Operaciones unitarias

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TÍTULO:

FILTRACIÓN AL VACÍO.

OBJETIVOS:

▪ Integrar al estudiante los conocimientos básicos de la operación de filtración y del manejo y funcionamiento de un equipo de filtración al vacío tipo batch a presión constante.
▪ Determinar la resistencia específica y la resistencia de la membrana filtrante de una torta incomprensible a presión constante.

FUNDAMENTO TEÓRICO:1. TEORÍA DE FILTRACIÓN

La filtración es una operación básica de la ingeniería química que puede considerarse como un caso especial del flujo de fluidos a través de lechos granulados estáticos. En la inmensa mayoría de los procesos de filtración es muy pequeño el tamaño de las partículas sólidas en suspensión, que han de formar la torta filtrante, y el flujo de fluido a travésde la misma suele ser laminar. Un filtro es un equipo de las operaciones unitarias por medio del que se realiza la filtración. El medio filtrante es la barrera que permite que pase el líquido, mientras retiene la mayor parte de los sólidos .Dicho medio puede ser una pantalla, tela, papel o un lecho de sólidos. El líquido que pasa a través del medio filtrante se conoce como filtrado.La filtración y los fluidos se pueden clasificar:

1. Por la fuerza impulsora: En donde el flujo del filtrado para por el medio filtrante gracias a la fuerza de gravedad, presión sobre atmosférica ó vacío aplicada.

2. Por el mecanismo de filtración: Se consideran de dos tipos:

a. Cuando los sólidos quedan detenidos en la superficie de un medio de filtración y seamontonan unos sobre otros para formar una torta decreciente espesor, la separación es conocida como FILTRACIÓN DE TORTA.

b. Cuando los sólidos quedan atrapados dentro de los poros o cuerpo del medio de filtración, se le denomina medio FILTRANTE DE PROFUNDIDAD ó FILTRACIÓN CLARIFICADORA.

3. Por la función: La meta del proceso de filtración puede ser la obtención de sólidossecos, líquido clarificado ó ambas cosas.

4. Por ciclo operacional: Los filtros pueden ser intermitentes ó continuos.

5. Por la naturaleza de los sólidos: La filtración de tortas puede incluir una acumulación de sólidos o sustancialmente incomprensibles, que corresponden, más o menos, en la filtración de medio de filtro, a partículas deformables y rígidas.

Lafiltración industrial sólo difiere de la filtración de laboratorio en el volumen de material manejado y en la necesidad de manejarlo a bajo costo. La selección del equipo de filtrado depende en gran medida de la economía.

2. PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA FILTRACIÓN:

Por medio de una diferencia de presión aplicada entre la entrada de la suspensión y la salida del filtrado, se obligaa este a circular a través del aparato. Ya que puede despreciarse la resistencia de las conducciones, la diferencia global de presión en cualquier momento es igual a la suma de las diferencias de presión sobre el medio y la torta:

-[pic]p = pa – pb = ( pa – p’) + ( p’ – pb) = - [pic]pc - [pic]pm , (1)

Donde:

-[pic]p = Caída global de presión
-[pic]pc =Caída de presión en la torta
-[pic]pm = Caída de presión en el medio
pa = Presión de entrada
pb = Presión de salida
p´ = Presión en el límite

Consideremos la capa delgada de la torta de espesor dL m que esta a una distancia L (m) del medio filtrante. Sea p (kgf/m2) la presión en este plano. La capa esta formada por un lecho delgado de partículassólidas a través del cual fluye el filtrado. En un lecho filtrante la velocidad es suficientemente baja para que el flujo sea laminar. Por tanto, como punto de partida para el tratamiento de la diferencia de presión a través de la torta, puede usarse la ecuación que continua, teniendo en cuenta que dp/L = dp/dL y que para el flujo laminar, k2 = 0. Si se designa por u la velocidad del filtrado,...
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