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 :