INTRODUCCIÓN Y CLASIFICACÍÓN DE LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN FÍSICO-MECÁNICOS.

INTRODUCCIÓN Y CLASIFICACÍÓN DE LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN FÍSICO-MECÁNICOS.

La separación se logra usando fuerzas físico-mecánicas y no fuerzas moleculares o químicas ni difusión, Estas fuerzas físico-mecánicas actúan sobre partículas, líquidos o mezclas de partículas y líquidos, y no necesariamente sobre moléculas individuales.

Las fuerzas físico-mecánicas incluyen la gravitación y la centrifugación, las fuerzas mecánicas propiamente dichas y las fuerzas cinéticas causadas por flujos. Las corrientes de partículas o fluidos se separan debido a los diferentes efectos que sobre ellas producen estas fuerzas.

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN FÍSICO-MECÁNICOS

ESTOS PROCESOS DE SEPARACIÓN FÍSICO-MECÁNICOS SE CONSIDERARÁN EN EL PRESENTE CAPÍTULO DE ACUERDO CON LA CLASIFICACIÓN SIGUIENTE:

1, filtración. El problema general de la separación de partículas sólidas de líquidos se puede resolver usando gran diversidad de métodos, dependientes del tipo de sólido, de la proporción de sólido a líquido en la mezcla, de la viscosidad de la solución y de otros factores. En la filtración se establece una diferencia de presión que hace que el fluido fluya a través de poros pequeños que impiden el paso, de las partículas sólidas las que a su vez, se acumulan sobre la tela como torta porosa.

2. Precipitación y sedimentación. En la precipitación y la sedimentación las partículas se separan del fluido debido a las fuerzas gravitacionales que actúan sobre las partículas de tamaños y densidades diferentes.

3. Precipitación y sedimentación por centrifugación. En las separaciones por centrifugación, las partículas se separan del fluido a causa de las fuerzas centrífugas que actúan sobre las partículas de tamaños y densidades diferentes. Se usan dos tipos generales de procesos de separación. En el primer tipo de proceso se lleva a cabo una precipitación o sedimentación por centrifugación.

4. Filtración centrífuga. El segundo tipo de proceso de separación por centrifugación es la filtración centrífuga que se asemeja a la filtración ordinaria en la que un lecho o torta de sólidos se acumula en una pantalla, pero se utiliza la fuerza centrífuga para provocar el flujo en lugar de una diferencia de presión.

5. Reducción mecánica de tamaño y separación. En la reducción mecánica de tamaño, las partículas sólidas se fragmentan por medios mecánicos en tamaños más pequeños y se separan de acuerdo con sus dimensiones.

FILTRACIÓN EN LA SEPARACIÓN SOLIDO-LÍQUIDO

En la filtración, las partículas suspendidas en un fluido, ya sea líquido o gas, se separan mecánica o físicamente usando un medio poroso que retiene las partículas en forma de fase separada que permite el paso del filtrado sin sólidos.

Las partículas sólidas suspendidas pueden ser muy finas (del orden de micrómetros) o bastante grandes, muy rígidas o plásticas, esféricas o de forma muy irregular, agregados o partículas individuales. El producto valioso puede ser el filtrado sin sólidos o la torta sólida. En algunos casos, se requiere una eliminación completa de las partículas sólidas y en otros, basta con una eliminación parcial.

La alimentación o suspensión de entrada puede contener una gran carga de partículas sólidas o una proporción baja. Cuando la concentración es mínima, los filtros operan por tiempos muy largos, antes de que sea necesario limpiar el medio filtrante. Debido a la gran diversidad de problemas de filtración, se ha desarrollado un enorme número de equipos de filtración.

El equipo industrial de filtración difiere del de laboratorio únicamente en lo que respecta a la cantidad de materia que se maneja y en la necesidad de operar a costos bajos. En la figura 14.2-1 se muestra un aparato de filtración típico del laboratorio, que es un embudo de Büchner. El flujo del líquido a través de la tela o papel filtro se produce debido al vacío en el extremo de salida. La suspensión consta del líquido y las partículas suspendidas. Las pequeñas aberturas de los poros de la tela bloquean el paso de las partículas. Se usa un soporte con orificios bastante grandes, sobre el cual se apoya la tela filtrante.

Las partículas sólidas se acumulan en forma de una torta de filtrado a medida que se verifica el proceso. Esta torta también actúa como filtro de las partículas suspendidas. La resistencia al flujo aumenta a medida que la torta crece.

En esta sección 14.2 se va a considerar el tipo ordinario de filtración en el que se usa una diferencia de presión para forzar al líquido a través de filtro de tela y de la torta que se acumula.

En la sección 14.4E se analizará la filtración centrífuga, en la que se emplea la fuerza centrífuga en lugar de una diferencia de presión. En muchas aplicaciones de la filtración, los filtros ordinarios y los centrífugos suelen ser competitivos y puede usarse cualquiera de ellos.

TIPOS DE EQUIPOS DE FILTRACIÓN

1.-Clasificación de los Filtros. Existen diversos métodos para clasificar los equipos de filtración y no es posible establecer un sistema simple que incluya a todos ellos.

En una de las agrupaciones, 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 sólidos relativamente alto, lo que conduce a la formación de una torta, o a tener muy 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. En otra clasificación, los filtros pueden ser de gravedad, donde el líquido simplemente fluye debido a la presencia de una carga hidrostática, o bien se puede usar presión o vacío para incrementar la velocidad de flujo. Un método de clasificación muy importante se basa en la colocación mecánica del medio filtrante. La tela filtrante puede estar en serie, en forma de placas planas encerradas, como hojas individuales sumergidas en la suspensión, o sobre cilindros giratorios que penetran en la suspensión. En las siguientes secciones se describen los tipos más importantes. Para mayores detalles, se sugiere consultar las referencias (Bl , Pl).

2. Lecho de Filtración. El tipo más sencillo de filtro es el de lecho, que se muestra de manera esquemática en la figura 14.2-2. Este tipo es útil principalmente

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