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Integrantes: Capistran Moreno Ana Silvia De los Santos Castillos
Jos Esteban Garca Canales Rhoscio Martnez Anastasio Marcos
YairMoreno Zavaleta Luis Eduardo Pascual Contreras Alan Reyes
Tolentino Jos Carlos
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ACAYUCANImportancia,
Clasificacin y teora de la filtracinFiltracinSe denominafiltracinal
proceso unitario de separacin de slidos ensuspensinen un lquido
mediante unmedio poroso, que retiene los slidos y permite el pasaje
del lquido
Es un mtodo fsico-mecnico para la separacin de mezclas de
sustancias compuestas de diferentes fases (fase = componente
homogneo en un determinado estado de agregacin). Un medio filtrante
poroso es atravesado por un lquido o gas (fase 1) y las partculas
slidas o gotculas de un lquido (fase 2) quedan retenidas en la
superficie o en el interior del medio filtrante.El desarrollo de la
industria qumica pretende generar varios y diferentes productos
para el bienestar del ser humano.En la gran mayora de los procesos
industriales interviene la filtracin como una operacin que permite
la obtencin de diversos productos, la recuperacin de slidos, la
preparacin de los materiales para otras operaciones y la obtencin
de lquidos limpios.Importancia de la FiltracinPor otro lado, este
desarrollo industrial, tambin ha trado como consecuencia el manejo
de grandes volmenes de desechos y efluentes lquidos y gaseosos que
han daado el equilibrio en diversos ecosistemas del mundo.Aunque la
contaminacin de suelos, de agua yde aire permaneci ignorada durante
muchos aos, actualmente, en mayor o menor grado, se da la
participacin de especialistas de la qumica y de otras disciplinasUn
conocimiento cientfico, prctico y legislativo de la filtracin
coadyuvaren la propuesta de soluciones que mejorenlos procesos
industriales, para evitar el desecho de sustancias txicas as como
de efluentes contaminadosLos filtros se pueden clasificar, de
acuerdo con la naturaleza de la fuerza que causa la filtracin, en
filtros de gravedad, de presin y de vaco. Tambin se clasifican,
segn sus caractersticas mecnicas, en filtros de platos y marcos, de
tambor rotatorio, de discos, de lecho de arena y de pre-capa, entre
otros.
Clasificacin de filtrosFiltros de gravedadSon los ms antiguos y
tambin los ms sencillos; entre ellos, citaremos los filtros de
lecho de arena, instalados en las plantas depuradoras de agua de
las ciudades, que funcionan con un excelente rendimiento. Estn
formados por tanques o cisternas que tienen en su parte inferior
una rejilla o falso fondo sobre el que hay una capa de arena o
grava de igual tamao.
Filtros de presin o de vacoSon los ms usados en la industria,
con preferencia a los de gravedad. La fuerza impulsora es suplida
por presin o vaco y es muchas veces mayor que la de la gravedad, lo
que permite ms altos rendimientos de filtracin. El tipo ms comn de
filtros de presin es el filtro prensa.
Dispone de una elevada superficie filtrante en poco espacio, por
lo que su eficacia es muy grande.
Los filtros prensa de placas y marcos estn concebidos para
suspensiones cargadas que forman una torta, estn formados por una
serie de platos verticales ya expuestos alternativamente con
armazones huecos en los cuales se acumula la torta. El soporte de
filtracin est formado por telas que sujetan los platos acanalados.
El filtrado fluye tras cruzar el tejido filtrante por las
conducciones adecuadas.
Filtros de platos y marcos
Los filtros de un vaco del tambor rotatorio (RDVF) son un filtro
continuo en donde el componente slido en una pulpa o una mezcla es
separado por una tela filtrante porosa u otros medios girada a
travs de la pulpa o de la mezcla, con el vaco aplicado a la
superficie interna para hacer los slidos acumular en la superficie
como una torta o capa a travs de las cuales se dibuje el
lquido.
Filtro de tambor rotatorio
El diseo del disco es particularmente ventajoso cuando es
necesaria un rea grande de filtro. Los resultados de compactacin de
la configuracin del filtro de disco es 2-3 veces mayor que los
filtros de tambor con reas parecidas de filtrado y con las mismas
dimensiones externas.
Filtro de discos14
Filtro de lecho de arenaSe le llama as precisamente porque es un
lecho de grava y arena el que retiene las partculas suspendidas en
el agua.El mecanismo de remocin de estos slidos es de diferente
naturaleza. En el proceso intervienen fuerzas de cohesin entre el
material formado y las partculas en suspensin, aunque tambin se
manifiestan fuerzas de atraccin electrosttica del tipo de fuerzas
de London y de Van Der Waals.
Filtros pre-capaLos Filtros Pre-capason filtros de vaco de alta
eficiencia para la remocin de slidos en suspensin especialmente
efectivos en Soluciones que requieren un alto grado de pureza,
soluciones con bajo contenido de slidos (generalmente menor de
2-3%) Y en slidos de naturaleza pegajosa que son propensos a tapar
medios filtrantes de otros tipos de filtros.
La teora de la filtracin convencional se deriva de los estudios
de la mecnica de fluidos en medios porosos. La ecuacin que describe
el movimiento de fluidos newtonianos a travs de medios porosos, fue
formulada en 1856 por el gelogo Francs DArcy.Teora de la
filtracinLa aplicacin de esta ecuacin al caso particular donde se
desprecian lo efectos gravitacionales (lechos cortos), puede ser
descrita como:
Donde
La velocidad de filtracin puede ser descrita en trminos del
volumen de filtrado y el rea de filtracin (dos parmetros ms
fcilmente medibles) como:
Combinando las ecuaciones anteriores y expresando la relacin l/k
como una resistencia R, se puede obtener la ecuacin diferencial
bsica de la filtracin convencional:
R es la resistencia total a la filtracin. Esta resistencia puede
expresarse como la suma de dos resistencias en serie:
Donde Rt es la resistencia de la torta y Rm es la resistencia
del medio filtrante: Combinando ecuaciones se obtiene:
Se desea optimizar en escala planta piloto la filtracin de un
cultivo celular del microorganismo Bacillus subtilis. Experiencias
preliminares llevadas a cabo en el laboratorio han posibilitado
determinar que una muestra de 50 ml de dicho caldo se filtran en 5
minutos cuando se trabaja con un filtro de 5 cm2 y con una cada de
presin de 0.5 atmsferas, observndose adems que la torta formada
posee una compresibilidad importante (s = 0.6). Si se desean
filtrar 500 litros de caldo en 1 hora de trabajo, determinar:
Problema ejemploel tamao de filtro necesario para:una cada de
presin de 0.5 atmsferasuna cada de presin de 1 atmsfera
V = 50 mlt = 5 minA = 5 cm2 P = 0.5 atm = 5.06 104 Pa = 5.06 104
Kg / m seg2
Solucin
Luego:
Luego, con este valor se calcula el rea para un P de 0.5 atm
Y para un P de 1 atm:
