UNIVERSIDAD AUTONOMA BENITO JUAREZ DE OAXACA

EQUIPO # 3FILTRACION

INTEGRANTES:MIRIAM OLEO CASTILLO

MIGUEL ANGEL ORDOÑEZ JARQUINFLOR CASTRO HERNANDEZ

HECTOR MARTINEZ GREGORIO

FILTRACIÓN

En la filtración, las partículas suspendidas en un fluido,

ya sea líquido o gas, se separan mecánica o físicamente usando un medio poroso que retiene las partículas en forma de fase separada que permite el paso del filtrado sin sólidos.

Fundamento

Relación tamaño de partícula y modalidad de filtración

El producto valioso puede ser el filtrado sin sólidos o la torta sólida. En algunos casos, se requiere una eliminación completa de las partículas sólidas y en otros, basta con una eliminación parcial.

La alimentación o suspensión de entrada puede contener una gran carga de partículas sólidas o una proporción baja. Cuando la concentración es mínima, los filtros operan por tiempos muy largos, antes de que sea necesario limpiar el medio filtrante.

El equipo industrial de filtración difiere del de laboratorio únicamente en lo que respecta a la cantidad materia que se maneja y en la necesidad de operar a costos bajos.

Conocer el proceso de filtración. Conocer algunos equipos de filtración Saber las aplicaciones

OBJETIVO

La filtración es un proceso de separación de fases de un sistema homogénea, que consiste en pasar una mezcla a través de un medio poroso o filtro, donde se retiene la mayor parte de los componentes sólidos de la mezcla.

Concepto

Tipos de equipos de filtración

Clasificación de los filtros.

Lecho de filtración.

Filtros de hojas. Filtros prensa de placas y

marcos.

Filtros rotatorios continuos.

1.- Clasificación de los filtros.*Los filtros se clasifican dependiendo de que

la torta de filtrado sea el producto deseado o bien el líquido transparente.

*Los filtros también se clasifican de acuerdo con su ciclo de operación:

a) por lotes b) cuando se extrae torta después de

cierto tiempo o de manera continua c) cuando la torta se va extrayendo a

medida que se forma.

En otra clasificación, los filtros pueden ser de gravedad.

Un método de clasificación muy importante se basa en la colocación mecánica del medio filtrante.

2.-LECHO DE FILTRACIÓN O DE ARENA

PEQUEÑAS CANTIDADES DE

SÓLIDOS SE SEPARAN DE GRANDES

CANTIDADES DE AGUA

ES EL MAS

SENCILLO

PARA PRECIPITADOS

QUE NO SE ADHIERAN CON

FIRMEZA

DESPRENDAN UN

RETROLAVADO

EQUIPO DE LECHO DE FILTRACIÓN

Las capas inferiores se componen de piezas burdas de grava que descansan sobre una placa perforada. Por encima de la grava hay una arena fina que actúa como el medio de filtración real.

El agua se introduce en la parte alta del lecho sobre un deflector que dispersa el agua.

El líquido clarificado se extrae de la parte inferior.

3.-FILTROS PRENSAS DE PLACAS Y MARCOS

Las placas tienen incisiones con forma

decanales para drenar el filtrado en cada

placa

La suspensión de alimentación se bombea en la

prensa

Fluye a través del

conducto al interior

El filtrado fluye entre la tela filtrante y la

superficie de la placa,

La filtración continúa hasta que los marcos quedan

completamente llenos de sólidos.

Cuando losespacios están totalmente llenos, las placas y los marcos se separan y se extraen las tortas.

EQUIPO FILTROS PRENSAS DE PLACAS Y MARCOS Los filtros-prensa de

placas y marcos utilizan, por ejemplo, en la industria de fabricación de bebidas, para clarificar los productos intermedios.

EQUIPO DE FILTROS DE HOJAS El filtro es útil para

muchos propósitos pero no es económico para el manejo de grandes cantidades de lodos, ni para el lavado eficiente con cantidades pequeñas de agua.

5.-FILTROS ROTATORIOS CONTINUOS

CLASIFICACIÓN

a) Filtro rotatorio

continuo de tambor al

vacío.

b) Filtro de disco rotatorio

continuo.

c) Filtro horizontal rotatorio continuo.

a) FILTRO ROTATORIO CONTINUO DE TAMBOR AL VACÍO

Filtra, lava y descarga la torta con un régimen continuo. El tambor cilíndrico se recubre de un medio filtrante adecuado, se hace girar, y una válvula automática en el centro sirve paraactivar las funciones de filtrado, secado, lavado y descarga de la torta del ciclo de operación. El filtrado sale por el eje del filtro.Las ventajas importantes son:que los procesos son continuos y automáticos y los costos de mano de obra son relativamente bajos.

b) FILTRO DE DISCO ROTATORIO CONTINUO

Este filtro consta de discos verticales concéntricos montados en un eje horizontal rotatorio. El filtro opera con el mismo principio que el filtro rotatorio de tambor al vacío. Todos los discos están huecos y cubiertos con un filtro de tela que se sumerge parcialmente en la suspensión. La torta se lava, se seca y se descarga raspándola cuando el disco está en la sección superior de su rotación. El lavado es menos eficiente que con el filtro de tambor rotatorio.

c) FILTRO HORIZONTAL ROTATORIO CONTINUO

Éste es un filtro al vacío cuya superficie filtradora anular rotatoria está dividida en sectores. Conforme el filtro horizontal gira recibe suspensión, luego se lava,se seca y se le quita la torta. La eficiencia del lavado es mejor que con el filtro de disco rotatorio.

Se usa mucho en procesos de extracción de minerales, lavado de pulpas y otro procesos de gran capacidad.

FILTRACIÓN POR

MEMBRANAS

INTRODUCCIÓNLa tecnología de filtración por membranas de flujo-cruzado está logrando rápida aceptación mundial como una importante etapa de producción en muchas líneas de procesos en la industria alimenticia, láctea, farmacéutica/biotecnológica, de jarabes y edulcorantes. La capacidad para producir separaciones muy específicas a baja o a temperatura ambiente, sin cambio de fase, en muchas aplicaciones, hace que la filtración por membranas sea superior a los métodos convencionales, tales como la filtración rotativa al vacío o filtros prensa, siendo la solución óptima que brinda una mejor relación costo/eficiencia.

Tecnologías incluidas en

filtración

Osmosis Inversa (RO)

Nanofiltración (NF)

Ultrafiltración (UF)

Microfiltración (MF)

FILTRACIÓN POR OSMOSIS INVERSAUtilizado como un método energéticamente eficiente para eliminar agua, concentrar compuestos de bajo peso molecular o purificar efluentes.En la ósmosis ocurre un transporte espontáneo de disolvente desde un soluto diluido o solución salina hacia un soluto concentrado o solución salina a través de una membrana semipermeable que permite el paso del disolvente pero impide el paso de los solutos salinos.

EQUIPOS DE FILTRACION POR OSMOSIS INVERSA

Membrana utilizada para la osmosis inversa

Diagrama de flujo de proceso de una unidad experimental de laboratorio de ósmosis inversa.

NANOFILTRACIÓNProceso único entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa, especialmente diseñada para conseguir separaciones específicas de compuestos de bajo peso molecular como azúcares, minerales disueltos y sales.Permiten un paso, prácticamente libre, de iones monovalentes, la membrana de nanofiltración reduce el incremento del gradiente de presión osmótica, a la que contribuyen las sales monovalentes. Como resultado, una mayor cantidad de producto (permeado) es posible.

EQUIPOS PARA NANOFILTRACIÒN

Las membranas de Nanofiltración pueden ser membranas tubulares o espirales, hechas especialmente para la recuperación de cáusticos y ácidos.

ULTRAFILTRACIÓNEs un paso de separación selectiva usada tanto para concentrar como para purificar compuestos de medio y alto peso molecular como ser proteínas lácteas, carbohidratos y enzimas.Se trata de un proceso impulsado por la presión en el cual el disolvente y las pequeñas moléculas de soluto -si las hay- pasan a través de la membrana y se recogen como una solución permeada. Las moléculas de soluto más grandes no pasan a través de la membrana y se recuperan en una solución concentrada.

Una membrana de UF puede tener un diámetro de poro de 20 - 1000 Angstrom, sin embargo su habilidad para separar moléculas disueltas en el agua es medida por el peso molecular más bajo de macromoléculas que separa, tales como proteínas y orgánicos mayores.

MICROFILTRACIÓNEste tipo de filtración trabaja a baja presión para separar partículas de alto peso molecular, coloides en suspensión o bien sólidos disueltos.Se utiliza para la remoción de partículas, bacterias, coloides y macromoléculas orgánicas de la solución acuosa en las plantas de tratamiento de aguas. Esta tecnología no se utiliza únicamente como pre-tratamiento, sino también como “refinado” en la fase de post-tratamiento, por ejemplo para la remoción de partículas resinosas de los tratamientos de intercambio iónico.

Los poros tienen una amplitud de 0.04 a 100 µm, resistiendo una concentración de fluido que atraviesa la membrana igual a 100 ppm. Los métodos para crear estos poros son irradiación, elongación, inversión térmica y otras técnicas sobre un soporte de polímeros porosos como el polisulfonato o materiales cerámicos.

Las limitaciones de un filtrado directo (convencional) provocan que los medios filtrantes se tapen con mucho mayor rapidez que la filtración por flujo cruzado. Al aplicar el flujo cruzado sobre la superficie filtrante se provoca una autolimpieza en la superficie de la membrana, disminuyendo la frecuencia y los costos de limpieza.

Filtrado directo

Filtrado cruzado

Las membranas de filtración original se hacían de acetato de celulosa. Sin embargo el material no soporta niveles de pH que salgan de 2 a 9 y en temperaturas arriba de 35°C. Además las membranas de acetato de celulosa tienen una resistencia química limitada.Para resolver estas limitantes se han desarrollado cerámicos y membranas poliméricas, incluyendo polisulfonatos fluoruro de polivildieno y poliacrilonitrilos. Comparadas con las de acetato de celulosa, las membranas de polisulfonatos están hechas para desempeño en un rango de pH entre 1 a14, a una temperatura máxima de 110°C, con buena resistencia química.

MATERIAL DE ELABORACIÓN

TIPOS DE MEMBRANA

• Espiral• Tubular• Filtro de placa y marcoPOLIMERICAS

• Cerámicas• Acero inoxidable

INORGANICAS

Membrana en espiral poliméricas:

Tiene diseño compacto, para aplicaciones de gran

volumen con sólidos mínimos o no suspendidos

Membranas tubulares:Altamente resistentes a los bloques, se utilizan cuando

la corriente de alimentación contiene gran

cantidad de sólidos en suspensión o compuestos

fibrosos

Filtro de placa y marco:

Su diseño de canal abierto permite que se utilice para productos

con muy alta viscosidad.

Membranas cerámicas:

Especialmente usadas para aplicaciones

sanitarias tales como la leche o extractos

fermentados, así como fluidos con valores altos

de pH, temperaturas extremas o presencia de

solventes.

Membrana de acero inoxidable:

Para proceso agresivas, o caudales de alimentación

con alto contenido de partículas de sólidos o

muy alta viscosidad.

APLICACIONES INDUSTRIALESIndustria láctea: especialmente en la producción de queso

Industria Alimenticia y de Bebidas:* clarificación de jugos de fruta* clarificación de salmuera de carne* concentración de proteínas de legumbres y vegetales* concentración de albúmina de huevo

Industria azucarera:* para clarificar el jugo natural.

Industria Farmacéutica/biotecnología:* fabricación de enzimas* purificación y concentración de AA* recuperación y purificación de proteínas* concentración de péptidos

Industria Química y Ambiental:* tratamiento de efluentes líquidos en las plantas de la industria láctea y alimenticia* recuperación y reutilización de soluciones de limpieza agotada* concentración y eliminación de agua mineral.

CONCLUSION:Aunque las técnicas convencionales mecánicas dominan las separaciones liquido sólido, la filtración por membranas esta ganando aceptación en un gran número de aplicaciones. La tecnología ha sido aplicada en campos desde biotecnología y electrónica hasta en procesos de comida y papel. Por ejemplo en el pulido del efluente de fotoacabado, contéo de microbios, intermediarios farmacéuticos, recuperación de ácidos carboxílicos, y clarificación de aldehídos metálicos.Paradójicamente la filtración por membrana ha encontrado su uso más amplio en las aplicaciones más demandantes, procesos como desalinización, que requiere el poro de membrana más pequeño y la mayor diferencial de presión. En los últimos 20 años, se ha visto un incremento constante en el uso de membranas. Esto logra que la tecnología hacer más eficiente a la tecnología y al cubrir mayores demandas, los precios tienden a la baja.En general se pueden decir que los procesos de membranas usan una barrera permeable para filtrar componentes seleccionados de mezclas. Los sistemas de procesamiento con membranas pueden disminuir los costos de energía, eliminar emisiones y mejorar la calidad del producto en alguna aplicación.

BIBLIOGRAFIA

Operaciones unitarias en Ingeniería Química. Warren L. McCabe - Julián C. Smith – Peter Harriott. Editorial Mc Graw Hill.

Proceso de transporte y operaciones unitarias. C.J. Geankoplis. Tercera edición. Editorial CECSA.