Biobalistica

UN I VE R S I D AD A UT O N O M A M E T R O P O LI T AN A
U N I D A D I ZT A P A L A P A
DIVISIÓN DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

I NG E NI E R I A Q UÍ M I C A I NG E NI E R I A Q UÍ M I C A

Laboratori o d e Op eraci ones U nitarias

AUTOR: DR. JAIME VERNON CARTER

PRACTI CA 4 FI LTRACI ÓN OBJETIVO: q Compr e nder lo s pr inc ip io s bás icos de la filt rac ió n q Ser capa z de distr ib uir d ife re nte s t ipos de eq uipo s de filt rac ió n q Est ab lece r las co nd ic io nes de filt rac ió n para la obte nc ió n de una ca nt idad deseada de filt rado

TEORÍA La filtración es la operación unitaria en la que el componente sólido insoluble de una suspensión sólido- líquido s separado del componente líquido haciendo pasar éste a través de una membrana porosa que retiene alas partículas sólidas en su superficie corriente arriba, o dentro de su estructura, o ambos. Se le denomina como prefiltrado a la suspensión sólido- líquido alimentada, filtrado al componente líquido que pasa a través de la membrana, y a la membrana en sí se l conoce como el medio filtrante. A los sólidos separados se les llama la torta del filtro, una vez que forman una capa percibible en lasuperficie de la membrana. Todo equipo de filtración, independientemente de su diseño, debe de suministrar un soporte para el medio filtrante, un espacio para la acumulación de sólidos, canales para alimentar el pre-filtrado y para retirar el filtrado, y un medio para inducir el flujo del filtrado a través del filtro. En algunas ocasiones es el líquido (el filtrado) que constituye al productodeseado, y en otras ocasiones la torta del filtro. Es necesario al aplicar una fuerza externa al fluido para que éste se sobreponga a la resistencia que le opone a su tránsito el medio filtrante. De ésta forma se crea una diferencial de presión a través del filtro obteniéndose la siguiente ecuación: t asa de f ilt ración = f uerza mot riz/res ist encia. La resistencia surge del medio filtrante, más laresistencia de la torta que se va acumulando. En las etapas iniciales de la filtración la primeras partículas sólidas que entran en contacto con el medio filtrante se incrustan en éste, y reducen el área superficial de los pasajes por donde fluye el líquido aumentando la resistencia al flujo de éste. Conforme procede la filtración una capa de sólidos se acumula aumentando de grosor con el tiempo enla cara corriente arriba del medio filtrante. Una vez formada ésta torta, se vuelve en sí el principal medio filtrante.

La resistencia de la torta se obtiene multiplicando la resistencia específica de la torta, que es su resistencia específica de la torta, que es su resistencia por unidad de grosor, por el grosor de la torta. Las resistencias del medio filtrante y de la torta (pre-capa) secombinan en una sola resistencia que se denomina la resistencia del filtro, la cual conviene expresarse en términos de un grosor ficticio de la torta. Si éste grosor se multiplica por la resistencia del filtro. El flujo volumétrico (dV/dO) está dado por:

dV A∆P = dθ R

(1)

En donde la resistencia al flujo a través del medio filtrante (R) es proporcional a la viscosidad del fluido ( µ ),teniendo que

R = µτ (LT + L)

(2)

Donde τ es la resistencia específica de la torta, LT es el grosor de la torta y L s el grosor equivalente ficticio del medio filtrante y la pre-capa, A es el área del filtro y ∆P es la caída de presión a través del filtro. Sí se conoce la tasa de flujo del líquido, el contenido de sólidos y suponiendo que todos los sólidos son retenidos en el filtro, se puedecalcular el grosor de la torta como

LT = w V / A

(3)

Donde W es el contenido fraccional de sólidos por unidad de volumen de líquido, V es el volumen de fluido que ha pasado a través del filtro y A es el área superficial sobre la que se forma la torta. Entonces la resistencia puede escribirse como

R = µτ( w V / A + L)
como:

(4)

y la ecuación para el flujo a través del filtro...