PROCESOS INDUSTRIALES DONDE SE APLICA FILTRACINING. LUIS
BONILLAGRUPO 9:TOMS CASTILLOJOS SOSAGEOVANNY ROSALESRICARDO
RIQUERO
2012-2013INDICE PG.OBJETIVOS.3FUNDAMENTOS
TERICOS..4-9APLICACIONES INDUSTRIALES.10-15TABLA..16
OBJETIVO GENERAL:
Comprender la importancia de la operacin unitaria Filtracin
aplicada a diversos procesos industriales de gran relevancia.
FUNDAMENTOS TERICOS:FILTRACIN:Es una operacin unitaria bsica;
muy utilizada en los procesos industriales, en los cuales se hace
necesario separar la fase slida en suspensin contenida en el seno
de un lquido.Tal separacin es posible por el empleo de una
diversidad de equipos llamados unidades de filtracin los mismos que
son seleccionados segn la naturaleza y grado de
complejidad.ResumenLa filtracin como Operacin Unitaria usada
industrialmente tiene varios tipos o clasificacin dependiendo de lo
que se est separando.Existen la filtracin por clarificacin, la
filtracin por torta y las microfiltraciones y ultrafiltraciones. La
filtracin por torta:Se especifica la forma de cmo se dan estas
filtraciones por torta en los equipos que son filtracin a Presin
Constante y Filtracin a Velocidad constante formulando para cada
una las ecuaciones matemticas a utilizar en el clculo de sus
parmetros de diseo. DefinicinLa filtracin es la operacin Unitaria
en la que el componente slido insoluble de una suspensin
slido-lquido se separa del componente lquido haciendo pasar este
ltimo a travs de una membrana porosa la cual retiene a los slidos
en su superficie (filtracin de torta) o en su interior
(Clarificacin), gracias a una diferencia de presin existente entre
un lado y el otro de dicha membrana.A la suspensin de slidos en
lquidos se conoce como papilla de alimentacin o simplemente
suspensin, al lquido que pasa a travs de la membrana se conoce como
filtrado, la membrana es conocida como medio filtrante y a los
slidos separados se conocen como torta de filtracin.
Como fue dicho, el fluido circula a travs del medio filtrante en
virtud de una diferencia de presin, existiendo los filtros que
trabajan con sobrepresin aguas arriba, presin atmosfrica aguas
arriba y los que trabajan al vaco aguas abajo.EQUIPOS UTILIZADOS EN
FILTRACIN:Los aparatos que se utilizan en filtracin, constan
bsicamente de un soporte mecnico, conductos por los que entra y
sale la dispersin y dispositivos para extraer la torta. La presin
se puede proporcionar en la parte inicial del proceso, antes del
filtro o bien se puede utilizar vaco despus del filtro, o ambas a
la vez, de forma que el fluido pase a travs del sistema.La mayora
de los filtros industriales operan a vaco o a presin superior a la
atmosfrica. Tambin son continuos o discontinuos, dependiendo de que
la descarga de los slidos sea continua o intermitente. Durante gran
parte del ciclo de operacin de un filtro discontinuo el flujo de
lquido a travs del aparato es continuo, pero debe interrumpirse
peridicamente para permitir la descarga de los slidos acumulados.
En un filtro continuo, tanto la descarga de los slidos como del
lquido es ininterrumpida cuando el aparato est en operacin. Entre
los aparatos se cuentan: 1.- Filtros prensa (discontinuo de presin)
En estos se coloca una tela o una malla sobre placas verticales, de
manera tal que sean los bordes los que soporten a la tela y al
mismo tiempo dejen debajo de la tela un rea libre lo ms grande
posible para que pase el filtrado. Normalmente se les llama
"Filtros de placa y marco". En esta clase de filtros se alternan
placas acanaladas cubiertas en ambos lados por medio filtrante, con
marcos, en conjunto se encuentran apretada por tornillos o una
prensa hidrulica que la cierran hermticamente.
Las placas y los marcos contienen aberturas en un ngulo, las
cuales forman un canal al cerrar el filtro y por donde se introduce
la papilla de alimentacin. Al circular la suspensin, la torta se
forma en el lado ms alejado de la placa, entrando por el marco,
pasando el filtrado a travs del medio y por la superficie acanalada
de las placas del filtro y saliendo por un canal de salida en cada
placa.La filtracin se continua hasta que el flujo de filtrado es
menor que cierto lmite practico o la presin alcance un nivel
inaceptablemente elevado.Despus de la filtracin se puede realizar
el lavado de la torta sustituyendo el flujo de la papilla por flujo
de lavado, tambin se puede abrir el filtro y retirar la torta.
2.- Filtros espesadores de presin (continuos de presin)El objeto
de un filtro espesador es separar parte del lquido contenido en una
suspensin diluida para obtener otra concentrada. Tiene la
apariencia de un filtro de prensa, sin embargo, no contiene marco y
las placas estn modificadas. Las placas sucesivas llevan canales
apareados que forman, cuando se monta la prensa, una conduccin
larga en espiral para la suspensin.Los lados de los canales estn
recubiertos con un medio filtrante mantenido entre las placas.
Mientras la suspensin pasa por el canal a presin, una parte del
fluido sigue fluyendo por el canal hacia al distribuidor mltiple de
descarga de lquido claro. La suspensin espesada se mantiene en
movimiento rpido para no obstruir el canal. El nmero de placas
escogido es tal de modo que la diferencia de presin en todo el
aparato no exceda de 6 kgf /cm2. En estas condiciones es posible
duplicar la concentracin de la suspensin de entrada. Si se requiere
una concentracin mayor, la suspensin espesada en un filtro se
introduce nuevamente en un segundo filtro.3.- Filtros rotatorios
(continuo de vaco)En este tipo de filtros, el flujo pasa a travs de
una tela cilndrica rotatoria, de la que se puede retirar la torta
de forma continua. La fuerza ms comn aplicada es la de vaco. En
estos sistemas, la tela se soporta sobre la periferia de un tambor
sobre los que se est formando la torta.Cabe destacar que los
filtros anteriormente vistos son a modo de ejemplo destacando el
filtro de prensa, el cual fue usado en el laboratorio. Se pueden
encontrar una variedad muy amplia de estos en el comercio
dependiendo de la finalidad del proceso a realizar.
Medio filtranteEl medio filtrante puede consistir en tela, papel
o material poroso o tejido cuya funcin es promover la formacin de
una torta de slidos. Un medio filtrante debe cumplir con los
siguientes requerimientos: Tener facilidad para remover la fase
slida dando un filtrado claro.
Debe ofrecer la mnima resistencia al flujo para la rpida
formacin de la torta de filtracin.
Tener resistencia a las condiciones del proceso, es decir, ser
lo suficientemente fuerte para soportar la torta y aguantar bajo
condiciones extremas del proceso.
No debe obstruirse o sesgarse, es decir, tener alto rendimiento
del lquido para un P dado.
Debe ser qumicamente inerte y no txico.
Debe permitir facilidad del retiro de la torta limpia y
completa.
No ser excesivamente caro
FACTORES PARA SELECCIN DE EQUIPO :Los principales factores a
considerar al seleccionar el equipo y las condiciones de operacin
son: Las propiedades del fluido, especialmente su viscosidad,
densidad y propiedades Corrosivas. La naturaleza del slido: tamao y
forma de partcula, distribucin de tamaos, y Caractersticas de
relleno. La concentracin de slidos en suspensin. La cantidad de
material a tratar y su valor. Si el producto valioso es el slido,
el fluido o ambos.
Si es necesario lavar los slidos filtrados.
Si una contaminacin muy ligera provocada por el contacto de la
suspensin o el filtrado con los diversos componentes del equipo es
perjudicial para el producto.
Si la suspensin de alimentacin puede calentarse.
Si puede ser interesante efectuar algn tratamiento
APLICACINES INDUSTRIALES:En los diferentes procesos de produccin
de alimentos, se presenta la necesidad de separar los componentes
de una mezcla en fracciones, para de esta manera poder describir
los slidos divididos y predecir sus caractersticas. Dentro del
amplio campo de las separaciones existen dos grandes grupos: (a) El
grupo de las separaciones difusionales que son realizadas con
cambios de fases y transporte de materia de una fase a otra y (b)
los mtodos correspondientes a las separaciones mecnicas la cual
comprende filtracin, sedimentacin, centrifugacin y tamizado.Estas
separaciones son aplicables a mezclas heterogneas y no a homogneas
y la forma de separacin depende de la naturaleza de la partcula que
vaya a ser separada y de las fuerzas que actan sobre ella para
separarlas.Las caractersticas de las partculas ms importantes a
tener en cuenta son el tamao, la forma y la densidad, y en el caso
de fluidos, la viscosidad y la densidad, aplicables en separaciones
de: slidos de gases, gotas de lquidos de gases, slidos de slidos y
slidos de lquidos. El comportamiento de los diferentes componentes
a las fuerzas establece el movimiento relativo entre el fluido y
las partculas, y entre las partculas de diferente naturaleza.
Debido a estos movimientos relativos, las partculas 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.En la industria de la alimentacin y la bebida, la separacin
precisa de partculas es cada vez ms importante en la produccin de
cerveza, zumo de manzana y muchos productos lcteos. La filtracin
por membranas un buen ejemplo de tecnologa simple y eficaz que se
emplea para mejorar la calidad alimentaria y que tiene unas
perspectivas de futuro excelentes.
APLICACIONESEntre las aplicaciones de los filtros se debe
mencionar que, aparte de la filtracin propiamente dicha, stos
pueden realizar otras funciones de separacin slido-lquido como:
Clarificacin, extraccin, lavado de torta, deshidratacin y
recuperacin de sustancias.
La filtracin se emplea en un gran nmero de procesos relacionados
con industrias muy diversas; como ejemplo se citan las
siguientes:
-Qumica: filtracin de azufre fundido, silicato sdico, cido
ctrico, resinas y fibras sintticas, plsticos.
-Farmacutica: produccin de vitaminas y antibiticos.
-Alimentaria: filtracin de glucosa, fructosa y azcares, jugos de
frutas, cerveza, vino.
En laproduccin de azcarse emplean filtros de vaco siempre que es
necesaria la separacin de materia slida de un lquido, tambin
aparecen centrfugas.
En laproduccin de zumos de frutas, hay que sealar que est
aumentado la utilizacin de filtros para espesamiento de tipo
continuo frente a los tpicos decantadores.
En elembotelladovino o zumos de frutas, se emplean los filtros
de placas como filtro final para la esterilizacin. Otros usos de
los filtros en la industria del vino se dan en bodega para
filtracin clarificante y eliminacin de turbidez si se coloca el
filtro entre dos tanques.
-Industria del aceite: pulido de aceites, blanqueo y
winterizacin.
-Agroqumica: produccin de insecticidas
-Petroqumica: separacin de distintos componentes como la
posibilidad de obtencin de parafinas cristalinas de las que no lo
son
-Recuperacin y refino de metales: por ejemplo filtracin de sales
de zinc, cobre, nquel, etc.
Otro ejemplo es el tratamiento de minerales sulfurosos para la
extraccin de oro. El mineral despus de ser concentrado en el
circuito de flotacin, debe ser lavado para eliminar las sales en
exceso que tienen un efecto perjudicial en el proceso posterior de
tostacin.
El mtodo elegido para este proceso es el de filtracin porque no
slo consigue el lavado requerido sino que produce una torta que se
puede transportar fcilmente al lugar de tostacin. La filtracin y el
lavado se llevan a cabo usando dos filtros de banda que producen
una torta con una humedad aproximada del 15%.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE MINERALES
Cermica, pinturas, pigmentos, tintes, barnices ...
Tratamiento de aguas residuales: tanto urbanas como procedentes
de instalaciones industriales. La filtracin aparece en el
acondicionamiento de aguas residuales y en el tratamiento de
fangos.
La filtracin de agua implica su paso a travs de capas de arena,
carbn y otros materiales granulares para eliminar microorganismos y
cualquier flculo o sedimento que pudiera quedar.
Filtracin en lecho profundo para purificacin de agua
Tambin se emplean los filtros prensa en lafiltracin de fangos
urbanos(verdiagrama).
El acondicionamiento se realiza con cal y cloruro frrico que
mejora el espesamiento. Se consiguen humedades residuales del
50%.
1.ESPESADOR2.DOSIFICACIN DE CAL3.DEPSITO DE REACCIN4.DOSIFICACIN
DE CLORURO FRRICO5.DEPSITO INTERMEDIO
6.BOMBA DE PISTN Y MEMBRANA
7.FILTRO PRENSA
Otras posibles aplicaciones son:
- Produccin decementova hmeda
- Para la obtencin de sal ensalinas,como se muestra en el
siguiente diagrama:
Detalle de equipos:
1. evaporador de cristalizacin
2. recipiente de la papilla de cristales
3. condensador esttico
4. dosificador
5. centrfugas
6. secador de lecho fluido
Tambin es posible eltratamiento de productos peligrosospara el
medio ambiente en filtros Nutcha, gracias a su estanqueidad.
Produccin depapel
MQUINA DE PAPEL
Tabla:TIPOS DE MEDIOS FILTRANTES, SUS CARACTERSTICAS Y SU
APLICACINTIPO DE MEDIO FILTRANTECARACTERSTICASAPLICACIN
Medios de fibra metlicaExcelente durabilidad, corrosin y
resistencia a la abrasinPolmeros e industria del gas
Malla multicapa sinterizadoPuede ser reutilizadoIndustria del
Gas
Acero inoxidable (llano, tela cruzada y tipo holands)El agua
dentro de la prueba y tejido plstico tela exteriorEl petrleo,
qumica, industria farmacutica.
Antracita filtranteTiene una alta eficienciaPurificacin del
agua
Medios de filtro tratados por grafitoCompuesto de fibra de
vidrioSe utiliza como tela de filtro para filtro de aire
Tela de carbn activadoPoca resistencia del aire actualSe utiliza
en aire acondicionado como auto aire o filtro de carbono del filtro
de aire
Biocell
Alta actividad biolgica
Alcantarillado sanitario y desechos
industrialestransformacin
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