FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE
Enviado por mariilaloca • 2 de Noviembre de 2014 • 4.605 Palabras (19 Páginas) • 641 Visitas
INTRODUCCIÓN
En el Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios (LOPU) de la Universidad Nacional del Callao encontramos equipos de filtración y sedimentación, estas operaciones mecánicas de separación son importantes para el conocimiento de los estudiantes de ingeniería química, por ello en esta oportunidad desarrollaremos ambas prácticas de laboratorio: la primera, filtración a presión constante y la segunda sedimentación intermitente.
En la filtración las partículas suspendidas en un fluido se pueden separar físicamente mediante el uso de un medio poroso que retiene las partículas y que permite el paso del fluido. Esta operación es importante para interpretar análisis de resultados, buscar condiciones óptimas y predecir los cambios en las condiciones de trabajo. Además es usada en la mayoría de las industrias como en el sector minero, de alimentos, de tratamiento de aguas, etc.
FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE
OBJETIVO
Esta práctica tiene por objeto determinar experimentalmente la variación del caudal de filtrado con el tiempo, en un proceso de filtración a presión constante. Por comparación de los resultados experimentales con los teóricos representativos del proceso de filtración se deducirán las propiedades de la torta (resistencia de la torta) y del medio filtrante (resistencia del filtro).
MARCO TEORICO
FILTRACIÓN
La filtración es una operación utilizada en la industria química, consistente en la separación de partículas sólidas de una suspensión mediante un medio filtrante que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Las partículas sólidas retenidas sobre el medio filtrante van formando un lecho poroso, a través del cual circula el fluido, denominado torta filtrante (figura N°1).
Figura Nº1 Operación de filtración
Fuente: imágenes de internet
En general, los poros del medio filtrante tendrán una forma tortuosa y serán mayores que las partículas que deben separarse, operando el filtro de forma eficaz únicamente después de que un depósito inicial haya sido retenido en el medio.
MEDIO FILTRANTE
Un medio filtrante puede ser definido como cualquier material permeable sobre el cual, o en el cual, son separados los sólidos del fluido durante el proceso de filtración. Por consiguiente, el principal rol del medio filtrante es provocar una buena separación entre los componentes de una suspensión con el mínimo consumo de energía. En orden a realizar una cuidadosa selección de un medio filtrante se deben tomarse en cuenta muchos factores.
Todos los filtros requieren un medio filtrante para le retención de sólidos, ya sea que el filtro este adaptado para la filtración de torta, como medio de filtración o filtración en profundidad. La especificación de un medio de filtración está basada en la retención de un tamaño mínimo de partícula y una buena eficiencia en la eliminación por separación, así como también una aceptable duración.
TORTA DE FILTRACIÓN
La torta de filtración es la recuperación de los sólidos acumulados por el medio filtrante; en la torta del filtrado la mayoría de las partículas sólidas son siempre más grandes que en el inicio en el medio filtrante y la torta; por lo tanto, los sólidos están retenidos como una torta de un espesor en aumento en el área del medio filtrante. Ellos son usualmente el producto que se desea recuperar.
Figura Nº2 Torta de Filtración
Fuente: elaboración propia
PERDIDAS DE PRESION EN LA FILTRACION
Fundamento de ecuaciones
El flujo de filtrado tiene el siguiente diseño:
q=∆P/Rm
Donde: ∆P:fuerza impulsora
Rm: resitencia
El flujo también es igual a:
q=dV/dθ
La resistencia al flujo está dada por tres resistencias:
Resistencia de ductos y conexiones, en un filtro bien diseñado esta resistencia puede despreciarse al ser comparada con la de la torta y la del medio filtrante.
Resistencia de la torta, la cual es inicialmente cero y se incrementa con el tiempo de filtración.
Resistencia del medio filtrante.
Figura Nº3 Pérdida de carga a través de un filtro
Fuente: elaboración propia
La permeabilidad de define:
k=(A.L)/(α.w)=1/Rm
k:permeabilidad,m^2
A:area del medio filtrante,m^2
L:espesor del medio filtrante,m
w:masa de la torta,kg
α:resitencia especifica de la torta (m/kg)
Rm:resistencia del medio filtrante,m^(-1)
La filtración produce sobre la superficie del medio filtrante una capa de partículas sólidas, una vez que se forma esta capa su superficie actúa como medio filtrante depositándose sobre ella los sólidos y aumentando así el grueso de la torta, mientras que el líquido pasa a través de ella. El flujo es siempre laminar y puede por lo tanto representarse por la ecuación de Poiseuille que se puede adaptar a la siguiente forma:
dV/(A.dθ)=(-μ.∆P.g_c)/[α(W/A)+R_m ] …ec 1)
μ:viscosidad del filtrado
∆P:caida de la presion a traves del filtro
W:peso de los solidos secos contenidos en la torta
W=w.V
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