Filtros Flashcards
Función básica de un filtro
La filtración es un tipo de separación mecánica, que nos permite separar los sólidos que lleva un fluido (suspensión). A medida que se filtra la suspensión se acumula el sólido removido formando lo que se llama la torta sobre la superficie del medio filtrante.
El medio filtrante es el que evita que los sólidos pasen a través de él. Suelen ser de materiales tejidos con baja resistencia mecánica, por lo que se necesitan soportes que lo sostengan y permitan el paso del filtrado.
Qué factores afectan la velocidad de filtración?
- delta P en el filtro
- Área de filtración
- Viscosidad del fluido
- Resistencia del medio filtrante
- Resistencia de la torta
- Resistencia de las primeras capas de la torta
Tipos de filtración
- Continuo: se remueve la torta de forma continua. Se usa para fluidos con alto contenido de sólidos, donde la torta se forma muy rápido.
- Discontinuos: Se debe parar una vez que se llega al fin del ciclo (cuando se llega a un cierto delta P o de V del sólido) para abrir el equipo y descargar los sólidos. Se usa para suspensiones con bajo contenido de sólidos.
- En profundidad: las particulas de sólido se disponen en todo el espesor del medio filtrante. Alto delta P, pues se van tapando los poros del medio.
- En torta: Las particulas de sólido no atraviesan el medio sino que quedan en la superficie.
Por qué nos importa regular la velocidad del flujo cuando comienza un ciclo de filtrado?
Porque al comienzo del ciclo se forman las primeras capas de la torta, que son las que nos dan el grado de filtración que realmente queremos (supongamos que el medio filtrante permite separar partículas de hasta 10 micrones, pero cuando se forman las primeras capas de la torta esta permite hasta 3 micrones).
Si la velocidad del flujo es alta, el flujo no es uniforme, es mayor en el centro y menor cerca de las paredes. Como la resistencia al prinicpio es muy baja, se acumulan entonces más sólidos en el medio, y las primeras capas de torta que se forman no son uniformes, por lo tanto la filtración tampoco será uniforme.
Por lo tanto se debe asegurar que las primeras capas estén orientadas correctamente, o sea que la velocidad de flujo durante la formación sea lo suficientemente baja para que sean uniformes.
Una vez que se forman las primeras capas la v puede ser mayor, pues la resistencia de la torta+medio filtrante es mayor (el problema es al principio donde para un delta P cte el caudal es máximo porque la resistencia es mínima), y entonces el espesor de la torta se mantiene homogéneo por fenómenos.
A veces lo que se hace es usar primero una suspensión con sólidos con mejores propiedades para formar las primeras capas, y una vez que están formadas se pasa a la suspensión real.
Cuál es la resistencia del filtro?
Es la resistencia del medio filtrante combinada con la de las primeras capas. O sea que la suspensión que pasa por el medio filtrante sin las primeras capas formadas va a salir fuera de especificación (mal filtrado). Tiene que pasar suficiente suspensión hasta que se forman las primeras capas y empiezan a retener el tamaño de partícula que queremos.
Qué se hace con la torta?
Si los sólidos removidos de la suspensión nos interesan, debe lavarse la torta.
* Primera etapa: Desplazamiento.
Se inyecta un líquido libre de sólidos (por lo general agua) para que circule a través de la torta y empiece a desplazar por arrastre al filtrado (líquido que queda atrapado en la torta). En esta etapa la concentración de líquido filtrado retenido en la torta baja muy muy rápido, se remueve el 90%.
* Segunda etapa: Difusión
Para seguir removiendo lo que queda, el agua que se inyecta difunde por la torta y desplaza el fluido filtrado, pero muy lentamente (o sea la concentración baja pero muy lento).
Qué es el tiempo óptimo de ciclo?
Hay un tiempo de filtrado y después hay un tiempo de limpieza y puesta en marcha para empezar el próximo ciclo (es tiempo muerto a nivel producción).
Pueden hacerse filtraciones cortas y limpiar mas seguido, o filtraciones largas y limpiar menos seguido, pero para esto necesito equipos más grandes.
Qué es la ayuda filtrante?
Cuando los sólidos que queremos separar tienen malas propiedades para el flujo (muy baja porosidad, por lo tanto mucha resistencia, por lo tanto ciclos de filtración muy cortos) se agrega una cierta cantidad de sólido (ayuda filtrante) para que la porosidad no sea tan baja yy la operación sea más factible. Es decir que se agrega para permitir un flujo sin obstrucciones.
Son partículas fuertes y porosas que forman canales de flujo, forman una torta filtrante altamente permeable pero rígida, y deben ser químicamente inertes e insolubles en el líquido.
Ej: tierra de diatomea
Como opera en general un filtro? O sea en qué condiciones?
Un filtro se puede operar a velocidad de filtración constante, o a delta P cte.
Lo más utilizado en la práctica es al comienzo que sea a velocidad de filtrado constante y baja, para que se orienten bien las primeras capasa, o sea que el delta P se incrementa gradualmente. Luego, se opera a delta P cte, y como la resistencia de la torta va aumentando, el caudal (o sea la velocidad de filtración) va bajando.
Función y requisitos del medio filtrante
- Soporte de la torta filtrante
- Usualmente es de materiales tejidos
- Requisitos: reistencia mecánica y química, y baja resistencia al flujo (para menor OPEX)
Filtro prensa: características, ventajas y desventajas
Filtro prensa: tiene marcos y placas, con perforaciones para que entre la suspensión (se divide entre las placas) y salga el filtrado (se junta en un colector). También hay todo un sistema hidráulico para que se cierre y abra el filtro, cuando se aabre la torta cae por gravedad (puede ser con ayuda de vibraciones). Filtro discontinuo.
Ventajas:
- Versátil (gran rango de materiales y condiciones de operación)
- Bajo costo de mantenimiento
- Gran área de filtración en poco espacio
- Permite altas P de operación
- El producto puede ser el sólido o el líquido
Desventajas
- La operación intermitente y continuo desarmado ocasiona desgaste de las telas
- Requiere bastante trabajo manual
Filtros de hojas presurizado: características, ventajas, desventajas.
Es un filtro discontinuo, pero a diferencia del filtro prensa, la descarga de los sólidos está totalmente contenida dentro del equipo.
Ventajas:
- Puede operar de forma totalmente automática (ideal para fluidos peligrosos)
Desventajas:
- Si no se mantiene el delta P, puede caer prematuramente la torta, formando una canalización (mala calidad de filtrado o se debe detener la operación)
Filtros de vacío: características, ventajas, desventajas.
La fuerza impulsora es la presión atmosférica. La torta se remueve permanentemente (es decir es una operación continua!).
Ventajas:
- Al no trabajar a P permite mayor variedad de materiales
- Altas velocidades de filtración (x6 filtro prensa)
- Tiempos de filtración más cortos
- Ideal para sólidos delicados
En particular el filtro de tambor rotatorio. Realiza filtración, secado y descarga (como mínimo, puede tener mas operaciones como lavado, secado mecánico y limpieza de tela). Es el tambor que gira con una cuchilla que va cortando la torta.
