Este documento presenta información sobre filtros y la pérdida de carga en filtros. Explica los fundamentos teóricos de la filtración y clasifica diferentes tipos de filtros como lechos de filtración, filtros prensa de placas y marcos, filtros de hojas y filtros rotatorios continuos. También describe el diseño de una práctica de laboratorio para medir la pérdida de carga en un filtro y presenta resultados experimentales y teóricos.

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

2. 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 los centrífugos suelen ser competitivos y puede
usarse cualquiera de ellos.
1. 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

3. 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.
2. 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 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.
3. 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.

4. 4. 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.
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.
5. 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.

5. Equipo

6. DISEÑO DE LA PRÁCTICA
A. 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.
B. Colocar el filtro en la mesa hidrodinámica en la sección de prueba que está
en el primer tubo.
C. Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión en los
puertos de medición.
D. 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.
E. Una vez purgadas las mangueras se desconectan las mangueritas de los
Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o menos 3
vueltas cada valvulita de los puertos de medición de presión.
F. 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.
G. Anotar los datos de diferencial de presión y flujo a diferentes aberturas de la
válvula de bola ubicada a la entrada de la alimentación.
H. puertos, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de flujo.

7. Resultados
Δp Δp hL
Medición Q(L/min) Q(m³/seg) (mbar) (Pa) V Re f experimental hL teorico
5.47E-0 8.5237E-0
1 17.7 0.000295 83.5 0.835 0.3668016 1.17E+04 3 6.85746E-06 5
5.30E-0 6.3903E-0
2 18.3 0.000305 62.6 0.626 0.3792355 1.21E+04 3 7.33025E-06 5
5.18E-0 5.0836E-0
3 18.7 0.00031167 49.8 0.498 0.3875248 1.24E+04 3 7.6542E-06 5
5.10E-0 4.2874E-0
4 19 0.00031667 42 0.42 0.3937418 1.25E+04 3 7.90176E-06 5
5.02E-0 3.1849E-0
5 19.3 0.00032167 31.2 0.312 0.3999588 1.27E+04 3 8.15326E-06 5
4.97E-0
6 19.5 0.000325 29.3 0.293 0.4041034 1.29E+04 3 8.32312E-06 2.991E-05
4.92E-0 1.7762E-0
7 19.7 0.00032833 17.4 0.174 0.4082481 1.30E+04 3 8.49472E-06 5
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

8. Modelo matemático
v2
∆P = kρ
2
Dividiendo entre y
v2
kρ
∆P 2
=
y y
Pero y=pg
v2
kρ
∆P 2 =kv
2
=
y ρg g
Entonces tenemos para calcular hL conociendo v
v2
hL = k
2g -------------1
Y para calcular hL experimental ∆P
∆P ∆P
hL = =
y ρg ----------2
Se utilizara 1 y 2 para obtener hL
Variables y parámetros
Presión (mbar)
Flujo de agua (l/min.)

9. Temperatura (ºC)
Bibliografía
Manual del ING. QUIMICO (PERRY).
Conclusión
El conocer como funciona un filtro y que puede provocar es de gran
utilidad para el ing. Químico ya que son muy utilizados en la industria que
es a donde estaremos en un futuro.