Elementos de filtracion

ELEMENTOS DE FILTRACION
La filtración es la última etapa de la separación de un grupo de partículas sólidas
de un fluído. Se realiza haciendo pasar la pulpa a través de un medio filtrante que
retiene los sólidos.
Durante la filtración los sólidos se acumulan continuamente formando un queque
húmedo y líquido claro o filtrado.
El filtrado fluye a través del medio filtrante y el queque debidoa una presión
aplicada, cuya magnitud es proporcional a la resistencia de filtración. Esta resulta
del arrastre de fricción en el líquido a medida que pasa a través del filtro y del
queque.
Si el queque es compresible, su resistencia aumenta rápidamente al aumentar la
presión. Si el queque es incompresible, su resistencia es esencialmente
independiente de la presión.
Cuando la estructuradel queque está compuesta de partículas que son fácilmente
deformables o se re-arreglan bajo presión, la estructura se llama compresible.
Aquellos que no se deforman con facilidad se llaman semi-compresibles y los que
se deforman ligeramente se llaman incompresibles. En estos queques, la
porosidad (razón de volumen de poros a volumen de queque) no disminuye al
aumentar la presión (εindependiente).
La porosidad de un queque compresible disminuye al aumentar la presión (la ε
baja al aumentar la presión) y su resistencia hidráulica al flujo de la fase líquida
aumenta con la diferencia de presión a través del medio filtrante. Queques que
contienen partículas de sustancias inorgánicas con tamaños mayores a 100 µm
pueden considerarse incompresibles.
MEDIO FILTRANTE: Generalmente es muyimportante en la operación eficiente
del filtro. Su misión es actuar como soporte al queque de filtración, mientras las
primeras capas del queque proporcionan el verdadero filtro. Debe retener sólidos
sin taparse, ser mecánicamente fuertes, resistente a la corrosión y ofrecer la
menor resistencia posible al filtrado.
Los materiales típicos son: de algodón, lana, lino, yute, nylon, seda,rayón, metal,
etc. Los más usados son los de algodón (para partículas > a 10 µm).
VELOCIDAD DE FILTRACIÓN: es directamente proporcional a la fuerza
impulsora e inversamente proporcional a la resistencia.

Como los poros del queque y del medio filtrante son pequeños, el flujo puede
considerarse laminar por lo que para una filtración batch, la velocidad de filtración
se representa a través de laecuación:

u=

dV
∆P
=
Adτ µ(R c + R f )

(1)

donde: V = volumen de filtrado (m3)
A = área de filtración (m2)
τ = tiempo de filtración (s)
∆P = caída de presión (N/m2)
Rc = resistencia del queque (m-1)
Rf = resistencia inicial del filtro (resistencia de la placa filtrante y canales de
filtración) (m-1)
u = velocidad de filtración (m/s)
(dV/dτ) = caudal de filtrado (m3/s)
µ =viscosidad del filtrado (kg/m·s)
Debido a que la presión y las resistencias hidráulicas del queque y la placa filtrante
cambian con el tiempo, la velocidad de filtración es variable en el tiempo.
El valor de Rf puede suponerse constante, mientras que Rc es la resistencia al flujo
de filtrado por m2 de área de filtración, por lo que aumenta con el espesor del
queque durante la filtración. Encualquier instante, Rc depende de la masa de
sólidos depositados en la placa filtrante como resultado del paso de V (m3) de
filtrado, es decir, Rc es f(V).
Para integrar la ecuación anterior, consideremos que existe una proporcionalidad
entre los volúmenes del queque y el filtrado dada por:
volumen de queque
v = --------------------------------volumen de filtrado
Entonces el volumen delqueque es igual a vV y equivalente a hc·A, en donde hc =
altura del queque. En términos matemáticos:

hC =

vV
A

y como la resistencia del queque es proporcional a la altura:

(2)

RC = γ

vV
A

(3)

donde γ es la resistencia específica del queque en (m-2) y caracteriza la resistencia
al paso del líquido de un queque de 1 m de espesor. Reemplazando (3) en (1) se
obtiene:
∆P...