Práctica 2Filtro prensa

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALUnidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Laboratorio de bioseparaciones

ObjetivosGeneralDesarrollar habilidades en el manejo del filtro prensa, así como revisar el proceso de filtración en un filtro intermitente, identificando las variables que están presentes en la operación.

Particulares:•Reconocer los elementos de un filtro prensa•Elaborar un protocolo de funcionamiento del filtro prensa•Revisar los efectos de las diferentes variables sobre la operación

Material•Vernier•Tanque de alimentación •Espátulas•Probetas de 1 L•Masking•Cronómetro•Cubetas•Flexómetro•Charolas para pesar

Equipo:•Filtro prensa•Balanza•Termobalanza

Características del equipo de filtración

Elemento DescripciónFiltro Prensa Marca

MaterialBomba de alimentaciónMedio filtrante MallaMaterial de los marcos PlásticoDimensiones de los marcos V=234 cm^3Diámetro del tanque de alimentación 52 cmDiámetro del tanque de filtrado 52 cm

Selección del sistema a filtrar

Determinación del número de marcos a

utilizar

Determinación de la densidad del sólido

Obtener dimensiones del

equipo

Determinar el volumen máximo de

torta para cada marco

Armar el equipo y realizar una corrida

con agua

Preparar la suspensión Iniciar la filtración

Medir altura y presión y registrar en intervalos de tiempo

Retirar los marcosRevisar la formación de la torta, retirar,

secar y pesar Limpiar el equipo

Secu

enci

a ex

perim

enta

l

X= 630 g Sólido

X=636g SólidoV=134 L

V = 114 L

Cuadro de balance

Pérdidas de líquido de aprox. 20 L

Para calcular la masa de cada marco partimos de la siguiente fórmula: ρT = Mmarco Vmarco Para determinar la masa del marco, necesitamos calcular el volumen que utilizamos primeramente:

V= 33mL

Y la cantidad pesada de almidón y decalite.

Masa de almidón= 10.0025g Masa de decalite = 5.0144g

Sustituimos los valores de masa y volumen conocidos para obtener la densidad: ρT = Mmarco = 15. 0174 = 0.4550 g/mL Vmarco 33

Cálculos previos

Ahora procedemos a calcular la masa de marco, para este punto tomamos como base la densidad calculada, y el volumen del marco: Volumen del marco: 234 cm3. Sustituyendo los datos obtenemos así la masa del marco.

ρT = Mmarco = Mmarco = 0.4550 g/mL Vmarco 234

despejando la Mmarco tenemos que:

ρT (Volumen) = 106. 587g que corresponde a la masa del marco.

Posteriormente calculamos el numero de marcos que se utilizaran, para ello partimos de la siguiente fórmula:

Nmarcos: 1500 g/ 106.587g= 14 marcos. Si suponemos que la cantidad de soluto total será de 1500g, donde 500 gramos corresponde a almidón y 1000 gramos a decalite. Sin embargo el número de marcos calculados excede la cantidad existente en el laboratorio, de manera que realizamos el siguiente ajuste.

Si tenemos 6 marcos entonces:

(6 marcos) (Mmarco) = (6)(106.587g)= 639g como masa de sólido total. De lo cual 1/3 corresponde a almidón y el resto a decalite.

213 g = almidón ; 426.32g= decalite

Masa total (Capacidad del marco) = 106.5 g

Masa presente en el marco después de la fitración = 170g

Masa inicial de a solución = 639 g

Volumen del sólido filtrado = 373.62 ml

Volumen total filtrado = 114.25 L

Capacidad del marco = 242.045 ml

Resultados

La distribución del sólido fue homogénea en los 6 marcos

Tiempo Altura Volumen Presión t/V

0 1 2.123 0

2 3.4 7.2182 0 0.27707739

4 6.5 13.7995 0 0.28986557

6 10 21.23 0 0.28261894

8 13 27.599 0 0.28986557

10 16.5 35.0295 0 0.28547367

12 19.4 41.1862 0.1 0.29135973

14 22.5 47.7675 0.1 0.2930863

16 25.7 54.5611 0.1 0.29324922

18 28.5 60.5055 0.1 0.29749362

20 31.8 67.5114 0.1 0.29624626

22 34.5 73.2435 0.1 0.30036795

24 37.4 79.4002 0.1 0.30226624

26 40 84.92 0.1 0.30617051

30 43 91.289 0.1 0.32862667

32 45.8 97.2334 0.1 0.32910502

34 48.3 102.5409 0.1 0.33157501

36 51.4 109.1222 0.1 0.32990537

38 53.8 114.2174 0.1 0.33269887

0 5 10 15 20 25 30 35 400

20

40

60

80

100

120f(x) = 2.96321674161897 x + 4.60237931316433R² = 0.994537250917453

V vs t

Series1Linear (Series1)

Tiempo (s)

Volu

men

(L)

0 20 40 60 80 100 1200.2

0.25

0.3

0.35

0.4

t/V vs V

Series1

Volumen

t/V

(s/l

)

0 5 10 15 20 25 30 35 400

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Tiempo vs dP

Series1

Tiempo (s)

dP (K

/m2

Área total de filtración del equipo:

Nota: Los resultados son en presencia de un ayudafiltro (decalite)

Discusión:

Los resultados pueden verse afectados por la forma de medir la densidad, que resulta ser un poco imprecisa, por otra parte, el filtro funcionó de manera esperada, el diferencial de presiones no se pudo medir correctamente, tal vez por un mal funcionamiento del manómetro.

Conclusiones:

El filtro prensa es útil para separar sólidos en suspensión, con una gran eficiencia,.

El filtrado se puede recuperar prácticamente por completo, mientras que el solvente queda puro.

Referencias:

Geankoplis Christie Procesos de transporte y operaciones unitarias3ª. Edición CECSA México 1988

http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT14.php?f=1