7/24/2019 Flitracion de Suspensiones
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Universidad Nacional Mayor de San MarcosFacultad de Qumica e Ingeniera Qumica
CursoCurso
Tema: Filtracin de SuspensionesTema: Filtracin de Suspensiones
Ing. Cesario Condoruam!n Ccorimanya" M.Sc.Ing. Cesario Condoruam!n Ccorimanya" M.Sc.
#IM$ %&'U( )*+,
%'-F&S-' %'INCI%$# .&.%'-F&S-' %'INCI%$# .&.
%ro/esor del curso:
Mec!nica de %artculas y -peraciones deMec!nica de %artculas y -peraciones de
Separacin de FasesSeparacin de Fases
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FILTRACIONLas operaciones de separaciones de slido-fluido en
mecnica de partculas se clasifican en cinco categoras:
1)Tamizado
2)Sedimentacin3)Centrifugacin
)!iltracin "
#)!lotacin$
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EJEMPLOS DE
EQUIPOS DE
FILTRACION
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Filtro de prensa de marcos placas!
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E"#ipo $iltro de prensa de marcos platosE"#ipo $iltro de prensa de marcos platos
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ACCESORIOS DE QUIPOS DE FILTRACION
Marcos Placas!
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MARCOS % PLACAS
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9/35Filtro de tambor rotatorio
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10/35Filtro rotatorio mostrando detalles
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Accesorios de e"#ipos de $iltraci&n
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13/35Accesorios del Filtro rotatorio
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FILTRO DE CAR'A SUPERIOR
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FILTRO TIPO (ELL% RECTAN'ULAR
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FILTRO TIPO (ELL% CIRCULAR
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FILTRO DE PRENSA DE MARCOS % PLACAS CON LA)ADO
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TERMINOS USADOS EN FILTRACI*N+
TORTA O QUEQUE+
partculas retenidas en las superficies del medio filtrante$
FILTRADO+
!luido limpio %ue atra&iesa el medio filtrante$
FLOCULANTES DE FILTRACI*N+
Sustancias %umicas %ue pro&ocan la floculacin de las
partculas$
'eneralmente son (tierras "*o microorganismos+ pro&ocan
%ue las partculas se depositen en capas$
Se usan como a"uda cuando las partcula son mu" finas$
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La filtracin es un proceso de separacin de fases desde
una mezcla ,eterognea slido-fluido " consiste en
concentrar el material slido .incrementar
significati&amente la concentracin del slido en la
suspensin)
/n este proceso los slidos %uedan retenidas en la
superficie porosa de un material llamado medio filtrante$
/l fluido parte de la mezcla puede ser l%uido o gas
/l medio filtrantees material poroso " cumplir las siguiente
condiciones:
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1$0etener todas las partculas " separar fluido limpio .sin
slidos)$
2$o ostruirse$
3$umicamente resistente .en relacin al filtrado)$
$!sicamente resistente$
#$4ermitir la separacin completa de la torta o %ue%ue$
5$/conmicamente factile
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FORMAS DE FILTRACION
La filtracin seg6n como opera el e%uipo puede ser:a) 7 presin constante o
) 7 &elocidad constante
LAS )ARIA,LES DEL PROCESO DE FILTRACI*N SON+- 8olumen del filtrado
- 4resin de filtracin
- Tiempo de filtracin- Concentracin de slidos en la alimentacin$
-Cada de presin en el e%uipo.94)$
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La &elocidad de desplazamiento de la suspensin en
filtracin encuentra 3 mecanismos como medio de
resistencias tal como se detalla:1)0esistencias %ue ofrecen los tuos o ductos de entrada
" salida del e%uipo de filtracin$
2)0esistencia %ue ofrece la torta .al inicio es cero pero conel tiempo aumenta)$
3)0esistencia %ue ofrece el medio filtrante$
La cada de presin en los tuos o ductos de entrada "
salida del filtro se estima mediante las ecuaciones
aplicadas para fluo de fluido en tuo &aco$.e$ /c$ ;arc")
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Lodo de s&lidos
EQUIPOEQUIPODEDE
FILTRACI*NFILTRACI*N
Alimentaci&n
de las#spensi&n
Filtrado limpio des&lidos
A-#a de la.ado
Filtrado la.ado
MODELO ESQUEM/TICO DEL EQUIPO DE FILTRACION
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FLUJO EN LEC0O DE PART1CULAS
La &elocidad del fluido es se encuentra el rgimen laminar durante
la formacin de la torta " se entiende por fluo laminar a%uella dondela cada de presin en el lec,os es directamente proporcional a la
&elocidad del fluido$
es el rea de
filtracin medido en direccin perpendicular del fluo del fluido+ 4
es la prdida de presin del lec,o+ 0 es la resistencia del lec,o es
la &iscosidad del fluido " gces la constante dimensional
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La ecuacin de ?ozen" para estimar la cada de presin en lec,o
de partculas se puede modificar como sigue: donde 7 es rea de seccin recta del lec,o normal a la direccin
neta del fluo+ es porosidad del lec,o+ @ constante dimensional+ So
superficie por unidad de &olumen de partculas+ L es espesor dellec,o " ? es permeailidad del lec,o$ La ecuacin 4oiseuille se puede escriir como sigue:Comparando las ec#aciones de (o2en Poise#ille
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donde ;ees dimetro e%ui&alente definida como sigue:Sustitu"endo la 6ltima en la ecuacin .3) se tiene:
Si la seccin recta real es el producto de la porosidad por el rea de
la seccin recta del lec,o 7AB 7 Si comparamos las ecuaciones .#) " .2) eiste una semeanza
entre amas$
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FILTRACI*N A PRESI*N CONSTANTELa ecuacin .2) es aplicale para lec,o de partculas de espesor
constante+ mientras %ue en la filtracin el espesor real de la torta es
&ariale+ .al principio es nula " aumenta con el tiempo) sin emargo
la forma de ecuacin .2) es aplicale con algunas modificaciones$
7plicando un alance de materia por componente para la torta " la
suspensin a la entrada del filtro se tiene:donde 8es el &olumen del filtrado descargado+ es la densidad
del slido " fluido "Des la fraccin en peso de slidos$
Egualando las ecuaciones .5) " .F)
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;espeando el espesor L de la 6ltima ecuacin se tiene:Sustitu"endo la ec$ .G) en .2) se tiene: donde 4C es la cada de presin en la torta$
La ecuacin .1H) es 6til " indica de %u &ariales " parmetros
depende el proceso de filtracin$Itra ecuacin mu" usado en filtracin es el siguiente:
donde m es la relacin de masa de torta ,6meda a torta seca " es
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donde m es la relacin de masa de torta ,6meda a torta seca+ " es
la resistencia especfica de la torta$
Si m se define introduciendo las &ariales del proceso tiene:
( ) ( )( )
( )1 1
1 121
S
S
w wmw
=
" 1-mD se comina con la 6ltima ecuacin como sigue:
Simplificando se tiene
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Sustitu"endo ecuacin .12) en .11) " comparando con la ecuacin
.1H) se llega: Las ecuaciones .1H) " .11) son aplicales solo para diferencia de
presin en la torta " dee modificarse tomando en cuenta las
resistencias del medio filtrante+ los ductos de entrada " salida dele%uipo$
Si Lf es la resistencia adicional %ue ofrecen el medio filtrante+
soportes+ entradas " salidas de los ductos al e%uipo+ si se inclu"e en
la ecuacin .G) se otiene:
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La ecuacin .1) en .1H) I en la ecuacin .11) donde 4 es la cada total de presin en el e%uipo de filtracin$0eacomodando la ecuacin .15)
!inalmente en dando forma la 6ltima ecuacin:
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donde: es la resistencia del medio filtrante!inalmente la ecuacin .1J) se reacomoda en incrementos comosigue:donde:
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FILTRACI*N A )ELOCIDAD CONSTANTE+/n algunos casos+ la filtracin traaa a &elocidad constante+ esto
ocurre cuando la suspensin se alimenta al filtro mediante unaoma de desplazamiento positi&o " la ecuacin .1#) se reordenarse
como sigue:
( ) ( )2 2%ec
c dVP V V g A d
= +
La &elocidad de filtracin permanece constante .d8*dB % B cte) " la
torta es incompresile " la ec$ .2H) se escrie:
( )2 2 21ec c
cq cqP V V
g A g A
= +
0eacomodando e introduciendo los parmetros de filtracin
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;onde:
( ) 21mV VR q
P K qV K qV CA
= + = +
0eacomodando e introduciendo los parmetros de filtracin
" es constante+ 0mes la resistencia del medio
filtrante " c es una constante definida como
La filtracin opera en el tiempo " el caudal se define enfuncin del tiempo como sigue:
reemplazando la ecuacin .21) en .2H):
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reemplazando la ecuacin .21) en .2H):reemplazando la 6ltima ecuacin en la pen6ltima se tiene:
CAPACIDAD DE FILTRACIONCAPACIDAD DE FILTRACION
La capacidad de filtracin se define como la relacin del &olumen afiltrar " el tiempo total del ciclo filtracin :
oblemas Filtraci
donde es el tiempo total de filtracin %ue inclu"e del tiempo de
filtrado+ la&ado+ el necesario para cargar+ descarga " limpieza del
filtro$