IDENTIFICACIأ“N, PRIORIZACIأ“N, SELECCIأ“N Y MEDICIأ“N DE ... ³n, priorizaciأ³n... IDENTIFICACIأ“N,
CuestionarioFiltración
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Universidad Industrial de Santander. Laboratorio de procesos II. Filtración. 27548 Laboratorio de procesos II 1 A partir de la experiencia adquirida en el laboratorio se dio respuesta al siguiente cuestionario: 1. Que influencia tiene un cambio de temperatura respecto a la eficiencia del proceso de filtración? En general, un aumento de la temperatura conduce a una eficiencia mayor, pues se tiene un aumento de energía termodinámica en las partículas del agua y consecuentemente, la difusión se vuelve un mecanismo importante cuando se tienen partículas suspendidas menores de una micra [1]. 2. Que características debe tener un medio filtrante, para que pueda ser considerado como un medio viable? Las características del medio filtrante son Tipo de medio filtrante El tipo de medio filtrante debe seleccionarse basándose en la calidad que se desea para el agua filtrada. Adicionalmente, también debe tenerse en cuenta la duración de la carrera de filtración y facilidad de lavado. Un medio filtrante ideal es aquel de una determinada granulometría y granos de un cierto peso específico, que requiere una cantidad mínima de agua para ser lavado específicamente y que es capaz de remover la mayor cantidad posible de partículas suspendidas, produciendo un efluente de buena calidad. Tamaño Efectivo del Material filtrante Se especifican según por lo menos cuatro características: 1. Tamaño efectivo (Te) 2. Coeficiente de uniformidad (Cu) 3. Forma de los granos. 4. Peso específico (Pe) Espesor de las capas filtrantes La operación ideal de un filtro es aquella en que la pérdida de carga máxima se produce en el mismo instante en que el efluente presenta la turbiedad límite [1]. 3. El pH de la solución a filtrar influye en el proceso. Por qué? El pH influye en la capacidad de intercambio iónico entre las partículas suspendidas y los granos del medio filtrante. Para valores de pH inferiores a 7 disminuye el intercambio de cationes y aumenta el intercambio de aniones sobre las superficies positivas; mientras que para valores de pH superiores a 7 se produce un aumento en el intercambio de cationes y una disminución en el intercambio de aniones sobre las superficies negativas [1]. 4. Como influye el tipo de filtración en la concentración del filtrado. Que filtración es más eficiente y por qué? PRÁCTICA: FILTRACIÓN CUESTIONARIO Sanabria Cucunuva, Javier Ronaldo 2113260 Sanabria Mejía, Lineth Andrea 2112493 Sierra Mendoza, Joel David 2113271 Vargas Maldonado, Sha’Ury Alejandra 2120841 Valero Salamanca, Pablo Andrés 2113264 Vesga Barón, María Alejandra 2112512
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Universidad Industrial de Santander. Laboratorio de procesos II. Filtración.
27548 Laboratorio de procesos II
1
A partir de la experiencia adquirida en el laboratorio
se dio respuesta al siguiente cuestionario:
1. Que influencia tiene un cambio de
temperatura respecto a la eficiencia del
proceso de filtración?
En general, un aumento de la temperatura conduce a
una eficiencia mayor, pues se tiene un aumento de
energía termodinámica en las partículas del agua y
consecuentemente, la difusión se vuelve un
mecanismo importante cuando se tienen partículas
suspendidas menores de una micra [1].
2. Que características debe tener un medio
filtrante, para que pueda ser considerado
como un medio viable?
Las características del medio filtrante son
Tipo de medio filtrante
El tipo de medio filtrante debe seleccionarse
basándose en la calidad que se desea para el agua
filtrada. Adicionalmente, también debe tenerse en
cuenta la duración de la carrera de filtración y
facilidad de lavado. Un medio filtrante ideal es aquel
de una determinada granulometría y granos de un
cierto peso específico, que requiere una cantidad
mínima de agua para ser lavado específicamente y
que es capaz de remover la mayor cantidad posible
de partículas suspendidas, produciendo un efluente
de buena calidad.
Tamaño Efectivo del Material filtrante
Se especifican según por lo menos cuatro
características:
1. Tamaño efectivo (Te)
2. Coeficiente de uniformidad (Cu)
3. Forma de los granos.
4. Peso específico (Pe)
Espesor de las capas filtrantes
La operación ideal de un filtro es aquella en que la
pérdida de carga máxima se produce en el mismo
instante en que el efluente presenta la turbiedad
límite [1].
3. El pH de la solución a filtrar influye en el
proceso. Por qué?
El pH influye en la capacidad de intercambio iónico
entre las partículas suspendidas y los granos del
medio filtrante. Para valores de pH inferiores a 7
disminuye el intercambio de cationes y aumenta el
intercambio de aniones sobre las superficies
positivas; mientras que para valores de pH superiores
a 7 se produce un aumento en el intercambio de
cationes y una disminución en el intercambio de
aniones sobre las superficies negativas [1].
4. Como influye el tipo de filtración en la
concentración del filtrado. Que filtración es
más eficiente y por qué?
PRÁCTICA: FILTRACIÓN CUESTIONARIO
Sanabria Cucunuva, Javier Ronaldo 2113260
Sanabria Mejía, Lineth Andrea 2112493
Sierra Mendoza, Joel David 2113271
Vargas Maldonado, Sha’Ury Alejandra 2120841
Valero Salamanca, Pablo Andrés 2113264
Vesga Barón, María Alejandra 2112512
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El método de filtración tiene mucha influencia en la
velocidad de filtración y por supuesto en la
concentración final del filtrado puesto que hay
modos o métodos de filtración según el
requerimiento de la suspensión a filtrar, además hay
que tener en cuenta que la calidad y/o resistencia del
medio filtrante depende de la concentración de
solidos suspendidos en la solución o suspensión a
filtrar, entre más sólidos suspendidos contenga, la
calidad del medio filtrante se va a ver más
comprometida conforme transcurre la filtración.
Decir que una filtración es más eficiente que otras es
algo en parte subjetivo puesto que un método de
filtración o medio filtrante puede funcionar
eficientemente para ciertas suspensiones pero para
otras no por la naturaleza de las mismas, pero Los
filtros espesadores de presión (continuos de presión),
son muy eficientes, a ciertas condiciones es posible
duplicar la concentración de la suspensión de entrada
en el equipo si se requiere una concentración mayor,
la suspensión espesada en un filtro se introduce
nuevamente en un segundo filtro, como si fuera en
serie permitiendo además estar manipulando la
variable de entrada [2].
5. Como varia el comportamiento del caudal de
filtrado a lo largo de la filtración a vacío?
El principio teórico de la filtración se fundamenta en
la cuantificación de la relación básica de velocidad
de un fluido o caudal:
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑜 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 =𝐹
𝑅
Ecuación 1. Velocidad de un fluido
En donde la fuerza impulsora (F) que puede ser la
fuerza de gravedad, el empuje de una bomba de
presión o de succión, o la fuerza centrífuga, mientras
que la resistencia (R) es la suma de la ofrecida por el
medio filtrante y la torta de sólido formada sobre el
mismo, suponiendo a F constante durante toda la
operación y sabiendo que a medida QUE transcurre
el tiempo la resistencia R aumenta a causa del
ensanchamiento de la torta de solido suspendida
sobre el medio entonces se infiere que el caudal
disminuye conforme se lleva a cabo la filtración [2].
6. Que idea propondría para aumentar la
eficiencia de la presente operación de
separación?
Puesto que las lonas que cubren las placas son el
corazón del filtro prensa, una idea para optimizar el
proceso seria usar lonas de materiales que fuesen
óptimos para la filtración en cuestión, actualmente
Destacan principalmente tres compuestos en tejidos
técnicos para la retención de partículas: el
polipropileno (PP), el poliester (PE) y la poliamida
(PA), cuyo uso se determina por diversos factores,
tales como temperatura y presión de trabajo. Con
estos materiales se fabrican diferentes tipos de hilos:
monofilamentos, donde una única fibra compone el
material y los multifilamentos, donde diversas fibras
entrelazadas componen el filamento [2].
7. Cuál es la principal diferencia entre el filtro
de tambor rotatorio y el filtro prensa?
En primer lugar, la fuerza impulsora del filtro de
tambor es la succión dado que opera mediante vacío,
su operación es continua, económica y fácil de
operar; sin embargo su capacidad y eficiencia de
filtración son limitadas. Por otra parte el filtro prensa
opera de manera intermitente mediante la presión
otorgada por una fuerza motriz, las altas caídas de
presión (en comparación con el filtro de vacío)
suponen un mejor proceso de filtración, sin embargo
esto no siempre es ventajoso debido a que puede
presentarse taponamiento del medio filtrante
disminuyendo la velocidad de filtración [3].
8. Por qué la presión del vacío de la bomba
para el filtro de tambor rotatorio es una
variable importante en el proceso?
Mediante la presión de vacío se puede manipular la
caída de presión en el medio filtrante, esta es la
fuerza impulsora que permite que se lleve a cabo la
filtración. Teóricamente cuanto mayor sea esta caída
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de presión (diferencia entre la presión atmosférica y
la presión de vacío), es decir, cuanto menor sea la
presión de vacío la velocidad de filtración será
mayor. Sin embargo, si la presión de vacío se hace
muy pequeña puede ocurrir un fenómeno
denominado ‘compresibilidad de la torta’, esto
significa que la torta depositada en el filtro será cada
vez más densa y puede provocar el taponamiento del
filtro y un daño en el equipo [3, 4].
9. Sabiendo que la filtración es una operación
unitaria de separación, cree que habría otra
forma de separación más sencilla? Justifique
su respuesta.
La forma de separación de sólidos y líquidos más
sencilla es la sedimentación, sin embargo esta no
puede sustituir los mecanismos de filtración debido a
los largos tiempos que requiere y la baja eficiencia
que ofrece a medida que el tamaño de partícula del
sólido se hace más pequeño; una pequeña mejora se
presenta mediante la centrifugación, la cual imparte
una fuerza adicional a la mezcla y permite la
disminución en los tiempos de separación, sin
embargo sigue siendo menos eficiente a escala
industrial [4].
10. Cuáles son los principios físicos
fundamentales en la operación unitaria de
filtración?
La elección del medio filtrante es la consideración
más importante para garantizar el funcionamiento
del proceso. La variedad de tipos de medios porosos
utilizados como medios filtrantes es muy diversa; en
forma de telas y fibras tejidas, fieltros y fibras no
tejidas, sólidos porosos o perforados, membranas
poliméricas o sólidos particulados, a lo que se suma
la gran variedad de materiales: fibras naturales, fibras
sintéticas, materiales metálicos, materiales
cerámicos y polímeros.
Otro factor físico es el tamaño del solido a filtrar,
dado que este influirá en que tan eficiente será el
proceso, si el sólido tiene un diámetro menor al
tamaño del poro el fluido no será filtrado
eficientemente y hará ineficiente la práctica [5].
11. Qué precauciones se deben tener al
manipular los equipos empleados para
realizar la práctica de filtración?
Hay que tener mucho cuidado a la hora de operar los
equipos en especial del tambor rotatorio, dado que
tiene muchas indicaciones necesarias para su óptimo
funcionamiento, entre estas es el uso de la espátula,
esta se debe emplear cuidadosamente para que la tela
del filtrado no sufra ningún daño, también está el
contenedor de suspensión que se debe mantener a un
nivel constante procurando que no se rebose. Otra
precaución es el la boquilla de la manguera del
tanque del almacenamiento, pues esta tiende a
acumular la mezcla y obstruir el paso por la
manguera [6].
12. Durante la práctica, qué aspectos son de
gran importancia en lo referente a la toma de
los datos experimentales?
Durante la práctica se debe tener cuidado a la hora de
tomar los datos, dado que la mayoría de estos se
basan en la percepción del operario y es poco exacta,
haciendo que los cálculos estén desfasados de los
reales. También la limpieza continua de la tela de
filtrado para recuperar la mayor cantidad de cal [6].
13. Bajo qué circunstancias escogería realizar
el proceso de filtración sobre otro proceso de
separación?
La razón principal es la disposición de energía
eléctrica, como es de saber, la filtración es posible
mediante un gradiente de presión que hace pasar la
solución por los filtros requiriendo energía para que
el filtro ruede y adsorba el sólido. Si no hay
disposición de energía eléctrica este método se hace
vuelve prácticamente imposible de realizar, entonces
se puede escoger otro proceso que puede ser
sedimentación o decantación.
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14. Si las operaciones de filtraciones presentan
pérdida de masa, cuál cree que sea la razón
por la cual esto sucede?
Una de las principales razones es por la adsorción del
filtro, es decir, el filtro retiene sólido y este no puede
ser quitado o separado del filtro.
15. Aparte de la variables propuestas a analizar
en el proceso, qué otras variables cree que
sean de importancia en esta operación?
Una variable fundamental a tener en cuenta durante
el proceso de filtración puede ser el gradiente de
presión así como también el número de revoluciones
por minuto con las cuales gira la banda continua que
tiene el filtro o el material solido a filtrar.
BIBLIOGRAFÍA
[1] F. Willy y C. Escobar, «Capitulo 2. Marco
Teórico,» de Descrípción Hidráulica de la
Batería de Filtros de Planta No1 de la
Arjartrea.
[2] V. Maldonado, «Capitulo 9. Filtración,» de
Manual 1: Teoria.
[3] J. Yáñez, M. Nateras y G. González, «Manual
del laboratorio de bioseparación,» 2009.
[4] Y. Martínez, «Filtración,» 2011.
[5] C. Geankopolis, Procesos de transporte y
operaciones unitarias, 3 ed., México: Compañia
editorial continental S.A. (CECSA), 1998.
[6] J. A. J. &. P. Lara, «Filtración al vacío,» [En
línea]. Available:
http://www.academia.edu/7624420/FILTRACI
%C3%93N_AL_VACI%C3%93_T%C3%ADt
ulo_en_ingl%C3%A9s. [Último acceso: 2016].
