INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA

LABORATORIO DE BIOSEPARACIONES

PRACTICA NO. 2FILTRO PRENSA

PROFESORES:RIVERA HERNANDEZ AGUSTINNUEVO ESPINOZA NADIAALUMNOS:BALDERRABANO AGUILAR LETICIAMEJA FERNNDEZ ALEXANDRO ANTONIOROJAS RAMOS NIAN ZETSOSA HERNNDEZ SEALTIEL SAMARAVARGAS BEDOYA SERGIO

GRUPO: 6AM3FECHA DE ENTREGA: 22 DE FEBRERO DEL 2013EQUIPO 3

Introduccin:La filtracin es la separacin de partculas slidas a partir de un fluido mediante el paso del fluido a travs de un medio filtrante o pared separadora sobre el que se depositan los slidos. El fluido puede ser un lquido o un gas, y la corriente valiosa procedente de un filtro puede ser el fluido, los slidos o ambos productos. (McCabe, 2003)Con frecuencia la alimentacin se modifica mediante un pre-tratamiento con el fin de aumentar la velocidad de filtracin por medio de calentamiento, re cristalizacin o adicin de un coadyuvante de filtracin, tal como celulosa o tierra de diatomeas. (McCabe, 2003)Clasificacin:El fluido circula a travs del medio filtrante en virtud de una diferencia de presin a travs del medio, por tanto los filtros se clasifican en virtud de este aspecto en: filtros que operan con presin superior a la atmosfrica en la corriente superior del medio filtrante y lo que lo hacen con presin atmosfrica en la corriente superior al medio filtrante y el vaco de la corriente inferior. Pueden ser continuos o discontinuos dependiendo de la descarga de los slidos filtrados se realice en forma continua o intermitente. (McCabe, 2003)Los filtros se dividen en tres grupos principales: Filtro torta: separan grandes cantidades de slidos en forma de una torta de cristales o un lodo.Filtros clarificadores: retiran pequeas cantidades de slidos para producir un gas limpio o un lquido transparente.Filtros de flujo transversal: la suspensin de la alimentacin fluye bajo presin a velocidades ligeramente altas atravesando el medio filtrante, se forma una capa delgada de slidos en la superficie del medio, pero la alta velocidad del lquido mantiene la capa formada. (McCabe, 2003)Objetivos:Objetivo General: Desarrollar el manejo del filtro prensa, revisar el proceso de filtracin en el filtro e identificar las variables presentes.Objetivo Particular:Reconocer los elementos del filtro prensa.Revisar los efectos de las diferentes variables.

Desarrollo experimental:

RESULTADOS:Tabla 1. Caractersticas del equipo de filtracin.ElementoDescripcinFiltro Prensa.MarcaDidacta ItaliaMaterial de la fabricacinAcero InoxidableBomba de alimentacinBomba de tornillo.Medio filtranteLona.Material de los marcos y placasPlstico.Nmero de marcos7Dimensiones de los marcos.(17 *17) cm exterior y 2.6 cm de dimetro.Dimetro del tanque de alimentacin.2.7 cmDimetro del tanque del filtrado.55.5 cm

Tabla 2. Datos del tanque de alimentacin.Diametro (m) 0.555 Atura (m) 0.835 Volumen (m) 0.202005567 Volumen (L) 202.0055672

Tabla 3. Parmetros de filtracin. Almidon 2.1Kg en 70 L Concentracin kg/m 30 rea del marco m (0.17 x 0.17 m)0.0289 Viscosidad (25C) pa*s 8.94E-04

DIAGRAMA DE FLUJOM-100L-210H-200F-300MezcladorBomba RotatoriaFiltro prensaTanque de retencin

132Balance De MateriaCorrientes del procesoSolucin de almidn1Filtrado23SlidosComponentesAgua70L43.350Almidn2100g0825

IPN UPIBIDiagrama de flujo Filtro prensaEquipo 3

La distribucin de la torta en los marcos fue de aproximadamente.

Tabla 4. Registro de datos de filtracin.Tiempo (min)Altura del filtrado (cm)Volumen (L)Presin (Kg/m)Vol. Filtrado (L)049.67691343015.513.30575633.6288425252614.5153734.838456736.515.72498436.04807087547.317.66036737.98345355558.219.837672310.1607590768.721.047287311.370373257921.773055312.0961417581024.192284314.5153701910.324.918052315.241138611010.826.127666316.450752781111.327.33728317.66036696121229.03074319.35382681312.730.7242321.047286651412.931.208046321.531132321513.332.175737322.498823662015.537.498039327.821126032517.542.336496332.659582733019.346.691107337.014193763520.349.110336339.43342211402253.223024343.54611034523.356.368021346.691107165024.158.303403348.626489845524.960.238786350.561872526025.762.174169352.4972552652662.899937353.2230237

Grfica 1. t/V vs V.

Grfica 2. V vs T

Grfica 3. P vs T

Figura 1. Determinacin de las constantes.

Tabla 4. Rm (resistencia del medio filtrante) y (resistencia especfica de la torta).kp/2932408Kp (s/m)1864816B (s/m)18150(m/Kg)116184.6236Rm (m)3.45E+11

ANLISIS DE RESULTADOS Los filtros prensa pueden operarse a presin constante o puede incrementarse gradualmente la presin para mantener el volumen de filtrado constante ya que comnmente se emplean bombas centrfugas con estos equipos, la filtracin se da inicialmente a tasa constante seguida de a presin constante (Geankoplis, 2005).Geankoplis, 2005 menciona que: En las etapas iniciales de la filtracin la primeras partculas slidas que entran en contacto con el medio filtrante se incrustan en ste, y reducen el rea superficial de los pasajes por donde fluye el lquido aumentando la resistencia al flujo de ste. Conforme procede la filtracin una capa de slidos se acumula aumentando de grosor con el tiempo en la cara corriente arriba del medio filtrante. Una vez formada sta torta, se vuelve en s el principal medio filtrante.Con esto se puede decir que la distribucin de la torta en las unidades de filtracin usadas no fue homognea, esto debido a que no se purgo exitosamente el equipo durante la corrida que se realiz con agua, provocando que en los primeros minutos se observara un llenado total del medio filtrante, sin embargo conforme aumentaba el nmero de unidades de filtracin, se produjo una disminucin en cada una de ellas.La resistencia del medio filtrante obtenido es de 3.45*1011/m y la resistencia especifica de la torta tiene un valor de 116184.6236 m/Kg, lo cual Weber, 2003, menciona que una resistencia especfica alta como la que se obtuvo indica una deshidratacin pobre.Al lavar el equipo se observ una gran cantidad de almidn lo que repercute al balance de materia.En la tabla se observa que entre mayor tiempo transcurra el volumen de filtrado es menor puesto que los marcos se empiezan a saturar y esto atribuye que los canales por donde pasa el filtrado empiecen a desaparecer.

CONCLUSIONESEl filtro prensa es un equipo til para la separacin de slidos en una suspensin, aunque el filtrado no se recuper de una manera completamente pura, ni el slido pues se observ un porcentaje importante de humedad en el almidn.La desventaja de este tipo de filtros que son de tipo intermitente es que se debe de parar el proceso para sacar la torta, esto conlleva en la industria prdida de tiempo y dinero.Este tipo de filtro opera en contacto con el ambiente.Las placas de filtracin son capaces de retener las partculas que causan la turbidez de los lquidos, debido a la accin de los mecanismos de tamizado y de adsorcin en profundidad, as como tambin por los fenmenos de interceptacin inercial y difusional.El filtro prensa es muy utilizado en el rea de Ingeniera ambiental el que utilizan en tratamiento de lodos as como en el rea de ingeniera en alimentos prensando caas de azcar para obtener su jugo as como la fabricacin de vinos y cervezas.BIBLIOGRAFA.Geankoplis C,J. (2005) Procesos de Transporte y operaciones Unitarias. 4ta edicin, CECSA, Mxico p.900-1022McCabe,(2003), Operaciones Unitaria Ingeniera Qumica, McGrawHill, Mxico,p. 1070-1077Weber J. W. Control de la calidad del agua: Procesos fisicoqumicos. Revert. Espaa, 2003. 564 p.

ANEXOS. MEMORIA DE CLCULO Volumen del tanqueDimetro=0.555 mAltura=0.835 m

Nota: Realizar el mismo procedimiento para calcular el volumen a diferentes alturas. Volumen filtradoPara el tiempo de 60 sVolumen inicial del tanque= 9.67691 LVolumen a los 60 s= 13.30576 L

Calculo de Tiempo entre volumen de filtracinTiempo= 60 sVolumen =3.62885 L

Resistencia especifica de la torta

De la ecuacin de la recta de obtenemos:

Calculo de la resistencia del medio.

De la ecuacin de la recta obtenemos:

B= 18150

Gua De Operacin Del EquipoRecomendaciones. Revisar instalacin elctrica antes de conectar el equipo Acomodar perfectamente los elementos filtrantes para evitar derrames al arrancar y desmontar el equipo Controlar las fugas en el filtro prensa y tanques de alimentacin como en retencin. Mantener buenas condiciones de mezclado en el tanque de alimentacin, para evitar que la mezcla agua-almidn sedimente.El filtro prensa consta de una estructura metlica de acero inoxidable que le da soporte.

Placa fijaPistn

Placa mvilBarras de soporte de elementos filtrantesCharola receptora

Figura N 1. Estructura del filtro prensa

Bomba rotatoria de desplazamiento positivo

Motor de la bombaSalida al filtroEntrada de mezclaBombaFigura N 2. Bomba del filtro prensa (equipo auxiliar)

Figura N 3. Equipo de control de encendido apagado del motor de la bomba

Accesorios del filtro Prensa

Llave de purgaManmetroVlvula de SalidaTubera de salida

Tubera de entradaVlvula de entrada

Figura N4. Instrumentos de medicin y control del filtro prensa

Medio filtrante de Lona, con empaque de poliuretano

Figura N5. Medio filtranteEntrada de la mezclaMedio filtranteSalida del clarificadoEmpaquePestaas para su soporte en el filtro prensa

Placas y Marcos

Entrada de la mezclaOrificios de entrada de la mezclaOrificio de purgaOrificios de salida del clarificadoPestaas para soporteRanura indicadora de salida

Salida del clarificadoFigura 6. Placa del filtro prensa

Figura 7. Marcos del filtro prensaEntrada de la mezclaOrificios de entrada de la mezclaOrificios de salida del clarificadoPestaas para soporteRanura indicadora de salida

Armado del filtro prensa.1. Con el siguiente orden colocar en el filtro prensa; placa, medio filtrante, marco, por ltimo se coloca un medio filtrante cada uno debe colocarse con la ceja hacia arriba y as sucesivamente hasta llegar al marco de acero. El nmero de mdulos depender de la cantidad que se desee filtrar.

Placa

Figura 8. Vista de los elementos montadosMedio filtranteMedio filtranteMarcoPlaca2. Hacer presin con el pistn o tornillo para que los marcos y las placas queden totalmente compactados a los filtros.3. Conectar el equipo.4. Purgar la tubera del filtro hasta que el flujo sea constante.5. Cerrar la vlvula de la tubera del filtrado.6. Abrir la vlvula del tanque de alimentacin.7. Verificar que no existan fugas entre las placas y los marcos.8. El proceso se maneja en lote ya que se requiere una limpieza constante del equipo ya que en los medios filtrantes se depositan los sedimentos lo cual genera un incremento de presin, una variacin de flujo y a su vez una velocidad de filtracin menor.

Tanque de retencin Tanque de alimentacin Filtro prensa ArmadoFigura 9. Equipo en operacin9. Una vez terminado el proceso se libera la presin de la prensa y se retiran los marcos de forma recta para evitar tirar la torta.10. Al terminar la operacin, apagar el motor de la bomba, desconectar el equipo.11. Limpiar el exceso de torta en los tubos de alimentacin y se retiran los posibles sedimentos.Precauciones.Conectar debidamente el equipoControlar la salida de la charolaUtilizar la concentracin adecuada de slidos, de forma que esta no dae el motor de la bombaPrensar lo suficiente para evitar fugas