flitracion de suspensiones

7/24/2019 Flitracion de Suspensiones

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Universidad Nacional Mayor de San MarcosFacultad de Qumica e Ingeniera Qumica

CursoCurso

Tema: Filtracin de SuspensionesTema: Filtracin de Suspensiones

Ing. Cesario Condoruam!n Ccorimanya" M.Sc.Ing. Cesario Condoruam!n Ccorimanya" M.Sc.

#IM$ %&'U( )*+,

%'-F&S-' %'INCI%$# .&.%'-F&S-' %'INCI%$# .&.

%ro/esor del curso:

Mec!nica de %artculas y -peraciones deMec!nica de %artculas y -peraciones de

Separacin de FasesSeparacin de Fases


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FILTRACIONLas operaciones de separaciones de slido-fluido en

mecnica de partculas se clasifican en cinco categoras:

1)Tamizado

2)Sedimentacin3)Centrifugacin

)!iltracin "

#)!lotacin$


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EJEMPLOS DE

EQUIPOS DE

FILTRACION


4/35

Filtro de prensa de marcos placas!


5/35

E"#ipo $iltro de prensa de marcos platosE"#ipo $iltro de prensa de marcos platos


6/35

ACCESORIOS DE QUIPOS DE FILTRACION

Marcos Placas!


7/35

MARCOS % PLACAS


8/35


9/35Filtro de tambor rotatorio


10/35Filtro rotatorio mostrando detalles


11/35


12/35

Accesorios de e"#ipos de $iltraci&n


13/35Accesorios del Filtro rotatorio


14/35

FILTRO DE CAR'A SUPERIOR


15/35

FILTRO TIPO (ELL% RECTAN'ULAR


16/35

FILTRO TIPO (ELL% CIRCULAR


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FILTRO DE PRENSA DE MARCOS % PLACAS CON LA)ADO


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TERMINOS USADOS EN FILTRACI*N+

TORTA O QUEQUE+

partculas retenidas en las superficies del medio filtrante$

FILTRADO+

!luido limpio %ue atra&iesa el medio filtrante$

FLOCULANTES DE FILTRACI*N+

Sustancias %umicas %ue pro&ocan la floculacin de las

partculas$

'eneralmente son (tierras "*o microorganismos+ pro&ocan

%ue las partculas se depositen en capas$

Se usan como a"uda cuando las partcula son mu" finas$


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La filtracin es un proceso de separacin de fases desde

una mezcla ,eterognea slido-fluido " consiste en

concentrar el material slido .incrementar

significati&amente la concentracin del slido en la

suspensin)

/n este proceso los slidos %uedan retenidas en la

superficie porosa de un material llamado medio filtrante$

/l fluido parte de la mezcla puede ser l%uido o gas

/l medio filtrantees material poroso " cumplir las siguiente

condiciones:


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1$0etener todas las partculas " separar fluido limpio .sin

slidos)$

2$o ostruirse$

3$umicamente resistente .en relacin al filtrado)$

$!sicamente resistente$

#$4ermitir la separacin completa de la torta o %ue%ue$

5$/conmicamente factile


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FORMAS DE FILTRACION

La filtracin seg6n como opera el e%uipo puede ser:a) 7 presin constante o

) 7 &elocidad constante

LAS )ARIA,LES DEL PROCESO DE FILTRACI*N SON+- 8olumen del filtrado

- 4resin de filtracin

- Tiempo de filtracin- Concentracin de slidos en la alimentacin$

-Cada de presin en el e%uipo.94)$


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La &elocidad de desplazamiento de la suspensin en

filtracin encuentra 3 mecanismos como medio de

resistencias tal como se detalla:1)0esistencias %ue ofrecen los tuos o ductos de entrada

" salida del e%uipo de filtracin$

2)0esistencia %ue ofrece la torta .al inicio es cero pero conel tiempo aumenta)$

3)0esistencia %ue ofrece el medio filtrante$

La cada de presin en los tuos o ductos de entrada "

salida del filtro se estima mediante las ecuaciones

aplicadas para fluo de fluido en tuo &aco$.e$ /c$ ;arc")


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Lodo de s&lidos

EQUIPOEQUIPODEDE

FILTRACI*NFILTRACI*N

Alimentaci&n

de las#spensi&n

Filtrado limpio des&lidos

A-#a de la.ado

Filtrado la.ado

MODELO ESQUEM/TICO DEL EQUIPO DE FILTRACION

1


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FLUJO EN LEC0O DE PART1CULAS

La &elocidad del fluido es se encuentra el rgimen laminar durante

la formacin de la torta " se entiende por fluo laminar a%uella dondela cada de presin en el lec,os es directamente proporcional a la

&elocidad del fluido$

es el rea de

filtracin medido en direccin perpendicular del fluo del fluido+ 4

es la prdida de presin del lec,o+ 0 es la resistencia del lec,o es

la &iscosidad del fluido " gces la constante dimensional


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La ecuacin de ?ozen" para estimar la cada de presin en lec,o

de partculas se puede modificar como sigue: donde 7 es rea de seccin recta del lec,o normal a la direccin

neta del fluo+ es porosidad del lec,o+ @ constante dimensional+ So

superficie por unidad de &olumen de partculas+ L es espesor dellec,o " ? es permeailidad del lec,o$ La ecuacin 4oiseuille se puede escriir como sigue:Comparando las ec#aciones de (o2en Poise#ille


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donde ;ees dimetro e%ui&alente definida como sigue:Sustitu"endo la 6ltima en la ecuacin .3) se tiene:

Si la seccin recta real es el producto de la porosidad por el rea de

la seccin recta del lec,o 7AB 7 Si comparamos las ecuaciones .#) " .2) eiste una semeanza

entre amas$


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FILTRACI*N A PRESI*N CONSTANTELa ecuacin .2) es aplicale para lec,o de partculas de espesor

constante+ mientras %ue en la filtracin el espesor real de la torta es

&ariale+ .al principio es nula " aumenta con el tiempo) sin emargo

la forma de ecuacin .2) es aplicale con algunas modificaciones$

7plicando un alance de materia por componente para la torta " la

suspensin a la entrada del filtro se tiene:donde 8es el &olumen del filtrado descargado+ es la densidad

del slido " fluido "Des la fraccin en peso de slidos$

Egualando las ecuaciones .5) " .F)


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;espeando el espesor L de la 6ltima ecuacin se tiene:Sustitu"endo la ec$ .G) en .2) se tiene: donde 4C es la cada de presin en la torta$

La ecuacin .1H) es 6til " indica de %u &ariales " parmetros

depende el proceso de filtracin$Itra ecuacin mu" usado en filtracin es el siguiente:

donde m es la relacin de masa de torta ,6meda a torta seca " es


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donde m es la relacin de masa de torta ,6meda a torta seca+ " es

la resistencia especfica de la torta$

Si m se define introduciendo las &ariales del proceso tiene:

( ) ( )( )

( )1 1

1 121

S

S

w wmw

=

" 1-mD se comina con la 6ltima ecuacin como sigue:

Simplificando se tiene


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Sustitu"endo ecuacin .12) en .11) " comparando con la ecuacin

.1H) se llega: Las ecuaciones .1H) " .11) son aplicales solo para diferencia de

presin en la torta " dee modificarse tomando en cuenta las

resistencias del medio filtrante+ los ductos de entrada " salida dele%uipo$

Si Lf es la resistencia adicional %ue ofrecen el medio filtrante+

soportes+ entradas " salidas de los ductos al e%uipo+ si se inclu"e en

la ecuacin .G) se otiene:


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La ecuacin .1) en .1H) I en la ecuacin .11) donde 4 es la cada total de presin en el e%uipo de filtracin$0eacomodando la ecuacin .15)

!inalmente en dando forma la 6ltima ecuacin:


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donde: es la resistencia del medio filtrante!inalmente la ecuacin .1J) se reacomoda en incrementos comosigue:donde:


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FILTRACI*N A )ELOCIDAD CONSTANTE+/n algunos casos+ la filtracin traaa a &elocidad constante+ esto

ocurre cuando la suspensin se alimenta al filtro mediante unaoma de desplazamiento positi&o " la ecuacin .1#) se reordenarse

como sigue:

( ) ( )2 2%ec

c dVP V V g A d

= +

La &elocidad de filtracin permanece constante .d8*dB % B cte) " la

torta es incompresile " la ec$ .2H) se escrie:

( )2 2 21ec c

cq cqP V V

g A g A

= +

0eacomodando e introduciendo los parmetros de filtracin


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;onde:

( ) 21mV VR q

P K qV K qV CA

= + = +

0eacomodando e introduciendo los parmetros de filtracin

" es constante+ 0mes la resistencia del medio

filtrante " c es una constante definida como

La filtracin opera en el tiempo " el caudal se define enfuncin del tiempo como sigue:

reemplazando la ecuacin .21) en .2H):


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reemplazando la ecuacin .21) en .2H):reemplazando la 6ltima ecuacin en la pen6ltima se tiene:

CAPACIDAD DE FILTRACIONCAPACIDAD DE FILTRACION

La capacidad de filtracin se define como la relacin del &olumen afiltrar " el tiempo total del ciclo filtracin :

oblemas Filtraci

donde es el tiempo total de filtracin %ue inclu"e del tiempo de

filtrado+ la&ado+ el necesario para cargar+ descarga " limpieza del

filtro$

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