FILTRACIÓN

Operaciones Unitarias IFILTRACIÓN CONCEPTO  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.  Debido a la gran variedad de materiales que se han de filtrar y las diferentes condiciones de operación de los procesos se han desarrollado numerosos tipos de filtros. Algunos de los cuales se describen a continuación.  El fluido puede ser gas o líquido. . Mecanismos de filtración . .CONCEPTO  La mayoría de los filtros son filtros a presión . dependiendo de que la carga de sólidos filtrados se realice de forma continua o intermitente. filtros clarificadores y filtros de flujo transversal. a vacío o separadores centrífugos. Pueden ser también continuos y discontinuos.  Los filtros se dividen en tres grupos principales: filtros de torta. FILTROS DE TORTA  Al comienzo de la filtración en un filtro de torta. algunas partículas sólidas en los poros del medio filtrante y quedan inmovilizadas. sobre la superficie se forma una torta de espesor apreciable que es preciso retirar periódicamente. pero muy rápido otras partículas se depositan sobre la superficie del medio filtrante. después de este breve periodo inicial. la torta de sólidos es la que realiza la filtración y no el medio filtrante. . La suspensión se introduce en cada compartimiento bajo presión.FILTROS PRENSA  Un filtro prensa contiene un conjunto de placas diseñadas para proporcionar una serie de cámaras o compartimientos en los que se pueden recoger los sólidos. el líquido pasa a través de la lona y sale a través de una tubería de descarga. . dejando detrás una torta sólida húmeda. Las placas se recubren con un medio filtrante tal como una lona. FILTROS PRENSA . nos queda: V  0  (V  Ve )dV   0 g c A2 (P ) d w . la resistencia de la tela de filtro y los canales de flujo se expresan por lo general en términos de un volumen equivalente de filtrado dV ( Pt ) g c  Ad w (V  V ) e A  Integrando la ecuación.FUNDAMENTOS DE LA FILTRACIÓN EN TORTA  Por conveniencia en el análisis de los datos de operación de filtración. FUNDAMENTOS DE LA FILTRACIÓN EN TORTA g c A2 (Pt ) V2  VVe   2 w  V2  w    VeV  2 g c A (Pt )  2  . Todas las pruebas se llevaron a cabo a 66 °F .0723 la densidad de la torta seca era de 100 lb/ ft3 .5 1.4 4.6 26.2 0. A continuación se presentan los resultados para una corrida : ΔPt = 40 lb/in2 = Constante.5 0.0 15.4 1. con un precipitado de CaCO3 .283 y un espesor de 1.lts Tiempo.7 1.2 1.8 11.8 88. la porasidad (ε) y la superficie específica de la torta (So).0 41.7 2.2 2.8 33. El marco tenía un área de filtrado de 0. Volumen de filtrado .2 20. reportan los resultados de pruebas de filtración de laboratorio .8 0.6 7. .2 1.6 77.18 plg .Problema para resolver en la clase (Parte 1)                   Ruth y Kemple.0 2.7 Determine el volumen de filtrado equivalente en resistencia al medio filtrante y tuberia (Ve) y la resistencia específica (α) . Se usó una prensa de placas y marcos diseñada en especial con un solo marco.4 67. suspendido en agua.3 2.2 57.4 2. con una suspensión conteniendo una fracción de CaCO3 en peso igual a 0. seg 0. . ΔP)= 40 lb/in² .4 ft² y se puede suponer que el valor Ve es el mismo que se determinó en la corrida de prueba. . El área efectiva de filtración por marco es de 9.Problema para resolver en clase (parte 2)  Se va a usar un filtro prensa de placas y marcos de 30x30 plg. con veinte marcos de 2.5 plg de espesor . Determine el volumen de suspensión que se manejará antes de que los marcos se llenen y el tiempo requerido para esta filtración. para filtrar la suspensión de CaCO3 utilizada en la prueba del problema anterior. Si la filtración se lleva a cabo a presión constante con (. .0007 lb/ftseg en el líquido. Considerar además que la torta es incompresible. Considere una concentración de la suspensión alimentada igual a 10 lb de sólidos/ft3 de líquido y una viscosidad de 0.Problema para resolver en clase  Se desea obtener 1500 ft3 de filtrado en un lapso de 8 horas. Calcule el número de marcos requeridos.       utilizando un filtro prensa con las siguientes características: Área de cada marco = 12 ft2 Área de filtración efectiva en cada marco = 24 ft2 La caída de presión a utilizar es de 43 psi (constante) De acuerdo a pruebas de filtración realizadas previamente se determinó una resistencia específica de la torta de 3x1010ft/lb y un volumen equivalente (del medio filtrante) de 0.02 ft3. Calculo de filtracion para tortas compresibles  La mayor parte de los precipitados forman tortas de filtro compresibles . se ha encontrado que a presiones moderadas . una constante para intervalos moderados de presion. una constante. rompen los agregados floculados . en las que altas fuerzas de compresion deforman las particulas solidas. De manera empirica . Los valores de αo. la relacion :    0  b(Pc ) s      Donde : αo = Resistencia especifica de la torta a una presion de compresion cero . . b y s se pueden determinar a partir de una serie de pruebas de filtracion a presion constante. s = Factor de compresibilidad de la torta . y fuerzan a las particulas a estar mas juntas. b = una constante -ΔPc = Caida de presion atraves de la torta. ya que –ΔPc=0 predice una resistencia especifica de la torta igual a cero. dado que las constantes se determinan con facilidad y se puede usar en intervalos restringidos de presion. dV ( Pt ) g c  Ad w (V  V ) e A dV  g c A s  Ad 5Vw  P2  P1 0 3 dP 2 (1   ) S 0 dV  g c A P2  P1 dP  Ad Vw 0  p . Resulta obvio que esta ecuacion es erronea a valores bajos de –ΔPc. Sin embargo resulta conveniente .Calculo de filtracion para tortas compresibles  Por lo general se ha utilizado una ecuacion mas simple :    0 ' (Pc ) s '  Los valores de αo’ y s’ son constantes empiricas cuyos significados son equivalentes a los de αo y s de la ecuacion anteriormente escrita. Los datos de compresion– permebilidad para esta suspension se presenta en la siguiente figura. .Problema para resolver en clase  Determine la resistencia especifica especifica promedio de la torta (α) aplicable a la filtracion de una suspension de ZnS tipo B con una (ΔPc)=70 psi . 655-683 .Bibliografía  Leer Capítulo 22 del libro : PRINCIPIOS DE OPERACIONES UNITARIAS ALAN FOUST – WENZEL – CLUMP EDITORIAL CECSA “FILTRACIÓN” PAG.