INFORME 08 1.
Objetivos
1.1 General
Filtrar los sólidos de agua turbia
1.2 Específicos
2.
Determinar los sólidos en suspensión presentes en el agua turbia. Calcular los sólidos totales del agua turbia. Calcular los sólidos disueltos del agua turbia.
Marco Teórico Referencial
2.1 Marco Teórico
2.1.1 FILTRACIÓN DE SÓLIDOS: Es una Operación Unitaria que separa los sólidos suspendidos en un líquido (sólidos con diámetro grandes), en cambio centrifugación (sólidos suspendidos pero con diámetro mucho más pequeños) utilizando una superficie permeable a los fluidos. La filtración da como resultado, por lo general, la formación de una capa (torta) de partículas sólidas sobre la superficie de un cuerpo poroso, a menudo un tejido que constituye el medio filtrante. Una vez que se ha formado esta capa, su superficie actúa como medio filtrante, depositándose los sólidos que van aumentando el espesor de la torta mientras el líquido claro pasa a través de ella. La torta se compone, por consiguiente, de una masa voluminosa de partículas de forma irregular, entre las que hay conductos capilares. 2.1.1.1 Sistema para Poder Filtrar: Líquido a filtrar (necesariamente tiene sólidos suspendidos). Medio filtrante (Filtro), este puede ser: Filtros de celulosa. Tejidos como textiles y nylon. Granulares como la graba, arena, carbón activado o tierras de variada procedencia: diatomeas, carbonato de calcio, etc. 2.1.1.1 Sistema a Filtrar: El sistema a filtrar o líquido turbio es un fluido que en su seno se encuentran suspendidos materiales particulados a los cuales se los desea separar para tener un fluido libre de sólidos. Por ejemplo para poder potabilizar el agua primero hay que realizar una sedimentación y luego la correspondiente filtración y tratar de eliminar en lo posible todo el material inorgánico, para posteriormente realizar su potabilización. 2.1.1.2 Material Filtrante: El material filtrante deberá seleccionarse en primer término por su capacidad para retener los sólidos sin obstrucción y sin indebido derrame de partículas al iniciarse la filtración, es decir, funcionará como una red en la cual quedarán los sólidos, formándose una capa de este material denominado torta de filtración.
No obstante, deberán considerarse todas las cualidades desde el punto de vista químico – técnico para el estudio de la filtración, así tenemos:
Elegir de una forma adecuada el tipo de medio filtrante. Estar en capacidad de dimensionar filtros para las aplicaciones respectivas. Establecer las condiciones bajo las cuales va a trabajar el medio filtrante en una operación de filtración y lavado. Estar en capacidad de predecir los resultados con exactitud al variar las condiciones de trabajo de un filtro en funcionamiento. El medio filtrante deberá tener resistencia al ataque químico del líquido turbio.
2.1.2 Clasificación de Filtros: Para que el filtrado vaya depositando el material particulado en el medio filtrante, este necesita vencer la resistencia que presenta esta en la torta, lo cual va a depender de la forma en que se aplique la presión en el sistema, así tenemos la siguiente clasificación: TABLA 2.1.1.2-1 Clasificación de los Filtros Según la Presión Ejercida
Presión Ejercida Carga hidrostática del líquido Depresión producida por una succión practicada por la parte opuesta del material filtrante Debido a una presión producida por una bomba
Fuerza Centrífuga
Tipo de Filtro De gravedad De vacío: Continuos y discontinuos De presión: Filtro Prensa de: cámaras, placas y marcos Filtro de caja Centrífugas (hidroextractores)
FUENTE: BRITO, H., Texto Básico de Operaciones Unitarias II 2001 El valor de esta y otras clasificaciones es muy relativo, pues un mismo filtro puede actuar en formas distintas pertenecientes a grupos diferentes. (1) 2.2 Marco Referencial
La práctica se llevó a cabo el día 18 de junio del 2015 en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ciencias, escuela de Ingeniería Química cuyas coordenadas son longitud 78°40 ’20” con una altitud de 2815 msnm, en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Panamericana sur km 1 ½. 3.
Parte Experimental
3.1 Sustancias y Reactivos
Agua. Agua Turbia.
3.2 Materiales y Equipos
Filtro de Arena (traer arena) Probeta de 1000 ml. Cronómetro. Embudo. Trípode. Vaso de precipitación. Balanza. Papel filtro.
3.3 Procedimiento
Medir un litro de agua turbia. Tomar el peso del filtro con arena, ligeramente humedecido. Filtrar el agua turbia. Tomar durante 5 intervalos de 1 minuto el volumen del filtrado. Pesar el filtro luego del filtrado. Realizar los cálculos respectivos para el dimensionamiento. Tomar un litro de agua turbia. Calcular los sólidos sedimentables, disueltos y totales. Tomar un litro de agua después del filtrado. Calcular los sólidos sedimentables, disueltos y totales.
4. Datos
4.1 Datos Experimentales: Tabla 4.1-1 Datos Experimentales para la Filtración de Sólidos V (m3)
t (s)
1x10-4 1,6x10-4 2x10-4 2,4x10-4 2,75x10-4
60 120 180 240 300
FUENTE: LOPEZ, Jorge. ESPOCH 2016
Dónde: V = volumen (m3) t = tiempo (s) Tabla 4.1-2 Datos Experimentales para la Filtración de Sólidos
(g)
(g)
(g)
(g)
21
26
23
30
FUENTE: LOPEZ, Jorge. ESPOCH 2016
Dónde: = Peso papel filtro con arena (g). = Peso papel filtro con la muestra de agua después del filtrado (g). = Peso papel filtro con arena (g). = Peso papel filtro con la muestra de agua turbia (g). 5.
Cálculos y Resultados
5.1 Datos Adicionales: 5.2 Cálculos Específicos: 5.2.1
Cálculo de la variación de volumen y tiempo. ∆ = ∆ = 1,6x10-4 - 1x10-4 ∆ = 6x10-5 ∆ = ∆ = 120 60 ∆ = 60
5.2.2
Cálculo de ∆ /∆ ∆ /∆ = ∆ /∆ =
610 −
60 ∆ /∆ = 110− m3/s
5.2.3
̅ Calculo del ̅= ̅=
2 1
1,610
4
2 1104 2
̅ = 3105 m3 5.2.4 Determinación de los Sólidos. 5.2.4.1 Determinación de los sólidos suspendidos (S S )
= =
26 21
1000 = 0,005 g
5.2.4.2 Determinación de los sólidos totales (S T )
=
=
30 23
100 = 0,007
5.2.4.3 Determinación de los sólidos disueltos (S D )
= = 0,007 0,005 = 0,002 5.3 Resultados Tabla 5.3-1 Resultados Obtenidos de la Filtración de Sólidos
∆
∆
∆ /∆
610−
60
110−
410−
60
6,6710 −
410−
60
6,6710 −
3,510 −
60
5,810−
FUENTE: LOPEZ, Jorge. ESPOCH 2016
Tabla 5.3-2 Resultados de la Determinación de la Filtración de Sólidos
()
()
(g)
0,002
0,007
0,005
FUENTE: LOPEZ, Jorge. ESPOCH 2016
6
Errores
6.2 Sistemáticos:
No existieron errores sistemáticos en la ejecución de la práctica. 6.3 Aleatorios:
Se pudo perder cierta cantidad de volumen del agua utilizada al no tener cuidado en el momento de filtrar, además al utilizar el papel filtro tener cuidado al momento de colocarlo ya que se puede romper y dejar pasar ciertas partículas produciendo errores. 7
Discusión (120 palabras)
La filtración es una operación unitaria que separa los sólidos en un líquido, es decir, solidos con diámetros grandes, dándonos como resultado la formación de una torta que constituye un medio filtrante, depositándose los sólidos que van aumentando el espesor de la torta mientras que el líquido claro pasa a través de ella que nos permite determinar los sólidos totales, suspendidos y disueltos en la torta con los datos que se van obteniendo en la práctica. Se determinó la prese3ncia de solidos totales de 0,007 gramos, solidos disueltos de 0,002 gramos y solidos suspendidos de 0,005 gramos,
indicándonos presencia baja de cada uno de ellos, de solidos disueltos que os indica la presencia de sales inorgánicas y pequeñas cantidades de materia orgánica, de solidos suspendidos que se utiliza como parámetro para determinar la calidad del agua y en el tratamiento de aguas residuales y de solidos totales que es el grupo de partículas que incluye a los sólidos disueltos y solidos suspendidos siendo los residuos del material. 8 Conclusiones y Recomendaciones
8.1 Conclusiones:
Se filtró los sólidos del agua turbia, formándose una capa (torta) de partículas sólidas sobre la superficie del cuerpo poroso. Se determinó los sólidos en suspensión presente en el agua turbia obteniendo un resultado de 0,005 gramos. Se determinó los sólidos totales del agua turbia siendo estos los residuos de material en el agua, obteniéndose un valor de 0,007 gramos. Se calculó los sólidos disueltos del agua turbia, obteniendo un resultado de 0,002 gramos indicándonos la cantidad de sales inorgánicas y la cantidad en menor grado de materia orgánica.
8.2 Recomendaciones:
9
Al utilizar el papel filtro tener cuidado ya que este se puede romper y alterar los resultados. Usar una varilla de agitación como guía al momento de poner soluciones al filtrar, evitando topar con la misma el fondo del papel.
Aplicaciones
la tecnología de la filtración por membrana se aplica a la elaboración de etanol de los materiales celulósicos. 9.1 Aplicaciones Medioambientales La industria química y el proceso de aguas residuales por filtración por membrana juega un papel integral en el procesamiento del flujo de aguas residuales complejas para reducir DBO, COD y las cargas hidráulicas asi como también para la elaboración de fuentes de agua limpia que pueden ser reutilizados en la planta. Flujo de los desechos de las plantas de alimento y lácteos. Agua de camal de arrastre. Pulido del condensado del evaporador. Recuperación y reutilización de soluciones de limpieza usados. 9.2 Aplicaciones en la Industria Química Producción y recuperación de pigmentos. Técnica usada para concentrar la gelatina industrial. Recuperación de metales. Intermediarios de la Industria farmacéutica. Aditivos de papel para la recuperación del agua del proceso. 10 Referencias Bibliográficas
10.1 Citas:
(1) FILTRACION DE SOLIDOS BRITO, H. Texto Básico de Operaciones Unitarias II. Pag. 24-29. 2001 22/062015 10.2 Bibliografía: 10.3 Internet:
APLICACIONES DE LA FILTRACION www.geofiltracion.com/español/mercados-aplicaciones/aplicaciones-industriales..httm. 22/06/2015 FILTRACION DE SOLIDOS http://es.scrib.com/mobile/doc72894673/Filtracion 22/06/2015
11 Cuestionario
11.1 ¿Qué tipos de filtros son los mas utilizados en los procesos de filtrado? La filtración en medios granulares, es la formación mas económica y eficiente de separar solidos suspendidos que no son removidos por sedimentación. Filtración en grava y arena son más ampliamente usados para remover solidos suspendidos, se llama así a estos filtros precisamente porque es un lecho de grava y arena el que retiene las partículas suspendidas en el agua. El mecanismo de remoción de estos solidos es de diferente naturaleza. En el proceso intervienen fuerzas de cohesión entre el material formado. 11.2 ¿Qué requerimientos debe cumplir el medio filtrante?
Elegir de una forma adecuada el tipo de medio filtrante. Estar en capacidad de dimensionar filtros para las aplicaciones respectivas. Establecer las condiciones bajo las cuales va a trabajar el medio filtrante en una operación de filtración y lavado. Estar en capacidad de predecir los resultados con exactitud al variar las condiciones de trabajo de un filtro en funcionamiento. El medio filtrante deberá tener resistencia al ataque químico del líquido turbio.
11.3 En que procesos de producción se emplea la filtración e indique de la manera que realizan dicha operación Elaboración de cerveza: Filtrado para mantener el mosto limpio (microfiltracion) Producción de agua mineral: en la boca de alimentación, se usa un filtro de tambor. Elaboración de vino: se filtra el mosto, luego de la fermentación se dirige a un filtro de membrana. Producción de jugos: una vez extraído el zumo se almacena para su posterior filtrado a través de osmosis inversa en grandes aparatos similares a bloques, de donde emerge el fluido filtrado. 11.4 ¿Cómo calculo el rendimiento de un filtro?; ¿qué debo tomar en cuenta? El rendimiento se calcula:
Tomando en cuenta (el numero) las partículas antes del filtrado, mas no el tamaño de las mismas. Después del filtrado las partículas retenidas en el filtro, será de menos tamaño. Tomando en cuenta sus pesos (masa), antes y después, establesco una relación entre ambas y obtengo su rendimiento.
12 Anexos 12.1 Diagrama del Equipo Utilizado. 12.2 Curva
∆ ∆
̅ ). = (
RESUMEN
La filtración de solidos es una Operación Unitaria que separa los sólidos suspendidos en un líquido (sólidos con diámetro grandes), en cambio centrifugación (sólidos suspendidos pero con diámetro mucho más pequeños) utilizando una superficie permeable a los fluidos. La filtración da como resultado, por lo general, la formación de una capa (torta) de partículas sólidas sobre la superficie de un cuerpo poroso, a menudo un tejido que constituye el medio filtrante. Una vez que se ha formado esta capa, su superficie actúa como medio filtrante, depositándose los sólidos que van aumentando el espesor de la torta mientras el líquido claro pasa a través de ella. La torta se compone, por consiguiente, de una masa voluminosa de partículas de forma irregular, entre las que hay conductos capilares. El proceso se llevó a cabo primeramente medir un litro de agua turbia, tomar el peso del filtro con arena, ligeramente humedecido, filtrar el agua turbia, tomar durante 5 intervalos de 1 minuto el volumen del filtrado, pesar el filtro luego del filtrado, realizar los cálculos respectivos para el dimensionamiento, tomar un litro de agua turbia. calcular los sólidos sedimentables, disueltos y totales, tomar un litro de agua después del filtrado y calcular los sólidos sedimentables, disueltos y totales.
DESCRIPTORES
FILTRACION // SOLIDOS // GRAMAS // TATALES // DISUELTOS // SUSPENDIDOS // AGUA // TURBIA // FILTRO // VOLUMEN // TIEMPO
