Filtracion

FILTRACIÓN
La filtración es una de las técnicas de separación más antiguas, que consiste en la separación de sólidos de un líquido, fundamentado en el paso de una mezcla sólido-líquido a través de un medio más o menos poroso, el cual retendrá los sólidos permitiendo por el contrario el paso al líquido.
El proceso consiste en que un medio filtrante poroso es atravesado por un líquido o gas(fase 1) y las partículas sólidas o gotas de un líquido (fase 2) quedan retenidas en la superficie o en el interior del medio filtrante.
Teoría de la filtración

Es frecuentemente empleada para la interpretación de resultados a escala de laboratorio, la optimización de aplicaciones o la predicción de cambios en las condiciones de trabajo.

El principio teórico de la filtración se fundamenta en lacuantificación de la relación básica de velocidad un fluido o caudal:

donde la fuerza impulsora (F) que puede ser la fuerza de gravedad, el empuje de una bomba de presión o de succión, o la fuerza centrífuga, mientras que la resistencia (R) es la suma de la ofrecida por el medio filtrante y la torta de sólido formada sobre el mismo.

De manera que se puede aplicar la fórmula adaptadafluidodinámica de la ley de Hagen-Poiseuille:

Donde:
V => volumen filtrado
Θ => tiempo
A=> Unidad de superficie
P=> fuerza impulsora o caída de presión total
μ => viscosidad del filtrado
r => resistencia del medio de filtración

La resistencia de la torta se expresa por la relación entre el peso (W) y el área en función de una constante (α) promedio característica de cadatorta.
Si se considera la aproximación de que la torta es incompresible o compactada de manera uniforme, la masa de la torta filtrante (W) se relaciona con el volumen de filtrado (V) mediante un sencillo balance de materia:

Donde:
ω - masa de sólidos por unidad de volumen filtrado
ρ - densidad del filtrado
c - fracción de sólidos en la corriente de aporte o concentración

La constante deresistencia específica de la torta (α) se relaciona con la presión por la fórmula:

donde α' es otra constante que depende del tamaño de las partículas que conforman la torta y s, una constante de compresibilidad que varia de 0, para tortas incompresibles como diatomeas y arena fina, a 1, para las muy compresibles.

Ensayos experimentales
Ensayos de filtración a presión constante el fluido esbombeado por un gas o aire comprimido que se mantiene a la misma presión. En estas condiciones, la ecuación adaptada de Hagen-Poiseuille se simplifica a la ecuación lineal:

donde K, K'p y C son constantes para las condiciones dadas.
Experimentos de filtración a volumen constante se emplean bombas de desplazamiento positivo para medir la diferencia de presión inicial y final a la que deberestarse la presión diferencial del medio filtrante, de manera que la ecuación de filtración deviene:

siendo Kr y C', constantes características para las condiciones dadas.

En el caso general de filtración a presión y velocidad variables la solución matemática a la ecuación general deviene compleja, Tiller ha propuesto un modelo de integración satisfactorio a condición de conocer la curvacaracterística de la bomba.

Efectos prácticos de las variables de filtración

Presión.- En general, si el aumento de presión conlleva un aumento significativo del caudal o velocidad de filtración, es un indicio de la formación de una torta granulada. En cambio, para las tortas espesas o muy finas, un aumento de la presión de bombeo no resulta en un aumento significativo del caudal de filtrado. En otrocaso, la torta se caracteriza por una presión crítica por encima de la cual, la velocidad de filtración incluso disminuye.

Torta de filtración.-la máxima productividad se alcanza teóricamente con aquellas tortas de espesor muy fino cuya resistencia supera a la del medio mismo filtrante. Sin embargo, otros factores como el tiempo para regenerar la torta, su dificultad de descarga y el coste...