia del tanque,
capacidad para dar una
concentración de flujo inferior
más densa y más consistente con
el punto de extracción único, un
dispositivo de elevación menos
complicado, menos miembros
estructurales sujetos a
acumulación de lodo, acceso al
accionamiento desde ambos
extremos del puente; Y menor
costo para unidades menores de
30 m de diámetro. (Green & Perry,
2008) Mecanismo de soporte de
columna central: usualmente
empleados en diámetros de 20 m
o más, en donde sus principales
materiales son acero y hormigón.
Espesador de tracción (contiene
un mecanismo soportado por la
columna central con el brazo de
accionamiento unido a un carro
motorizado en la periferia del
tanque).
Conjuntos de accionamiento es
uno de los componentes más
importantes ya que proporciona la
fuerza que se empleara para mover
los rastrillos y para mover los
sólidos, que por efecto de la
sedimentación están presentes en el
fondo, hasta el punto de descarga;
además ofrece un soporte que le
permite virar y soportar
perturbaciones y excesos de carga
en un determinado tiempo.
Mecanismos de levantamiento de
rastrillo Estos deben ser
proporcionados cuando es probable
un funcionamiento anormal del
espesante. El funcionamiento
anómalo del espesante o el par
excesivo pueden resultar de una
insuficiencia de bombeo por
subflujo, de los aumentos en la
velocidad de alimentación de
sólidos, de cantidades excesivas de
partículas grandes, de
desprendimiento de sólidos
acumulados entre los rastrillos y el
fondo del tanque o de elementos
estructurales del mecanismo de
rastrillo o misceláneos
Obstrucciones que caen en el
espesador. (Green & Perry, 2008, pág.
cap18.5.7)
“Los dispositivos motorizados de
elevación de rastrillos están
diseñados típicamente para permitir
una elevación vertical del
mecanismo de rastrillo de hasta 90
cm (3 pies)”. (Green & Perry, 2008,
pág. cap.18.5.7)
Una ventaja importante de este
diseño es la superficie relativamente
pequeña del mecanismo de rastrillo,
lo que reduce la acumulación de
sólidos y el tiempo de inactividad en
aplicaciones en las que puede
ocurrir formación de incrustaciones.
Una desventaja de este o de
cualquier brazo articulado u otro
diseño de elevación automática es
que hay muy poca elevación en el
centro, donde normalmente ocurre
la sobrecarga. Otra desventaja es la
dificultad de devolver los rastrillos a
la posición bajada en asentamientos
que contienen sólidos que se
compactan firmemente. (Green &
Perry, 2008, pág. cap.18.5.7)
En la figura 1 se ilustran los
diferentes diseños del mecanismo de
rastrillo. El diseño convencional se
utiliza típicamente en unidades
soportadas, mientras que el diseño
de doble pendiente se utiliza para
unidades de mayor diámetro.
Figura 1: Diseños de mecanismos
de rastrillo para aplicaciones de
sedimentación. Tomado de :(Dorr-
Oliver EIMCO.)
Los requisitos de velocidad de rastrillo
dependen del tipo de sólidos que entran
en el espesador. Los rangos de
velocidad periférica utilizados son, para
sólidos de sedimentación lenta, de 3 a 8
m / min (10 a 25 pies / min); Para
sólidos de sedimentación rápida, de 8 a
12 m / min. (Green & Perry, 2008, pág.
cap.18.5.7)
Alimentación: Está dispuesta de forma
que la alimentación entre con una baja
turbulencia, conformada por un lavador
abierto que evita el exceso de velocidad,
con una pendiente en la mayoría de los
casos de 1 a 2 por ciento; la
alimentación también puede entrar hacia
arriba a través de la columna central
desde una tubería instalada debajo del
tanque.
El pocillo de alimentación estándar para
un espesante está diseñado para una
velocidad de salida vertical máxima de
aproximadamente 1,5 m / min. La alta
turbidez causada por el cortocircuito de
la alimentación al rebosadero se puede
reducir aumentando la profundidad del
pozo de alimentación. (Green & Perry,
2008, pág. cap. 18.5.7)
Disposiciones de desbordamiento
El efluente clarificado normalmente se
elimina en un lavado periférico situado
dentro o fuera del tanque. La velocidad
de desbordamiento desigual causado por
el soplado del viento a través de la
superficie del líquido en espesantes
grandes se puede controlar mejor
cuando se utilizan orificios sumergidos
o vertederos de muesca en V. Se usan
calcinaciones radiales cuando se desea
flujo de líquido ascendente uniforme
para mejorar la eficiencia de la
detención del clarificador. Esta
disposición proporciona un beneficio
adicional en la reducción del efecto del
viento, lo que puede perjudicar
seriamente la claridad en aplicaciones
que emplean cuencas de gran diámetro. (Green & Perry, 2008, pág. cap.18.5.7)
ESPESADORES
Es un proceso de separación líquido –
solido, el cual concentra los sólidos
presentes en un medio acuoso por
medio de la sedimentación por gravedad
de manera que el flujo sea estacionario;
en este proceso se extraen los sólidos
continuamente a una velocidad inferior
a la de la alimentación o de forma
batch, siendo el primero el más
utilizado en la industria.
Figura 2. Unidad de espesador
montado en puente. Tomado de (Dorr-
Oliver EIMCO.)
El diseño básico de un mecanismo
espesador soportado por puente se
ilustra en la Fig. 2
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE
LOS ESPESADORES
Dentro de los beneficios que genera este
tipo de operación unitaria se encuentra:
Mejores condiciones técnicas y
económicas en la operación de
digestores por reducción del espacio
necesario; la cantidad de calor necesaria
al calentamiento del digestor disminuye;
el periodo de retención aumenta; se
produce una menor cantidad de líquido
sobrenadante; permite una mayor tasa
de aplicación de sólidos por metro
cubico de capacidad; mejora la
eficiencia de la acción de los
microorganismos; amortigua las
fluctuaciones de flujo y la
concentración de lodo.
Los inconvenientes que presenta son: el
proceso requiere operadores adiestrados
y atentos, debido a las fluctuaciones de
composición y la concentración del
lodo; costo inicial de implementación
elevado; generación de malos olores
debido a la septicidad o a la
anaerobiosis; se deben utilizar aditivos
que son producidos en países
desarrollados. (Lothar, 2017)
MECANISMOS DE ESPESADORES
Los diferentes mecanismos de
espesamiento son:
• Espesador por gravedad
Se diferencian tres tipos de
sedimentación dependiendo de las
concentraciones elevadas de partículas,
ya que surgen interferencias entre las
mismas y no se pueden aplicar los
principios de la decantación libre.
a) Sedimentación de partículas
floculantes: Este tipo de sedimentación
se presenta cuando las concentraciones
son bajas ([SS] por debajo de 300-500
mg/L).
b) Sedimentación zonal: Se presenta
cuando tenemos concentraciones
intermedias de sólidos ([SS] entre 300-
5000 mg/L).
c) Sedimentación por compresión: Se
presenta cuando las concentraciones de
sólidos son muy altas ([SS]>5000-
10000 mg/L). Se denomina también
espesamiento. (Suárez & Jácome, 2007)
• Espesador por flotación.
La flotación se ha utilizado
históricamente para la eliminación de
materias flotables, es decir, materias
sólidas y/o líquidas de densidad inferior
a la del agua. El perfeccionamiento de
este tratamiento ha conducido al
proceso de flotación por aire disuelto
que además es capaz de eliminar, por
flotación, sólidos de densidad superior a
la del agua. El proceso de flotación por
aire disuelto, consiste en la formación
de microburbujas de aire en el agua, las
cuales se unen a las partículas a
eliminar formando agregados capaces
de flotar (densidad del conjunto menor
que la del agua).
La mayor o menor facilidad para que se
produzca la flotación es función de los
siguientes factores: afinidad del aire a la
partícula, es necesario que la adhesión
de las partículas a las burbujas de aire
sea mayor que la tendencia que aquéllas
tienen a establecer contacto con el agua.
La densidad de la partícula, la flotación
es más fácil en partículas con densidad
muy próxima a la del agua, cuanto
mayor sea la densidad, mayor será la
cantidad de aire que debe adherirse a
ella para poder provocar la flotación. El
diámetro de la partícula, cuanto mayor
sea el diámetro es necesario más aire
adherido a la partícula. (Suárez &
Jácome, 2007, pág. 17)
• Espesador por Centrifugación
Consiguen la separación líquido-sólidos
mediante la aplicación de fuerzas
centrífugas. Aunque los espesadores
centrífugos tienen la ventaja de
conseguir un alto grado de
espesamiento, el proceso está altamente
mecanizado y por lo tanto requiere un
sofisticado programa de mantenimiento.
Los tres principales tipos de centrífugas
empleadas actualmente son la centrífuga
de cuenco -decantador de sólidos y de
boquilla de disco.
Los espesantes de centrífuga de cuenco-
decantador de sólidos. Consiste en un
tazón cilíndrico-cónico perforado con
un transportador helicoidal interno. El
lodo influente entra en el recipiente
cilíndrico a través de las toberas de
descarga del transportador. Las fuerzas
centrífugas concentran el lodo contra la
pared del tazón y el transportador,
traslada el lodo espesado a lo largo de la
pared del tazón hasta la sección cónica,
donde es descargado continuamente. En
el otro extremo de la centrífuga, el
concentrado se descarga de forma
continua y se devuelve a las
instalaciones de la planta de tratamiento
de aguas residuales.
En el espesante de centrífuga de la
boquilla de disco, el lodo entrante se
alimenta a través de la parte superior del
dispositivo y se pasa a través de un pozo
de alimentación en el centro del rotor.
Un impulsor dentro del rotor acelera y
distribuye la suspensión de alimentación
que llena el interior del rotor. Los
sólidos más pesados se asientan hacia la
circunferencia del rotor bajo una fuerza
centrífuga cada vez mayor. El lodo
fluye hacia dentro a través de la pila de
discos en forma de cono.
El líquido clarificado (es decir,
centrado) pasa a través de la pila de
discos dentro de la cámara de
desbordamiento y luego es descargado a
través de la línea de efluente. (McFarland, 2001)
Espesadores de tambor rotativo
Consiste en un sistema de
acondicionamiento del fango biológico
(incluyendo la alimentación de
polímero), y unos tamices cilíndricos
rotativos. El fango se mezcla con el
polímero en el tambor de mezcla y
acondicionamiento y, a continuación, el
fango pasa a una serie de tamices
rotativos que separan los sólidos
floculados del agua. El lodo espesado
sale por un extremo de los tambores,
mientras que el agua se filtra a través de
los tamices. Las ventajas de este tipo de
sistemas son: su bajo mantenimiento, el
bajo consumo energético y el reducido
espacio necesario. (Suárez & Jácome,
2007, pág. 24)
TIPOS DE ESPESANTE
Los espesantes se dividen según la
estructura de soporte de unidad, la
forma de alimentación, el diseño del
mecanismo del rastrillo y la adición de
un floculante en: convencionales, de
alta velocidad, de ultra alta velocidad o
de alta densidad.
Espesadores convencionales:
Este tipo de espesador consiste en un
pozo de alimentación generalmente de 1
m, con una pulpa de alimentación
diluida en agua recuperada, la cual
forma tres zonas: agua clara, pulpa con
composición similar a la de la
alimentación y el sedimento.
Espesantes de alta velocidad
La mayor capacidad que se espera de un
espesante de alta velocidad se debe
únicamente al uso eficaz del floculante
para maximizar el rendimiento. En la
mayoría de las aplicaciones existe una
dosificación umbral y una
concentración de sólidos de
alimentación a los que comienza a
producirse un notable aumento de la
capacidad. Este efecto continuará hasta
un límite, momento en el que la
capacidad será máxima a menos que se
acepte una concentración de sólidos de
flujo inferior. Dado que el floculante se
añade normalmente a un espesante en la
línea de alimentación o en el pocillo de
alimentación, hay una serie de diseños
de alimentación patentados que se
utilizan en espesantes de alta velocidad
para ayudar a optimizar la floculación.
En algunos casos se pueden incluir
sistemas de des aireación para evitar el
arrastre de aire en la suspensión
floculada. (Green & Perry, 2008, pág.
cap.18.5.5.)
Espesantes de Ultra Alta Tasa
Este tipo de espesante usa un tanque
alto y profundo con un cono de fondo
empinado y puede usarse con o sin un
mecanismo de rastrillado. Esto combina
las funciones de un espesador (para
proporcionar un flujo bajo denso) y un
clarificador (para proporcionar un
desbordamiento claro o sobrenadante),
pero es considerablemente más alto.
Generalmente es de la mitad a un tercio
del diámetro de un espesante
convencional o de alta velocidad. La
figura 3 ilustra las partes internas de
estas unidades, mostrando el uso de
conos de deshidratación. (Green & Perry,
2008, pág. cap.18.5.5)
Figura 3. Espesante de alta velocidad.
Tomado de (Dorr-Oliver EIMCO.)
Espesantes de Alta Densidad
Los espesantes pueden ser diseñados
para producir flujos subterráneos que
tienen una viscosidad aparente muy alta,
permitiendo la eliminación de lodos de
desecho a una concentración que evita
la segregación de finos y partículas
gruesas o formación de un estanque de líquido libre sobre la superficie del
depósito. Esta práctica se aplica en
sistemas de apilamiento en seco y en
operaciones subterráneas de llenado de
pasta para la eliminación de relaves de
minas y materiales similares. (Green &
Perry, 2008, pág. cap.18.5.5)
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
DE LOS ESPESADORES
Los espesadores se dividen en cuatro
clases de espesadores según su
mecanismo de accionamiento en donde
los tanques tendrán un diámetro con un
intervalo de [2-150] m y la estructura
del soporte depende en diversas
ocasiones del tamaño requerido:
Apoyado en puente
Columna centrada
Impulsiones de tracción
Sin accionamientos.
FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de un espesador
habitualmente presenta un rendimiento
constante cuando hay un correcto
funcionamiento. Más sin embargo es
importante monitorizar las tasas de
alimentación de subflujo, las
concentraciones de sólidos, la velocidad
de alimentación del floculante, entre
otras, ya que si se presenta alguna
variación se podrá cambiar
convenientemente los flujos para
preservar la estabilidad del sistema.
Para evitar un daño mecánico en el
proceso, usualmente producido cuando
es activado el espesador, se debe tener
en cuenta el bombeo por debajo del
flujo y el par motor, ya que los sólidos
gruesos se separan de la pulpa y
producen una difícil situación de
barrido y bombeo.
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO
DEL TAMAÑO DE ESPESADORES
Para la determinación del número y
tamaño de espesadores requeridos en
una cierta aplicación, se deben
considerar los siguientes factores:
Capacidad de tratamiento.
Concentración de sólidos en la
alimentación.
Concentración de sólidos en la descarga.
Velocidad de sedimentación de los sólidos.
Densidades de sólido y líquido.
La velocidad de sedimentación del mineral se mide mediante pruebas
de laboratorio y con ellas se
determina un parámetro de diseño
denominado área unitaria (área de
espesaje dividido por flujo de sólido
de alimentación, m 2/t/d). Tres
procedimientos son los más usados
para realizar este cálculo: Coe &
Clevenger, Talmadge & Fitch y
Wilhelm & Nadie. (separación
Sólido- Líquido, 2017)
CLARIFICADORES
Un dispositivo de sedimentación que
incluye un deflector de entrada para la
disipación de la energía del afluente,
una zona inactiva para asentamiento de
partículas, medios mecánicos para la
eliminación de sólidos asentados y baja
velocidad de flujo a la salida,
comúnmente se denomina clarificador.
La capacidad hidráulica de un
clarificador se basa en la velocidad de
sedimentación del tipo discreta y
floculante, también se denomina tasa de
desbordamiento, y se utiliza para
dimensionar un nuevo clarificador o
determinar la capacidad de un
clarificador existente. (Flynn, 2009)
Son en diseño muy similares a los
espesadores a excepción de su sistema
de construcción más ligero que permite
una obtención de pulpa espesada en
menor cantidad reduciendo los costos
de instalación de 5 a 10 por ciento en
comparación con los espesadores.
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DEL
CLARIFICADOR
Las zonas de operación en un
clarificador son una zona de agua clara,
la zona de sedimentación
(sedimentación discreta y floculante); la
zona de sedimentación discreta se
presenta cuando las partículas se
encuentran en una baja concentración de
sólidos y se asientan como entidades
individuales que no interactúan con las
partículas adyacentes y en la zona
floculante se genera una suspensión
diluida de partículas que floculan
durante la sedimentación. Las partículas
aumentan de tamaño y masa por
aglomeración, aumentando así la
velocidad de sedimentación.
Finalmente la zona de espesamiento
como se ilustra en la Fig. 4. La
profundidad de la zona de espesamiento
(Lecho de lodo) depende de la
profundidad del tanque asignado para
espesamiento de lodos. La entrada de
agua debe estar siempre por encima del
lecho de lodo (zona de espesamiento)
para la captura de sólidos de alta
eficiencia. Los sólidos pueden ser
llevados al lavado de salida, si la
alimentación pasa a través de la parte
superior del lecho de lodo. El objetivo
es operar el clarificador con una
profundidad de lecho de lodo tan baja
como sea posible, pero aun así producir
una alta concentración de sólidos de
lodo de subflujo, si es necesario. El
balance de masa de sólidos alrededor
del clarificador debe mantenerse en
todo momento. (Flynn, 2009, pág.
cap.22.2)
Figura 4. Zonas de operación del
clarificador. Tomado de (Nalco Water
Handbook, Third Edition)
TIPOS DE CLARIFICADORES DE
SEDIMENTACIÓN
Clarificadores Circulares
Se utilizan en aplicaciones tales como
separaciones preliminares de agua de
aceite en las refinerías y clarificación de
los flujos de desechos en las acerías.
Funciona con el efluente que entra a
través de un centro que se alimenta bien
con el flujo siendo forzado hacia abajo.
Esto asegura el tiempo de residencia
adecuado del agua en el clarificador
para permitir el asentamiento de los
sólidos, el agua luego sube y sale a
través de un canal de descarga de pared
que se coloca en la circunferencia
interior del clarificador. Un desnatado
barre la superficie del clarificador para
recoger cualquier sólido flotante y los
elimina a través del canal de escoria. (Green & Perry, 2008, pág. cap.18.5.6.)
Los clarificadores circulares de
alimentación central son la
configuración de sedimentación más
común. La Figura 5, ilustra el
mecanismo de un clarificador soportado
por puente de entrada lateral, usado para
tanques de un diámetro menor de 50
pies (15 m), aproximadamente. Para
cubetas de 15 a 61 m de diámetro, el
mecanismo clarificador está soportado
por una columna situada en el centro,
con el tubo de entrada por debajo del
suelo y subiendo por la columna hasta
el pozo de alimentación. El clarificador
de alimentación central tiene cuatro
secciones distintas, cada una con su
propia función. (Flynn, 2009, pág.
cap.22.3.1)
Figura 5. Clarificador de alimentación
central. (Cortesía de Envirotech.)
Clarificadores rectangulares
Se emplean principalmente en plantas
de tratamiento de aguas y residuos. El
mecanismo de rastrillado es de tipo
rotatorio, consiste en una serie de
pequeñas rasquetas montadas en una
cadena sin fin, que hace contacto con el
fondo del tanque, el cual mueve la pulpa
a lo largo del tanque y hacia el extremo
de la entrada. En otros diseños el lodo
es arrastrado hacia la zona de descarga
del tanque (Green & Perry, 2008, pág.
cap.18.5.6.)
Figura 6. Clarificador rectangular.
(Nalco Water Handbook, Third Edition)
Clarificadores de placas y tubos
paralelos
Los clarificadores prefabricados que
incorporan placas paralelas o tubos en
una pendiente, se usan comúnmente
para caudales de planta más pequeños
(<1000 gpm [227 m 3 / h]). La figura 7
ilustra el clarificador Parkson Lamella
® que incorpora un tanque de mezcla de
flash y un tanque de floculación. El
flujo se introduce por medio de un
conducto de alimentación desde el
depósito de floculación hasta la caja de
alimentación del clarificador, que es un
canal sin fondo entre las secciones de la
placa. El flujo se dirige entonces hacia
abajo a las ranuras individuales de la
placa de entrada lateral. La alimentación
se distribuye a través del ancho de las
placas y luego fluye hacia arriba bajo
condiciones de flujo laminar. Los
sólidos se asientan sobre las superficies
de la placa, mientras que el agua
clarificada sale de la parte superior de
las placas a través de orificios de
orificios. Estos agujeros se colocan
inmediatamente por encima de cada
placa y se dimensionan para inducir una
caída de presión calculada para asegurar
que el flujo de afluente se distribuye
uniformemente entre las placas. Los
sólidos se deslizan hacia abajo por las
superficies de la placa dentro de la tolva
de lodo, desde donde se eliminan los
lodos. La floculación se induce a
medida que los sólidos ruedan por la
superficie inclinada. (Flynn, 2009, pág.
cap.22.3.3.)
Figura 7. Clarificador de Lámina de
Parkson. (Cortesía de Parkson
Corporation.)
Clarificadores de contacto solido
Consisten en una combinación de doble
accionamiento que tiene un mecanismo
de rastrillo de baja velocidad y una
turbina que trabaja a alta velocidad
situada en la parte superior del pozo
central para la recirculación de sólidos
internos.
El afluente, dosificado con productos
químicos, se pone en contacto con los
sólidos previamente sedimentados en un
tubo de aspiración de recirculación
dentro del pozo de reacción por medio
de la acción de bombeo de la turbina.
Debido a la mayor concentración de
sólidos que se recirculan, las reacciones
químicas son más rápidas y por
consiguiente la floculación mejora.
Fuera del pocillo de alimentación, las
partículas floculadas se depositan en el
fondo y son rastrilladas al centro para
ser usadas de nuevo en el proceso de
recirculación. Cuando las partículas son
demasiado pesadas para circular a
través del tubo de aspiración (como en
el caso de las pulpas metalúrgicas), se
elige un diseño modificado que utiliza
recirculación externa de una porción del
flujo inferior espeso. Estas unidades
emplean un impulsor de mezcla especial
en un pozo de alimentación con una
salida controlada.
Los clarificadores de contacto con
sólidos se usan primordialmente para:
clarificar aguas turbias o lechadas que
requieren coagulación y floculación
para la eliminación de bacterias, sólidos
suspendidos o color; aclarar las
corrientes de procesos industriales, las
aguas residuales y las aguas residuales
industriales, tratamiento terciario para la
eliminación de fosfatos, DBO y
turbidez; y la eliminación de sílice del
agua del producto. (Green & Perry, 2008,
pág. cap.18.5.6. )
Actiflo®Clarifier
El clarificador Actiflo (Fig.8) usa
microsand como balasto para agregar
peso al floculante para una rápida
sedimentación. La arena se agrega a un
tanque, donde se añaden coagulantes y
aguas residuales. El proceso de
coagulación ocurre en la superficie de la
arena, ya medida que las partículas
aumentan de tamaño, su peso y
velocidad de sedimentación son mucho
mayores que sin la arena. La sección de
clarificador de la unidad es típicamente
un diseño de lámina con placas
inclinadas. Estos clarificadores están
equipados con hidrociclones para
separar el microsand del floculante, para
que la arena pueda ser reutilizada. Estos
clarificadores se usan a menudo para el
tratamiento de aguas residuales, donde
se desean flujos elevados y el espacio
físico es limitado. Las velocidades de
elevación típicas oscilan entre 10 y 20
gpm / ft 2 (24 a 49 m 3 / [h · m 2]), y
estas tasas de aumento se calculan en
base al número de placas en el
clarificador. (Flynn, 2009, pág.
cap.22.3.3.1.)
Figura 8. Una ilustración de un
clarificador de Actiflo.
Separador de arrastrar
El tanque de arrastre rectangular es una modificación del clarificador
rectangular convencional construido en
una cuenca de hormigón o de acero. La
figura 9 ilustra un tanque de arrastre de
hormigón. El tanque está diseñado para
la eliminación de sólidos densos,
anhidros y arenosos, tales como escorias
granuladas de una cúpula de fundición o
de una laminadora de acero laminado en
caliente. El agua drena de los sólidos
cuando son arrastrados de la
embarcación por los vuelos que suben
por la playa. El movimiento de los
vuelos por la playa descompone sólidos
frágiles; Por lo tanto, el tipo de sólidos
en el agua residual restringe las
aplicaciones del tanque de arrastre. El
tiempo de detención en el tanque es
generalmente corto, limitando la
floculación incluso cuando se usan
productos químicos y resultando en una
pobre claridad del efluente. La
floculación química por delante del
tanque mejora la claridad del efluente.
Los vuelos pueden estar dispuestos para
rozar la superficie del tanque para
eliminar material flotante tal como
aceite. (Flynn, 2009, pág. cap.22.3.4)
Figura 9. Separador de arrastrar.
(Cortesía de FMC Corporation.)
PRUEBAS COMUNES A
CLARIFICADORES Y ESPESORES
La caracterización de la alimentación y
de la muestra es necesaria tanto para
ensayos de espesamiento como de
clarificación. Sin estos datos incluidos
en la base del diseño, el tamaño y el
rendimiento previsto no pueden ser
validados para el flujo de alimentación
especificado. La caracterización
requiere como mínimo las siguientes
medidas. (Flynn, 2009, pág. cap 21.1)
Composición química general de las
fases de sólidos y licor:
Concentración de sólidos de alimento
Distribución del tamaño de las
partículas: se incluyen diámetros de
partícula gruesos (+100 μm) y finos
(-20 μm)
Gravedad específica de partículas
Gravedad específica del líquido
Concentración de materiales
disueltos en fase líquida
Temperatura
pH
CONCLUSIONES
La sedimentación se utiliza para convertir una suspensión diluida
de partículas dentro de un fluido
clarificado y una suspensión
concentrada. El proceso se lleva
a cabo mediante dos
mecanismos denominados
clarificación y espesamiento.
Los espesantes se enfocan en la
suspensión concentrada de
partículas o lodo; mientras que
los clarificadores se centran en
el fluido clarificado, el cual está
casi libre de partículas
suspendidas.
Los clarificadores son básicamente idénticos a los
espesantes en diseño y
disposición; sin embargo, los
clarificadores emplean un
mecanismo de construcción más
ligera, ya que se enfocan en el
líquido clarificado en donde la
pulpa espesa producida es más
pequeña en volumen y hay una
menor cantidad presente de
sólidos suspendidos.
Los coagulantes y los
floculantes se usan como una
herramienta para mejorar la
velocidad de sedimentación, lo
que reduce el espesante y el
tamaño del clarificador.
La coagulación como la floculación se consideran
típicamente en el diseño de
clarificadores, mientras que la
floculación es normalmente el
único paso en el diseño de
espesantes.
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ANEXOS
Tabla1. Tipos de Espesadores y sus aplicaciones.
Tipo de Espesador y
aplicaciones industriales
Equipo
Espesador por gravedad
Se aplica especialmente
para Tratamiento de fangos.
Espesador por filtración
Tratamiento de minerales,
tratamiento de agua,
tratamiento de efluentes que
contienen metales pesados y
tratamiento de fangos.
Espesador Centrifuga
Tratamiento de aguas
residuales, neutralización de
aceites, deshidratación de
lodos entre otras.
Espesador de Tambor
rotativo
Tratamiento de lodos,
industria minería, cerámica,
Siderúrgica, química; entre
otras.
Tomada de
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Tomado de
http://www.elaguapotable.com/images/flotador%20lodos.gif
Tomado de https://encrypted-
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Tabla1. Tipos de Clarifidores y sus aplicaciones.
Tipo de Clarificador y
aplicaciones industriales
Equipo
Clarificador Circular
Efluentes industriales y
tratamiento de aguas residuales.
Clarificador Rectangular
Tratamiento de aguas residuales
y tratamiento de lodos.
Clarificadores de placas y
tubos paralelos
Tratamiento de aguas residuales.
Clarificadores de contacto
sólido
Tratamiento de aguas residuales,
tratamiento de lodos e industria
química.
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Tomado de http://www.sumyt.com/wp-
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Tomado de Cortesía de Parkson Corporation.
Tomado de http://img.directindustry.es/images_di/photo-
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