Unidad V

1. Unidad V Principios de separación e integración mecánica en sistemas sólido-líquidos

2. Contenido 1 5.1 Filtración, fundamento teórico. 5.1.1 Ecuaciones fundamentales utilizadas en el proceso de filtración. 2 EJEMPLOS 3 ORIENTACIONES 4

3. Filtración • Operaciónunitaria de separación • Uso de membranas o cuerposporososqueretienen la fasesólida y dejanpasar la fasefluida. • Diferencia de presión.

4. Filtración Como la torta va creciendo en grosor al pasar el tiempo, el líquido encuentra cada vez mayor resistencia a su paso.

5. Mecanismos de filtración

6. Ventajas e inconvenientes de filtración: • Eliminación de la práctica totalidad de los sólidos en suspensión. • Eliminación elevada de microorganismos patógenos. • Variación del caudal a través de las membranas (aumento de resistencia de las mismas): Operación discontinua. • Requerimientos energéticos elevados.

7. Aplicaciones principales: • Tratamiento terciario para la reutilización de aguas o tratamiento previo para la potabilización de aguas. • Tratamiento de aguas poco cargadas. • Sustitución de decantación secundaria. • Eliminación de sólidos indeseables en productos alimenticios.

8. Filtro prensa de marcos y placas

9. Filtro de cámara con elementos filtrantes

10. Filtro continuo tipo tambor

11. Ecuaciones fundamentales • x: fracción peso de sólidos en la suspensión; • xt:Fracción peso de sólidos en la torta • X: masa de sólidos/masa de líquido en la suspensión; • Xt: masa de sólidos/masa de líquido en la torta

12. x=X/(1+X) • X=x/1-x • Cs: Masa de sólidos/unidad de volumen de suspensión • Ct: Masa de sólidos/unidad de volumen de torta. Cs=Xρ Ct=Xt ρt (1/ρs)=(x/ρp)+[(1-x)/ρ] δ=[xρ/ρp-(ρp-ρ)x]

13. Distribuciones de presión a través de la torta y del medio filtrante Pa´: Presión en la superficie libre de torta P´: Presión en la superficie interior de la torta Pb´: Presión en la superficie posterior a la membrana h: espesor de la torta Vo: Velocidad ficticia del líquido a través de la torta 1: Torta 2: Medio Filtrante Pa´ Vo P´ Pb´ h 2 1

14. El tamaño de los poros del medio filtrante y de la torta que se forma es tan pequeño en diámetro, que el régimen es laminar. • Se aplica la ecuación de Kozeny-Carman: • Vo=[ε3δ2Dp2(Pa-P)]/[150 (1-ε)2μh] • h=(CV/CtS)=CV/XtρtS S:Superficie filtrante, por lo que la masa de sólidos depositada en base seca es igual CtSh=Xtρth

15. Ciclones • Son equipos de separación. • Para partículas de tamaño de hasta 10 micrones. • Se utiliza la fuerza centrífuga de una corriente gaseosa para acelerar la sedimentación.

16. Ciclones Las ventajas de ciclones son: • Inversión baja • Capacidad de funcionar en las altas temperaturas • Requisitos de mantenimiento bajos porque no hay piezas móviles. Las desventajas de ciclones son: • Bajos rendimientos (especialmente para las partículas muy pequeñas) • Altos gastos de explotación (debido a la energía requerida para superar gota de presión).

17. Aplicaciones, ciclones • Los ciclones se pueden emplear como equipos de limpieza previos a los filtros de mangas y cuentan con la ventaja de que pueden ser diseñados para tratar con un rango de condiciones químicas y físicas más amplio que cualquier otro equipo de captación de partículas.

18. Filtros de manga

19. A partir de: • Operaciones Mecánicas, Julio Rosabal y • http://www.cepis.ops-oms.org/bvsatr/fulltext/tratamiento/manualI/tomoII/nueve.pdf