Velocidad de sedimentación

La velocidad de sedimentación se refiere a la velocidad de depositamiento o descenso a la que una partícula se deposita dentro de una mezcla heterogénea.

Las mezclas de varias fases (sólida-líquida y líquida-líquida) pueden separarse mecánicamente por efecto de la fuerza gravitatoria (sedimentación); el requisito para que se produzca dicha separación consiste en que los distintos componentes posean densidades diferentes y que no se disuelvan los unos en los otros (por ejemplo, el agua y el aceite).

¿Qué fuerzas actúan en la partícula?

En una partícula rodeada por un líquido (por ejemplo, un sólido o una gota de grasa en agua, o una gota de agua en aceite) actúan tres fuerzas (véase la figura):

  • Peso FG
  • Flotabilidad FA
  • •Resistencia FW

Al peso FG (Field Force, Gravity) se oponen la flotabilidad FA (Buoyant Force) y la resistencia FW. En función de si la densidad de la partícula es mayor o menor que la densidad de la mezcla líquido-sólida circundante, se deriva una velocidad constante de flotabilidad o sedimentación Vg de la partícula.

Cálculo de la velocidad de sedimentación

Partiendo de un supuesto simplificado donde exista un flujo laminar, la velocidad de sedimentación puede determinarse con ayuda de la Ley de Stokes basándose en el equilibrio de las fuerzas.

En la centrifugación o el campo centrífugo se da la siguiente fórmula para la velocidad de sedimentación:

Parámetros que influyen en la velocidad de sedimentación

Partiendo de dicha ecuación, pueden derivarse los parámetros que influyen de una manera fundamental en la velocidad de flotabilidad o sedimentación:

Diámetro «d» de la partícula: el diámetro de la partícula se expresa al cuadrado en la fórmula. Cuanto mayor sea el diámetro (o radio de la partícula), mayor será la velocidad de sedimentación de dicha partícula.

Diferencia de densidad «Δρ» entre la partícula y el líquido: cuanto mayor sea la diferencia de densidad entre la partícula y el líquido, mayor será la velocidad de la partícula y con mayor rapidez se sedimentará la mezcla.

Viscosidad dinámica «η» de la mezcla: cuanto menor sea la viscosidad dinámica del producto, mayor será la velocidad de sedimentación de la partícula.

 

 

Fuente:

[1] Klaus Luckert: Handbuch der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung,1. Auflage 2004

[2] Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik; Fachbuchverlag Leipzig, 16. Auflage1996

 

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