Operaciones Unitarias en Ingeniería Ambiental

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

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PRACTICA N°5

FILTRACION

Curso                  : Operaciones Unitarias en Ingeniería Ambiental

Docente                  : Ing. ZAVALA GUERRERO, Sandra L.

Ciclo académico        : 2017-II

Fecha de entrega        : 20/11/2017  

Tingo María – Perú

2017

1. INTRODUCCION

La presión sobre los recursos naturales, en especial el agua, es cada vez más intensa y evidencia impactos preocupantes en el ecosistema. Los planteamientos de grandes infraestructuras hidráulicas, dominantes durante el siglo XX, se muestran ineficaces para resolver el problema latente de la escazes de agua.

Es imprescindible buscar nuevas fórmulas para satisfacer la demanda de los consumidores de forma racional. La “Gestión de la Demanda” es un paso necesario pero no único. Otros principios, como una eficiente gestión de las aguas residuales urbanas, contribuirían a paliar el problema de la sequía. En lugares como Israel, el 70% de las aguas residuales son tratadas y utilizadas como agua de riego (los contaminantes se convierten asi en validos fertilizantes), convirtiendo regiones áridas en fértiles plantaciones.

1. Objetivo General

• Determinar experimentalmente los parámetros mediante la práctica realiza.

1. Objetivo Especifico

• Determinar el tiempo de filtración del líquido vertido en cada muestra.
• Determinar el volumen obtenido por cada intervalo de tiempo en el experimento.

1. REVISION DE LITERATURA

La filtración es la separación de sólidos suspendidos en un líquido o gas mediante un medio poroso que retiene los sólidos y permite el paso del líquido. La filtración es una operación mecánica, que por acción de un medio filtrante y un gradiente de presión obtenemos la separación de un sólido de un fluido. La suspensión circula a través del equipo, en el cual se depositan los sólidos presentes en el flujo, formando un lecho de partículas, por el que debe seguir circulando la suspensión a filtrar. (McCabe L, 1991).

Una ecuación general para todos los tipos de filtración a presión fue desarrollada por Hemans y Bredeeg en 1935. Su ecuación es:

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El filtrado pasa a través de tres resistencias en serie:

• Resistencia de los canales que llevan la suspensión hasta la cara anterior de la torta y el    filtrado desde que sale del medio filtrante.
• Resistencia correspondiente a la torta.
• Resistencia correspondiente al medio filtrante.

La teoría de filtración es valiosa para interpretar análisis de laboratorios, buscar condiciones óptimas de filtración y predecir los efectos de los cambios en las condiciones operacionales. El empleo de esta teoría está limitado por el hecho de que las características de filtración se deben determinar siempre en la lechada real de que se trate, puesto que los datos obtenidos con una lechada no son aplicables a otra. Al comparar la filtración a nivel industrial ésta difiere de la del laboratorio en el volumen de material manejado y en la necesidad de manejarlo a bajo costo. Para obtener un gasto razonable con un filtro de tamaño moderado, se puede incrementar la caída de presión del flujo o disminuir la resistencia del mismo. Para reducir la resistencia al flujo el área de filtrado se hace tan grande como sea posible, sin aumentar el tamaño total del equipo o aparato de filtración. La selección del equipo de filtrado depende en gran medida de la economía.

La filtración a escala industrial es similar a la que se realiza a escala de laboratorios: las experimentaciones en un filtro, ilustran importantes aplicaciones de los principios básicos de la dinámica de fluidos a través de los lechos granulares porosos estáticos y se lleva a cabo por la diferencia de presión total entre la suspensión a filtrar, el medio filtrante y el filtrado obtenido; existe además una resistencia ocasionada por el depósito de partículas sólidas sobre el medio filtrante (torta) y que va incrementándose conforme la filtración avanza, hasta agotar el volumen filtrante disponible. La filtración propiamente dicha es aquella que contiene más del 1% de sólidos en volumen. Otro tipo importante de filtración es la usada para clarificar o “limpiar fluidos” que contiene cantidades de sólidos relativamente pequeñas 0.15% en volumen. Ya que la separación de los sólidos contenidos en un fluido es mediante una fuerza impulsora, de acuerdo a ella los filtros se pueden clasificar en:

• Filtros de gravedad.
• Filtros a vacio.
• Filtros de presión.
• Filtros centrifugos.

1. Filtros por gravedad

En ellos la fuerza impulsora es la presión de la columna del líquido sobre el medio filtrante. Esta fuerza está dada por la naturaleza. Por ejemplo: el filtro de arena abierto, de muy poco uso industrial.

1. Filtros al vacio

La fuerza impulsora es la succión de lado del medio filtrante o salida del filtrado. El diseño o construcción de estos filtros está basado en el método utilizado para producir vacío, así como el tipo de descarga de sólidos, existiendo desde luego, limitaciones en la obtención de vacío, donde las más sobresalientes son: la diferencia de presión está limitada por la altitud; la localización de pérdidas de vacío o inundaciones con suspensión, las cuales son más difíciles de localizar. Estos filtros están diseñados básicamente para operar en forma cíclica y continua. El tipo más simple consiste de un tanque de fondo falso muy parecido al Buckner usado en el laboratorio instrumental, a pesar de que este filtro es relativamente barato y fácil de operar, su capacidad es baja. Para manejar grandes cantidades de suspensión, el filtro de hojas o el filtro de tambor rotatorio son los más utilizados. El filtro de tambor rotatorio de compartimento múltiple es un ejemplo de filtración continua, ya que cada compartimento pasa por el mismo ciclo de operación.

• Formación de torta y separación de filtrado.
• Escurrimiento.
• Lavado de torta.
• Desprendimiento de torta.

1. Filtros a presión

La fuerza impulsora es la presión dada por la fuerza motriz, estos filtros tiene la ventaja de utilizar caídas de presión mayores que las empleadas en los filtros por gravedad y a vacío, aunque esto no siempre resuelve los problemas en filtración, antes bien, pueden presentarse otros como la compresibilidad de la torta o taponamiento del medio filtrante, lo que disminuye la velocidad de filtración. Dentro de los filtros a presión, los más importantes son los de placas y marcos o filtro prensa, como el que utilizara en esta práctica. Un filtro prensa consiste en dos barras horizontales que sirven de soporte a las placas y marcos. Entre cada placa y marco se coloca el medio filtrante que a su vez sirve de soporte a los sólidos entre cada marco. El número de placas y marcos varía de acuerdo a la capacidad del filtro, y esto determinará el espesor de la torta. Todas las unidades son prensadas por un tornillo de tal manera que no tenga fugas o el medio filtrante quede arrugado. La suspensión se alimenta al filtro por un canal común que comunica con todas las unidades y está diseñado de tal manera que la suspensión entra por los orificios de los marcos, se retienen los sólidos dentro del mismo y el líquido separados (filtrado) pasa a través del medio y es descargado por ductos especiales colocados en las placas. El filtro prensa es un ejemplo de la filtración intermitente y las etapas que se llevan a cabo son las siguientes:

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