informe de filtración

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OPERACIONES UNITARIASFILTRACIÓN

INDICE

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OBJETIVO GENERAL

Determinar experimental mente los parámetros de la ecuación de Ruth mediante la práctica realizada por los estudiantes.

OBJETIVO ESPECIFICO

Determinar experimentalmente las diferentes variables que se encuentran en la ecuación de Ruth utilizando el filtro prensa como equipo de separación y como

medio filtrante el papel filtro grueso

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INTRODUCCIÓN

La filtración es una operación básica, de ingeniería química que puede considerarse como un caso especial del flujo del fluido a través de lechos granulares estáticos.

Esta operación es muy utilizada en los procesos industriales en los cuales se hace necesario separar la fase sólida en suspensión contenida en el seno de un líquido. Tal separación es posible por el empleo de una diversidad de equipos llamados unidades de filtración, los mismos que son seleccionados según la naturaleza y grado de complejidad del problema a tratarse.

RESUMEN

Mediante la recopilación de información obtenida en el aula del tema filtración vamos a realizar la práctica experimental usando una solución acuosa de agua y carbonato de calcio, vamos a utilizar el equipo de separación filtro prensa usando como medio filtrante el papel filtro grueso.

Esta operación se realiza para que el estudiante pueda observar el proceso de separación de masas y que pueda tomar decisiones certeras al observar cualquier anomalía o problema en la operación de este equipo que no es complicado y es por Bach.

TEORIA FUNDAMENTAL

FILTRO PRENSA DE PLATOS Y MARCOS

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Un tipo de filtro más satisfactorio y mucho más flexible es el filtro prensa de platos y marcos algunas veces llamado plato embutido .Este se compone de platos muy ligeramente rebordeados y de marcos huecos , montados alternativamente en mismo tipo de estructura que se emplea para el filtro de cámaras. En la fig. 12.5 (ANEXO#1) se representa una vista de un filtro prensa de platos y marcos en la fig. 12.6 (ANEXO #2) una vista frontal de los platos y marcos y en la fig. 12.7, un corte longitudinal a lo largo de la línea BB de la fig. 12.6 Al montar el filtro prensa se coloca en cada plato una tela filtrante, que no se monta sobre los marcos.

Estas telas filtrantes tienen unos agujeros que coinciden con las conexiones de los platos y marcos de forma que cuando se ha montado el filtro prensa, estas aberturas forman una canal continua de longitud total a la de la prensa y coinciden con las condiciones correspondientes de la cabeza fija. Los canales están únicamente en el interior de los marcos y no tienen aberturas en los FIG 12.6 (ANEXO #2) Platos y marcos de salida abierta sin lavado de un filtro prensa de platos y marcos (a) alzados; (b) detalle de los conductos de salida abierta;(c) sección a lo largo de la línea CC de (b)

Los platos .En el fondo de los platos hay unos agujeros que conectan las caras de estos a la salida. La descarga se representa en detalle en la Fig. 12.6 (b) (ANEXO #2) y (c) A medida que se bombea el material que ha de filtrarse a través del canal de alimentación, los marcos se van llenando y se eleva la presión pasando el filtrado a través de las telas filtrante, que corre hacia abajo por la cara del plato y sale por el pico de descarga.

Cuando la prensa esta llena por las tortas se abre y se descarga de la misma forma que se indico en los filtros de cámaras. En un filtro prensa de este tipo de torta no puede lavarse y, por tanto, se descarga conteniendo una cierta cantidad de filtrado que puede ser material útil o inútil.

El dispositivo de descarga abierta indicado en la figura 12.5 (a)(ANEXO#1) a 12.7(b)(ANEXO #3) Es el normal, Cada plato descarga una corriente visible de filtrado en la artesa colectora , y por consiguiente ,, si cualquiera de las tela filtrante se rompe o se destruye, el plato correspondiente se puede poner fuera de servicio sin tener que vaciar la carga completa , Si el filtrado esta caliente o es volátil , o si por otra razón no es de desear la descarga abierta , puede disponerse una descarga abierta , puede disponerse una canal semejante al de alimentación para que recoja esta descarga , como se representa en la figura 12.8 (ANEXO #4),Aquí se tiene un filtrado turbio no hay posibilidad de saber que tela o que telas se han roto sin abrir la prensa.

Filtros prensa con lavado:

La ventaja principal de los filtro prensa de platos y marcos sobre los de cámaras es de relativa facilidad con que puede lavarse la torta. En la figura 12.9 (ANEXO#5) se representan los platos y marcos de un filtro prensa con lavado. En

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la figura 12.10 (ANEXO#6) se representa una sección a través de la parte de la prensa a lo largo de la línea EE de la figura 12.9./ANEXO#5)

Existen dos clases diferentes de platos en las dos figuras anteriores, que se distinguen por las conexiones de los canales. Con objeto de diferenciar estas dos clases de platos y también los marcos, en una práctica universal en la fabricación de los filtros prensa fundir pequeños resaltes en el exterior de los platos para guiar al obrero al montar el filtro. En el plato de la figura 12.9 (a) (ANEXO#5) se conoce como plato de un solo botón, y el de la figura 12.9 (b)(ANEXO #5) siempre tienen dos botones mientras que los marcos (figura 12.9 b) siempre tienen dos botones. La prensa se monta de tal manera que el orden de los botones sea 1-2-3-2-1-2-3 etc., Los diferentes canales se unen a las conexiones de la cabeza fija.

La figura 12.5 (ANEXO#1) representa el conjunto del filtro. Durante la filtración, el canal de lavado esta cerrado por una válvula situada en la cabeza de la prensa.

La filtración se efectúa como se ha explicado anteriormente para los filtros sin lavado , Cuando la filtración ha alcanzado los limites prácticos y se ha formado una torta compacta y bien formada , se cierra la conexión de alimentación y los grifos de salida de todos los platos de tres botones y se introduce agua por el canal de lavado .

Estos canales de lavado lleva unos taladros que los conectan con dos caras de los platos de tres botones , El agua entra por tanto ente cada plato y su tela filtrante, pero como la salida de los platos de tres botones se ha cerrado , el liquide del lavado pasa a través de la torta cae por las cara de los platos de un botón y suelen a través de los grifos de descarga que han quedado abiertos en los platos de un botón. Es obvio que pueden no existir las conexiones entre el canal de lavado y las caras de los platos de un solo botón , Comparando las figuras 12.7(ANEXO#3) y 12.10(ANEXO#6) se verán que el agua de lavado pasa a través de la totalidad del espesor de la torta mientras que durante la filtración pasa a través de solo la mitad del espesor de la torta.

Teóricamente esta resistencia adicional dela torta originada que el agua se distribuya informantemente sobre las caras de los platos de tres botones y que por tanto pase uniformemente a través de la torta , A pesar de esto el lavado es mucho mejor que la proximidades de la entrada del agua, En consecuencia muchos filtros prensa con lavado esta provisto de dos canales de lavado situados en esquinas opuesta diagonalmente , Se lava el filtro primero a través de un canal y después a través del otro.

Si el filtro de platos y marcos con lavado esta dispuesto también para que el filtrado salga en forma cerrada , deben preverse dos canales de descarga separados, puesto que los platos de tres botones han de ponerse fuera de servicio durante el lavado , Un juego de platos de este tipo esta representado en la figura 12.11(ANEXO#7) , El filtro prensa también puede construirse con canales de forma que puedan calentarse o enfriarse.

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En los filtros prensa de los diferentes constructores pueden encontrarse una gran variedad de detalles; estas variaciones son solamente estructurales y la comprensión de la operación de un filtro prensa hará que la identificación de cualquiera de ellos sea una cosa sencilla.

MATERIALES DE CONSTRUCCION

Los filtros prensa usuales se construyen de fundición. Se concibe que puedan construirse de cualquier metal que funda, pero de hecho la mayor parte de estas construcciones son muy caras para ser prácticas. Los platos y marcos recubiertos de plomo o goma pueden emplearse para filtrar líquidos que ataquen a la fundición y se dispone de filtros prensa completamente construidos con madera , Este ultimo precisa ser muy cuidado para que cierre bien y este en condiciones de servicios debido a la tendencia de la madera a alabearse , durante el servicio.

El medio filtrante mas corriente es una cualquiera de los tejidos de algodón, dril o rayadillo. Pueden utilizarse varios tipo de tejido desde la ligera tela de para sabanas hasta la pesada franela o incluso arpillera , Cuando el medio filtrante ha de ser fina , pero la presión puede ser suficientemente alta como para romperlo debe utilizarse una tela espesa de arpillera o yute y sobre ella una tela fina de algodón .

Se ha desarrollado un cierto número de medios filtrante especiales para casos concretos, Con mucho, la disposición mas corriente es la de un filtro prensa de fundición con barra de aceros o canales para los raíles laterales, un tornillo de cierre y una tela de algodón de dril.

FILTRACION EN LA PRÁCTICA

La aplicación d estas ecuaciones se limita a fluidos “limpios” que fluyen a través de lechos porosos, estos lechos presentan una resistencia constante al flujo y el caudal de fluidos a su través es constante para la temperatura y deferencia de presiones dadas (siempre que la permeabilidad del lecho no este afectada por la variación de presión) . Cuando el fluido que circula a través de este lecho , llevan partículas solidas en suspensión que son retenidas por el lecho , la resistencia ofrecida al flujo irán aumentando progresivamente , a medidas que van aumentándose las partículas solidas sobre el lecho con lo cual ira disminuyendo el caudal del fluido a su través si loa temperatura y la diferencia de presiones se mantiene constante.

PROCEDIMIENTO

PROCESO DE PUESTO EN MARCHA DE LA UNIDAD E FILTRACION

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1.-Preparar la solución a filtrar.

Pesar 45 libras de aguaPesar 5 librar de carbonato de calcioPreparar la solución.

2.-Alimentar la solución al tanque mezclador.

3.-Preparar el filtro prensa colocando el medio filtrante y los marcos y platos adecuadamente.

4.-Poner en marcha el mezclador “En nuestro caso ósea el grupo #2 nuestra agitación será manual ya que se averió el agitador”

5.-Poner en marcha el filtro prensa con el encendido de la bomba.

6.-Abrir la válvula #1 de alimentación al filtro.

7.-Abrir la válvula # 2 y #3 y #4 de salida del filtrado.

8.-Con Válvula #5 regula la presión de trabajo.

9.-Se registra el tiempo que tarda en recoger cada litro de filtrado.

10.-Agotada la capacidad del filtro cuando ya no sale filtrado. Se abre el filtro, se retira la torta humedad después de 10 minutos, y se pesa la torta.

11.-Se toma la temperatura del filtrado para determinar su densidad y viscosidad.

12.-Se determina el peso de torta seca y su densidad.

EQUIPO Y MATERIAL EMPLEADO

EQUIPO:

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a) Equipo filtro prensa ubicado en el laboratorio de operaciones unitarias.

b) 1 vaso de precipitación

c) 1 probeta

d) 1 termómetro

e) 1 tanque pequeño para la mezcla.

f) 1 paleta de madera para la agitación manual

g) Papel filtro grueso como medio filtrante.

h) Tabla para recoger las tortas después de la práctica.

i) Balanza para pesar el carbonato de calcio y las tortas.

Para la mezcla:

a) 45 libras de agua.

b) 5 libras de carbonato de calcio.

HOJA DE DATOS EXPERIMENTALES

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HOJA DE RESULTADOS

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ANALISIS DE LOS RESULTADOS

ANALISIS CRÍTICO

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Analizando los resultados obtenidos observamos que no tuvimos problemas antes los datos obtenidos para la resolución del ejercicio, ya que nuestra práctica lo hicimos con agitación manual y no con el agitador y esto pudo haber afectado antes los resultados pero a mi percepción no lo creo , los resultados so satisfactorio.

El análisis simensional de la ecuación de Ruth de filtración hay que hacerlo minuciosamente ya que las unidades tiene que ser compatibles y se tuvo que verificar dato por dato a la hora de reemplazar los datos en la ecuación de Ruth para hallar la resistencia específica de la torta que es 0.011547 m/Kg f.

De ahí el resultado del volumen ficticio se asemeja al que tuvimos nosotros ya que nuestro volumen en la práctica fue de 7 litros en un tiempo de 1332 segundos y en la teoría fue de 7.5 litros en un periodo de 2820.67 segundo esto refleja un margen de error pequeño .

Nuestro líquido clarificado fue excelente, no se observo turbidez en el fluido obteniendo una, torta comprensible ya que esta compacta como una torta Formada por partículas sólidas flexibles, blandas, la resistencia al flujo depende de la caída de presión y varía a lo largo de la torta.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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En conclusión tenemos que la práctica fue buena a pesar que no hubo agitación por parte del equipo sino por parte de los estudiantes, Habiendo así en la práctica una agitación manual.

Nosotros el grupo dos tuvimos problemas en la toma de los primeros datos al obtener el volumen, ya que estaban distraídos el responsable pero no se reflejo en los datos obtenidos, ya que no es tanto margen de erros de los datos obtenidos experimentalmente a los obtenidos teóricamente.

Como recomendaciones debemos estar más atentos en la hora de realizar la práctica,

Debemos dejar lavados los platos y marcos del filtro prensa.

Al realizar los datos para el reemplazado en la formula de la resistencia de la torta observar bien las unidades de cada dato ya que nuestra constante de filtración esta en litros/ segundo y estamos trabajando en metros entonces hay que transformar de litros a m3 y la constante dimensiona que el profesor nos dio es : 127 x106 m kgm/Kgf * h2 y este valor no nos sirve si es que no lo convertimos a m kgm/Kgf * seg2 que al convertirlo es 9.8 m kgm/Kgf Es una recomendación que doy , porque en esto el estudiante no se da cuenta al reemplazar y no dan los resultados.

NOMENCLATURA

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Bibliografía:

Libros de consulta

a) Introducción a la ingeniería Química/ Badger Banchero/ paginas 576-577-578-577-580-581.

b) Problemas de ingeniería química / Joaquín Ocon García y Gabriel Tojo Barreiro/ operaciones básicas /tomo II/ Paginas 340-341

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ANEXOS

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ANEXO#1

ANEXO #2

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ANEXO #3

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ANEXO #4

ANEXO #5

ANEXO #6

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ANEXO #7

FOTOS DE LA PRÁCTICA

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ANEXO#8

VOLUMEN VS TIEMPO

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ANEXO#9

VOLUMEN 2 VS TIEMPO

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ANEXO #10

ΔѲ⁄ΔV vs V

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ANEXO #11

PLATO DEL FILTRO PRENSA

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APENDICE

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CÁLCULOSHallando Densidad de la torta:

4 cm

2.5

cm

3.5

cm

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Hallando Área de filtrado:

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Área de filtrado por 4. Porque usamos 4 papel filtro y este corresponde a un área de filtrado ya que existe 2 platos fijos y 2 móviles.

Hallando ΔP

La presión inicial es 1 atmosfera ya que trabajamos a la presión atmosférica y la presión final es 0.18 bar marcada en el manómetro del filtro prensa

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Hallando M (Concentración de Carbonato de calcio).

Hallando “w” Fracción en peso de sólidos en suspensión

Hallando “C”

El valor de C lo obtenemos de la Gráfica por los valores obtenidos en “X” y en “Y”

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Obteniendo “C”

Convirtiendo gc de horas a segundo;

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Reemplazar Datos en la Ecuacion de Ruth

Hallamos la Resistencia específica de la torta

Hallando Porosidad media

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Hallando Volumen Ficticio

Hallando tiempo ficticio

informe de filtración

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