INSTITUTO TECNOLÓGICO
SUPERIOR DE TACAMBARO
INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
MATERIA: FLUJO DE FLUIDOS
EQUIPO: 5
TEMAS: UNIDAD 3 FILTRACION.
Definicion, caracteristicas y fundamentos de un sistema de
filtrado
Equipos, elementos y tipos de filtracion
Innovaciones tecnologicas de sistemas de filtracion
Selección, mantenimiento y costos de operaciones en la
industria de alimentos considerando proovedores y cotizaciones
de equipos, minimizando el impacto ambiental.
PROFESOR: Ing. Uriel Olivares Molina
EQUIPO: JOSE ENRIQUE GOMEZ TORRES
JOSE ANTONIO MARTINEZ VILLALOBOZ
JOSE MANUEL GALLEGOS GARCIA

Proceso de separar un solido suspendido
(como un precipitado) del liquido en el que
esta suspendido al hacerlos pasar a través de
un medio poroso por el cual el liquido puede
penetrar fácilmente . La filtración es un
proceso básico en la industria química que
también se emplea para fines tan diversos
como la preparación de café, la clarificación
de azúcar o el tratamiento de aguas
residuales.

LA FILTRACIÓN: es un proceso empleado en la
industria para remover contaminantes de las
mezclas de fluidos que a veces pueden ser
rehusados en sistemas de recirculación.

En los procesos de filtración se emplean 4 tipos
de material:
◦ Granulares como arena o carbón triturado
◦ Laminas filtrantes de papel o filtros trenzados de tejidos y
redes de alambre.
◦ Filtros rígidos como los formados al quemar ladrillos o
arcilla (barro) a baja temperatura
◦ Filtros compuestos de membrana semipermeables o
penetrables como las animales.

La filtración es un ejemplo especial de flujo a través de un
medio poroso, cuya resistencia al flujo no es constante
sino aumenta a medida que el medio filtrante se va
obstruyendo o se forma una torta de filtración.
Magnitudes de interés :
- Velocidad de flujo a través del filtro
- Caída de presión
A medida transcurre el proceso o bien disminuye la velocidad
de flujo o aumenta la caída de presión.
En la filtración a presión constante, Δp permanece
constante y disminuye la velocidad de flujo con el tiempo,
mientras que en la filtración a velocidad constante, la caída
de presión aumenta progresivamente permaneciendo
constante la velocidad .
La figura muestra el corte transversal de una torta de filtración y un medio
filtrante, en un tiempo definido t s desde el inicio del flujo del filtrado.
En dicho momento, el espesor de la torta es L m (pie). El área de corte
transversal del filtro es A m2 (pie2) y la velocidad lineal del filtrado en la
dirección L es v m/s (pie/s), con base en el área
de filtración A m2.
El flujo del filtrado a través del lecho empacado de la torta puede describir
por medio de una ecuación similar a la ley de Poiseuille, suponiendo un
flujo laminar en los canales del filtro. La expresión de Poiseuille para flujo
laminar en un tubo recto, y se puede escribir como sigue:
donde ∆ p es la caída de presión en N/m2 (lbf/pie2), v es la velocidad en el
tubo abierto en m/s (pie/s), D es el diámetro en m (pie), L es la longitud en
m (pie), µ es la viscosidad en Pa 1s o kg/m . s (lbm/pie .s) y gc es 32.174
Ibm . pie/lbf .s2.
Para el flujo laminar en un lecho empacado con partículas, la relación de
Curman-Kozeny es similar ala ecuación (l4.2-1) se ha demostrado que es
aplicable ala filtración.
donde k1, es una constante igual a 4.17 para partículas
aleatorias, de tamaño y forma definidos, µ
es la viscosidad del filtrado en Pa *s (lb,/pie * s), v es la
velocidad lineal basada en el área de
filtración, en m/s (pie/s), E es la fracción de espacios
vacíos o porosidad de la torta, L es el espesor
de torta en m (pie), Sc es el área superficial específica
de las partículas en m2 (pie2) de área de
partícula por m3 (pie3) de volumen de partículas sólidas
y ∆p, es la caída de presión en la torta en
N/m2 (lbf/pie2).
En unidades del sistema inglés, el lado derecho de la
ecuación (14.2-2) se divide entre gc. La velocidad
lineal es
donde A es el área del filtro en m2 (pie2) y Ves el total
de m3 (pie3) de filtrado recolectado en el’ tiempo t s.
El espesor de la torta L puede relacionarse con el
volumen de filtrado V, por medio de un balance de
materia. Si cs es kg de sólidos/m3 (Ibm/pie3) de
filtrado, el balance de materia nos da:
donde ρp es la densidad de las partículas sólidas de la
torta en kg/m3 (lbm/pie3) de sólido. El término
final de la ecuación (14.2-4) es el volumen del filtrado
retenido en la torta. Este suele ser pequeño
y se desprecia.

Al sustituir la ecuación (14.2-3) en la (14.2-2) y al usarla
(14.2-4) para eliminar L, se obtiene la ecuación final

donde α es la resistencia específica de la torta en m/kg
(pie/lbm), que se define como

Para la resistencia del medio filtrante, por analogía con
la ecuación (14.2-5), se puede escribir la expresión



donde Rm es la resistencia del medio filtrante al flujo de filtración en
m-t1(pie-1) y ∆pf es la caída de presión. Cuando Rm se trata como
constante empírica, incluye tanto la resistencia al flujo en las
conexiones de tuberías hacia y desde el filtro como la resistencia
del medio filtrante.
Puesto que las resistencias de la torta y del medio
filtrante están en serie, se pueden combinar las
ecuaciones (14.2-5) y (14.2-7), con lo que se obtiene
donde ∆p = ∆p, + ∆ pf Algunas veces, (14.2-8) se
modifica como sigue:

donde Ve es el volumen de filtrado necesario para
formar una torta de filtración ficticia cuya resistencia sea
igual a Rm.

El volumen del filtrado V también se puede relacionar
con W, que son los kilogramos de sólido acumulado
como torta seca.

donde Cx es la fracción de masa de sólido en la
suspensión, m es la relación de masa de la torta
húmeda respecto a la torta seca y ρ es la densidad del
filtrado en kg/m3 (Ibm/pie3).
El medio para filtraciones industriales debe tener
ciertas características.
Permite separar los sólidos de la suspensión y producir un
filtrado transparente.
Los poros no se deben obstruir con facilidad para que la
velocidad del proceso no sea demasiado lenta.
El medio filtrante debe permitir la extracción de la torta sin
dificultades ni perdidas.
Debe tener una resistencia suficiente para no regarse y
no ser afectado por los productos químicos presentes.

Lecho de filtración. El tipo más sencillo de filtro
es el de lecho. 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 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.

Filtros prensa de placas y marcos. Uno de los tipos
de filtros más importantes es el filtro prensa de placas
y marcos. 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.
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.

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:

a) Filtro rotatorio continuo de tambor al vacío,
El tambor cilíndrico se recubre de un medio
filtrante adecuado, se hace girar, y una válvula
automática en el centro sirve para activar las
funciones de filtrado, secado, lavado y descarga
de la torta del ciclo de operación. El filtrado sale
por el eje del filtro.

b) Filtro de disco rotatorio continuo. Este filtro
consta de discos verticales concéntricos
montados en un eje horizontal rotatorio. El filtro opera
con el mismo principio que el filtro rotatorio de tambor
al vacío. Todos los discos están huecos y cubiertos
con un filtro de tela que se sumerge parcialmente en
la suspensión. La torta se lava, se seca y se descarga
raspándola cuando el disco está en la sección
superior de su rotación.

c) Filtro horizontal rotatorio continuo. Éste es un
filtro al vacío cuya superficie filtradora anular
rotatoria está dividida en sectores. Conforme el filtro
horizontal gira recibe suspensión, luego se lava, se
seca y se le quita la torta. Se usa mucho en procesos
de extracción de minerales, lavado de pulpas y otros
procesos de gran capacidad.
 Filtración mecánica. Pasa el fluido a
través de diferentes materiales con el fin de
retener las partículas en suspensión.
 Filtración
química. Su principal función
es la eliminación de compuestos químicos
que con la filtración mecánica no seria
posibles. El material filtrante utilizado es:
◦ Carbón activado
◦ Resinas sintéticas

Según la presión de trabajo.
◦ Filtración por caída o gravitación
Se realiza a presión atmosférica.
Es un proceso lento, ideal para pequeñas cantidades.
•Filtración bajo presión.
Se realiza ejerciendo una
presión, superior a la
atmosférica, sobre el líquido
que hay que de filtrar.
•Filtración por succión o
a presión reducida
Se realiza haciendo el vacío
en el recipiente donde se
recoge
el líquido filtrado.
SEGÚN EL TAMAÑO DE PARTÍCULA:

Filtración : 450-10 μm (Clarificante)

Micro filtración: 10 -0,1 μm (Germicida)

Ultrafiltración: 200-10 nm (Esterilizante)
Según la forma de retención.

Por cribado: fenómeno mecánico en que los filtros actúan como
tamices: retienen partículas de tamaño superior a sus poros.

Por adsorción: fenómeno físico que permite retener partículas más
pequeñas que los poros por fuerzas muy débiles.

Por formación de torta: La acumulación de solutos en la superficie
del filtro forma una capa que actúa de lecho filtrante .

Por solubilizarían y difusión: la retención depende de la
solubilidad en la membrana que forma el filtro y de la velocidad de
difusión a través de sus poros .

Por evaporación y difusión: la retención depende del punto de
ebullición y de la velocidad de difusión a través de los poros de la
membrana que forma el filtro.
Según el tipo de filtro
Filtración de profundidad: La filtración tiene
lugar en la masa del filtro por adsorción y en la
superficie por cribado.
La estructura no es regular y, por lo tanto, no se
puede determinar exactamente la capacidad de
retención: elimina partículas más pequeñas que
sus poros.
Filtración de superficie:
Las partículas se retienen en la superficie del
filtro por cribado.

FILTROS POSITIVOS
En filtración positiva, el fluido de corte de
metal pasa a través de medios porosos por
gravedad, presión o vació, dejando partículas
sólidas (rebaba) en el medio filtrante.

Entre los diferentes tipos de filtros existentes
en el mercado, los mayores avances se
concentran en los sistemas automáticos de
maya, permitiendo una mayor precisión de
filtrado en contra posición de un consumo
energético nulo en funcionamiento
completamente hidráulico de los mismos lo
cual permite una menor dependencia de los
recursos eléctricos.


Un filtro automático de maya es un equipo
cuyo elemento filtrante consiste en un
cartucho fabricado que mantiene un grado de
filtración estable durante su vida útil.
Actualmente, estos sistemas se han mejorado
notablemente tanto en las presiones máximas
de funcionamiento, al igual como en las
presiones mínimas de trabajo. Además se han
reducido el tiempo de lavado y los caudales

Otra innovación se presenta en una nueva
generación de filtros auto limpiantes como
por ejemplo el sistema EKO filtro que ofrece
un caudal de filtración sobresaliente. El
sistema de limpieza es de concepción sobria
ala ves que eficaz por lo que el gasto de agua
se considera insignificante.

Otra innovación se ha dado en la ultima
generación de filtros de anillos automáticos
se han diseñado con cuerpos mas reforzados,
y junto con su cierre a la bayoneta, la
maniobra de apertura o cierre se realiza de
manera sencilla y segura, sin necesidad de
utilizar abrazaderas. Para ofrecer aun mas
seguridad, hemos incorporado un dispositivo
compuesto por un nuevo pasador de acero
inoxidable.
La meta al seleccionar un filtro es alcanzar la filtración
necesaria y maximizar la eficiencia de funcionamiento,
mientras se minimizan los costos.
La selección final del tipo y tamaño del filtro que se ha de
utilizar debe estar basada en las siguientes directrices:
Con el fin de mejorar el resultado final, se debe tener en cuenta la
eficacia y eficiencia de los filtros o elementos filtrantes.
 Material de fabricación:
Los filtros pueden ser fabricados de multitud de materiales, en función
del destino de su uso. Hay Filtros fabricados en celulosa, textiles,
fibras metálicas, polipropileno, poliéster, arenas y minerales, etc.
Propiedades de filtrado:
Una catalogación muy importante de los Filtros o elementos filtrantes es
el tamaño máximo de las partículas que permiten pasar, definido por el
tamaño del poro. Por ejemplo, se habla de filtros de 2 micras, filtros de
10 micras, etc.
Caudal de Filtrado:
Cada filtro posee, en función de su porosidad y superficie, un Caudal
máximo de filtrado, por encima del cual el elemento filtrante ( filtro)
estaría impidiendo el paso de forma significativa del fluido a filtrar.
Elemento a filtrar:
Existen Filtros para Agua, filtros de Aceite, de Aire, gasolinas y
combustibles, de gases, etc.
Forma:
Los Filtros pueden ser planos, redondos, Filtros de manga, de cartucho,
de bolsa, etc.


La unidad de tipo tubular de ultrafiltración: es
menos propensa a ensuciarse y se limpia mas
fácilmente que otros tipos pero es un tanto
costoso.
Las membranas de hojas planas en una
unidad de placas y marcos ofrecen la mayor
versatilidad pero al mayor costo de capital.
Las membranas se pueden limpiar o
remplazar fácilmente desarmando la unidad.



Estas presentan inconvenientes comunes a
todos los procesos por lotes.
El costo de mano de obra para extraer las
tortas y volver a ensamblar la unidad mas los
costos fijos por tiempos muertos pueden
constituir una porción muy elevada de los
costos totales de operación.
Algunos modelos modernos de prensas de
placas y marcos tienen un juego duplicado de
marcos lo que reduce los costos de mano de
obra.


Las ventajas importantes son que los
procesos son continuos y automáticos y los
costos de mano de obra son relativamente
bajos. Sin embargo la inversión inicial es
relativamente alta.
Adicionalmente en caso que el equipo lo
incorpore, puede ser controlada la
periodicidad con la que se debe realizar la
operación del sistema de limpieza de la
superficie filtrante, que limpia el equipo.
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Precio estimado de filtros prensa tipo placa y marco 50000 USD /
Kilogramos
para 0 0 / Diario.
EQUIPOS DE PROCESO ULLMANN: Somos un proveedor de filtros prensa
tipo placa y marco, filtros prensa en Pocito No. 141 Col. Popotla, Distrito
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Precio estimado de filtros prensa tipo placa y marco 6000 USD /
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Tlalnepantla, Estado de México C.P. 54040. Industria. Nuestra
cobertura abarca Latinoamérica
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Filtro rotatorio, costo aproximado de entre
5000 y 10000 dólares.
Filtro de pantalla rotatorio de alta frecuencia,
costo aproximado de 2966.99 y 14988.8
dólares.
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


Con el propósito de reutilizar el efluente residual
proveniente de una industria alimenticia, se analizan los
resultados de su tratamiento utilizando membranas de
microfiltración.
Con estas características, el agua fue tratada por
microfiltración para plantear su rehusó en la industria de
procedencia.
La experimentación se llevó cabo con dos membranas
cerámicas de óxido de titanio y óxido de zirconio.
Como resultado se destaca que ambas membranas fueron
eficientes para tratar estos efluentes, la remoción de
coloración hasta en 98 %, obteniendo características
óptimas en el efluente para ser considerado para su
rehusó.

Pero en realidad donde se observa mas la
minimización del impacto ambiental de un
sistema de filtración es en el ahorro de
energía eléctrica y en algunos otros en el
sistema de limpieza que puede ser de
concepción sobria ala ves que eficaz por lo
que el gasto de agua se considera
insignificante.
http://www.quiminet.com/productos/filtrosrotatorios-3520662619/proveedores.htm
ARCHIVOS PDF:
 selección y mantenimiento
 O&M_tratamiento_Filtración_ME
 T.09-Filtracio(TIPOS DE FILTRACION).
 FILTRACION INDUSTRIAL.
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MICROSOFT STUDENT CON ENCARTA PREMIUM
2009.
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Procesos de transporte y operaciones unitarias,
C. J. Geankoplis, tercera edición, ed CECSA.