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:
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.
BIBLIOGRAFÍA
-www.google.com
-www.wikipedia.com
-www.liet-telchi.com.bo
Autor:
Arias Machicado Mauricio
Montes de Oca Garcia Alejandra
Nogales Ascarrunz Paola
Salazar Alvarez Ana Cecilia
Curso: 1°secundaria Blanco T.M
09/10/2008
Asignatura: física
Bolivia
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