Este documento describe un experimento de filtración a presión constante realizado por estudiantes de ingeniería agroindustrial. El experimento midió el volumen de filtrado en función del tiempo para determinar las propiedades de la torta de filtración y la resistencia del medio filtrante. Los resultados experimentales se compararon con la teoría de filtración para calcular valores como la resistencia específica de la torta y la resistencia del medio.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
DEL SANTA
E.A.P Ingeniería Agroindustrial
Practica de Operaciones Unitarias II:
FILTRACION A PRESION CONSTANTE
Curso:
OPERACIIONES UNITARIAS II
Docente:
JORGE DOMINGUEZ CASTAÑEDA
Integrantes:
 Ramos Calvo Hernan
 Valverde Alva Kelyn.
 Vega Horna Carmen.
Ciclo:
VIII
2014
Nuevo Chimbote - Perú

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FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE:
i. INTRODUCCIÓN:
La forma de separación depende de la naturaleza de la partícula que vaya a ser
separada y de las fuerzas que actúan sobre ella para separarlas. Las
características de las partículas más importantes a tener en cuenta son el tamaño,
la forma y la densidad, y en el caso de fluidos, la viscosidad y la densidad. El
comportamiento de los diferentes componentes a las fuerzas establece el
movimiento relativo entre el fluido y las partículas, y entre las partículas de
diferente naturaleza. Debido a estos movimientos relativos, las partículas y el
fluido se acumulan en distintas regiones y pueden separase y recogerse, por
ejemplo en la torta y en el tanque de filtrado de un filtro prensa.
La filtración es la separación de una mezcla de sólidos y fluidos que incluye el
paso de la mayor parte del fluido a través de un medio poroso, que retiene la
mayor parte de las partículas sólidas contenidas en la mezcla. El medio filtrante es
la barrera que permite que pase el líquido, mientras retiene la mayor parte de los
sólidos, los cuáles se acumulan en una capa sobre la superficie o filtro (torta de
filtración), por lo que el fluido pasará a través del lecho de sólidos y la membrana
de retención.
Esta práctica tiene por objeto determinar experimentalmente la variación del
caudal de filtrado con el tiempo, en un proceso de filtración discontinuo a presión
constante. Por comparación de los resultados experimentales con los teóricos
representativos del proceso de filtración se deducirán las propiedades de la torta

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(resistencia específica) y del medio filtrante (resistencia del filtro).
ii. MARCO TEORICO:
La filtración es una operación básica, muy utilizada en la industria química,
consistente en la separación de partículas sólidas de una suspensión mediante un
medio filtrante que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Las partículas sólidas
retenidas sobre el medio filtrante van formando un lecho poroso, a través del cual
circula el fluido, denominado torta filtrante.
En general, los poros del medio filtrante tendrán una forma tortuosa y serán
mayores que las partículas que deben separarse, operando el filtro de forma eficaz
únicamente después de que un depósito inicial haya sido retenido en el medio.
A medida que avanza el proceso de filtración aumenta el espesor de la torta por lo
que la resistencia al paso de fluido es cada vez mayor, pudiéndose llevar a cabo la
operación de las siguientes formas:
- Filtración a presión constante: El caudal disminuye con el tiempo.
- Filtración a caudal constante: La presión aumenta al avanzar la filtración.
Los volúmenes de las suspensiones a tratar variarán desde grandes cantidades
que aparecen en la depuración del agua y en el tratamiento de minerales en la
industria minera, hasta cantidades relativamente pequeñas de la industria química,
en la que la variedad de sólidos será considerable. En la mayor parte de casos en

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la industria química lo que interesa son los sólidos, siendo sus propiedades físicas
y tamaño de gran importancia.
Los filtros también son muy variados: la elección del más adecuado así como de
las condiciones óptimas de operación, son función de diversos factores entre los
que cabe destacar los siguientes:
Las propiedades del fluido, especialmente viscosidad, densidad y
propiedades corrosivas.
La naturaleza del sólido: tamaño y forma de las partículas, distribución de
tamaños y características del relleno.
La concentración de los sólidos en la suspensión a filtrar.
La cantidad de material a tratar y su valor.
Si el producto que interesa es el sólido, el fluido o ambos.
Caudal de suspensión a tratar.
Necesidad de lavado del sólido filtrado.
En los instantes iniciales de la operación se depositan partículas en las capas
superficiales del soporte, formándose el medio filtrante. Los factores más
importantes de los que depende la velocidad de filtración son, por lo tanto:
La caída de presión desde la alimentación hasta el lado más lejano del
medio filtrante.
El área de la superficie filtrante.
La viscosidad del filtrado.
La resistencia de la torta filtrante.
La resistencia del medio filtrante y de las capas iniciales de torta.
La ecuación general de la filtración es:








 Rm
A
cV
pAdV
dt 
t = tiempo de filtrado
V = volumen de filtrado
A = área del medio filtrante
p = caída de presión
 = resistencia específica de la torta
c = concentración del sólido en el
filtrado
Rm = resistencia del medio filtrante

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iii. MATERIALES Y EQUIPOS:
Materiales
Chuño
Medio Filtrante
Cronometro

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Equipo:
Baldes
Probeta
Materiales
Equipo de Filtracion
Balanza Analitica

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iv. PROCEDIMIENTO:
Preparar la
Suspensiónde Chuño
2%(30Lt) (encontinuo
estado de agitación)
Medirla densidadde
la Suspensión
Montar el FiltroF1
Medirla densidadde
la Suspensión
Calcular la Suspensión
en el tanque D1 y
activar la bomba G2

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v. Resultados:
vi. Resultados:
GRUPO 1:
GRUPO 2:
Obtenciónde la torta
húmeda

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GRUPO 3: ∆P= 1.8bar=30%
volumen(ml) dt tiempo(seg) dv dt/dv Vpromedio
0 0 0 0 0 250
500 11,72 11,72 500 0,02344 750
1000 11,5 23,22 500 0,04644 1250
1500 12,06 35,28 500 0,07056 1750
2000 12,19 47,47 500 0,09494 2250
2500 12,56 60,03 500 0,12006 2750
3000 12,59 72,62 500 0,14524 3250
3500 12,47 85,09 500 0,17018 3750
4000 12,21 97,3 500 0,1946 4250
4500 12,06 109,36 500 0,21872 4750
5000 11,87 121,23 500 0,24246

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Según grafica:
Hallando la Relación Másica:
𝑀 =
𝑡𝑜𝑟𝑡𝑎 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎
𝑡𝑜𝑟𝑡𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎
𝑀 =
893.9 𝑔𝑟
610.1 𝑔𝑟.
= 1.465
Hallando la densidad absoluta a 22ºC :
y = 5E-05x - 0.0016
R² = 0.9999
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
dt/Dv
volumen
VOLUMEN VS dt/dv
dt/dv
Linear (dt/dv)
F1 F2 TOTAL
Tota húmeda 424 469.9 893.9
Torta seca 393.7 216.4 610.1
𝐾1 =
𝜇
2 ∗ 𝐴2(−∆𝑃) ∗ 𝐶
= 5 ∗ 10−5 𝑠𝑒𝑔/𝑚𝑚6
𝐾2 =
𝑅𝑓 ∗ 𝜇
𝐴 ∗ (−∆𝑃)
= 0.001 𝑠𝑒𝑔/𝑚𝑚3

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TEMPERATURA DENSIDAD(kg/m3
)
20 1001
22 x
40 995
Hallando la viscosidad a 22ºC:
TEMPERATURA µ(Pa.seg)
20 10.1*10-4
22 x
40 6.55*10-4
X=1000.4 kg/m3
µ=9.754 *10-4 Pa.seg
Densidad relativa del chuño a 22ºc= 0.998
Densidad del chuño= densidad relativa * densidad del agua a 22ºC
Densidad del chuño= 0.998*1000.4 kg/m3
Densidad del chuño= 998.3992 kg/m3
𝐷𝐼𝑀𝐸𝑁𝑆𝐼𝑂𝑁𝐸𝑆 𝐷𝐸𝐿 𝑀𝐴𝑅𝐶𝑂 = 18𝑐𝑚 ∗ 18𝑐𝑚 ∗ 2 𝑐𝑚
𝐷𝐼𝑀𝐸𝑁𝑆𝐼𝑂𝑁𝐸𝑆 𝐷𝐸 𝐿𝐴𝑆 𝑃𝐿𝐴𝐶𝐴𝑆 = 20 𝑐𝑚 ∗ 20 𝑐𝑚
𝑆𝑈𝑃𝐸𝑅𝐹𝐼𝐶𝐼𝐸 𝐹𝐼𝐿𝑇𝑅𝐴𝑁𝑇𝐸 = 0.0324𝑚2 (18𝑐𝑚 ∗ 18 𝑐𝑚)

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Hallando la constante C:
𝐾1 =
𝜇
2 ∗ 𝐴2(−∆𝑃) ∗ 𝐶
Despejando la constante C:
𝐶 =
𝜇
2 ∗ 𝐴2(−∆𝑃) ∗ 𝐾1
𝐶 =
9.754 ∗ 10−4 𝑃𝑎𝑠. 𝑠𝑒𝑔
2 ∗ 0.03242 ∗ 𝑚4(1.8 𝑏𝑎𝑟) ∗
105 𝑃𝑎𝑠
𝑏𝑎𝑟
5 ∗
10−5 𝑠𝑒𝑔
𝑚𝑚6
∗
10006 𝑚𝑚6
1 𝑚6
𝐶 = 5.162 ∗ 10−20 𝑚2
Hallando la resistencia del medio filtrante (Rf):
𝑅𝑓 =
𝐾2 ∗ 𝐴 ∗ (−∆𝑃)
𝑢
𝑅𝑓 =
0.001
𝑠𝑒𝑔
𝑚𝑚3
∗ 0.0324𝑚2 ∗ 1.8 ∗ 105 𝑃𝑎𝑠
9.754 ∗ 10−4 𝑃𝑎𝑠 ∗ 𝑠𝑒𝑔
𝑅𝑓 = 5.97 ∗ 10−12 𝑚−1
Hallando la masa total:

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𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝜌
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 30𝐿 ∗
1010 𝑘𝑔
𝑚3 ∗
1𝑚3
1000 𝐿
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 30.3 𝑘𝑔
Hallando la concentración:
𝑆 =
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑆 =
1𝑘𝑔
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑆 =
1 𝑘𝑔
30.3 𝑘𝑔
𝑆 = 0.033
Hallando la resistencia de la torta especifica:
𝐶 =
1 − 𝑀𝑆
𝛼 ∗ 𝑆 ∗ 𝜌
𝛼 =
1 − 𝑀𝑆
𝐶 ∗ 𝑆 ∗ 𝜌
Reemplazando datos:
𝛼 =
1 − 1.46 ∗ 0.033
5.162 ∗ 10−20 𝑚2 ∗ 0.033 ∗ 998
𝑘𝑔
𝑚3
𝛼 = 5.5987 ∗ 1017
𝑚
𝑘𝑔

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vii. DISCUSION:
Según I. Martin, R Salcedo, menciona lo siguiente: en las tortas obtenidas
por filtración, la resistencia específica de ésta varia con la caída de
presión producida a medida que ésta se deposita, esto se explica
porque la torta se va haciendo más densa a medida que la presión
se hace mayor y dispone por ello de menos pasadizos con un tamaño
menor para que pase el flujo.
Comparando esta teoría con la práctica realizada en el laboratorio
de operaciones unitarias hicimos el análisis con respecto al tiempo
que se demora en recaudar cada 500 ml de clarificado, el tiempo
en recaudar 500 ml aumentaba esto es debido a que había mayor
acumulación de sólidos en la torta lo que impedía el paso del fluido
de manera progresiva.
Al representar dt/dV frente a volumen en cualquier experiencia de
filtración a presión constante, con suspensiones que originen tortas
incompresibles resultará una línea recta de cuya pendiente viene a ser K1 y
la ordenada en el origen K2; a partir de estos datos podremos calcular la
resistencia de la torta y la resistencia del fluido
J.Aguado, (2001) La función del medio filtrante es generalmente, la de
actuar como soporte para la torta filtrante mientras las capas iníciales de la
misma proporcionan el verdadero filtro. El medio filtrante debe ofrecer poca

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resistencia como sea posible al flujo de filtrado. Normalmente se utilizan
tejidos, aunque para la filtración de líquidos corrosivos en unidades
discontinuas los materiales granulares y sólidos porosos de un tejido es la
facilidad en la separación de la torta, factor clave en el funcionamiento de
las unidades automáticas existentes en la industria.
Perry. R. H y Chilton (1982) Existen casos en que los sólidos a filtrar son
muy finos y forman una torta densa e impermeable, obstruyendo
rápidamente cualquier medio filtrante que sea suficientemente fino para
retenerlos. La filtración práctica de estos materiales exige que la porosidad
de la torta aumente de forma que permita el paso del líquido con una
velocidad razonable. Esto se realiza añadiendo un Coadyuvante de
filtración, tal como tierra de diatomeas, perlita, celulosa de madera
purificada u otros materiales porosos inertes a la suspensión antes de la
filtración.
Habitualmente, las partículas que forman la torta son pequeñas y la
velocidad del filtrado a través del lecho es baja, de forma que casi siempre
se tiene flujo laminar, y por tanto la pérdida de presión del fluido al
atravesar el lecho puede expresarse por la ecuación de Kozeny
Ibarz R. A: Barbosa C(1998): los filtros a vació funcionan por succión solo
consiguen sacar parte del agua intersticial y nada de la impregnación,
estando el límite práctico alrededor de 70% de humedad.
Los valores de la resistencia de la torta y del medio filtrante según los
resultados obtenidos son valores muy elevados.
Los valores de Rm algunos salen valores negativos tal vez debido a mala
toma de tiempos o volúmenes.
viii. CONCLUSIONES:
A medida que avanza el proceso de filtración, aumenta el espesor de la
torta por lo que la resistencia al paso de fluido es cada vez mayor.

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Como la resistencia de lecho filtrante va aumentando a medida que crece el
espesor de la torta la velocidad de filtración va disminuyendo conforme
pasa el tiempo.
ix. REFERENCIA BILIOGRAFICA:
 Kirk-Othmer(2002). Enciclopedia de Tecnología Química. Cuarta Edición.
Volumen 14. Edit. Jhon Wiley & Sons Inc . E.E.UU
 Ibarz R. A: Barbosa C(1998): Operaciones Unitarias en la ingeniería de
Alimentos . Inc U.S.A España
 J.Aguado , J.A. Calles, P.Cansares, B.Lopez. F.Rodriguez.(2001)Ingeniería de la
Industria Alimentaria. Volumen 1. Editorial síntesis: España
 Perry. R. H y Chilton C. H. Manual del Ingeniero Químico. Ed. McGraw Hill.
Mexico.1982