SISTEMA DE FLOTACION EN TERMODINAMICA

Índice         

Introducción……………………………………………………………………………… 3                                                                                                                      

Descripción y usos de un Sistema de Flotación…………………………………………...4

Tipos de sistemas de flotación…………………………………………………………….4

-Sistema de flotación por aire disuelto (DAF)...……………………………………………………….....4

- Sistema de flotación por aire inducido (IAF)……………………………………………………………5

- Sistema de flotación por gas inducido (IGF)…………………………………………………………….5

- Sistema de flotación por aire suspendido (SAF)…………………………………………………………………………6

Aplicación de la termodinámica a los sistemas de flotación……………………………....6

-Metalurgia e Hidrometalurgia....................................................................................................…. 6

-Proceso………………………………………………………………………………………………………..6

-Termodinámica de la Flotación……………………………………………………………………………6

-Ecuación de Young…………………………………………………………………………………………..7

-Angulo de Contacto………………………………………………………………………………………….8

Diagrama de estabilidad termodinámico del sistema de flotación………………………………….9

¿Qué es un diagrama termodinámico?............................................................................….9

Aportes Recientes………………………………………………………………………….11

Conclusión………………………………………………………………………………....12

Referencias…………………………………………………………………………………13

Introducción

Los sistemas termodinámicos y los sistemas que involucran fluidos están presentes en una gran cantidad de aplicaciones tecnológicas y se manifiestan de forma natural en muchos sistemas físicos y químicos presentes en los procesos de regulación del medio ambiente. La comprensión, análisis y aplicación correcta de estos procesos en diferentes áreas hace necesario que el ingeniero maneje con claridad los conceptos básicos relacionados con los fluidos y con los procesos termodinámicos que se imparten en esta asignatura, ya que esto proporciona le proporciona al ingeniero las bases necesarias para abordar y solucionar diferentes problemas aplicados de la física y la ingeniería.

Ya es sabido que la termodinámica es la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía; Y como tal esta ciencia tiene múltiples aplicaciones tales como en la construcción de edificaciones, en especial de las estructuras metálicas se tiene que tomar en cuenta sus propiedades al dilatarse o contraerse con los cambios de temperatura del ambiente, el estudio del rendimiento de reacciones energéticas, el estudio de la viabilidad de reacciones químicas, en el estudio de los cambios de fase de las diferentes sustancias en la construcción de máquinas térmicas, por ejemplo: motores que funcionan con combustible, refrigeradoras ... Entre otras utilidades.  Dicho esto, es prudente introducir esta aplicación en específico orientada a los sistemas de flotación donde más adelante abundaremos en materia y veremos como la termodinámica influye en dichos sistemas.

Breve descripción de un sistema de flotación y sus usos

La flotación es un sistema de separación sólido-líquido o líquido-líquido basado en la diferencia de densidades, es decir, se pretenden separar aquellos elementos sólidos o líquidos que pueden flotar (por su menor densidad respecto al líquido) o son susceptibles de flotar, bajo ciertas condiciones, sobre el líquido. Los sistemas de flotación se pueden clasificar en procesos de flotación natural y procesos de flotación provocada o acelerada.

Las aplicaciones de la flotación, en el campo del tratamiento del agua son múltiples entre ellas citaremos la separación de grasas y aceites, separación de materias floculadas en la clarificación, espesamiento de fangos activos procedentes del tratamiento de aguas residuales urbanas, separación de hidróxidos metálicos o de pigmentos en las aguas residuales industriales, etc.

La flotación provocada aprovecha la actitud que tienen ciertas partículas sólidas o líquidas de unirse a burbujas de gas, normalmente aire, formando conjuntos "partícula-gas" menos densos que el líquido que constituye la fase dispersa. De esta forma es posible ascender a la superficie partículas de densidad mayor que la del líquido, además de acelerar la ascensión de partículas de menor densidad, como el aceite.

Tipos de sistema de flotación

Sistema de flotación por aire disuelto (DAF):

Los sistemas de Flotación por Aire Disuelto (DAF) se rigen por el principio de solubilidad del aire en el agua en función de la presión. Parte del agua tratada en la unidad de flotación, cerca del 25%, pasa por un tanque saturador, el cual se utiliza para disolver el aire en el agua, mediante la inyección de aire comprimido a alta presión. El agua saturada con aire se recircula al equipo de flotación previa disminución de la presión a condición atmosférica, lo que provoca la liberación de gran cantidad de micro burbujas que se adhieren a las partículas contaminantes contenidos en el agua cruda. La fuerza boyante del sistema partícula-burbujas es suficiente como para hacer que los contaminantes floten continuamente para luego ser recogidos por un sistema mecánico de recolección de flotados.

Sistema de flotación por aire inducido (IAF):

Los sistemas de Flotación por Aire Inducido (IAF) son equipos que inyectan aire en forma de micro burbujas a la entrada del proceso. Estas burbujas son generadas por un sistema doble de eductores y disco difusor-impulsor único. Este último tiene una serie de orificios finos en todo su perímetro para lograr una difusión de burbujas de aire ultrafinas, en tamaños entre 10 y 100 µm de diámetro.

Tanto los eductores como el sistema de disco difusor-impulsor disponen de una facilidad que permite ajustar el volumen de aire y seleccionar el tamaño de las burbujas según las necesidades del proceso. Por su diseño los sistemas IAF de TECNIAGUAS® no permiten atascamientos en los mecanismos de generación de burbujas, evitándose así las paradas por este concepto.

Sistema de flotación por gas inducido (IGF):

En el proceso de tratamiento de agua producida, los sistemas de Flotación por Gas Inducido son una alternativa interesante ya que, en algunos casos, la inyección de aire no es recomendable por el riesgo de explosión en un ambiente rico en hidrocarburos, además

de que un nivel alto de oxígeno disuelto puede tener efectos adversos sobre los equipos de producción, en superficie y sub-superficie, o en las formaciones para disposición por inyección. En los IGF, el gas producido o el gas recirculado se usa para generar las microburbujas para la flotación.

Las unidades de flotación IGF e IGF-GB de TECNIAGUAS® utilizan un sistema de eductores especiales accionados por una o varias bombas de recirculación con mezcladores estáticos en línea y enderezadores de flujo para introducir el gas en el agua. La descarga de flotados (aceite y sólidos suspendidos), se regula mediante densímetros de interfase que permiten controlar la apertura y cierre, o regulación, de las válvulas de descarga a través de un PLC con software apropiado.

Sistema de flotación por aire suspendido (SAF):

Los sistemas de Flotación por Aire Suspendido utilizan un generador que produce burbujas asistido por un agente surfactante. Este agente recubre las burbujas generadas, haciendo que estas se enlacen con las partículas poliméricas de carga opuesta contenidas en los flóculos mediante vínculos electrostáticos. Esta propiedad de los sistemas SAF permite ratas de ascenso hasta de 8 gpm/ft2.

Aplicaciones de la termodinámica a los Sistemas de Flotación

Metalurgia e Hidrometalurgia

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales a partir de minerales metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos. La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.

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