clase 6-filtraciÓn.pdf
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FILTRACIÓN
El proceso de filtración, sirve para separar partículas sólidas de una corriente de fluido; que
resulta ser una suspensión. Por ejemplo :
1.- En la industria del papel, para separar la pulpa de papel de una suspensión de
agua/pulpa
2.- En automóviles para limpiar el aceite y el aire
3.- En plantas de agua domestica municipal, para purificar el agua
4.- En extracción metalúrgica, para remover residuos minerales no deseados de el cual el
oro y la plata han sido extraídos por una solución de cianuro.
Como se observa en el siguiente gráfico, el proceso es simple e involucra elementos como
la suspensión ( entering slurry of liquid and suspended particles ), el filtro ( filter ), la torta
( cake ) y el filtrado ( clear liquid filtrate ).
Para poder determinar el comportamiento de este proceso se realiza un balance de materia
y energía ( mecánica ); donde se toma en cuenta las propiedades de la suspensión (μ, ρ, %),
del filtrado ( μ, ρ ), de la torta ( espesor, %, compresibilidad, resistencia, porosidad ), del
filtro ( resistencia, porosidad ) y ∆P para un flujo laminar.
Balance de materia Balance de energía
Como se observara las ecuaciones, estas resultan ser complejas, es por eso que se toma
algunas consideraciones :
Resistencia del medio filtrante constante en toda la operación
La torta es incompresible
La resistencia especifica de la torta no varía en todo el proceso
La porosidad de la torta es constante en todo el proceso
El tamaño de las partículas es homogéneo
La forma de las partículas es homogénea
y de acuerdo a estas consideraciones las ecuaciones se simplifican en las siguientes
expresiones :
s : fracción de masa del sólido en la suspensión
s´ : fracción de masa del sólido en la torta húmeda
ρ : densidad del filtrado
Rm : Resistencia del medio y es constante para una alimentación y medio filtrante dados
A : Area total normal al flujo
μ : viscosidad
αm : Resistencia especifica de la torta
m : 1 / s´
V : Volumen de filtrado
q : Flujo volumétrico
K1 y K2 son constantes para una temperatura determinada
Operación a presión constante
Esta operación normalmente se da en equipos
llamados filtros continuos rotatorios, como el
que se muestra.
Las ecuación que gobierna dicho proceso es :
o
θ : tiempo
Operación a caudal constante
Si la suspensión entra en el filtro por medio de
una bomba de desplazamiento positivo el
caudal es aproximadamente constante.
La ecuación de diseño de dicho proceso es :
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