Precipitacion, Sedimentacion

Filtración

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

En la filtración puede ocurrir que la fase deseada sea el filtrado, la torta o ambos. Para obtener el flujo filtrado a través del medio filtrante se puede operar por simple gravedad, o bien aplicando una presión superior a la atmosfera en la parte anterior del medio filtrante o vacío en su parte posterior, denominándose filtración a presión y filtración a vacío.

Se distinguen tres tipos característicos de filtración:

En uno de ellos se incluyen las suspensiones que contienen cantidades apreciables de solidos insolubles, y al ser filtrado forman una torta sobre el medio filtrante, pudiendo interesar la obtención del sólido, del filtrado o de ambos.

Otro tipo es el que incluye las suspensiones con pocos solidos insolubles, que por regla general suelen ser indeseables, y en cuyo caso la filtración se denomina clarificación.

La microfiltracion, se da en el caso que las partículas sólidas a separar son de tamaños del orden de 0,1 a10 micrones.

Clasificación de los filtros.

Los filtros se clasifican dependiendo de que la torta de filtrado sea el producto deseado o bien el líquido transparente. En cualquier caso la suspensión puede tener un porcentaje de solidos relativamente altos como lo que conduce a la formación de una torta, o a tener pocas partículas en suspensión.

Los filtros también se clasifican de acuerdo con su ciclo de operación: Por lotes, cuando se extrae la torta después de cierto tiempo, o de manera continua, cuando la torta se va extrayendo a medida que se forma. También pueden ser por gravedad, donde el líquido simplemente fluye debido a la presencia de una carga hidrostática, o bien usar presión o vacío para incrementar la velocidad de flujo. Otra clasificación importante se basa en la colocación mecánica del medio filtrante.

Tipos de equipos de filtración.

 Lecho de filtración.

Es el tipo de filtro más sencillo. Es útil principalmente en casos en los que pequeñas cantidades relativas de solidos se separan de grandes cantidades de agua y se clarifica el líquido. Este aparato solo se puede usar con precipitados que no se adhieran con firmeza a la arena y que se desprendan con facilidad con un retrolavado.

 Filtros prensa de placas y marcos.

Es uno de los más importantes. Estos filtros consisten de placas y marcos alternados con una tela filtrante a cada lado de las placas. Las placas tienen incisiones con forma de canales para drenar el filtrado en cada placa. La suspensión de alimentación se bombea en la prensa y fluye a través del conducto al interior de cada uno de los marcos abiertos, de manera que va llenando los espacios vacíos.

El filtrado fluye entre la tela filtrante y la superficie de la placa, a través de los canales y hacia el exterior, mientras los sólidos se acumulan como torta en los marcos. La filtración continua hasta que los marcos quedan completamente lleno de sólidos.

 Filtros de hojas.

Es útil para muchos propósitos pero no es económico, es utilizado para grandes volúmenes de suspensión y un lavado más eficiente. La suspensión entra al tanque y la presión llega a la tela filtrante, donde la torta se deposita en el exterior de la hoja. El filtrado fluye por el interior del marco hueco hacia un cabezal de descarga y el líquido de lavado sigue la misma trayectoria de la suspensión.

 Filtros rotatorios continúo.

Son procesos modernos de alta capacidad, son continuos, automáticos y los costos de mano de obra son relativamente bajos. Sin embargo, la inversión inicial es relativamente alta.

a) Filtro rotatorio continúo de tambor al vacío. Filtra, lava y descarga la torta con un régimen continuo.

b) Filtro de disco rotatorio continúo. La torta se lava, se seca y se descarga raspándola cuando el disco está en la sección superior de su rotación. El lavado es menos eficiente que con el filtro de tambor rotatorio.

c) Filtro horizontal rotatorio continúo. Conforme el filtro horizontal gira recibe la suspensión luego se lava, se seca y se le quita la torta su eficiencia de lavado es mejor que la del disco rotatorio, es utilizado de gran capacidad.

Efectos prácticos de las variables de filtración

El efecto de cada una de las variables incluidas en las ecuaciones resueltas de filtración se puede constatar en la mayoría de los casos prácticos y de las aplicaciones, siendo su conocimiento y control de importancia particular para los procesos industriales.

Presión

En la mayoría de los casos, la compresibilidad de la torta de filtración se encuentra entre valores de 0,1 y 0,8 de manera que la mayor parte del aumento de la pérdida de carga del fluido es consecuencia del medio filtrante. En general, si el aumento de presión conlleva un aumento significativo del caudal o velocidad de filtración, es un indicio de la formación de una torta granulada. En cambio, para las tortas espesas o muy finas, un aumento de la presión de bombeo no resulta en un aumento significativo del caudal de filtrado. En otro caso, la torta se caracteriza por una presión crítica por encima de la cual, la velocidad de filtración incluso disminuye. En la práctica, se prefiere operar a una velocidad constante, empezando a baja presión, aunque por el empleo generalizado de sistemas de bombeo centrífugos, las condiciones habituales son de presión y caudal variables.

Torta de filtración

La teoría señala que, considerando aparte las características del medio filtrante, el caudal que entra es igual al caudal que sale (Ecuación de Continuidad).Como resultado de estas dos variables conjuntas, para una misma cantidad de fluido a filtrar se observará que su caudal es inversamente proporcional al cuadrado del espesor de la torta al final del proceso. Esta observación conlleva que la máxima productividad se alcanza teóricamente con aquellas tortas de espesor muy fino cuya resistencia supera a la del medio mismo filtrante. Sin embargo, otros factores como el tiempo para regenerar la torta, su dificultad de descarga y el coste de una superficie filtrante más amplia explica que en la práctica se prefiera trabajar en condiciones de tortas espesas.

Viscosidad y temperatura

El efecto de la viscosidad es como lo indican

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