Filtracion

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA

LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS

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FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, MATEMATICAS
Y DEL MEDIO AMBIENTE.
DEPARTAMENTO DE QUIMICA

EXPERIENCIA

FILTRACION
OBJETIVO:
⎛ ∆t ⎞
a) Graficar ⎜
⎟ versus V y obtener la Pendiente de la curva y el corte en el eje
⎝ ∆V ⎠
de las ordenadas.
b)
Calcular la resistencia específica de la torta RM ; laporosidad media de la
torta designada por ε
c)
El tamaño de la partícula.
INTRODUCCION :
La filtración es un proceso mediante el cual se logra la separación de
partículas sólidas que se encuentran en suspensión en un medio líquido. Para este
fin, se requiere de un medio poroso que retenga las partículas sólidas permitiendo el
paso del fluido, además de una fuerza impulsora (gravedad, presión ofuerza
centrífuga).
El sólido se retiene sobre el medio filtrante formando una torta porosa. En la
mayor parte de los procesos industriales y mineros se requiere tener presente los
siguientes equipos y procesos de filtración:
a)

b)

Filtros de lecho profundo
•
Abiertos (por gravedad)
•
Cerrados (por presión)
Filtros de superficie
•
Cedazos y coladores
•
Filtros de manga
•
Filtrosprensas
•
Filtros de presión de hoja
•
Tambor rotatorio
•
Filtros bandas

En esta experiencia se trabajará con un filtro común, a nivel industrial, denominado
filtro prensa.
TEORIA:
El filtro prensa es un equipo compuesto de marcos y placas metálicas, que
sustentan unas telas que actúan de superficie filtrante.

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El sistema de operación del filtro prensa corresponde a un proceso batch
(por lotes).Ello significa que está involucrado el ciclo de filtración. este está
compuesto por:
a)
Filtración.
b)
Lavado
c)
Descarga.
Haciendo el balance de materia correspondiente al sistema de filtración y
considerando régimen laminar, se llega a la ecuación de Kozeny que está
supeditada alconcepto:
velocidad generalizada =

Fuerzaimpulsión / generalizada
Re sistencia generalizada

(1)

Es decir,
dV ∆PA2 [(1 − ε )ρ s − εCE ]
=
dt
Vα
o
α = 4.17 * µ . * .S y *

dV =

(1 − ε )2
ε3

∆PA2 [(1 − ε )ρ s − εCE ]
dt
Vα

V 2 − Vo2 ∆PA2 [(1 − ε )ρ s − εCE ]
(t − to )
=
Vα
2
La ec.(6) se obtiene para filtración discontinua a presión constante.

(V + Vo ) * α
t − to
=V − Vo 2 * ∆P * A2 [(1 − ε )ρ s − εCE ]

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

La Ecuación operacional será:

V *α
R *µ
∆t
+M
=
2
A * ∆P
∆V 2 * ∆P * A (1 − ε )ρ S − ε * C E

[

]

(7)

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Si se designa por:
1

ε

=

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mS * ρ l
+1
ml * ρ S

3

(8)

Siendo:
ms= masa de sólido seco en torta
ml =masa de líquido en torta
ε = porosidad de la torta
A = áreas de filtración del marco ( considerar ambas caras)
CE = concentración de entrada de CaCO3 al sistema en ( kg de CaCO3 / kg de agua)
CE = Peso de torta seca/volumen de agua total recogido
V = volumen de filtrado en el instante t (seg)
ρ = densidad del agua a temperatura de trabajo(kg /m3)
µ = viscosidad del agua a temperatura detrabajo (kg / m seg)
Sy = área específica de gránulo de CaCO3, correspondiente a la razón de (área
/volumen).
Todas las cantidades se deben expresar en unidades consistentes.-

Si se designa por Resistencia de la Torta a la variable RT :
R *µ
RT = M
A * ∆P

(9)

Si en la ecuación (7), se designa además por K1 a los siguientes términos:

K1 =

α
[(1 − ε )ρ s − εCE ]

(10)

Si enla ecuación (7), se designa además por K 2 a los siguientes términos:

K2 =

α * K1
2 * ∆P * A2

(11)

Como el tiempo se comienza a evaluar desde el inicio, se cumple que cuando
t0=0 resulta ser V0=0, entonces la ecuación (7), toma la forma siguiente:

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R *µ
∆t
α *V
=
+M
2
∆V 2 * ∆P * A [(1 − ε )ρ S −...