Este documento presenta los objetivos, fundamentos teóricos y procedimientos experimentales de un experimento de filtración. El objetivo general es efectuar la filtración de una solución acuosa de carbonato de calcio usando filtros de presión constante. Los objetivos específicos son determinar la resistencia del medio filtrante, la resistencia específica de la torta y el factor de compresibilidad. Se explican conceptos como velocidad de filtrado, variables que intervienen, tipos de filtros y ecuaciones a utilizar. El procedimiento experimental involuc

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
LABORATORIO DE PROCESOS UNITARIOS
FILTRACION
Ing. Juan Medina

2. OBJETIVOS
GENERAL
Efectuar la filtración o presión constante de
una solución acuosa de carbonato de
Calcio.
ESPECIFICOS
 Determinar la resistencia del medio
filtrante.
 Determinar la resistencia especifica
de la torta.
 Determinar el factor de compresibilidad

3. II FUNDAMENTO TEORICO
La filtración es una operación en la
que una mezcla heterogénea de un
fluido y las partículas de un sólido se
separa en sus componentes, gracias a
un medio filtrante que permite el paso
del fluido y retiene las partículas del
sólido.

5. La torta se establece gradualmente
incrementándose de forma progresiva la
resistencia al flujo. Durante el periodo inicial
se depositan partículas en la capa superior
de la tela formándose el verdadero medio
filtrante; este depósito inicial puede
efectuarse mediante un Primer flujo especial
de material adecuado.

6. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA
VELOCIDAD DE FILTRADO
 La caída de presión desde la
alimentación hasta el lado más lejano
del medio filtrante.
 El área de la superficie filtrante
 La velocidad del filtrado.
 La resistencia de la torta filtrante.
 La resistencia del medio filtrante y de
las capas iniciales de la torta.

7. Medios filtrantes
La elección del medio filtrante es, por lo general, la consideración
más importante para asegurar el funcionamiento satisfactorio
de un filtro, las características más destacadas son,
• Capacidad para retener los sólidos sobre sus poros con rapidez.
• Velocidad baja de arrastre de sólido dentro de sus intersticios.
• Resistencia mínima al flujo de fluido.
• Resistencia a los ataques químicos.
• Suficiente resistencia para sostener la presión de filtración.
• Resistencia al desgaste mecánico.
• Facilidad para descargar tortas y limpieza.
• Capacidad de adaptarse al tipo de filtro del mismo.
• Coste mínimo.

8. Para aumentar la velocidad de
filtración se puede utilizar:
• Temperatura.
Al elevar la temperatura disminuye la viscosidad del
líquido que se filtra y con ello en muchos casos se
consigue una mejor velocidad de filtración.
• Presión.
Por aumento de la presión también se puede
incrementar la velocidad a la que el filtrado atraviesa
la torta de filtración. La caída de presión necesaria se
puede alcanzar ya sea antes del filtro por la altura de
la columna del líquido mismo o por presión adicional,
o bien del lado del filtrado por disminución de la
presión (<<vacío>>).

9. CLASIFICACION DE
FILTROS
 FILTROS DE ARENA
 FILTROS PRENSA

10. FILTROS DE GRAVA
Y ARENA VERTICALES

11. El principio de la
filtración
usando una cama de arena filtradora . El agua es
introducida en la parte superior de la cama de arena de
los tanques. Un plato difusor en la garganta superior del
tanque sirve para reducir la velocidad del agua y
distribuir uniformemente el agua a través de la parte
superior de la cama filtrante. La cama de arena es una
capa de arena silica triturada de tamaño graduado de
aproximadamente 16"de profundidad. Los
Contaminantes en el agua son capturados en la cama
de arena y el agua filtrada pasa dentro del colector de
descarga, ubicado en el fondo de los tanques.

12. Modo de Filtración

13. Filtros prensa de placas y
marcos
Un tipo de filtro es el prensa de placas y marcos . Este se
compone de placas muy ligeramente rebordeadas y de marcos
huecos, montados alternativamente en el tipo de estructura que
se emplea para el filtro de cámaras.
Al montar el filtro prensa se coloca en cada placa una tela
filtrante, que no se manta sobre los marcos. Estas telas
filtrantes tienen unos agujeros que coinciden con Las
conexiones de la placa y marcos, de forma que cuando se ha
montado el filtro, estas aberturas forman un canal continuo de
longitud total a la del filtro y coinciden con las conexiones
correspondientes de la cabeza fija. Los canales se comunican
con el interior del filtro únicamente en el los marcos.

14. En el fondo de las placas hay unos
agujeros que conectan a llaves
individuales (descarga abierta). Con este
sistema se puede controlar la filtración en
cada una de las cavidades filtrantes al
examinar el líquido de filtrado. A medida
que se bombea el material que ha de
filtrarse a través del canal de alimentación
los marcos se van llenando y se eleva la
presión

15. Los filtros a presión tienen un
cionamiento discontinuo y la
alimentación es introducida en el
sistema a altas presiones, el más
característico es el filtro pensa de
placas y marcos.

17. FILTRO PRENSA DE PLACAS Y MARCOS

18.  La unidad está montada en un bastidor de suelo de acero inoxidable, que
aloja el filtro, la bomba de alimentación y las tuberías. También se incluye
una bandeja de goteo de acero inoxidable.
 Se suministra una selección de medios filtrantes de diferentes grados a fin
de poder encontrar combinaciones óptimas para una operación de filtrado
determinada.
 Se incluyen también cuatro grados de medios filtrantes, adecuados para:
filtración con prerrecubrimiento, clarificación gruesa, pulido y esterilización.
 El pequeño paquete de placas de acero inoxidable facilita el manejo,
haciendo más cómodas las demostraciones didácticas.
 El paquete filtrante situado entre los cabezales está compuesto de un
marco final y tres marcos intermedios para el lodo, y una placa filtrante final
y tres placas intermedias.
 El filtro acepta un total de 7 hojas filtrantes de 200mm x 200mm, dando una
superficie filtrante nominal de 0,22m2y una capacidad nominal de sólidos
de 1,5 litros.

19. TRATAMIENTO DE AGUA.
AGUA

20. FILTROS DE CARTUCHO
.

21. MATERIALES Y
EQUIPOS
 Filtro a presión constante.
 Filtro de osmosis inversa
 Probeta de 1000 mL
 Balanza
 Balde
 Cronómetro
 Carbonato de Calcio
 Agua
 1 compresor de aire

22. Equipo de filtración
.

23. EQUIPO EXPERIMENTAL

24. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
 Se prepara una solución de carbonato de
calcio (300 g) en 10 litros de agua. Agregar
esta solución al filtro a presión constante.
 Se hace ingresar aire al filtro, a través de la
compresora, luego regular la presión a la
cual deseamos trabajar, Abrir la llave de
descarga y medir el volumen en una probeta
para un determinado tempo

25. EXPERIENCIA N° 1
T=
P = 10 PSI
VOLUMEN 200 400 600 800
mL
Tiempo
s

26. EXPERIENCIA N° 2
Temperatura =
Presion = 20 PSI
VOLUMEN 200 400 600 800
mL
Tiempo
s

27. FILTRACION CON OSMOSIS
INVERSA
Para 2 presión diferentes mida el volumen de permeado y rechazo
PRESION: 150 psi
Volumen del
perneado
Volumen del
rechazo
tiempo

28. PRESION: 200 psi
Volumen del
perneado
Volumen del
rechazo
tiempo

29. ECUACIONES A UTILIZAR
t µ .Rt.C  µ.Rm 
=( 2 ) Vf +  ÷
Vf 2 A (−∆P) A(−∆P) 
 24
14244
4 3 14 3
m b
y = mx + b
Despejando :
m × 2 × A2 × ( −∆P )
Rt =
µ ×C
b × A × (−∆P )
Rm =
µ

30. DE LAS ECUACIONES DE POISEVILLE-
CARMAN-KOSENY
dt µ VCs
α µ m
R
= + = K pV + B = mx +b
dV A ∆
2
p A∆P

31. 2.2 RESISTENCIA ESPECIFICA DE LA TORTA
Y FACTOR DE COMPRESIBILIDAD
Empíricamente se puede obtener la variación de resistencia específica
de la torta,realizando experimentos a presión constante para diversas
caídas de presión y ajustando los resultados a la ecuación siguiente ,
α =α0 ( ∆P) s
α
= Resistencia especifica de la torta (m/Kg)
s = Factor de compresibilidad (0.-1 para los comprensibles).
ΔP= Caída de presión en el medio filtrante N/m2
r0 y s son constantes empíricas y sólo hacen falta dos experiencias a presión nstante
para evaluarlas.

32. RESULTADO

33. 2.3 DETERMINACION DE LA RESISTENCIA ESPECIFICA
DE LA TORTA
Constantes de filtracion
t K pV
= + B = mx + b
V 2
25000.00
20000.00
µm
R 15000.00
t/V (s/m3)
B =
A∆p 10000.00
y = 3E+06x + 6786
R2 = 0.9965
5000.00
µ Cs
α 0.00
Kp =
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
A2 ∆p Volumen del filtrado en m 3

34. Cuestionario

41. “GRACIAS”