Industria

SEDIMENTACIÓN

I. INTRODUCCION

La filtración es una operación básica que consiste en la separación de sólidos finamente divididos del líquido en que están suspendidos. Para ello se utiliza un medio filtrante que es permeable al líquido, reteniendo los sólidos en suspensión.


Conforme se desarrolla la operación de filtrado, el sólido se deposita sobre el mediofiltrante, formando una torta porosa por la que circula el liquido. Esta torta también actúa como medio filtrante, por lo que se denomina “lecho filtrante” al conjunto filtro + torta.














[pic]






Fig. Esquema de lecho filtrante




El caudal de filtrado depende de la diferencia de presiones entre el lecho filtrante, es decir, entre la presiónen la superficie de entrada a la torta (P1) y la presión en la superficie de salida del medio filtrante (P3)


Otros factores atener en cuenta son:


• Viscosidad del líquido
• Superficie del medio filtrante
• Resistencias a la circulación del liquido debidas a la torta y al medio filtrante (Rt y Rf)


El caudal de filtrado por unidad desuperficie se puede expresar como:


[pic][pic]


Donde:


• V: volumen del filtrado
• t: tiempo de filtración
• P2: presión en la superficie de separación entre la torta y el medio filtrante.


La resistencia de la torta se puede calcular:










Donde:


•[pic]: fracción másica de sólido en la suspensión
• [pic]: densidad del filtrado
• M: relación másica torta húmeda / torta seca.
• [pic]: resistencia especifica media de la torta, es la resistencia media que ofrecería la unidad de masa de torta seca depositada sobre la unidad de área de sección transversal


Por tanto:[pic][pic]


Esta ecuación relaciona las variables que intervienen en una operación de filtración. Para la resolución de los problemas se debe integrar esta ecuación diferencial.


Una operación de filtración se puede llevar acabo de tres formas distintas:


a) A presión constante: En la filtración a presión constante, se tiene que mantener constantela diferencia de presiones (P1 – P3) a lo largo de toda la operación. Como crece el espesor de la torta, aumenta la resistencia del lecho filtrante, por lo que va disminuyendo el caudal de filtrado.




b) A volumen constante: Cuando se realiza a volumen constante, se debe aumentar la diferencia de presión (P1 – P3), para compensar el aumento de la resistencia a la circulacióndel filtrado, debido al aumento del grosor de la torta.


c) En régimen mixto: esta operación es una combinación de las dos anteriores.


En general, no existen tortas incompresibles, ahora bien, si el espesor de la torta es pequeño, así como su grado de compresibilidad, se pueden considerar como incompresibles, como es el caso de tortas granulares con partículasrígidas.




Las tortas filtrantes producidas pueden clasificarse en:


1. Tortas Incompresibles: En estas tortas la porosidad, la resistencia especifica media [pic]m y la razón torta humead / torta seca (M), pueden considerarse constantes durante todo el proceso de filtración.


• Si se realiza la filtración a presión constante:


Luego deintegrar la ecuación, con los siguientes limites:



Para t= 0
Para t= t


Para V= 0
Para V= V




[pic]

Obtenemos lo siguiente:

[pic]




Luego al graficar t/V frente V, obtendremos la ecuación de una recta, de pendiente y ordenada en el origen:...