Este documento describe una práctica de laboratorio sobre filtros realizada por estudiantes del Tecnológico de Mexicali. Explica el objetivo de medir la caída de presión en un filtro y calcular las pérdidas de carga, el diseño de la práctica, y presenta los resultados de las mediciones de flujo y diferencial de presión a diferentes aberturas de la válvula de entrada del filtro.

1. Instituto
Tecnológico de
Mexicali
Laboratorio integral I
[Alumno]
Acosta Orozco Amanda Paulina
Alonso Zavala Sthefanie Cecilia
[TEMA]
Práctica filtros
[Maestro]
Norman Rivera Pasos
[Fecha]
25 de mayo del 2010.

2. Índice
Objetivo……………………………………………………………………………………….………...3
Motivación.…………………………………………………………………………………..………….3
Fundamento teórico………………………………………………………………………………..3
Diseño de la practica………………………………………………………………………...……7
Equipo………………………………………………………………………………...…….…………….8
Modelo matemático……………………………..………………………………………………….9
Variables y parámetros…………………………………..…………………………..….……..9
Mediciones y resultados………………………………………………..……..……………….10
Bibliografía………………………………………………………………………………………………11
Conclusión………………………………………………..…………………………………………….12
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3. Objetivo
Medir la caída de presión en un filtro y calcular las perdidas de carga
debido a la misma.
Motivación
Esta practica nos ayudara a observar el funcionamiento de un filtro, sus
características y como afecta al flujo, lo cual nos sirve para
implementarlo en un proceso.
Fundamento teórico
En la filtración, las partículas suspendidas en un fluido, ya sea líquido o
gas, se separan mecánica o físicamente usando un medio poroso que
retiene las partículas en forma de fase separada que permite el paso del
filtrado sin sólidos. Las filtraciones comerciales cubren una amplia gama
de aplicaciones. El fluido puede ser un gas o un líquido. Las partículas
sólidas suspendidas pueden ser muy finas (del orden de micrómetros) o
bastante grandes, muy rígidas o plásticas, esféricas o de forma muy
irregular, agregados o partículas individuales
Existen dos tipos de filtración, el tipo ordinario de filtración en el que se
usa una diferencia de presión para forzar al líquido a través de filtro de
tela y de la torta que se acumula. El otro es la filtración centrífuga, en la
que se emplea la fuerza centrífuga en lugar de una diferencia de
presión. En muchas aplicaciones de la filtración, los filtros ordinarios y
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4. los centrífugos suelen ser competitivos y puede usarse cualquiera de
ellos.
Clasificación de los filtros.
Existen diversos métodos para clasificar los equipos de filtración y no es
posible establecer un sistema simple que incluya a todos ellos. En una
de las agrupaciones, los filtros se clasifican dependiendo de que la torta
de filtrado sea el producto deseado o bien el líquido transparente. En
cualquier caso, la suspensión puede tener un porcentaje de sólidos
relativamente alto, lo que conduce a la formación de una torta, o a tener
muy pocas partículas en suspensión.
Los filtros también se clasifican de acuerdo con su ciclo de operación:
por lotes, cuando se extrae la torta después de cierto tiempo, o de
manera continua, cuando la torta se va extrayendo a medida que se
forma. En otra clasificación, los filtros pueden ser de gravedad, donde el
líquido simplemente fluye debido a la presencia de una carga
hidrostática, o bien se puede usar presión o vacío para incrementar la
velocidad de flujo. Un método de clasificación muy importante se basa
en la colocación mecánica del medio filtrante. La tela filtrante puede
estar en serie, en forma de placas planas encerradas, como hojas
individuales sumergidas en la suspensión, o sobre cilindros giratorios
que penetran en la suspensión.
Lecho de Filtración.
El tipo más sencillo de filtro es el de lecho, que se muestra de manera
esquemática en la figura 2. Este tipo es útil principalmente en casos en
los que pequeñas cantidades relativas de sólidos se separan de grandes
cantidades de agua y se clarifica el líquido. Con frecuencia, las capas
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5. inferiores se componen de piezas burdas de grava que descansan sobre
una placa perforada o ranurada. Por encima de la grava hay arena fina
que actúa como el medio de filtración real. El agua se introduce en la
parte alta del lecho sobre un deflector que dispersa el agua. El líquido
clarificado se extrae de la parte inferior. La filtración continua hasta que
el precipitado, esto es, las partículas filtradas, obstruyen el lecho de
arena y la velocidad de flujo resulta demasiado baja. Entonces se
suspende el flujo y se introduce agua en dirección contraria lavar el filtro
y arrastrar el sólido.
Filtros prensa de placas y marcos.
Uno de los tipos de filtros más importantes es el filtro prensa de placas y
marcos, que se muestra en la figura 3a. Estos filtros consisten de placas
y marcos alternados con una tela filtrante a cada lado de las placas, las
placas tienen incisiones con forma de canales para drenar el filtrado en
cada placa. La suspensión de alimentación se bombea en la prensa y
fluye a través del conducto al interior de cada uno de los marcos
abiertos, de manera que va llenando los espacios vacíos. El filtrado fluye
entre la tela filtrante y la superficie de la placa, a través de los canales y
hacia el exterior, mientras los sólidos se acumulan como torta en los
marcos.
Filtros de hojas.
El filtro prensa es útil para muchos propósitos pero no es económico
para el manejo de grandes cantidades de lodos, ni para el lavado
eficiente con cantidades pequeñas de agua.
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6. El agua de lavado suele formar canales en las tortas y se requieren
grandes volúmenes de líquido. El filtro de hojas que se muestra en la
figura 4 se acondicionó para grandes volúmenes de suspensión y un
lavado más eficiente. Cada hoja es un marco hueco de alambre cubierto
con un saco de tela filtrante.
Estas hojas se cuelgan en paralelo en un tanque cerrado. La suspensión
entra al tanque y la presión llega a la tela filtrante, donde la torta se
deposita en el exterior de la hoja. El filtrado fluye por el interior del
marco hueco hacia un cabezal de descarga y el líquido de lavado sigue
la misma trayectoria de la suspensión, de esta forma, el lavado resulta
más eficiente que en los filtros prensa. Para extraer la torta se abre la
coraza del tanque. Algunas veces se hace pasar una corriente de aire a
través de las hojas en dirección contraria para ayudar a desprender la
torta. Cuando el material valioso no es el sólido, se pueden usar chorros
de agua a presión para desprenderlo y eliminarlo sin necesidad de abrir
el filtro.
Filtros rotatorios continuos.
Los filtros de placas y marcos y los de hojas tienen las desventajas
típicas de los procesos intermitentes y no se pueden usar para procesos
de gran capacidad. Existen varios filtros de tipo continuo disponibles, los
cuales se analizan en seguida.
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7. Diseño de la práctica
Conectar las mangueras a la mesa hidrodinámica en el tubo
ubicado en la parte más posterior de la mesa, asegurándose de
que estén bien colocadas, evitando así la salida de flujo.
Colocar el filtro en la mesa hidrodinámica en la sección de prueba
que está en el primer tubo.
Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión en
los puertos de medición.
Encender la mesa hidrodinámica para iniciar con la purga, y abrir
la válvula para asegurase que no quede nada de aire dentro de las
mangueras, con la finalidad de que no altere la lectura de la
diferencia de presión.
Una vez purgadas las mangueras se desconectan las mangueritas
de los puertos, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de
flujo.
Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o
menos 3 vueltas cada valvulita de los puertos de medición de
presión.
Abrir la válvula de la mesa hidrodinámica completamente, así
como la válvula de bola y empezar la toma de las medidas de flujo
y diferencial de presión desde abertura total hasta diferentes
ángulos de cierre.
Anotar los datos de diferencial de presión y flujo a diferentes
aberturas de la válvula de bola ubicada a la entrada de la
alimentación.
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8. Equipo
8

9. Modelo Matemático:
Δp Δp hL
Medición Q(L/min) Q(m³/seg) (mbar) (Pa) V Re f experimental hL teorico
Dividiendo entre
Pero
Entonces tenemos para un calcular conociendo :
Y para calcular experimentalmente con :
Se utilizara la ecuación 1 y 2 para obtener hL
Variables y parámetros
Presión (mbar)
Flujo de agua (l/min)
Temperatura (°C)
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10. 5.47E- 8.5237E-
1 17.7 0.000295 83.5 0.835 0.3668016 1.17E+04 03 6.85746E-06 05
5.30E- 6.3903E-
2 18.3 0.000305 62.6 0.626 0.3792355 1.21E+04 03 7.33025E-06 05
5.18E- 5.0836E-
3 18.7 0.00031167 49.8 0.498 0.3875248 1.24E+04 03 7.6542E-06 05
5.10E- 4.2874E-
4 19 0.00031667 42 0.42 0.3937418 1.25E+04 03 7.90176E-06 05
5.02E- 3.1849E-
5 19.3 0.00032167 31.2 0.312 0.3999588 1.27E+04 03 8.15326E-06 05
4.97E-
6 19.5 0.000325 29.3 0.293 0.4041034 1.29E+04 03 8.32312E-06 2.991E-05
4.92E- 1.7762E-
7 19.7 0.00032833 17.4 0.174 0.4082481 1.30E+04 03 8.49472E-06 05
Mediciones y Resultados
Filtro
0.00009
0.00008
0.00007
0.00006
0.00005 experimental
hL
0.00004 teorico
0.00003
0.00002
0.00001
0
0.00029 0.0003 0.00031 0.00032 0.00033
Q
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11. Bibliografía
Manual del ing. Químico (PERRY)
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12. Conclusión
El uso y selección de un filtro es de suma importancia para un ing.
Químico ya que son muy utilizados en la practica, como por ejemplo: en
el tratamiento de aguas residuales son muy utilizados los filtros además
de procesos químicos en la industria alimentaria, es por eso que es
importante su funcionamiento y selección, y sobre todo como afectan al
flujo, lo cual fue lo que observe en la practica.
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