FILTRACION DE CARBONATO DE CALCIO Universidad de Pamplona

Jhom Werty Sandoval PabónJhom_mayo@hotmail.com

Lina Marcela Cárdenas Dulceymarcekrdnas@hotmail.com

RESUMEN

La filtración es un proceso unitario que permite la separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido, dicho medio tiene su propia constante de resistividad y dependiendo de esta se pueden obtener diferentes resultados. Con este trabajo se hizo un análisis de la filtración de una solución acuosa de carbonato de calcio para la cual se utilizó un papel filtro y una tela, para determinar la resistencia de los dos medios, teniendo como resultado un rendimiento del 83% del papel filtro y un 63% para la tela.

Palabras Claves: Filtro, titulación, Resistencia, presión, vacío.

ABSTRACT

The filtration unit is a process that allows the separation of solids suspended in a liquid through a porous medium, which retains the solids and allows the passage of the liquid, said means has its own constant and resistivity depending on this can get different results. With this work, an analysis of filtering an aqueous solution of calcium carbonate which is used for a filter paper and a cloth, for determining the resistance of the two media, resulting in a yield of 83% of the filter paper and 63% for the web

Keywords: Filter, titling, resistance, pressure, vacuum.

INTRODUCCIÓN

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 (para este caso líquido).

El equipo industrial de filtración difiere del de laboratorio únicamente en lo que respecta a la cantidad de materia que se maneja y en la necesidad de operar a costos bajos. En la figura 14.2-1 se muestra un aparato de filtración típico del laboratorio, que es un embudo de Büchner. El flujo del líquido a través de la tela o papel filtro se produce debido al vacío en el extremo de salida. La suspensión consta del líquido y las partículas suspendidas. Las pequefias aberturas de los poros de la tela bloquean el paso de las partículas. Se usa un soporte con orificios bastante grandes, sobre el cual se apoya la tela filtrante. Las partículas sólidas se acumulan en forma de una torta de filtrado a medida que se verifica el proceso. Esta torta también actúa como filtro de las partículas suspendidas. La resistencia al flujo aumenta a medida que la torta crece.

Fig. 1: Aparato de filtración de laboratorio

Medios filtrantes. El medio para filtraciones industriales debe tener ciertas características. La primera y más importante es que permita separar los sólidos de la suspensión y producir un filtrado

transparente. Además, 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 pérdidas. Obviamente, debe tener una resistencia suficiente para no rasgarse y no ser afectado por los productos químicos presentes.

Algunos medios filtrantes de uso común son telas gruesas de loneta o sargas, tejidos pesados, fibra de vidrio, papel filtro de celulosa, telas metálicas, de lana, de nylon, de dacrón y otros tejidos sintéticos. Las fibras de hilacha de materiales naturales, son más eficaces para partículas finas que las fibras plásticas o metálicas. Algunas veces, el filtrado sale un poco lechoso al principio, antes de que se depositen las primeras capas de partículas que ayudan al filtrado subsecuente. El filtrado se puede recircular para una nueva filtración.

ECUACIONES DE FILTRACION PARA PROCESOS A PRESION CONSTANTE

Donde:

Kp: constante en el filtrado, µ= viscosidad del agua esta Temperatura, α= a es la resistencia específica de la torta, A= área de filtrado,

Δp= cambio de presión, Cs= concentración de la solución, Rm= resistencia del medio.

REACTIVOS

Carbonato de Calcio Agua destilada Solución de HCl 0.5M Fenolftaleína Naranja de Metilo

MATERIALES

Filtración

Embudo Bomba de Vacío Papel filtro Tela Erlenmeyer con salida lateral y tapón

con agujero.

Estandarización y determinación de concentración de soluciones

Bureta Erlenmeyer Pipeta con pipeteador.

Determinación de masa retenida

Balanza Analítica Horno (35°C)

PROCEDIMIENTO

Fig. 2: Montaje de filtración

Titular las soluciones obtenidas después de la filtración para

determinar la concentración final, (esta se hace con HCl 0,5 M antes

estandarizada).

Pesar el sólido que queda en el medio filtrante antes y después de

llevar al horno para secado

Realizar montaje señalado en fig. 1 y fig. 2. Para los dos tipos de

medios filtrantes (tela, papel filtro)

Fig. 3: Sólido retenido en tela.

RESULTADOS

FILTRACION UTILIZANDO PAPEL FILTRO

T= 17°

Δp= 90.045 N/m2

Cs=12 kg/m3

Diámetro papel filtro: 0.07m

Área papel filtro: 0.01539 m2

Tabla 1: Resultados para el papel filtro

Filtro papelVolumen Tiempo t/Vm3 s s/m3

0.00008 1.3 162500.00012 2.23 18583.33330.00014 2.68 19142.85710.00016 3.13 19562.5

0.0002 4.12 20600

0.00022 4.8 21818.18180.00024 5.48 22833.33330.00026 5.92 22769.2308

Gráfico 1: t/V vs V para el papel filtro

0 0.0001 0.0002 0.00030

200000400000600000800000

1000000120000014000001600000

f(x) = 2141270503.54365 x + 831620.258598025R² = 0.973221136214084

Filtro papel

Volumen (m3)

t/V

(s/m

3)

La viscosidad del agua a 17°C es 0.001081 kg/ (m.s)

FILTRACION UTILIZANDO TELA

Grafico 2: t/V vs V para filtro con tela

0 0.0001 0.0002 0.00030

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

f(x) = 4109190283.4008 x + 861790.89068826R² = 0.972939837573178

Filtro con tela

Volumen (m3)

t/V

(s/m

3)

T= 17°

Δp= Pvacio-Patm

Δp= 45.20 N/m2

Cs=12 kg/m3

Diámetro papel filtro: 0.07m

Área papel filtro: 0.01539 m2

Tabla 2: Resultados tiempo y volumen filtro tela

Filtro tela

Volumen Tiempo t/Vm3 S s/m3

0.00008 1.68 210000.00012 2.56 21333.3333

0.0002 5.73 286500.00022 6.38 290000.00024 7.31 30458.33330.00026 8.5 32692.3077

Tabla 3: Resultados de filtración

Resultados

Filtro Papel TelaKp/2 (s/m6) 2E+09 4E+09B (s/m3) 831620 861791Kp (s/m6) 4E+09 8E+09- P(N/mΔ 2) 90045 145203α(m/kg) 6,57E12 2,12E13Rm (m-1) 1.0666E12 1,78E12Tabla 4: Resultados de filtrado

PAPEL TELACs (Kg/m3) 12 12%masa seca 83.2 67.3%Humedad torta

59.6 59.1

Concentración final (Kg/m3)

2 3.99

Tiempo (s) 360 540

ANALISIS DE RESULTADOS

Se puede deducir que el mejor medio filtrante fue el papel filtro dado que nos retuvo más cantidad de masa de sólido.

Se observó una mayor resistencia de la torta con la tela lo cual llevó a un cambio de presión significativo en el sistema.

Debido a las características físicas de la solución a filtrar, la cual se sedimentaba muy rápido, provocó el incremento de la resistencia de la torta, generando así ambigüedades como por ejemplo que en el sistema de filtración tela esta es mayor que en el papel filtro.

Es este trabajo no se puede tener en cuenta los tiempos para la selección del mejor medio ya que las diferencias de presiones no fueron constantes para los dos medios.

El proceso de filtración con la tela generó variaciones de presión considerables, por lo cual era necesario estar regulando el vació para mantenerla constante. En comparación con la filtración con papel filtro el cual si trabajo una presión uniforme durante todo el proceso.

CONCLUSIONES

Para realizar una comparación adecuada debe mantenerse un Área constante, una concentración inicial constante, un volumen de filtrado constante y un cambio de presión constante lo cual nos permitirá analizar la resistencia del medio filtrante para realizar una adecuada selección del medio filtrante.

El rendimiento del papel filtro es del 83% y de la tela del 67% en las condiciones planteadas.

El método propuesto para la determinación de estas constantes (resistencia de medio, y resistencia de la torta), es un método sencillo, eficaz y confiable, pero se recomienda trabajar con mayores volúmenes de filtrado, para obtener datos más precisos.

BIBLIOGRAFIA

GEANKOPLIS C.J, Procesos de transporte y operaciones unitarias, 3ra Edición, Cap 14.2