Practica de Laboratosrio Filtracion - Ingenieria de Alimentos 2 - UNT VJ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VALLE JEQUETEPEQUE

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ING. AGROINDUSTRAL AGROINDUSTRAL

TEMA: “FILTRACIÓN” CURSO: Ingeniería de alimentos II PROFESOR: Ing. Alexander Sánchez PERTENECE A: Palomino Cancino waldir CICLO: VII-Ciclo

GUADALUPE-2016

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FILTRACION

I.

INTRODUCCION

La filtración es una técnica, proceso tecnológico u operación unitaria de separación, por la cual se hace pasar una mezcla de sólidos y fluidos, gas o líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte del o de los componentes sólidos de la mezcla. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas de ingeniería química. (Germán, 2005) La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diversa y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras. La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable. (Barat, 1997) II.

OBJETIVO 

Obtener experimentalmente los valores correspondientes a







III.

FUNDAMENTO TEORICO

La filtración es una operación básica, muy utilizada en la industria química, consistente en la separación de partículas sólidas de una suspensión mediante un medio filtrante que deja pasar el líquido y retiene el sólido. Las partículas sólidas retenidas sobre el medio filtrante van formando un lecho poroso, a través del cual circula el fluido, denominado torta filtrante (figura 1).

En general, los poros del medio filtrante tendrán una forma tortuosa y serán mayores que las partículas que deben separarse, operando el filtro de forma eficaz únicamente después de que un depósito inicial haya sido retenido en el medio. A medida que avanza el proceso de filtración aumenta el espesor de la torta por lo que la resistencia al paso de fluido es cada vez mayor, pudiéndose llevar a cabo la operación de las siguientes formas:







La filtración es, esencialmente, una operación mecánica, que no requiere una gran cantidad de energía. En la operación típica mostrada en la Figura 1, se establece gradualmente una torta sobre el medio filtrante,

incrementándose progresivamente la resistencia al flujo. (Armitharajah, 1969) En los instantes iniciales de la operación se depositan partículas en las capas superficiales del soporte, formándose el medio filtrante. Los factores más importantes de los que depende la velocidad de filtración son, por lo tanto: - La caída de presión desde la alimentación hasta el lado más lejano del medio filtrante. - El área de la superficie filtrante. - La viscosidad del filtrado. - La resistencia de la torta filtrante. - La resistencia del medio filtrante y de las capas iniciales de torta. El tipo de filtración descrito anteriormente se denomina Filtración por torta: en ella la proporción de sólidos en la suspensión es elevada y la mayor parte de las partículas se recogen en la torta filtrante que posteriormente se separa del medio. A = Área de la sección transversal de la torta filtrante S = Superficie específica de las partículas por unidad de volumen de las mismas, que supuestas esféricas se calculará mediante la siguiente expresión:









Relación entre el espesor de la torta y el volumen de filtrado.

El espesor de la torta (L) y el volumen de filtrado (V) se encuentran relacionadas por la ecuación (3), pudiendo obtenerse la relación entre ellas efectuando un balance de materia entre los sólidos presentes en la suspensión y en la torta. La masa de sólidos en la torta filtrante es igual a (1- ε) A L ρS donde ∗

∗

∗

ρS es la densidad de los sólidos. Por otra parte, la masa de líquido retenido en la torta filtrante será igual a ε A L ρS, siendo ρ la densidad del filtrado. ∗

∗

∗









Flujo de filtrado a través del soporte y la torta combinados.

Supongamos que la tela filtrante y las capas iniciales de torta son equivalentes a un espesor l de la torta depositada al cabo de un cierto tiempo del proceso. Entonces, si (-∆P) (- ∆P) es la caída de presión a través de la tela y la torta combinadas:

Esta ecuación puede integrarse entre los límites t=0, V=0 y t=t1, V=V1 para filtración a velocidad constante, y t=t1, V=V1 y t=t, V=V para una subsiguiente filtración a presión constante. (Arboleda, 2000)

IV.

MATERIALES Y METODOLOGIA

o

Materiales y equipo 

Suspensión a filtrar (harina)



Filtro de placas



Medio filtrante (papel filtro)

Cronometro

 

Probetas de 100









o

Metodología 

Instalar el esquema experimental mostrado



Empleando distintas caída de presiones se medirán los volúmenes de filtrado obtenidos a tiempos sucesivos, estas medidas se harán directamente mediante la probeta.

V.

RESULTADOS Y DISCUSION 

Tabla 1: resultados experimentales experimentales de de la la filtración a presiones diferentes:

0.76 Bar

0.7 Bar

0.6 Bar

t (seg)

V (ml)

t/V

t (seg)

V (ml)

t/V

t (seg)

V (ml)

t/V

17

50

0,340

32

50

0,640

36

50

0,720

69

75

0,920

98

75

1,307

114

75

1,520

120

100

1,200

179

100

1,790

182

100

1,820

227

125

1,816

250

125

2,000

308

125

2,464

313

150

2,087

378

150

2,520

444

150

2,960









Resistencia especifica de la torta (α), la resistencia específica del medio filtrante (Rm). m^3

filtrado20ºC

0,00005

η(Pa.s)

0,000075

0,0010172

η (Pa.s) 0,0010172

ρ(Kg/m3)

997,72

0,0001

997,72

ρ(Kg/m3) X

0,05

M

0,000125

1,6324

A(m2)

0,00985

0,00015 0,000175

αm (m/kg)

0,00018

5,4363924

b



0,6253

Rf (m-1)

363303,48

Rt (m-1)

5,39639009

Grafica de Δt/ ΔV vs V

0.76 0.76 Bar - t/V vs vs V 3.500 3.000 ) 2.500 l m / 2.000 S (

y = 0.019x - 0.6103 R² = 0.9629 0.76 Bar

V1.500

/ t 1.000

0.500

Linear (0.76







0.7 0.7 Bar - t/V vs vs V 6.000 5.000

y = 0.0265x 0.8647 R² = 0.8485

) l 4.000 m / s 3.000 ( V2.000 / t

0.7 Bar Linear (0.7 Bar)

1.000 0.000 0

100

200

V (ml)

0.6 0.6 Bar - t/V vs vs V 5.000

y = 0.0258x 0.6253 R² = 0.9553 0.6 Bar

4.000

) l m / 3.000 s ( V2.000 / t

Linear (0.6 Bar)

1.000 0.000 0

100

V (ml)

200









Calcular los valores coeficiente de comprensibilidad :

0,7033

4,8808

ΔP 76000

Log(αm) Log(ΔP)

70000

0,8139

4,8451

60000

0,7353

4,7782 5,65238684 4,8808136

ΔP 76000

Log(Rf)

Log(ΔP)

70000

5,768 4,84509804

60000

5,5603 4,77815125

Log(Rf) vs Log(ΔP) 5.6 5.5 5.4

y = 0.8475x + 0.6721 R² = 1

5.3 ) f R5.2 ( g o 5.1 L

5

Series1







DISCUSION



Según (L, 1972) “Para el caso de filtración a presión constante, existe una relación lineal entre V2 y t. Este tipo de filtración se adopta frecuentemente en la práctica, pero debe recordarse que la diferencia de presiones normalmente aumenta de forma gradual hasta su valor final: si esto precisa un tiempo t1 durante el que circula un volumen V1 de filtrado ”



En las gráficas se puede notar que el momento en el que se empieza al medir V y t no afecta a la pendiente de la curva sino únicamente a la ordenada en el origen. Se observará que ya no se obtiene una relación lineal entre t y V2 cuando la resistencia del soporte no es la más importante.



Según (Azevedo Netto, 1979) “Cuando la fuerza ejercida por el fluido sobre cada partícula es transmitida a las partículas más profundas en la torta, la fuerza de compresión varía desde un mínimo de cero en la superficie libre de la torta hasta un valor máximo en el medio filtrante ”.









VI.

BIBLIOGRAFIA

Bibliografía

Arboleda, Arboleda, J. (2000). (2000). Filtracion. Paraguay : Edición. 2000. Armitharajah, Armitharajah, A. (1969). (1969). Filtracion a presion constante. Sao Paulo : CETESB. Azevedo Azevedo Netto, J. M. M. (1979). Filtracion ascendente. São Paulo: CEPIS/OPS. Barat, J. (1997). Filtracion a presió constante. Zarazoga: Acribia. Eduardo, M. B. (2006). Filtracion. Buenos Aires. Germán, C. C. (2005). Filtracion. España: Acribia. L, C. J. (1972). New ideas in filter control systems. Paraguay: Journal of the American Water Works Association.

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