IInstituto TTecnológico de MMexicali

[Alumno]

AAccoossttaa OOrroozzccoo AAmmaannddaa PPaauulliinnaa

AAlloonnssoo ZZaavvaallaa SStthheeffaanniiee CCeecciilliiaa

[TEMA]

Práctica filtros

[Maestro]

Norman Rivera Pasos

[Fecha]

25 de mayo del 2010.

Laboratorio integral I

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Índice

Objetivo……………………………………………………………………………………….………...3

Motivación.…………………………………………………………………………………..………….3

Fundamento teórico………………………………………………………………………………..3

Diseño de la practica………………………………………………………………………...……7

Equipo………………………………………………………………………………...…….…………….8

Modelo matemático……………………………..………………………………………………….9

Variables y parámetros…………………………………..…………………………..….……..9

Mediciones y resultados………………………………………………..……..……………….10

Bibliografía………………………………………………………………………………………………11

Conclusión………………………………………………..…………………………………………….12

3

Objetivo

Medir la caída de presión en un filtro y calcular las perdidas de carga

debido a la misma.

Motivación

Esta practica nos ayudara a observar el funcionamiento de un filtro, sus

características y como afecta al flujo, lo cual nos sirve para

implementarlo en un proceso.

Fundamento teórico

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. Las filtraciones comerciales cubren una amplia gama

de aplicaciones. El fluido puede ser un gas o un líquido. Las partículas

sólidas suspendidas pueden ser muy finas (del orden de micrómetros) o

bastante grandes, muy rígidas o plásticas, esféricas o de forma muy

irregular, agregados o partículas individuales

Existen dos tipos de filtración, el tipo ordinario de filtración en el que se

usa una diferencia de presión para forzar al líquido a través de filtro de

tela y de la torta que se acumula. El otro es la filtración centrífuga, en la

que se emplea la fuerza centrífuga en lugar de una diferencia de

presión. En muchas aplicaciones de la filtración, los filtros ordinarios y

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los centrífugos suelen ser competitivos y puede usarse cualquiera de

ellos.

Clasificación de los filtros.

Existen diversos métodos para clasificar los equipos de filtración y no es

posible establecer un sistema simple que incluya a todos ellos. En una

de las agrupaciones, los filtros se clasifican dependiendo de que la torta

de filtrado sea el producto deseado o bien el líquido transparente. En

cualquier caso, la suspensión puede tener un porcentaje de sólidos

relativamente alto, lo que conduce a la formación de una torta, o a tener

muy pocas partículas en suspensión.

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

por lotes, cuando se extrae la torta después de cierto tiempo, o de

manera continua, cuando la torta se va extrayendo a medida que se

forma. En otra clasificación, los filtros pueden ser de gravedad, donde el

líquido simplemente fluye debido a la presencia de una carga

hidrostática, o bien se puede usar presión o vacío para incrementar la

velocidad de flujo. Un método de clasificación muy importante se basa

en la colocación mecánica del medio filtrante. La tela filtrante puede

estar en serie, en forma de placas planas encerradas, como hojas

individuales sumergidas en la suspensión, o sobre cilindros giratorios

que penetran en la suspensión.

Lecho de Filtración.

El tipo más sencillo de filtro es el de lecho, que se muestra de manera

esquemática en la figura 2. Este tipo es útil principalmente en casos en

los que pequeñas cantidades relativas de sólidos se separan de grandes

cantidades de agua y se clarifica el líquido. Con frecuencia, las capas

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inferiores se componen de piezas burdas de grava que descansan sobre

una placa perforada o ranurada. Por encima de la grava hay 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. La filtración continua hasta que

el precipitado, esto es, las partículas filtradas, obstruyen el lecho de

arena y la velocidad de flujo resulta demasiado baja. Entonces se

suspende el flujo y se introduce agua en dirección contraria lavar el filtro

y arrastrar el sólido.

Filtros prensa de placas y marcos.

Uno de los tipos de filtros más importantes es el filtro prensa de placas y

marcos, que se muestra en la figura 3a. Estos filtros consisten de placas

y marcos alternados con una tela filtrante a cada lado de las placas, las

placas tienen incisiones con forma de canales para drenar el filtrado en

cada placa. La suspensión de alimentación se bombea en la prensa y

fluye a través del conducto al interior de cada uno de los marcos

abiertos, de manera que va llenando los espacios vacíos. El filtrado fluye

entre la tela filtrante y la superficie de la placa, a través de los canales y

hacia el exterior, mientras los sólidos se acumulan como torta en los

marcos.

Filtros de hojas.

El filtro prensa 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.

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El agua de lavado suele formar canales en las tortas y se requieren

grandes volúmenes de líquido. El filtro de hojas que se muestra en la

figura 4 se acondicionó para grandes volúmenes de suspensión y un

lavado más eficiente. Cada hoja es un marco hueco de alambre cubierto

con un saco de tela filtrante.

Estas hojas se cuelgan en paralelo en un tanque cerrado. La suspensión

entra al tanque y la presión llega a la tela filtrante, donde la torta se

deposita en el exterior de la hoja. El filtrado fluye por el interior del

marco hueco hacia un cabezal de descarga y el líquido de lavado sigue

la misma trayectoria de la suspensión, de esta forma, el lavado resulta

más eficiente que en los filtros prensa. Para extraer la torta se abre la

coraza del tanque. Algunas veces se hace pasar una corriente de aire a

través de las hojas en dirección contraria para ayudar a desprender la

torta. Cuando el material valioso no es el sólido, se pueden usar chorros

de agua a presión para desprenderlo y eliminarlo sin necesidad de abrir

el filtro.

Filtros rotatorios continuos.

Los filtros de placas y marcos y los de hojas tienen las desventajas

típicas de los procesos intermitentes y no se pueden usar para procesos

de gran capacidad. Existen varios filtros de tipo continuo disponibles, los

cuales se analizan en seguida.

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Diseño de la práctica

Conectar las mangueras a la mesa hidrodinámica en el tubo

ubicado en la parte más posterior de la mesa, asegurándose de que estén bien colocadas, evitando así la salida de flujo.

Colocar el filtro en la mesa hidrodinámica en la sección de prueba que está en el primer tubo.

Conectar las mangueritas para medir el diferencial de presión en

los puertos de medición.

Encender la mesa hidrodinámica para iniciar con la purga, y abrir la válvula para asegurase que no quede nada de aire dentro de las

mangueras, con la finalidad de que no altere la lectura de la diferencia de presión.

Una vez purgadas las mangueras se desconectan las mangueritas

de los puertos, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de flujo.

Volver a conectar las mangueritas en los puertos y abrir más o menos 3 vueltas cada valvulita de los puertos de medición de

presión.

Abrir la válvula de la mesa hidrodinámica completamente, así como la válvula de bola y empezar la toma de las medidas de flujo

y diferencial de presión desde abertura total hasta diferentes ángulos de cierre.

Anotar los datos de diferencial de presión y flujo a diferentes

aberturas de la válvula de bola ubicada a la entrada de la alimentación.

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Equipo

9

Modelo Matemático:

Dividiendo entre

Pero

Entonces tenemos para un calcular conociendo :

Y para calcular experimentalmente con :

Se utilizara la ecuación 1 y 2 para obtener hL

Variables y parámetros

Presión (mbar)

Flujo de agua (l/min)

Temperatura (°C)

Medición Q(L/min) Q(m³/seg) Δp

(mbar) Δp

(Pa) V Re f hL

experimental hL teorico

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Mediciones y Resultados

Filtro

0

0.00001

0.00002

0.00003

0.00004

0.00005

0.00006

0.00007

0.00008

0.00009

0.00029 0.0003 0.00031 0.00032 0.00033

Q

hL experimental

teorico

1 17.7 0.000295 83.5 0.835 0.3668016 1.17E+04 5.47E-

03 6.85746E-06 8.5237E-

05

2 18.3 0.000305 62.6 0.626 0.3792355 1.21E+04 5.30E-

03 7.33025E-06 6.3903E-

05

3 18.7 0.00031167 49.8 0.498 0.3875248 1.24E+04 5.18E-

03 7.6542E-06 5.0836E-

05

4 19 0.00031667 42 0.42 0.3937418 1.25E+04 5.10E-

03 7.90176E-06 4.2874E-

05

5 19.3 0.00032167 31.2 0.312 0.3999588 1.27E+04 5.02E-

03 8.15326E-06 3.1849E-

05

6 19.5 0.000325 29.3 0.293 0.4041034 1.29E+04 4.97E-

03 8.32312E-06 2.991E-05

7 19.7 0.00032833 17.4 0.174 0.4082481 1.30E+04 4.92E-

03 8.49472E-06 1.7762E-

05

11

Bibliografía

Manual del ing. Químico (PERRY)

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Conclusión

El uso y selección de un filtro es de suma importancia para un ing. Químico ya que son muy utilizados en la practica, como por ejemplo: en

el tratamiento de aguas residuales son muy utilizados los filtros además de procesos químicos en la industria alimentaria, es por eso que es

importante su funcionamiento y selección, y sobre todo como afectan al flujo, lo cual fue lo que observe en la practica.