lab de sedimentacion
TRANSCRIPT
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
1/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 1
y = -3E-05x + 0.1394
R = 0.9993
0
0.05
0.1
0.15
0 1000 2000 3000 4000
altura(m)
tiempo (s)
0
0.05
0.1
0.15
0 2000 4000 6000
altura(m)
tiempo (s)
SEDIMENTACION DE PARTICULAS EN SUSPENSIONES ALIMENTICIAS
Alumno:
Leyva Rodrguez, Marlon
Resultados y discusiones:
Conocer y determinar las caractersticas organolpticas y fisicoqumicas de las harinas es
importante cuando se pretende elaborar productos de buena calidad.
La velocidad de sedimentacin de las partculas en suspensin depende principalmente de sus
densidades y dimetros de partculas. Las partculas ms grandes se depositan ms rpido que las
ms pequeas. Por ejemplo las partculas de smola sedimentan ms rpido que cualquier otro
tipo de harina.
Maicena
Tabla N 1: Datos obtenidos del experimento de la sedimentacin.
t(s) H(m) Vt (m/s)
0 0.14 2.93333E-05
60 0.1387 2.89394E-05
120 0.1358 2.80606E-05
180 0.134 2.75152E-05
240 0.1328 2.71515E-05
300 0.1306 2.64848E-05
360 0.1285 2.58485E-05
420 0.1268 2.53333E-05
480 0.1255 2.49394E-05
540 0.123 2.41818E-05
600 0.1212 2.36364E-05
900 0.1126 2.10303E-05
1200 0.1032 1.81818E-05
1500 0.0942 1.54545E-05
1800 0.0848 1.26061E-05
2100 0.0757 9.84848E-06
2700 0.0582 4.54545E-06
3300 0.0432
3900 0.0308
4500 0.0212
5100 0.017
5700 0.0134
Figura 1: Grfica que muestra la variacin de la altura de
concentracin de la maicena con res ecto al tiem o
Figura 2: Grfica que se elabor solo con la parte de
velocidad terminal de la figura 1 (hasta el punto rojo).
Velocidad terminal
Desaceleracin
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
2/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 2
y = -9E-09x + 3E-05
R = 0.9998
0
0.00001
0.00002
0.00003
0.00004
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
velocidad(m/s)
tiempo (s)
En la figura 1, podemos ver la curva de la variacin de altura con respecto al tiempo, no es muy
visible la parte de aceleracin en la curva, pero se ve con claridad la porcin de curva lineal, la cual
se llama velocidad terminal, la cual termina en el punto rojo, pues a partir de ese punto empieza la
porcin de curva llamada desaceleracin.
Las fuerzas de rozamiento que tienden a oponerse a al desplazamiento de la partcula se les
denomina fuerza de arrastre o arrastre, depende fundamentalmente de la velocidad de la
partcula, de sus dimensiones, de la viscosidad y densidad del lquido dispersante.
A medida que aumenta la velocidad de la partcula slida, la fuerza de resistencia aumenta hasta
un lmite en donde las sumatorias de fuerzas son iguales a cero. A dicho lmite le corresponde una
velocidad vt de la partcula que es la velocidad de sedimentacin. En la prctica, la fase de
aceleracin es muy breve y puede considerarse que la velocidad de sedimentacin se alcanza
inmediatamente.
De la figura 2, el valor de la pendiente seria la Vt: 3E-05m/s
Como se puede observar en la fig. 3 hay un velocidad constante de sedimentacin en funcin del
tiempo hasta un determinado punto en donde la aglomeracin de partculas hace ms lenta la
sedimentacin de partculas, es por ello que el tamao y la geometra de partculas es
fundamental para calcular el tiempo de sedimentado.
Tabla N 2.Datos adicionales que se necesitan para calcular el dimetro de la partcula.
Calculo de Dp Valores Unidades
Concentracin 15 %
Dimetro de la probeta 0.0283 m
Densidad de partcula 1779.601211 Kg/m3
Densidad del medio 1305.888318 Kg/m3
Densidad 1000 Kg/m3
u 0.001 Pa.s
Gravedad 9.81 m/s2
Vt 2.98E-05 m/s
Dp = 8.37944E-06 m
Figura 3: Grfica que muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
3/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 3
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
0 2000 4000 6000 800
altura(m)
tiempo (s)
En base a los datos obtenidos en el cuadro anterior (ver tabla N2), calculamos la porosidad de la
harina dndonos un valor de 0.6, con este valor podemos calcular la velocidad terminal final y el
nmero de Reynolds, considerando que trabajamos con partculas esfricas, en un rgimenlaminar y una sedimentacin frenada.
La determinacin de la velocidad de sedimentacin es compleja; depende del rgimen de
desplazamiento de la partcula en el medio de suspensin. Dicho rgimen de desplazamiento se
caracteriza por el nmero de Reynolds.
Tabla N 3.Valores calculados de Velocidad terminal y nmero de Reynolds.
Valor Unidades
Vtf 2.13E-06 m/s
Re 1.33207E-05
Como tenemos un nmero de Reynolds de 1.33E-5, esto significa que al ser menor que 1 el fluido
sigue un rgimen laminar.
Harina de arveja
Tabla N 4: Datos obtenidos del experimento de la sedimentacin.
tiempo(s) H(m) Vt (m/s)
0 0.178 2.18579E-0547.35 0.176 2.0765E-05
263 0.17 1.74863E-05
455 0.165 1.47541E-05
767 0.161 1.25683E-05
944 0.157 1.03825E-05
1107 0.153 8.19672E-06
1338 0.148 5.46448E-06
1653 0.146 4.37158E-06
1830 0.138
3351 0.1144869 0.096
5722 0.09
Velocidad terminal
Desaceleracin
Figura 4: Grfica que muestra la variacin de la altura de
concentracin de la maicena con respecto al tiempo
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
4/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 4
y = -2E-05x + 0.1762
R = 0.9858
0.13
0.140.15
0.16
0.17
0.18
0 500 1000 1500 2000
altura(m)
tiempo (s)
y = -0.0001x + 0.0037
R = 0.9775
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0 5 10 15 20
velocidad(m/s)
tiempo (s)
De la figura 5, el valor de la pendiente seria la Vt: 2.2E-05 m/s
Se asume para la harina de arveja que la partcula es esfrica y que sigue un rgimen laminar.
Tabla N 5. Datos adicionales necesarios para el clculo del dimetro de la partcula.
Calculo de Dp Valores Unidades
Vt -0.000022 m/s
Densidad partcula 150 Kg/m3Densidad fluido 1000 Kg/m3
Viscosidad fluido 0.001 Kg/m.s
Gravedad 9.8 m/s2
Dp 6.89485E-06 m
Figura 5: Grfica que se elabor solo con la parte de velocidad terminal de la figura 1
(hasta el punto rojo).
Figura 6: Grfica q muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
5/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 10 20 30
altura(m)
tiempo (s)
Tabla N 6. Datos necesarios para calcular el nmero de Reynolds.
Comprobacin del Numero de Reynolds
Densidad fluido 1000 Kg/m3
Dp 6.89485E-06 mV 0.000022 m/s
Viscosidad fluido 0.001 Kg/m.s
NRe 0.000151687
Como tenemos un nmero de Reynolds de 0.000151687, esto significa que al ser menor que 1 el
fluido sigue un rgimen laminar el cual es el supuesto anteriormente.
Smola
Tabla N 7: Datos obtenidos del experimento de la sedimentacin.
t (s) H(m) Vt (m/s)
0 0.178 0.003964286
2 0.159 0.003285714
4 0.1495 0.002946429
6 0.144 0.00275
8 0.135 0.002428571
10 0.128 0.002178571
12 0.12 0.001892857
4 0.1125 0.001625
16 0.106 0.001392857
18 0.099 0.001142857
20 0.094 0.000964286
22 0.086 0.000678571
24 0.079 0.000428571
26 0.073 0.000214286
28 0.067
30 0.064
32 0.062
35 0.059
Velocidad terminal
Desaceler
Figura 7: Grfica que muestra la variacin de la altura de
concentracin de la maicena con respecto al tiempo
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
6/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 6
y = -0.0037x + 0.1671
R = 0.9886
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0 5 10 15 20 25 30
altura(m)
tiempo (s)
y = -0.0001x + 0.0037
R = 0.9775
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0 5 10 15 20
velocidad(m/s)
tiempo (s)
De la figura 8, el valor de la pendiente sera la Vt: 0.0037 m/s
Se asume para la harina de arveja que la partcula es esfrica y que sigue un rgimen laminar.
Tabla N 8. Datos necesarios para calcular el dimetro de la partcula.
Calculo de Dp
DATOS
Vt -0.0037 m/sDensidad partcula 150 Kg/m3
Densidad fluido 1000 Kg/m3
Viscosidad fluido 0.001 Kg/m.s
Gravedad 9.8 m/s2
Dp 8.94159E-05 m
Figura 8: Grfica que se elabor solo con la parte de velocidad terminal de la figura 1
(hasta el punto rojo).
Figura 9: Grfica q muestra la variacin de la velocidad con respecto al tiempo.
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
7/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 7
Tabla N 9. Datos necesarios para calcular el nmero de Reynolds.
Comprobacin del Numero de Reynolds
Densidad fluido 1000 Kg/m3
Dp 8.69657E-05 mVt 0.0035 m/s
Viscosidad fluido 0.001002 Kg/m.s
NRe 0.303772249
Como tenemos un nmero de Reynolds de 0.303772249, esto significa que al ser menor que 1 el
fluido sigue un rgimen laminar el cual es el supuesto anteriormente.
Las tcnicas de sedimentacin, gravitatorias o centrfugas, son operaciones de transporte de
cantidad de movimiento que clasifican las partculas dispersas en un fluido, segn su densidad y su
tamao. Estas operaciones pretenden separar las dispersiones (suspensin o emulsin) en sus dos
fases.
Si las dos fases obtenidas son recuperadas de forma anloga, la sedimentacin ejerce un papel de
separacin (desnatado de la leche). Adems la sedimentacin ejerce un papel de clarificacin
(jugos de frutas), siendo muy importante la homogeneidad en ellas para lograr una mejor
aceptabilidad organolptica y por consiguiente buena calidad del producto.
Segn los datos obtenidos experimentalmente y con la aplicacin de frmulas matemticas para
determinar el Dp, podemos concluir que la harina de arveja tuvo los valores ms pequeos
(6.89485E-06 m) en comparacin con las otras harinas (ver tablas 2-5 y 8), y por lo tanto tuvo enmayor tiempo de sedimentacin. Esto podra explicarse por el tamao medio de partcula y
densidad aparente de protena de arveja que es pequeo (protena es 6 mm y 0,63 kg / l; almidn
es de 20 mm y 0,90 kg / l) (Dijkink et al, 2007).
El rea superficial de diseo requerida para un sedimentador que deba manejar suspensiones
concentradas en flujo continuo se determina por las caractersticas de decantacin y
espesamiento de la suspensin. Talmadge y Fitch (1955) han indicado que los ensayos de
decantacin discontinuos pueden utilizarse para estimar ambos factores.
El comportamiento lineal en todas las curvas graficadas, siendo ms fcil as poder calcular
la velocidad de sedimentacin. El trazo resultante debe ser una curva continua de
acumulacin de sedimentos, en la que se tiene el tiempo en el eje de las abscisas y la
altura del sedimento acumulado en el eje de las ordenadas (RIVERA et al, 2005).
La velocidad tambin se puede calcular tericamente. Desgraciadamente, las velocidades
reales pueden diferenciarse de los clculos tericos. Las principales razones de esta
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
8/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 8
variacin son turbulencias y floculaciones. Otro factor es que las velocidades no
permanecen constantes a travs de una seccin. (NEMEROW y DASGUPTA, 1998).
Este mtodo de separacin es utilizado para eliminar los slidos en suspensin ms
grandes, al igual que el tamizado. Realizando una comparacin entre estos dos mtodos,el tamizado reduce la cantidad de solidos suspendidos casi un 50%, pero esta eliminacin
no resulta tan efectiva como la obtenida mediante sedimentacin (MENDEZ et al, 2007).
BILIOGRAFIA:
Codex Alimentarius, Cereales, Legumbres, Leguminosas y Productos Protenicos VegetalesOrganizacin Mundial De La Salud Organizacin De Las Naciones Unidas Para La
Agricultura Y La Alimentacin Roma, 2007.
Dijkink, B.H., Speranza, L.D., Paltsidis, J.M., Vereijken, F., 2007. Air dispersion ofstarcheprotein mixtures: a predictive tool for air classification performance. Powder
Technology 172, 113e119.
Mndez, P., Vidal, G., Lorber, K. y Mrquez, F. (2007). Produccin limpia en la industria
de curtiembre. Ed. Servicio de publicaciones e Intercambio Cientfico, Universidad de
Compostela.
Nemerow, N y Dasgupta, A. (1998). Tratamiento de vertidos industriales y peligrosos.Ed.
Daz de Santos, Madrid.
Rivera, F., Gutirrez, A., Val, R., Aparicio, J. y Daz, L. (2005). La medicin de sedimentos
en Mxico IMTA, Mxico.
-
5/24/2018 Lab de Sedimentacion
9/9
Ingeniera Agroindustrial
Laboratorio de ingeniera de alimentos II Pgina 9
ANEXO
Tabla N10. Tabla resumen de los Dp terico de las harinas estudiadas y su comparacin con los
Dp bibliogrficos.
Harinas Dp experimental(m) Dp bibliogrfico
Harina de arveja 6.89485E-06 -