La sedimentación o decantación consiste en la separación, por la acción de la gravedad de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua y no pueden retenerse en las unidades de pretratamiento, por su finura o densidad, ni pueden separarse por flotación.

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El objetivo de esta operación es la obtención no solamente de un efluente clarificado sino también de un fango cuya concentración sólidos permita su fácil tratamiento y manejo.

La sedimentación es utilizada para remover sólidos sedimentables y material flotante, así como separar los sólidos orgánicos e inorgánicos (decantación primaria), o también en separar la biomasa y los sólidos suspendidos del efluente tratado en los procesos biológicos (decantación secundaria).

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En base a la concentración de las partículas y de la interacción entre las partículas dependiendo de su naturaleza, se distinguen fundamentalmente tres tipos de sedimentación: sedimentación discreta,  difusa y por zonas. Aunque en la realidad, es frecuente que los tres mecanismos se lleven a cabo simultáneamente serán estudiados individualmente en las siguientes secciones.

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En la sedimentación discreta o granular, las partículas sedimentan como unidades individuales con velocidad de caída constante y sin interacción unas de otras, su naturaleza no cambia durante el proceso. Un ejemplo es la deposición de la arena en los desarenadores.

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En la sedimentación difusa o floculenta, las partículas se agregan, cambian su naturaleza (densidad y velocidad de sedimentación, etc.), y al unirse aumentan de masa y sedimentan a mayor velocidad. Un ejemplo es la precipitación que ocurre en los clarificadores o decantadores primarios de la EDAR.

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La sedimentación por zonas ocurre cuando las fuerzas entre partículas son suficientes para entorpecer la sedimentación, permaneciendo en posiciones relativamente fijas. Las partículas forman una especie de manta que precipita como una unidad. Esta sedimentación se presenta en los decantadores secundarios de los procesos biológicos y en la sedimentación química.

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Es comprensible que es muy difícil determinar, teórica o experimentalmente, un modelo que sea aplicable al proceso real de la decantación de aguas residuales, debido a la gran variedad de condiciones y mecanismos que se registran durante el proceso de sedimentación. Es por ello, que el proyecto de los decantadores está basado, al menos parcialmente en la experiencia.

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Las variables que intervienen en el diseño y dimensionamiento de estos equipos son fundamentalmente: el tamaño y peso específico de las partículas, las fuerzas biológicas o eléctricas entre ellas, el tiempo de retención, la velocidad ascensional y la velocidad horizontal.

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Las variables climáticas sobre todo el viento y la temperatura tienen especial importancia. A mayor temperatura, menor es la densidad del líquido y más rápida, por tanto la sedimentación, sin embargo, hay que evitar los gradientes de temperatura que producen corrientes térmicas que disminuyen el rendimiento.

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El dimensionado dependerá también de las características geométricas (rectangulares o circulares) y de los dispositivos que dispongan los decantadores (vertederos, pocetas, laminas, etc.). Mención especial tendrán los decantadores laminares a los cuales se les dedica una sección.