Filtración: salvando nuestros recursos hídricos (página 2)

Partes: 1, 2

donde la velocidad
diferencial o instantánea, es decir, el volumen (V)
filtrado por tiempo
(θ) y por unidad de superficie (A), se relaciona con la
fuerza impulsora o caída total de presión
(P) sobre el producto de la
viscosidad del
filtrado (μ) por la suma de la resistencia de la
torta y la del medio de filtración (r). La resistencia de
la torta se expresa por la relación entre el peso (W) y el
área en función de
una constante (α) promedio característica de cada
torta.[

Por su parte, si se considera la aproximación de que la
torta es incompresible o compactada de manera uniforme, la masa
de la torta filtrante (W) se relaciona con el volumen de filtrado
(V) mediante un sencillo balance de materia:

$W= omega V= frac{rho c}{1 - m c}V$

donde la masa de sólidos por unidad de volumen filtrado
(ω) es función de la densidad del
filtrado (ρ), la fracción de sólidos en la
corriente de aporte o concentración (c) y la
relación de masas entre la torta húmeda y la
seca.

La constante de resistencia específica de la torta
(α) se relaciona con la presión por la
fórmula:

donde α' es otra constante que depende del tamaño
de las partículas que conforman la torta y s, una
constante de compresibilidad que varia de 0, para tortas
incompresibles como diatomeas y arena fina, a 1, para las muy
compresibles.

EFECTOS PRÁCTICOS DE
LAS VARIABLES DE
FILTRACIÓN

El efecto de cada una de las variables incluidas en las
ecuaciones
resueltas de filtración se puede constatar en la
mayoría de los casos prácticos y de las
aplicaciones, siendo su conocimiento y
control de
importancia particular para los procesos
industriales.

· Presión

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. En la práctica, se prefiere operar a un
velocidad constante, empezando a baja presión, aunque por
el empleo
generalizado de sistemas de
bombeo centrífugos, las condiciones habituales son de
presión y caudal variables.

· Torta de filtración

La teoría
señala que, considerando aparte las características
del medio filtrante, el caudal promedio es inversamente
proporcional a la cantidad de la torta y directamente
proporcional al cuadrado del área filtrante. Como
resultado de estas dos variables conjuntas, para una misma
cantidad de fluido a filtrar se observará que su caudal es
inversamente proporcional al cuadrado del espesor de la torta al
final del proceso. Esta
observación conlleva que la máxima
productividad
se alcanza teóricamente con aquellas tortas de espesor muy
fino cuya resistenciasupera a la del medio mismo filtrante.

Sin embargo, otros factores como el tiempo para regenerar la
torta, su dificultad de descarga y el coste de una superficie
filtrante más amplia explica que en la práctica se
prefiera trabajar en condiciones de tortas espesas.

·
Viscosidad y temperatura

El efecto de la viscosidad es como lo indican las ecuaciones
de velocidad; la velocidad de flujo de filtrado en cualquier
instante es inversamente proporcional a viscosidad de
filtrado.

El efecto de la temperatura sobre la velocidad de
filtración de sólidos incompresibles es evidente,
sobre todo, mediante su efecto sobre la viscosidad.

·
Tamaño de partículas y concentración

El efecto del tamaño de las partículas sobre la
resistencia de la torta y la tela es muy notable. Incluso los
cambios pequeños en el cambio de partículas afectan
al coeficiente en la ecuación para la resistencia de la
torta, y los cambios mayores afectan la compresibilidad.

Medios filtrantes

El medio filtrante es el elemento fundamental para la
práctica de la filtración y su elección es
habitualmente la consideración más importante para
garantizar el funcionamiento del proceso.

En general, entre los principales criterios de selección
del material de medio filtrante se pueden destacar:

Compatibilidad y resistencia química con la
mezcla

Permeabilidad al fluido y resistencia a las presiones de
filtración

Capacidad en la retención de sólidos

Adaptación al equipo de filtración y mantenimiento

Relación vida útil y coste

La variedad de tipos de medios porosos
utilizados como medios filtrantes es muy diversa en forma de
telas y fibras tejidas, fieltros y fibras no tejidas,
sólidos porosos o perforados, membranas poliméricas
o sólidos particulados, a lo que se suma la gran variedad
de materiales:
fibras naturales, fibras sintéticas, materiales
metálicos, materiales cerámicos y
polímeros.

El papel de filtro es un papel que se corta en forma
redondeada y se introduce en un embudo, con el fin de ser filtro
para las impurezas insolubles y permitir el paso a la
solución a través de sus poros.

El "papel filtro" se usa principalmente en laboratorios
analíticos para filtrar soluciones
homogéneas. Normalmente esta constituido por derivados de
celulosay permite el manejo de soluciones con pH entre 0 y
12 y temperaturas de hasta 120°C.

• Los papeles de filtro para análisis cualitativo son utilizados para la
identificación de sustancias, así como para la
preparación de muestras en multitud de análisis
químicos.

• Los papeles de filtro para análisis cualitativo
corriente están fabricados con linters de algodón
y otras fibras vegetales de elevada pureza. Su velocidad de
filtración es rápida o muy rápida,
especialmente útiles en filtraciones de precipitados
gruesos o en aquellas que no ofrezcan excesiva dificultad.

• Gramaje: 80 g/m2.

PROCEDIMIENTO

-MATERIALES

1 tubo de ensayo

1 vaso

Papel filtro

1 embudo

1 varilla de vidrio

-REACTIVOS

Barro (arena)

Agua destilada

Agua común

-para filtrar un liquido, se utiliza el papel de filtro, que
se dobla es}n dos pliegues y se adapta al embudo. Para que el
papel se adhiera la las paredes del embudo, se humedece este con
unas gotas de agua.
Seguidamente, vamos a realizar una purificación de
un líquido turbio, en este caso, agua que lleve en su
suspensión barro.

Poner en un tubo de ensayo un poco
de arcilla o tierra y agua
hasta su mitad, agitándolo bien, tapando la boca del tubo
con el dedo, hasta que la materia solida este en
suspensión en el agua.

Montar sobre el vaso el embudo con papel de filtro como se
explico con anterioridad.

Apoyar la boca del tubo turbio contra una varilla de
vidrio de forma
que el extremo inferior de este quede encima del papel
filtro.

Inclina el tubo hasta que todo su contenido caiga
deslizándose por la varilla dentro del embudo. Siguiendo
esta norma para verter el líquido con ayuda de la varilla,
se consigue que caiga suavemente. El tubo inferior se recoge
el liquido o agua clara y en el filtro queda la materia
solida.

Nota: para la comparación de muestras se usarán
tres tipos distintos de filtros, dos no se encuentran
especificados en el informe.

ANÁLISIS DE AGUA
POTABLE

Mechero

Vaso de precipitado

Varilla

Reactivos:

Agua purificada 500ml

Acido clorhídrico 30ml

Solución de cloruro de bario al 4% 20ml

Acido nítrico 30ml

Solución de nitrato de plata 2% 15ml

Procedimiento:

A 25ml de agua añada unas gotas de ácido
clorhídrico, luego unas gotas de solución de
cloruro de bario, se obtendrá una opalinidad o muchas
veces un precipitado blanco de sulfato de bario, verificando de
esta manera la existencia de sulfatos.

A otra porción de agua natural se añaden unas
gotas de acido nítrico y a continuación una
solución de nitrato de plata.

Si el agua contiene cloruros observará una opalidad
debido a la formación de cloruro de plata.

Para la presencia de carbonatos solo necesitamos hacer hervir
250ml de agua, en caso de existir carbonatos, estos
formarán un precipitado blanco insoluble en agua
hervida.

CONCLUSIÓN

Con el presente trabajo
podemos demostrar cuán eficiente es el método de
la filtración, cómo podemos utilizarlo de forma
práctica, ya que para futuras generaciones ya no
habrá agua dulce, y podrían usar dicho
método de la filtración.