INFORME FILTRACION

INGENIERÍA DE ALIMENTOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

CENTRO DEL PERU

UNIVERSIDAD NACIONAL DE L CENTRO DEL PERÚ Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias

“Año del Centenario de Macchupicchu Para el Mundo”

FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIA E INGENIERÍA DE ALIMENTOS

Cátedra: Ingeniería de Alimentos II.

Catedrático:Ing. M.Sc. Edgar Rafael Acosta López.

Alumnos:Contreras Mendoza, XeniaHuamán Pérez, MaritzaPérez Román, Maura

M. Sc. EDGAR RAFAEL ACOSTA LOPEZ

FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE



Pérez Sueldo, Daniela BeatrizRosas Molina, MaríaSullcaray Huanquis, Gaby

Semestre: VI I




I. INTRODUCCIÓN

El proceso de filtrado es muy importante y ampliamente utilizado en la industria como es el caso de los vinos en el cual estos utilizan coadyuvantes que son los que aceleran el proceso de filtrado generando menor tiempo donde aumentan y mejoran la porosidad del medio filtrante donde los coadyuvantes más utilizados son carbón activado, tierra, talco y diatomeas.

El presente informe trata de la filtración en la cual es una operación básica considerada un caso especial del flujo de fluidos de lechos granulares estáticos, en la cual nos permite separar las partículas solidas de las liquidas provenientes de una suspensión a través de un medio fíltrate como papel filtro, tela, placa de porcelana y otros materiales sintéticos, en la cual el fluido considera puede ser liquido (agua) o gas (aire), en el cual los factores de este proceso son temperatura y presión por lo que se considera dos tipos de filtrado que son a presión constante y velocidad constante.

La filtración presión constante en la práctica puede hacerse controlando la diferencia de presión de modo que permanezca constante durante todo el proceso. Es evidente que manteniendo constante la presión, disminuirá la velocidad de filtración, por ir aumentando el espesor de la torta y con ello la resistencia a la filtración.

En el siguiente informe se planteo los siguientes objetivos:

Familiarizar al alumno con la operación de filtración. Obtener experimentalmente los valores de la resistencia específica de la torta

(𝛂), resistencia del medio filtrante (Rm) y el coeficiente de compresibilidad de la torta (S).

Finalmente deseamos manifestar nuestros más sinceros agradecimientos al catedrático, quien contribuyo con nosotros para la elaboración de este informe.

Los Alumnos




II. MARCO TEÓRICO

II.1.FILTRACIÓN:

Es la operación Unitaria en la que el componente sólido insoluble de una suspensión sólido-líquido se separa del componente líquido haciendo pasar este último a través de una membrana porosa la cual retiene a los sólidos en su superficie (filtración de torta) o en su interior (Clarificación), gracias a una diferencia de presión existente entre un lado y el otro de dicha membrana. A la suspensión de sólidos en líquidos se conoce como papilla de alimentación o simplemente suspensión, al líquido que pasa a través de la membrana se conoce como filtrado, la membrana es conocida como medio filtrante y a los sólidos separados se conocen como torta de filtración. Como fue dicho, el fluido circula a través del medio filtrante en virtud de una diferencia de presión, existiendo los filtros que trabajan con sobrepresión aguas arriba, presión atmosférica aguas arriba y los que trabajan al vacío aguas abajo.

La teoría de filtración es valiosa para interpretar análisis de laboratorios, buscar condiciones óptimas de filtración y predecir los efectos de los cambios en las condiciones operacionales. El empleo de esta teoría esta limitado por el hecho de que las características de filtración se deben determinar siempre en la lechada real de que se trate, puesto que los datos obtenidos con una lechada no son aplicables a otra. Al comparar la filtración a nivel industrial ésta difiere de la del laboratorio en el volumen de material manejado y en la necesidad de manejarlo a bajo costo. Para obtener un gasto razonable con un filtro de tamaño moderado, se puede incrementar la caída de presión del flujo o disminuir la resistencia del mismo. Para reducir la resistencia al flujo el área de filtrado se hace tan grande como sea posible, sin aumentar el tamaño total del equipo o aparato de filtración. La selección del equipo de filtrado depende en gran medida de la economía.

II.2. FILTRO: Un filtro es un dispositivo para remover partículas sólidas de una corriente de fluido (a menudo de un líquido). Ejemplos de esta operación se tiene en:

En la industria del papel, para separar pulpa de papel de una suspensión de agua y papel.

En refinación de azúcar, para clarificar soluciones de azúcar y para remover sacarosa de una mezcla.

En la recuperación de magnesio de agua de mar, para separar hidróxido de magnesio insoluble.


http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/



En metalurgia extractiva, para remover residuos minerales indeseados de la lixiviación de oro y plata con soluciones cianuradas.

En automóviles, para la limpieza de aceite y aire.

En plantas municipales de agua doméstica, para purificar agua.

Los elementos básicos de un filtro se muestran en la figura Nº 1:

Fig. Nº 1: Flujo a través de un filtro, queque y medio filtrante.

Una pulpa, conteniendo un líquido y partículas sólidas suspendidas a una presión de entrada p1, fluye a través del medio filtrante, tal como una tela,

gasa, o capa de partículas muy finas. El líquido claro o filtrado pasa con un flujo (volumétrico) Q a través del medio a una región donde la presión es p2,

mientras que las partículas suspendidas forman un queque poroso semi-sólido de un espesor siempre-creciente L.

Un filtro de placas y marcos consiste en varios de estos dispositivos operando en paralelo. La tela está sostenida sobre una placa metálica porosa, y placas sucesivas son separadas por un marco, que también incorpora varios canales para el suministro de pulpa y remoción de filtrado. Cuando el queque acumulado ocupa todo el espacio entre placas sucesivas, el filtro debe ser




desmontado para descargar el queque, lavar el filtro, y reiniciar la operación. Vistas detalladas se dan en la figura Nº 2

Fig . Nº 2: Los elementos de un filtro de placas y marcos.

Dependiendo en gran medida de las características del suministro de bombeo de pulpa a presión, dos modos principales de operación se reconocen.

1. Operación a presión-constante se obtiene aproximadamente con una bomba centrífuga, no operando cerca de su flujo volumétrico máximo.

2. Operación a flujo-constante se obtiene cuando se usa una bomba de desplazamiento positivo, en cuyo caso la presión de entrada simplemente se ajusta a cualquier valor necesario para mantener el flujo Q en un valor estacionario.

II.3. TIPOS DE FILTROS:




II.3.1. Filtros rotatorios a vacío: Una desventaja de los filtros de placas y marcos es su operación intermitente, ya que debe ser desmontado y limpiado cuando el queque acumulado ocupa todo el espacio entre las placas. Generalmente, los ingenieros de proceso prefieren las operaciones continuas, que en el caso de la filtración se puede lograr con un filtro rotatorio (tambor) a vacío que se muestra en la figura 3.

La pulpa a filtrar se suministra continuamente a un estanque grande, en el cual un tambor perforado parcialmente sumergido está rotando lentamente a una velocidad angular ω. El tambor está dividido internamente en varios segmentos longitudinales separados, y por un complejo conjunto de válvulas cada segmento puede ser mantenido a presión sobre o bajo la atmosférica.

Fig. Nº 3: Sección transversal de un filtro rotatorio a vacío.

II.3.2. Filtros centrífugos: Un tipo de filtro centrífugo se muestra en la figura 4. Consiste de un canastillo cilíndrico con una superficie vertical perforada (tal como una lavadora), cubierta con una tela filtrante, que está rotando a alta velocidad. La pulpa pulverizada que ingresa al interior es expulsada hacia fuera por acción centrífuga y luego comienza a depositarse una película de queque sobre la pared interior del canastillo. El filtrado descarga a través de las perforaciones y es recolectado en una cubierta exterior. Después que una cantidad




apropiada de queque se ha depositado, la alimentación de pulpa se detiene y el canastillo disminuye la velocidad, durante este período el queque es lavado y raspado de la pared. El queque es luego depositado en un recipiente a través de una puerta que se abre en la base.

Fig Nº. 4: Sección transversal idealizada de un filtro centrífugo.

II.3.3. Flujo a través de lechos rellenos: Se tiene en diversas áreas de la ingeniería química. Ejemplos comunes son: el flujo de un gas a través de un reactor tubular que contiene partículas de catalizador, el flujo de agua a través de columnas con resina de intercambio iónico para producir agua desionizada y el líquido que pasa a través del queque de sólido acumulado sobre el medio filtrante en un filtro. En los casos anteriores, es usualmente necesario predecir para la velocidad de flujo la correspondiente caída de presión. El análisis se realiza para el caso de un lecho relleno horizontal, que se muestra en la figura 5, para evitar el efecto complicado de la gravedad. La tabla 1 enumera la notación relevante.




Fig. Nº 5: Flujo a través de un lecho poroso.

Tabla Nº 1: Notación para flujo a través de lechos porosos

II.4. RESISTENCIAS EN UNA FILTRACIÓN:

II.4.1. Resistencias en filtración: El proceso se caracteriza por 3 resistencias:

a. Pérdida de carga desde succión al queque y desde salida del medio filtrante hasta la descarga del filtro.

b. Pérdida asociada a la resistencia del medio filtrante, ΔpM c. Pérdida asociada a la resistencia del queque, ΔpC

II.5. Interpretación de datos en una filtración a presión constante.




La ecuación a presión constante:

Es la base para interpretar filtración a presión constante, flujo constante y operación continua. Sin embargo, el uso de esta ecuación requiere del conocimiento de Ve y α. En principio α puede ser estimado a partir de las

propiedades el sólido, pero en la práctica es más conveniente evaluar a los dos parámetros en forma experimental, particularmente porque α puede variar durante el ciclo de filtración.

Reordenando la ecuación:

Si una pulpa se filtra experimentalmente a presión constante, un gráfico del recíproco de la velocidad de filtración versus el volumen filtrado permitiría encontrar Ve y α según:

Pendiente:

Intercepto:




Fig. Nº 6: Datos típicos de una filtración a presión constante, y evaluación de los

coeficientes de filtración α y Ve.

II.6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FILTRACIÓN:

La eficiencia de la filtración está relacionada con las características de la suspensión, del medio filtrante, de la hidráulica de la filtración y la calidad del efluente.

Se presentan a continuación los principales factores que influyen en la filtración rápida.

1. Características de la suspensión: De modo general, la eficiencia de remoción de partículas suspendidas en un medio filtrante está relacionada con las siguientes características de la suspensión:

a. Tipo de partículas suspendidas.b. Tamaño de partículas suspendidas.c. Densidad de partículas suspendidas.d. Resistencia o dureza de las partículas suspendidas (flóculos).e. Temperatura del agua por filtrar.f. Potencial zeta de la suspensión.g. Ph del afluente.




2. Características del medio filtrante: Entre las características del medio filtrante que influyen en la filtración, destacan:

a. Tipo del medio filtrante.b. Características granulométricas del material filtrante.c. Peso específico del material filtrante.d. Espesor de la capa filtrante.

3. Características hidráulicas: Las características hidráulicas que influyen en la eficiencia de la filtración son las siguientes:

a. Tasa de filtración;b. Carga hidráulica disponiblec. Para la filtración;d. Método de control de los filtros;e. Calidad del efluente.




III. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1. LUGAR DE EJECUCIÓN:

La práctica se desarrollo en el laboratorio de Análisis de Alimentos de la facultad de ingeniería en Industrias Alimentarias.

3.2. MUESTRAS:

La muestra que se utilizó fue comprada por cada grupo de trabajo en los diferentes centros de abastos.

3.3. MATERIALES Y EQUIPOS:

3.3.1. Muestras:

Suspensión de almidón

3.3.2. Materiales:

Embudo de Buchner y matraz de kitazato

Papel de flitro


http://www.google.com/imgres?imgurl=http://1.bp.blogspot.com/_aebjroqZomg/TSKHK4eJ_yI/AAAAAAAAAcg/KHF_yqS3b6w/s1600/harina.jpg&imgrefurl=http://iravitaboruvita.blogspot.com/2011/01/me-hace-super-feliz.html&usg=__4lJI8Z-k9nEws-gBPp-miVBORPA=&h=300&w=300&sz=32&hl=es&start=2&zoom=1&tbnid=Dwy0HsuxKghbqM:&tbnh=116&tbnw=116&ei=Ugx8TaTKOs-O0QGH053oAw&prev=/images?q=HARINA&um=1&hl=es&lr=&sa=N&tbs=isch:1&um=1&itbs=1



Bomba de vacio y accesorios

Manómetro de mercurio


http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://beltec.com.pe/beltec/images/bomba%20vacio.jpg&imgrefurl=http://beltec.com.pe/beltec/product_info.php?products_id=193&osCsid=409e3fd64685760f6be4643e4bda644d&usg=__Lmtnn3RBsnM9pGT1bloVnPEPBGg=&h=525&w=562&sz=42&hl=es&start=0&zoom=1&tbnid=vT1iBhyU3OweQM:&tbnh=119&tbnw=122&prev=/images?q=bomba+de+vacio&um=1&hl=es&rlz=1W1ADFA_es&biw=1345&bih=555&tbs=isch:1&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=378&vpy=92&dur=1623&hovh=217&hovw=232&tx=123&ty=127&ei=rrrhTL_fM5GisQOwmLH1Cg&oei=rrrhTL_fM5GisQOwmLH1Cg&esq=1&page=1&ndsp=24&ved=1t:429,r:2,s:0

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Probeta graduada

3.4. METODOLOGÍA:

La pruebas de laboratorio consiste en determinar experimentalmente los volúmenes de filtrado en tiempos diferentes (flujo de filtración) a una caída de presión constante y para esto se utiliza el equipo que se muestra.

Empleando 1 caída de presión constante se mide los volúmenes de filtrado después de tiempos sucesivos, estas mediciones se harán indirectamente mediante el tubo de vidrio graduado que se encuentra al lado izquierdo del receptor., entonces el volumen del filtrado será la suma de los volúmenes del tubo de vidrio y del tubo receptor de filtrado.

Para la medida de la caida de presión, el manómetro estará conectado por debajo del punto de salida del filtrado. Teniendo cuidado en mantener la caída de presión constante durante toda la experiencia, esto se consigue manteniendo totalmente lleno el embudo lleno de suspensión

Además, debe tenerse en cuenta que el análisis teórico se refiere a una filtración con un flujo es vertical.


http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.laqq.com.ar/imagenes/Productos/1555.jpg&imgrefurl=http://www.laqq.com.ar/producto_detalle.asp?producto_id=1555&rubro=INSUMOS&rubro_id=1&categoria=MATERIAL%20DE%20VIDRIO%20CERTIFICADO%20&categoria_ID=26&SUBCATEGORIA=PROBETAS&SUBCATEGORIA_ID=182&usg=__7cjHzTa1PGvAPaU78RxqIajqOVg=&h=238&w=115&sz=10&hl=es&start=1&zoom=1&tbnid=NrtSY9KcZmXRIM:&tbnh=109&tbnw=53&ei=0wp8TYGvC4S00QH_-IGEBA&prev=/images?q=probeta+graduada&um=1&hl=es&lr=&sa=N&tbs=isch:1&um=1&itbs=1




Colocar bien la probeta junto con el

Embudo de Buchner y matraz de kitazato

Unir por medio de mangueras la probeta con el manómetro de mercurio

Armar el equipo de filtración

Colocar el papel filtro en el embudo echar

la solución de almidón al 10%.

Anotar los diferentes

volúmenes por cada tiempo



IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

1. Datos experimentales:

Cuadro 1: Datos de volúmenes y tiempos obtenidos en la práctica

∆P = 7069.452 kgf/m2 ∆P = 149.6 kgf/m2 ∆P = 108.8 kgf/m2

V(cm3) T (s) V(cm3) T (s) V(cm3) T (s)0 0 0 0 0 08 15 8 15 9 15

16 30 10 30 13 3024 45 12 45 18 4532 60 14 60 22 6038 75 15 75 25 7544 90 17 90 26 9046 105 19 105 27 10548 120 21 120 28 12050 135 23 135 30 135

2. Caída de Presión:

Cuadro 2.1: Presión constante = 7069.452 kgf/m2

V(cm3) T (s) ∆T ∆V ∆T/∆V V = (V1 +V2)/20 0 - - - -8 15 15 8 1.875 4

16 30 15 8 1.875 1224 45 15 8 1.875 2032 60 15 8 1.875 2838 75 15 6 2.5 3544 90 15 6 2.5 4146 105 15 2 7.5 4548 102 15 2 7.5 47




50 135 15 2 7.5 49


V(cm3) T (s) ∆T ∆V ∆T/∆V V = (V1 +V2)/2

0 0 - - - -

8 15 15 8 1.875 4

10 30 15 2 7.5 9

12 45 15 2 7.5 11

14 60 15 2 7.5 13

15 75 15 1 15 14.5

17 90 15 2 7.5 16

19 105 15 2 7.5 18

21 102 15 2 7.5 20

23 135 15 2 7.5 22


V(cm3) T (s) ∆T ∆V ∆T/∆V V = (V1 +V2)/2

0 0 - - - -

9 15 15 9 1.667 4.5

13 30 15 4 3.75 11

18 45 15 5 3 15.5

22 60 15 4 3.75 20

25 75 15 3 5 23.5

26 90 15 1 15 25.5

27 105 15 1 15 26.5

28 102 15 1 15 27.5

30 135 15 2 7.5 29

3. Gráficos y Ecuaciones de la Recta:




3.1. Presión constante = 7069.452 kgf/m 2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

1

2

3

4

5

6

7

8

f(x) = 0.128475358827662 x − 0.110157583057312R² = 0.677555883808719

Caída de Presión a P cte. = 7069.452 kgf/m2

Caida de Presión a P cte. = 520 mmHg

Linear (Caida de Presión a P cte. = 520 mmHg)

La ecuación tiene un coeficiente de determinación igual a R² = 0,677, para modificar este coeficiente tendremos que anular dos puntos. Por lo tanto tenemos:

∆T/∆V V = (V1 +V2)/2

0 01,875 121,875 201,875 28

2,5 357,5 457,5 477,5 49




0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

1

2

3

4

5

6

7

8

f(x) = 0.159057726864331 x − 0.864077942497754R² = 0.824417004316394

Caída de Presióna P cte = 7069.452 kgf/m2

Caída de Presióna P cte = 520mmHg

Linear (Caída de Presióna P cte = 520mmHg)

Entonces la ecuación a utilizar es:

y = 0,159x – 0,864

Que tiene un coeficiente de correlación igual a: R² = 0,824


0 5 10 15 20 250

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 0.362625538020086 x + 2.3140243902439R² = 0.406333520574461


Caida de Presión a P cte. = 149.6 mmHg

Linear (Caida de Presión a P cte. = 149.6 mmHg)





∆T/∆V V = (V1 +V2)/2

0 02 4

7,5 117,5 137,5 167,5 187,5 207,5 22

0 5 10 15 20 250

1

2

3

4

5

6

7

8f(x) = 0.354366028708134 x + 1.25261662679426R² = 0.791026331632815

Caída de Presión a P cte = 149.6 kgf/m2

Caída de Presión a P cte = 149.6 mmHgLinear (Caída de Presión a P cte = 149.6 mmHg)


y = 0.354x - 1,252

Que tiene un coeficiente de correlación igual a: R² = 0, 791





0 5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 0.452434624438262 x − 1.3128536272202R² = 0.615530711504114

Caída de Presión a P cte = 108.8 kgf/m2

Caída de Presión a P cte = 108.8 mmHg

Linear (Caída de Presión a P cte = 108.8 mmHg)


∆T/∆V V = (V1 +V2)/2

0 0

2 4,5

3,75 11

3 15,5

3,75 20

15 25,5

15 26,5

15 27,5




0 5 10 15 20 25 300

2

4

6

8

10

12

14

16

f(x) = 0.564980260187959 x − 2.07036549431608R² = 0.793297406220467


Caída de Presión a P cte. = 108.8 mmHg

Linear (Caída de Presión a P cte. = 108.8 mmHg)


y = 0.565x – 2,070

Que tiene un coeficiente de correlación igual a: R² = 0,793

4. Cálculos de la resistencia de la torta (α) y Resistencia específica del medio (Rm):


Y=0.159 X−0.864

dTdV

=K1 .V F+B1




K1=μ .α .w

∆ P .gc . A2=0.159 B1=

μ . Rm∆ P .gc . A

=−0.864

w= Peso torta secaVol . filtrado

=15.52 x10−3 kg

50 x10−6m3=310.4 kg

m3

A=π . D2

4=π . 0.075

2

4=4.4179 x10−3m2

∆ P=7069.452 kgfm2

gc=9.81kg−mkgf−s2

μ=6.5348 kgm−s

α=0.159 .∆ P .gc . A

2

μ .w

α=0.159 x 7069.452x 9.81x ¿¿

α=1.061 x10−4 mkg

Rm=0.864 .∆ P .gc . A

μ

Rm=0.864 x7069.452 x9.81 x 4.4179 x10−3

6.5348

Rm=40.509 1m


Y=0.354 X+1.252

dTdV

=K1 .V F+B1




K1=μ .α .w

∆ P .gc . A2=0.354 B1=


=1.252


=7.36 x 10−3 kg

23 x10−6m3=320 kg

m3

A=π . D2

4=π . 0.075

2

4=4.4179 x10−3m2

∆ P=149.6 kgfm2


μ=6.5348 kgm−s

α=0.354 .∆ P .gc . A

2

μ .w

α=0.354 x149.6 x 9.81x ¿¿

α=4.849x 10−6 mkg

Rm=1.252 .∆ P .gc . A

μ

Rm=1.252 x149.6 x 9.81x 4.4179 x 10−3

6.5348

Rm=1.242 1m


Y=0.565 X−2.07

dTdV

=K1 .V F+B1




K1=μ .α .w

∆ P .gc . A2=0.565 B1=


=−2.07


=9.88x 10−3 kg

30 x10−6m3=329.333 kg

m3

A=π . D2

4=π . 0.075

2

4=4.4179 x10−3m2

∆ P=108.2 kgfm2


μ=6.5348 kgm−s

α=0.565 .∆ P .gc . A

2

μ .w

α=0.565 x 108.2x 9.81x ¿¿

α=5.439 x10−6 mkg

Rm=2.07 . ∆P . gc . A

μ

Rm=2.07 x 108.2x 9.81 x4.4179 x 10−3

6.5348

Rm=1.485 1m

Caída de Presión Rm (1/m) α(m/kg)

520 mmHg 40.509 1.061 x10−4

149.6 mmHg 1.242 4.849 x 10−6

108.2 mmHg 1.485 5.439 x10−6

5. Coeficiente de comprensibilidad:




Aplicando la ecuación de Almy – Lewis:

∝=∝0(∆P)S

log∝=log∝0+S( log∆ P)

Graficamos los siguientes puntos y obtenemos una ecuación:

Caída de Presión (∆ P)

α Log (∆ P)

Log α

520 mmHg 1.061 x10−4 2.716 -3.974

149.6 mmHg 4.849 x 10−6 2.175 -5.314

108.2 mmHg 5.439 x10−6 2.034 -5.265

1,500 1,750 2,000 2,250 2,500 2,750 3,000

-5,500

-5,250

-5,000

-4,750

-4,500

-4,250

-4,000

-3,750

-3,500

f(x) = 2.05544782855806 x − 9595.65873758818R² = 0.948317613511212

Logα VS Log (∆P) a P cte.

Logα VS Log (∆P) a P cte.

Linear (Logα VS Log (∆P) a P cte.)

Igualamos la ecuación de la recta y la ecuación modificado de Almy – Lewis y hallamos el valor del coeficiente de comprensibilidad:




log∝=log∝0+S( log∆ P)

Por lo tanto:

S=2,055

6. Discusiones:

Según la práctica, la experiencia se realizó a tres presiones diferentes como se ve en el siguiente cuadro, llegando a filtrar un volumen como máximo a un mismo tiempo en cada repetición de 215s con un intervalo de 15s.

Presión(Kgf/m2) V (cm3) Máx.

7069.452 Kgf/m2 50

149.6 Kgf/m2 23

108.2 Kgf/m2 30

De los resultados diríamos que a mayor presión se filtra mayor volumen de solución; pero en la bibliografía revisada te menciona lo contrario que a menor presión la filtración es más rápida. Entonces concluiríamos que los datos tomados no fueron los correctos, por medir en una probeta a escala más pequeña y por el corto intervalo de tiempo (15s).

A cada filtrado se determino su resistencia específica de la torta y del medio filtrante donde tenemos los siguientes datos.


520 mmHg 40.509 1.061 x10−4

149.6 mmHg 1.242 4.849 x 10−6

108.2 mmHg 1.485 5.439 x10−6




A una mayor presión la resistencia de la torta es mayor al igual que la resistencia del medio. Por lo tanto la velocidad de filtrado se hace más lenta.

El coeficiente de comprensibilidad obtenido matemáticamente es S=2,055. Es un valor ilógico, como sabemos, a presión constante en la mayoría de los casos, la compresibilidad de la torta de filtración se encuentra entre valores de 0,1 y 0,8 de manera que la mayor parte del aumento de la pérdida de carga del fluido es consecuencia del medio filtrante. En general, si el aumento de presión conlleva un aumento significativo del caudal o velocidad de filtración, es un indicio de la formación de una torta granulada. En cambio, para las tortas espesas o muy finas, un aumento de la presión de bombeo no resulta en un aumento significativo del caudal de filtrado. En otros casos, la torta se caracteriza por una presión crítica por encima de la cual, la velocidad de filtración incluso disminuye.




V.CONCLUSIONES

La filtración a presión constante hace que la velocidad media del fluido sea menor por lo que el espesor de la torta aumente al y igual que la resistencia a la filtración.

Se determinó el volumen máximo en cada repetición del filtrado a presión constante.

Presión(Kgf/m2) V (cm3) Máx.

7069.452 Kgf/m2 50

149.6 Kgf/m2 23

108.2 Kgf/m2 30

Al linealizar los datos se calculó la resistencia del medio y de la torta de filtrado.


520 mmHg 40.509 1.061 x10−4

149.6 mmHg 1.242 4.849 x 10−6

108.2 mmHg 1.485 5.439 x10−6

Y por último, con las tres presiones y sus respectivas resistencias de la torta determinamos el coeficiente de comprensibilidad.

S=2,055

Concluimos que logramos cumplir los objetivos de la práctica, más no de obtener los resultados correctos, lo que es por una mal toma de datos.

Lo importante de la realización de la experiencia es aplicar todos los conocimientos teóricos a la práctica, tal es el caso de hallar w de una forma más rápida y practica. Se determinó el valor de w dividiendo el peso de torta seca después de la filtración con el volumen filtrado en la experiencia.




VI.BIBLIOGRAFÍA

4. Arboleda, J. Teoría, diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Lima, CEPIS/OPS, 1981. Serie Técnica 13.

5. Cleasby, J. L. y Baumann, E. R. Selection of sand filtration rates. Journal of the American Water Works Association, 54(5), mayo, 1962,

6. Deb, A. Numerical solution of filtration equations. Journal of the Sanitary Engineering Division, ASCE, 96(SA2), abril, 1970.

7. Mello Da Fonte, M. E. Comportamento de um filtro de dupla camada —antracito e areia— mediante o emprego de polieletrolito catiônico como auxiliar da filtração. Disertación de Maestría, Escola de Engenharia de São Carlos- USP, 1978.

8. Rocha, M. V. Hidráulica aplicada às estações de tratamento de água. Segunda edición. 1992.

9. Spink, C. M. y Monscvitz, J. T. Design and operation of a 200 mgd direct filtration facility. Journal of the American Water Works Association, 66(2), febrero, 1974, pp.127-132.




VII.CUESTIONARIO1. Describir 5 equipos de filtración y sus usos en la industria alimentaria.

Membranas y Equipos- para necesidades de filtración por debajo de una

micra : microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración, ósmosis inversa.

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variedades a su disposición.

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explosivos.

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1. Modelo Advantagefiltros fabricados en acero inoxidable 316l, con acabado industrial o sanitario electropulido. Para aplicaciones farmacéuticas o alimentarias.

2. Modelo Fluflo 4CSF7filtros fabricados en acero inoxidable 304, con acabado industrial . Para aplicaciones en productos químicos, derivados del petroleo y pinturas.




Cartucho como medio filtrante.

3. Modelo Fluflo WYfiltros fabricados en acero al carbón y acero inoxidable 316. Para aplicaciones alimentarias, bebidas, aceites, productos químicos y petroquímicos. Flujos hasta 90 gpm.Cartucho como medio filtrante.

5 Modelo Fluflo MPfiltros fabricados en acero inoxidable 304l o 316l. Para aplicaciones bajo normas " ASME " con código " U " en filtrados de líquidos en generalFlujos desde 108 a 3520 gpm.Cartucho como medio filtrante.

Cartucho como medio filtrante.

4. Modelo Fluflo Sfiltros fabricados en acero al carbón y acero inoxidable 304 y 316. Para aplicaciones en la industria en general.Grandes volúmenes hasta 2,000 gpm. Cartucho como medio filtrante.

6 Modelo Fluflo SBfiltros fabricados en acero al carbón 304 y 316. Para aplicaciones principales en agua, aceites y solventes.Flujos desde 80 a 1440 gpm.Bolsa ó Canasta como medio filtrante.

2. Explique detalladamente la operación de filtración que forma parte del proceso de purifican de agua para el consumo humano.

PROCESO IDEAL PARA LA PURIFICACIÓN DEL AGUA PARA EL CONSUMO HUMANO.

El proceso ideal para la purificación del agua para el consumo humano es una combinación de varios procesos, los que son utilizados en varias compañías envasadoras de agua purificada. Primero viene el separador de sólidos; enseguida un desmineralizado o suavizador, donde se elimina parte de la dureza del agua.

Se encuentran luego tanques para almacenamiento de agua suavizada. A continuación siguen filtros de arena sílica y carbón activado. Luego están los super filtros, un paso con restricciones de diez micrones y el filtro de osmosis inversa, con tolerancia de un micrón de diámetro. Solo pasa agua y un mínimo de sales. Lo anterior nos asegura que no habrá contaminación biológica o de partículas ajenas al agua para beber.

Posteriormente se pasa al proceso de envasado. Antes de entrar a las botellas el agua es ozonizada, un proceso determinante que acrecienta el poder reactivo del oxígeno (O2) a ozono (O3), que es un poderoso desinfectante que asegura la eliminación de elementos potencialmente patógenos, como son bacterias o virus. En una forma natural, el ozono se vuelve a convertir en oxígeno, evitando así dar sabores extraños o sensaciones irritantes.




En conclusión, se podría decir que hay varios métodos para la purificación del agua, pero pocos garantizan que esta sea 100% pura, lo ideal seria que fuese libre de todo organismo que no sea H2O.

PURIFICADORES DE OSMOSIS INVERSAEste sistema consiste en purificar el agua, haciéndola pasar a través de varios filtros de sedimentos y carbón activado, los cuales eliminan sedimentos y contaminantes orgánicos e inorgánicos, para utilizar posteriormente una membrana sintética que retiene el resto de los contaminantes, incluyendo los sólidos disueltos como las sales y los metales, además de los gérmenes y bacterias, eliminando más del 98% de aluminio, bario, cloro, plomo, detergentes, mercurio, pesticidas orgánicos, radio, sulfatos y más de 2,000 sustancias, siendo por ende el sistema más eficiente en el hogar para obtener agua pura.

VENTAJAS:

Sólo es necesario conectar el Purificador de Osmosis Inversa para empezar a disfrutar de los beneficios del agua pura. Al utilizar el agua para cocinar, notará inmediatamente que se requiere un menor tiempo de cocción y un mejor sabor de los alimentos. Contará en todo momento con agua libre de contaminantes, sin preocuparse por su desinsectación o la del garrafón, recuperando al mismo tiempo este espacio en la cocina.

PURIFICADORES DE CARBÓN ACTIVADOEste es el sistema más utilizado en el mundo, que consiste en colocar en el mismo lugar de utilización, ya sea en la cocina o el baño, un filtro con cuello de ganso que nos permite tener agua pura en todo momento sin tener que permitirle el paso al repartidor de garrafones de agua. Estos mecanismos consisten en un portafiltros y en el filtro como tal, que puede ser de especialidad o multipropósito (que cumple las funciones de varios filtros) y que pueden ir tanto sobre la cubierta como debajo de ésta. De este tipo de purificadores, encontramos varios tipos diferentes:

Filtro para sedimentos, que puede ser desde 5 micras en adelante, el cual ayuda a eliminar el sedimento del agua; mientras más pequeño es mejor su funcionamiento, aunque quita presión a la salida del agua.

Filtro de carbón activado, que elimina un promedio de 200 contaminantes orgánicos e inorgánicos, como el cloro, plomo, arsénico, pesticidas y herbicidas. Filtro de ionización que elimina los contaminantes biológicos del agua, muy recomendable para zonas donde el agua no se purifique o cuya calidad sea dudosa.

VENTAJAS:




No requiere de ninguna fuente de energía para realizar la purificación.

Es modular, lo que permite colocar uno o más filtros, iguales o diferente tipo, según las condiciones del agua. (Por ejemplo, se puede utilizar un filtro para sedimentos de 20 micras, luego uno de 5 micras y finalmente otro de carbón activado).

Es el sistema profesional más económico en el mercado. el costo promedio para purificar un garrafón de 19 litros es de aproximadamente $0.40. No requiere de conocimientos técnicos para su instalación, está diseñado para que el usuario lo instale.

No se requiere cambiar el filtro más que cuando se necesita, sin tener que darle mantenimiento, su duración dependerá del volumen de uso que se le dé y las condiciones del agua, instalaciones y tuberías de la zona.

La única limitante que tiene es que, en los casos en que el agua tiene una elevada concentración de bacterias, gérmenes y otros organismos vivos, es preferible optar por otro procedimiento, ya que no los elimina.

En las ciudades, las plantas potabilizadoras se encargan de esto, por lo que la restricción se aplica sólo a las zonas que no cuentan con dichas instalaciones.

PURIFICADORES CON CARTUCHO Y LUZ ULTRAVIOLETAEste método es uno de los más recomendados para el hogar, puesto que elimina cualquier germen, bacteria u organismo microscópico sin perjuicio de nuestra salud. Consiste en un sistema de filtros que se instalan por debajo de la cubierta del fregadero y que eliminan los contaminantes orgánicos e inorgánicos, para posteriormente utilizar un filtro de luz ultravioleta que elimina de forma perfecta todos los contaminantes biológicos.

VENTAJAS:

Sólo es necesario conectar el purificador de Luz Ultravioleta a la corriente de agua para empezar a disfrutar de los beneficios de agua pura.

Al utilizar esta agua para cocinar, notará de manera inmediata que se requiere un menor tiempo de cocción y un mejor sabor en los alimentos. Contará en todo momento con agua pura, sin tener que preocuparse si fue desinfectada o si el garrafón se lavó adecuadamente, recuperando al mismo tiempo el espacio ocupado por éste último en la cocina.




No requiere mantenimiento y sólo es necesario cambiar los filtros y membrana cuando sea necesario (se recomienda que se efectúe cada año.

Su consumo de electricidad es muy bajo, puesto que la lámpara es de 6 watts y se conecta sólo cuando se necesita.

No requiere de un técnico ni herramienta especial para su intervención.

El sistema consiste en evaporar el agua, dejando en la parte baja del contenedor todos los contaminantes orgánicos, inorgánicos y biológicos, para recuperar posteriormente en líquido en un recipiente superior mediante la destilación del mismo, dejándolo libre de todas las impurezas.

Este sistema ha demostrado que elimina en su totalidad más de 2,000 contaminantes y todas las sales minerales del agua.

3. Transcribir un artículo de investigación relacionado con la carrera o afín en el que ha estudiado la filtración.

Aplicaciones de la Filtración:

La filtración se utiliza ampliamente en diversos sectores industriales, y es bien conocida como tecnología en el sector lácteo, donde las aplicaciones varían en función del objetivo perseguido: concentración del producto, conservación del mismo, solución de problemas medioambientales, etc.

La ósmosis inversa es una tecnología de membrana económica, que puede ser utilizado para concentrar un producto y reducir costos en su transporte. También puede utilizarse para recuperar azúcares (lactosa) a partir del material rechazado en un proceso de ultrafiltración, que podrán ser utilizados en la industria farmacéutica y para productos especiales.

La nanofiltración permite extraer el cloruro sódico de los productos, y es utilizada ampliamente en el sector del queso. Igualmente puede reducir la salinidad en las aguas residuales, permitiendo su utilización en diferentes usos.

La ultrafiltración, permite recuperara proteínas como producto final, que pueden ser utilizadas en nutraceúticos, complejos vitamínicos, etc.

La microfiltración, es usada como método de conservación. La leche descremada que atraviesa una membrana de microfiltración queda virtualmente libre de contaminación microbiana, reduciendo en un 99 % la presencia de bacterias. La posibilidad de dar un tratamiento de




conservación a bajas temperaturas ofrece un producto final más similar en textura y sabor al original.


Documents

INFORME FILTRACION