Sedimentación y Filtración

SEDIMENTACIÓN
La sedimentación es una operación de separación sólido-fluido en la que las partículas

sólidas de una suspensión, se separan debido a la densidad del disolvente y el soluto, la
concentración y el tamaño de las partículas en suspensión, la presencia o no de
coagulantes en la mezcla y el estado de agitación del conjunto.
El producto de mayor interés suele ser generalmente el fluido libre de partículas, pero en
otros casos es el propio producto sólido; aunque rara vez se consigue la separación total
de las dos fases de forma absoluta y nítida.
El criterio para la separación de las fases debe ser el siguiente:
 Debe existir una diferencia de tamaño de las partículas.

 Debe existir una diferencia de densidades.
La sedimentación suele llevarse a cabo en combinación con otras operaciones unitarias

para conseguirse el máximo rendimiento en la separación de las fases. Para que la
sedimentación sea viable en la práctica, el tamaño de las partículas debe oscilar entre 1 y
10 micras y la concentración de dichas partículas debe tener unos valores mínimos de
0,2% de sólido en suspensión.
Tipos de sedimentación
–Sedimentación libre: se produce cuando la suspensión es muy diluida y la relación entre

el diámetro de la partícula y el diámetro del recipiente es muy pequeña (1/200
aproximadamente). Consecuentemente las partículas sedimentan libremente sin que
existan choques entre ellas.
–Sedimentación impedida: se produce cuando la concentración inicial de sólidos es mayor

o el recipiente tiene un diámetro relativamente pequeño. Consecuentemente las partículas
chocan continuamente entre sí durante la sedimentación, retrasándose el proceso al
reducirse la velocidad de descenso de las partículas.
–Sedimentación industrial: es la que se realiza en los sedimentadores industriales,

también llamados espesadores industriales, que consisten en un depósito cilíndrico que
suele tener fondo cónico de poca inclinación.
La suspensión se alimenta por el centro del sedimentador, a una cierta profundidad por
debajo del nivel del líquido y el líquido claro se retira por la parte superior a través de un
rebosadero.
Ejemplos en procesos químicos
-Potabilización del agua
El proceso de sedimentación está gobernado por la ley de Stokes, que indica que las
partículas sedimentan más fácilmente cuando mayor es su diámetro, su peso específico
comparado con el del líquido, y cuando menor es la viscosidad del mismo. Por ello, cuando
se quiere favorecer la sedimentación se trata de aumentar el diámetro de las partículas,
haciendo que se agreguen unas a otras, proceso denominado coagulación y floculación.
La turbiedad y el color del agua son principalmente causados por partículas muy pequeñas,
llamadas partículas coloidales. Estas partículas permanecen en suspensión en el agua por
tiempo prolongado y pueden atravesar un medio filtrante muy fino. Por otro lado, aunque su
concentración es muy estable, no presentan la tendencia de aproximarse unas a otras.
Para eliminar estas partículas se recurre a los procesos de coagulación y floculación. La

coagulación tiene por objeto desestabilizar las partículas en suspensión es decir facilitar su
aglomeración. En la práctica este procedimiento es caracterizado por la inyección y
dispersión rápida de productos químicos. La floculación tiene por objetivo favorecer con la
ayuda de la mezcla lenta el contacto entre las partículas desestabilizadas. Estas partículas
se aglutinan para formar un flóculo que pueda ser fácilmente eliminado por los
procedimientos de decantación y filtración.
Es muy importante que los procedimientos de coagulación y floculación sean utilizados
correctamente, ya que la producción de un flóculo muy pequeño o muy ligero produce una
decantación insuficiente; de modo que el agua que llega a los filtros contienen una gran
cantidad de partículas floculantes muy pequeñas que rápidamente ensucian los filtros y se
necesitan así lavados frecuentes. Por otro lado, cuando el flóculo formado es frágil, éste se
rompe en pequeñas partículas que pueden atravesar el filtro y alterar la calidad del agua
producida.
Los coagulantes son productos químicos que al adicionar al agua son capaces de
producir una reacción química con los componentes químicos del agua, especialmente
con la alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy absorbente,
constituido generalmente por el hidróxido metálico del coagulante que se está utilizando.
Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partículas y producir flóculos
son:
a) Sulfato de Aluminio.
b) Aluminato de Sodio.
c) Cloruro de Aluminio.
d) Cloruro Férrico.
e) Sulfato Férrico.
f) Sulfato Ferroso.
g) Polielectrolitos (Como ayudantes de floculación).
De todos ellos los más utilizados son las sales de Aluminio y de Hierro. Cuando se adicionan
estas sales al agua se producen una serie de reacciones muy complejas donde los
productos de hidrólisis son más eficaces que los iones mismos. Éstas sales reaccionan con
la alcalinidad del agua y producen los hidróxidos de aluminio o hierro que son insolubles y
forman los precipitados.
-Tratamiento de las aguas residuales
En el tratamiento de depuración de aguas residuales intervienen varios tipos de

operaciones unitarias. La primera operación a la que se somete a estas aguas es la
devastación y filtración. Posteriormente es sometida a otras operaciones como la
sedimentación por precipitación o la separación de materia grasa sobrenadante.
La sedimentación es un proceso que se realiza para retirar la materia sólida fina, orgánica
o no, de las aguas residuales, aquí el agua pasa por un dispositivo de sedimentación donde
se depositan los materiales para su posterior eliminación. El proceso de sedimentación
puede reducir de un 20 a un 40% la materia orgánica (prueba de DBO5) y de un 40 a un
60% los sólidos en suspensión.
Basados en la separación por diferencia de densidades entre líquidos existen también
los separadores de grasas y aceites empleados en la depuración de aguas residuales. Se
aprovecha el mismo efecto en la separación de las fases líquidas, extracto y refinado, en la
operación de extracción líquido-líquido.
FILTRACIÓN
La filtración es la separación de partículas sólidas a partir de un fluido mediante el paso del

fluido a través de un medio filtrante o pared separadora sobre el que se depositan los
sólidos, en virtud de una diferencia de presión a través del medio. Las filtraciones
industriales van desde un sencillo colado hasta separaciones altamente complejas. El fluido
puede ser un líquido o un gas, y la corriente valiosa procedente de un filtro puede ser el
fluido, los sólidos o ambos productos.
En la filtración industrial, el contenido de sólidos de la alimentación puede oscilar desde

trazas hasta un porcentaje muy elevado. Con frecuencia la alimentación se modifica de
alguna forma mediante un pretratamiento, a fin de aumentar la velocidad de filtración por
medio de calentamiento, recristalización o adición de un “coadyuvante de filtración”, tal
como celulosa.
Medios filtrantes
El medio filtrante de cualquier filtro debe cumplir los siguientes requerimientos:
1. Retener los sólidos a filtrar, dando lugar a un filtrado razonablemente claro.

2. No obstruirse o cegarse.
3. Ser químicamente resistente y tener suficiente resistencia física para soportar las
condiciones del proceso.
4. Permitir que la torta formada se desprenda de una forma limpia y completa.
5. No ser excesivamente caro.
En la filtración industrial, un medio filtrante frecuente es la tela de lona, de diferentes pesos
y modelos de tejido, dependiendo del objetivo que se persiga. Los líquidos corrosivos
requieren el empleo de otros medios filtrantes tales como telas de lana, de metal monel o
acero inoxidable, de vidrio o de papel. Las fibras sintéticas como nailon, propileno, y varios
poliésteres tienen también una elevada resistencia química.
Aparatos utilizados en filtración
Los aparatos que se utilizan en filtración, constan básicamente de un soporte mecánico,

conductos por los que entra y sale la dispersión y dispositivos para extraer la torta. La
presión se puede proporcionar en la parte inicial del proceso, antes del filtro o bien se puede
utilizar vacío después del filtro, o ambas a la vez, de forma que el fluido pase a través del
sistema.
La mayoría de los filtros industriales operan a vacío o a presión superior a la atmosférica.

También son continuos o discontinuos, dependiendo de que la descarga de los sólidos sea
continua o intermitente. Durante gran parte del ciclo de operación de un filtro discontinuo el
flujo de líquido a través del aparato es continuo, pero debe interrumpirse periódicamente
para permitir la descarga de los sólidos acumulados. En un filtro continuo, tanto la descarga
de los sólidos como del líquido es ininterrumpida cuando el aparato está en operación.
Entre los aparatos se cuentan:
Filtros de prensa (discontinuo de presión)
En estos se coloca una tela o una malla sobre placas verticales, de manera tal que sean
los bordes los que soporten a la tela y al mismo tiempo dejen debajo de la tela un área libre
lo más grande posible para que pase el filtrado. Normalmente se les llama "Filtros de placa
y marco". En esta clase de filtros se alternan placas acanaladas cubiertas en ambos lados
por medio filtrante, con marcos, en conjunto se encuentran apretada por tornillos o una
prensa hidráulica que la cierran herméticamente.
Las placas y los marcos contienen aberturas en un ángulo, las cuales forman un canal al
cerrar el filtro y por donde se introduce la papilla de alimentación. Al circular la suspensión,
la torta se forma en el lado más alejado de la placa, entrando por el marco, pasando el
filtrado a través del medio y por la superficie acanalada de las placas del filtro y saliendo
por un canal de salida en cada placa.
La filtración se continua hasta que el flujo de filtrado es menor que cierto límite practico o la
presión alcance un nivel inaceptablemente elevado.
Después de la filtración se puede realizar el lavado de la torta sustituyendo el flujo de la

papilla por flujo de lavado, también se puede abrir el filtro y retirar la torta.
Filtros espesadores de presión (continuos de presión)
El objeto de un filtro espesador es separar parte del líquido contenido en una suspensión
diluida para obtener otra concentrada. Tiene la apariencia de un filtro de prensa, sin
embargo, no contiene marco y las placas están modificadas. Las placas sucesivas llevan
canales apareados que forman, cuando se monta la prensa, una conducción larga en
espiral para la suspensión. Los lados de los canales están recubiertos con un medio filtrante
mantenido entre las placas. Mientras la suspensión pasa por el canal a presión, una parte
del fluido sigue fluyendo por el canal hacia al distribuidor múltiple de descarga de líquido
claro. La suspensión espesada se mantiene en movimiento rápido para no obstruir el canal.
El número de placas escogido es tal de modo que la diferencia de presión en todo el aparato
no exceda de 6 kgf /cm2. En estas condiciones es posible duplicar la concentración de la
suspensión de entrada. Si se requiere una concentración mayor, la suspensión espesada
en un filtro se introduce nuevamente en un segundo filtro.
Filtros rotatorios (continuo de vacío)
Estos son filtros que trabajan a presión constante de vacío y de forma continua. En este
tipo de filtros, el flujo pasa a través de una tela cilíndrica rotatoria, de la que se puede retirar
la torta. En estos sistemas, la tela se soporta sobre la periferia de un tambor sobre los que
se está formando la torta.
Para este tipo de filtro la Resistencia del medio es considerada despreciable (Rm≈0) y estos
están conformados por 5 zonas bien especificadas:
1. Zona de filtración: parte sumergida del filtro.

2. Zona de escurrido: se le separa el exceso de aguas madres por vacío.
3. Zona de lavado: se limpia con agua (chorros), para eliminar por completo las aguas
madres.
4. Zona de Secado: se seca casi en su totalidad por vacío a la torta formada.
5. Zona de raspado: se le retira a través de una cuchilla, la torta formada durante la
filtración.
Luego de cumplir el ciclo el filtro rotatorio vuelve de nuevo a comenzar su filtración.
Selección de los Equipos de Filtración
Esta selección depende considerablemente de los factores económicos, pero esto variará
dependiendo de:
a. La viscosidad del fluido, densidad y reactividad química.

b. Tamaño de las partículas sólidas, distribución de tamaños, forma, tendencias a la
floculación y deformabilidad.
c. Concentración de la pasta alimentada.
d. Cantidad del material que va a ser manejada.
e. Valores absolutos y relativos de los productos líquido y sólido.
f. Que tan completa se requiere la separación.
g. Gastos relativos de mano de obra, capital y fuerza motriz.
Referencias
Carreño, P. (2010). Operaciones Unitarias: Filtración. Recuperado el 27 de octubre de 2019

de: http://operacionesunitariaspcga.blogspot.com/2010/08/filtracion.html
Amador, A. (2009). Sedimentación. Recuperado el 27 de octubre de 2019 de:

https://1aaditiqigrupoc.wordpress.com/2009/11/10/sedimentacion-2/
Mc Cabe, W.; Smith, J, y Harriott, P. (2007). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química.

(Séptima ed.). México: McGraw-Hill.

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SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es una operación de separación sólido-fluido en la que las partículas

El criterio para la separación de las fases debe ser el siguiente:

 Debe existir una diferencia de tamaño de las partículas.

La sedimentación suele llevarse a cabo en combinación con otras operaciones unitarias

–Sedimentación libre: se produce cuando la suspensión es muy diluida y la relación entre

–Sedimentación impedida: se produce cuando la concentración inicial de sólidos es mayor

–Sedimentación industrial: es la que se realiza en los sedimentadores industriales,

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Aparatos utilizados en filtración

Los aparatos que se utilizan en filtración, constan básicamente de un soporte mecánico,

La mayoría de los filtros industriales operan a vacío o a presión superior a la atmosférica.

Filtros de prensa (discontinuo de presión)

Después de la filtración se puede realizar el lavado de la torta sustituyendo el flujo de la

Filtros espesadores de presión (continuos de presión)

Filtros rotatorios (continuo de vacío)

1. Zona de filtración: parte sumergida del filtro.

Luego de cumplir el ciclo el filtro rotatorio vuelve de nuevo a comenzar su filtración.

Selección de los Equipos de Filtración

a. La viscosidad del fluido, densidad y reactividad química.

Carreño, P. (2010). Operaciones Unitarias: Filtración. Recuperado el 27 de octubre de 2019

Amador, A. (2009). Sedimentación. Recuperado el 27 de octubre de 2019 de:

Mc Cabe, W.; Smith, J, y Harriott, P. (2007). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química.

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