1. UNIVERSIDAD NACIONAL
JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE
CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
“PRACTICA N. 4”
“INFORME DE FILTRACION”
DOCENTE:
Prof. Luis Marin
ALUMNA:
Yulisa Yomira Arocutipa Alanoca
CODIGO:
2018 – 111041
CURSO:
Ingenieria de alimentos II
CICLO:
2021-1
GRUPO:
A
TACNA – PERÚ
2021
2. I. INTRODUCCION
La filtración es una de las aplicaciones más comunes del flujo de fluidos a través de los lechos
empacados. En la forma en que se lleva a cabo en la industria, resulta exactamente análoga a las
filtraciones que se verifican en el laboratorio.
La filtración es una de las operaciones corrientes en el laboratorio y con cierta frecuencia no posee
ninguna dificultad, principalmente cuando no requiere demasiada exigencia la calidad de la
separación que con ella se realiza y no existe limitaciones de tiempo en completarla. Sin embargo,
cuando se hacer análisis especiales ya sea por baja de tolerancia admitida en cuando el pasaje de
partículas en suspensión, a la velocidad que se necesita en la operación o por el tipo o tamaño de
partículas a filtrar, es común que se convierta en una tarea difícil y compleja. Voy a hacer que a
continuación algunas observaciones propias de la practica y del hecho de haber realizado a lo largo
de los anos muy diversostiposde filtraciones,condiversos equiposyvariadassustancias.El objetivo
es ayudar a quien no tiene experiencia en el laboratorio o la tiene de manera limitada.
II. OBJETIVOS
- Familiarizaral estudiante conlasoperacionesde filtración
- Obtenerexperimentalmente los valorescorrespondientesaresistenciaespecificadel
Cake (α),resistenciadel mediofiltrante (Rm).
- Comparar losvaloresexperimentalesobtenidosconlosvaloresteóricos.
III. MARCO TEORICO
Se denomina filtración al proceso unitario de separación de solidos en suspensión en un liquido
mediante un medio poroso, que retiene los solidos y permite el pasaje del líquido.
Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas,encontrándose en muchos ámbitos
de la actividad humana, tanto en la vida domestica como de la industria general, donde son
particularmente importantes aquellosprocesosindustriales que requieren de las técnicas químicas.
La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte practico, recibiendo una
mayoratenciónteóricadesde el siglo XX.Laclasificaciónde losprocesosde filtraciónylosequiposes
diversa y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.
La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales
porosos disponibles como medios filtrantes y las condicionesparticulares de cada aplicación: desde
sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para
separacionesde laboratorio,hastagrandessistemascomplejosde elevadaautomatización comolos
empleados en las industrias petroquímicasy de refino para la recuperacion de catalizadoresde alto
valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.
Este método de separación mecánica ha encontrado desde tiempos inmemoriales una amplia
aplicación practica en la vida del ser humano. Sin dudas, los primeros “filtros” empleados por el
hombre fueronsuspropiasmanos.Lafiltraciónesunaoperaciónbásica,muyutilizadaenlaindustria
química, consiste en la separación de partículas solidas de una suspensión mediante un medio
3. filtrante que deja pasar el liquido y retiene el sólido.Las partículas solidas retenidas sobre el medio
filtrante vanformandounlechoporoso,atravésdel cual circulael fluido,denominadotortafiltrante.
A medidaque avanzael procesode filtraciónaumentael espesor de latorta por loque la resistencia
al pasode fluidoescadavezmayor, pudiéndosellevaracabo la operaciónde las siguientes formas:
Filtraciónapresiónconstante:el caudal disminuye conel tiempo.
Filtraciónacaudal constante:lapresión aumentaal avanzarla filtración.
La filtración en la industria va desde un simple colado hasta separaciones muy complejas. El fluido
puede ser un liquido o un gas, las partículas pueden ser gruesas, finas, imperceptibleso estar en
solución, pueden ser rígidas o plásticas, redondas o alargadas, estar separadas o formar agregados.
La suspensiónpuede contenerunagranconcentraciónde partículasoserestascasi despreciables.La
suspensiónosoluciónpuede estar muycaliente omuy fría, la operaciónpuede realizarse bajo vacío
o empleando presiones muy altas.
Portodoloanterior,establecerunmétodoparalaclasificacióndelafiltraciónnoesunatareasencilla.
Desde el punto de vista de la direcciónrelativadel flujode alimentaciónrespecto al mediofiltrante,
la filtración puede ser:
Transversal:cuandotodoel flujode alimentación atraviesael mediofiltrantequedandolas partículas
quedando las partículas retenidas sobre la superficie del medio.
Tangencial: tambien denominada “filtración inercial” o “filtración de flujo cruzado”, cuando la
diferenciade presiónejercidahace que parte del flujode laalimentaciónatraviese el mediofiltrante
yel restode dichoflujo,fluyatangencialmentealasuperficiedelseptum,arrastrandocontinuamente
las partículas que pudieran depositarse, reincorporándolas a la alimentación.
4. Teniendo en cuenta el tamaño de las partículas a separar la filtración puede clasificarse en:
Filtración gruesa
Filtración fina
Microfiltración
Ultrafiltración
Nanofiltración
Hiperfiltración
Si analizamos la variación de la presión y el flujo de filtrado, el proceso de filtración podríamos
clasificarlo en:
Filtración a presión constante
Filtración a flujo constante
Desde el punto de vista de la mecánica de fluidos,unfiltroesun sistemade flujo.Por mediode una
diferenciade presiónaplicadaenlaentrada de suspensiónyla salidadel filtrado,se obligaacircular
a través del equipo de filtrado.
Durante la filtración, los sólidos de la suspensión permanecen en el equipo y forman un lecho de
partículas,a travésdel cual debe fluirel líquido,venciendolaresistenciaque ofrece latortaformada
y el medio filtrante.
3.1 TIPOS DE FILTRACION
Para una suspensióndeterminadaenunfiltrodado,lavariable principal que
puede controlarel operadoreslacaída de presión.
- Si la diferenciade presiónesconstante,lavelocidadde flujoesmáximoal comienzode
la filtraciónydisminuye continuamente hastael final.Este métodose llama Filtración a
Presión Constante.
- Un métodoconsiste enmantenerconstante lavelocidadde flujoaumentando
progresivamente lapresiónde entrada.
Cuandovaria lacaída de presión,se comienzaconunvalorpequeñoque vaa aumentandoa
lolargo de operación,yaseaprogresivamenteoporetapas,para alcanzar un máximofinal,
este métodose llamaFiltración a velocidad Constante.
1. La caída de presión total atravésdel filtro,se obtiene mediante lasiguienterelación.
𝛥𝑃𝑇 = 𝛥𝑃𝐶 + 𝛥𝑃
𝑚
ΔP𝑐 = Caída de presión a través del Cake
ΔP𝑚 = Caída de presión a través del medio filtrante
2. Caída de presiónatravésdel Cake
ΔP𝐶 =
𝛼𝜇 𝑤𝑉
𝑔𝑐 𝐴2 .
𝑑𝑣
𝑑𝑡
5. ΔP𝐶 = Caída de presiónatravésdel Cake
𝜇 = viscosidaddel filtrado
𝛼 = resistenciaespecificadel Cake
V = volumende filtrado
W = Masa de sólidosdepositadosenel mediofiltrante porunidadde volumen
3. Caída de presiónatravésdel mediofiltrante
ΔP𝑚 =
𝜇 𝑅𝑚
𝑔𝑐 𝐴
.
𝑑𝑣
𝑑𝑡
Rm = resistenciadel mediofiltrante
4. Ecuacióngeneral de filtraciónparadeterminarlavelocidadde flujode filtrado
𝑑𝑣
𝑑𝑡
=
𝑔𝑐𝐴 (ΔPt)
𝜇(
𝛼𝑉𝑤
𝐴
+ 𝑅𝑚)
5. Filtraciónapresiónconstante.
ΔP = se mantiene constante durante todoel procesode filtración.
La ecuación(4) se puede escribirde lasiguiente manera:
𝑑𝑣
𝑑𝑡
=
𝛼𝜇 𝑤𝑉
𝑔𝑐𝐴2 ΔP
+
𝜇 𝑅𝑚
𝑔𝑐 𝐴 ΔP𝑡
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= 𝐾𝑉 + 𝐵
Y = mx + b
Es la ecuaciónde una recta.
En laecuación(5)
𝐾 =
𝜇∝ 𝑤
∆𝑃𝑔𝑐𝐴2 𝐵 =
𝑅𝑚 𝜇
∆𝑃𝑇 𝑔𝑐𝐴
6. Del ploteode laecuación(5) es posible determinarKyB, por lo tanto, se
puede determinar∝ yRm.
IV. MATERIALES Y METODOS
4.1 MATERIALES
Tubo receptorde filtrado
Tubo de vidriograduado
Embudo
Mediofiltrante
Probeta2 litros
Papel filtro
Bombade vacío y accesorio
Manómetro
Suspensión
Kitasato
Reloj
Ca 𝐶𝑂3 𝑎𝑙 2,5 %
4.2 METODO
A una presióndeterminada,donde el volumendel filtradovariaconel tiempo,utilizandolaecuación(5),
determinarlosvaloresde ∝ yRm,ploteandodt/dvyV.
V. PROCEDIMIENTO
Armar el equipo,prepararsuspensión,vertersuspensiónsobre el papel de filtroyanotarlos
tiemposyrespectivosvolúmenes de filtrado.
1. Preparartodoslos materialese instrumentos.
2. Luegopesamosel carbonatode calcioy el papel filtro
3. Seguidamente colocamosel embudosobre laprobetacontenidaconaguay colocamos el papel
filtrodentrodel embudopreviamentemojado.
4. Luegodisolvemosel carbonatode sodioenaguadestiladayechamosal embudopara la
filtración.
5. Una vez terminadolafiltraciónprocedemosasacar el papel filtroyllevemosasecarpara luego
pesarla cantidadtotal obtenida.
VI. CÁLCULOS
7. Se llenaráel cuadrorespectivo,luegode tomarlosdatosdel caso:
- Tamaño del embudo
- Pesodel cake
- Cantidadde filtrado
- Presiónde trabajo
- Viscosidad
Los datos:
Muestra = 100 ml sus.
Pesode papel filtro =0.5187 g
P. papel filtro+paotic= 2.6634 g
Cantidadde filtrado= 90 ml
Presión de trabajo= 1.4 cm H20
ViscosidadH20 = ¿?
Diámetropapel = 0.095 cm
A = ¿?
Tabla N.1:TABLA DE LOS DATOSOBTENIDOS
Volumen (ml) Tiempo (s) ΔV ΔT ΔT/ΔV V
0 0 0 0 0 0
10 7 10 7 0.7 5
20 16 10 9 0.9 15
30 29 10 13 1.3 25
40 44 10 15 1.5 35
9. Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = (3.14 cm) (0.0475)2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = (3.14 cm) 0.00225625
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 0.007085 𝑐𝑚2
Datos:
Base (B) = 0.095 x 2 = 0.19
Altura(h) = 9 cm
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 = B 𝑥 ℎ
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 = 0.19 x 9 cm
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 = 1.71 𝑐𝑚2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = (area del rectangulo) − (area de la circunferencia)
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = (1.71 𝑐𝑚2)− (0.007085 𝑐𝑚2)
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = 1.7029 𝑐𝑚2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = 1.7029 𝑐𝑚2 x 4
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑑𝑜 = 6.84 𝑐𝑚2
W = masa de solidosdepositadosenel mediofiltrante porunidadde volumen
Viscosidad=0.01 g/cm -s
VII. RESULTADOS
1. Se graficará enpapel milimetrado Δt/ΔV versusel volumenpromedio(V) de filtrado.
2. Determine el valorde ∝ yRm.
VIII. CONCLUSIONES
Nos familiarizamos con las operaciones de filtración.
Se obtuvo experimentalmente los valores correspondientes a resistencia específica del
cake (∝), resistencia del medio filtrante (Rm).
10. El valor de la resistenciamediase pudohallar,conociendolosvalores las constantesK y
B.
La filtración es un método físico, que se utiliza para separar mezclas heterogéneas.
Tambienhayque tenerencuentaque el tamaño de las partículas a separar lafiltración
puede clasificarseen:filtracióngruesa,filtraciónfina,microfiltración,ultrafiltración,
nanofiltración yHiperfiltración.
La resistenciadel mediofiltrante esinversamente proporcionalalapresión.
Al aumentarla caída de presión,laporosidadde latortadisminuye.
La resistenciaespecificade latorta esdirectamente proporcional alapresión.
IX. RECOMENDACIONES
Realizarunadecuadolavadodel mediode filtración(lona)
Verificaradecuadamente que el filtro de prensareste correctamente armadoparaevitar
pérdidasdurante laexperiencia.
Hay que tenerencada práctica, lasmedidasexactasconlas que se va a trabajar.
Debemosrevisarel equipoantesde utilizarlo,paraevitartodoposible erroral tomarlos
respectivosdatosexperimentales.
El equipode filtradodeberá estarcorrectamente armadoparaevitarfallasal momentode
realizarlaexperiencia,estafallapodríaserque el marco para lasalidadel fluidonoeste
correctamente armadocon laconexión del flujoteniendocomoconsecuenciaque nohaya
salidade la solución.
Manipularadecuadamente cadaunade las válvulasde pasodel equipode filtración.
Tenermuchocuidadoal manipularle bomba
Se recomiendaelaborarunabuenamembranafiltrante,que este acorde alasmedidasde las
placasy los marcos.
X. BIBLIOGRAFIA
CarlosEduardo Nuñez,OPERACION DEFILTACION
