Introducción

El filtro prensa es comúnmente usado para separar el solido del liquido, tiene aplicaciones en la industria química, en la azucarera, en la cervecera, cerámicas, etc. Tiene mucha preferencia en la industria debido a su fácil manejo y a su efectividad, pero aunque ayuda mucho también tiene sus desventajas; por ejemplo se necesita mucha mano de obra para operarlo, tiempo de filtrado es grande y esto eleva el costo. Es muy utilizado en la ingeniería química y es un parte muy importante de el aprendizaje de un ingeniero ya que es una pieza básica y sencilla. Existen diferentes tipos de filtro prensa y de diferentes tamaños que varían dependiendo de su aplicación y el costo.

Objetivo

Con este experimento se va a conocer las funciones de este aparato así como sus posibles aplicaciones, se realizará el procedimiento para obtener patrones como la eficiencia, volúmenes, densidades y concentracionesEl filtro prensa es un sistema de filtrado por presión el cual consta de placas con incisiones en forma de canales intercalados con mayas filtrantes puestas en marcos.

Antecedentes

Entre los mecanismos de filtración se encuentran:

Filtración de lecho profundo: en el cual los sólidos se depositan en el medio filtrante.

Filtración profunda: (Con formación de torta), los solidos se depositan en el medio filtrante generando una pasta

Filtración por membranas: Las partículas filtradas permanecen sobre el filtro mientras que las partículas pequeñas permanecen en las mayas

Ventajas del filtro prensa:

Superficie de alto filtrado en poso espacio. Los filtros toleran presiones altas Bajo costo del equipo Calidad de filtración alta

Desventajas del filtro prensa: Proceso discontinuo Necesita alta mano de obra Difícil automatización

Metodología

Diagrama 1

En el laboratorio se empezó por analizar la practica detalladamente así como aclarar los objetivos que queríamos alcanzar. Se leyó con cautela las instrucciones del equipo, el armado, el proceso, el lavado y el secado. Después de haber visto lo anterior se procedió al armado del equipo, esta parte fue un poco compleja ya que muchas veces al armar las lonas y las placas no quedaban bien puestas y se tenia que repetir el acomodo hasta que al final quedaron perfectas para empezar el experimento.

El primer paso fue esperar a que el mezclador obtuviera una sustancia homogénea por lo que esperamos unos 10 min para lograrlos, después se midió la densidad de la sustancia que fue de 1.06.

Armado de placas (lona-marco-lona-placa)x5

Colocar válvulas de alimentación y bomba

Encender equipoLlenar probeta y medir el

tiempo de llenado

Apagar equipo al terminar procesos

Retirar placas

Lavado

Primero se paso agua mezclada con cal con una presión de 0.8 kg/cm2 y se tomaron datos en diferentes tiempo y estos fueron los resultados.

Repeticiones Tiempo Densidad1 7.122 11.133 13.91 1.024 18.52 1.045 22.136 25.88 1.03Tabla 1 (Tiempos de llenado)

Esta tabla nos dice que cada vez que aumenta el tiempo el gasto disminuye y esto gracias a que en las placas se esta quedando atrás el sólido que impide el paso del flujo de agua, entonces esta tabla es coherente con los resultados esperados. Hablando de las densidades tomadas se puede decir que la primera medición durante el experimento fue coherente pues la densidad de la sustancia baja debido a que el sólido que antes formaba parte de la mezcla había quedado en el filtro ocasionando que la sustancia fuera mas liquida. La segunda medición fue un poco fuera de lo normal y nos sacó de contexto pues es casi imposible que la densidad volviera a subir, lo normal es que estuviera bajando. Las conclusiones que podemos tomar es que a la hora de medir la densidad se dejó un lapso de tiempo para que el sólido se asentara en el fondo y esto posiblemente pudo haber sido la falla en nuestra medición.

Después de haber hecho estos llenado en los diferentes tiempo se pasó a desmontar el equipo placa por placa para verificar si el filtrado había sido exitoso, para esto se tomaron medida de la torta en las placas y estos fueron los resultados:

Placa Medida1 1.2cm2 1.3cm3 1.3cm4 1.3cm5 1.4cmTabla 2 (Medidas de torta)

La consistencia en la medida de las placas quiere decir que el filtrado fue correcto y debido a los tiempo de la tabla anterior se puede notar que efectivamente el sólido fue filtrado y separado de el liquido.

Al retirar todo la cal sólida de las placas se pasó a una cubeta plástica la cual fue pesada con anterioridad resultando con un peso de 0.472 kg la cubeta vacía. Esta fue llenada con la torta desprendida de las lonas y terminó con un peso de 3.758 kg de cubeta llena. Esto nos da el numero total de kg retirado de el filtro que es de 3.286kg,

claro que en este experimento no se toman en cuenta la perdida de sólido durante la separación.

Después se tomó una muestra de la cal sólida y se colocó en una caja Petri que fue pesada y después puesta en la estufa, estos fueron los resultados.

Objeto Peso en KgMuestra Cal antes de estufa 0.058 kgCaja Petri 0.040 kgMuestra + Petri 0.098 kgMuestra después de la estufa .084 kgTabla 3 (Pesos de muestra antes y después de estufa)

Esta tabla nos muestra los resultados totales de los pesos ya totalmente secos y sin la cantidad de agua que se queda debido a la mezcla. Esto nos dices que el sólido todavía cuenta con liquido por lo cual no esta filtrado al 100% y por eso se procede a calentar para quitar toda el agua posible.

Finalmente se lavó el equipo.

Corrida 2

En la corrida 2 se hizo lo mismo que en la corrida 1, seguimos los mismos pasos pero ahora se cambió la presión a 1.2 kg/cm2.

1. Montar el equipo2. Verificar que estuviera perfectamente montado y sin fugas3. Abrir la válvula de mezclador

Después se tomo otra ves la densidad y resultó ser muy baja por lo que se debió tomar Cal y agua e insertarlas en el mezclador hasta que tuviera la misma densidad que la corrida para poder estar en las mismas condiciones y realizar el experimento de la mejor manera.

La siguiente grafica muestra los resultados.Repeticiones Tiempo Densidad1 4.49 sec 1.022 4.573 5.594 6.085 6.456 7.067 7.808 8.059 8.0610 8.3511 9.1612 10.45 1.03513 11.5214 13.1215 13.6816 14.7717 14.7918 15.4219 15.6120 16.9521 16.52 Mas rápido22 17.2523 17.2724 17.4525 17.5626 17.63 1.065Tabla 4( Tiempo corrida 2)

En esta tabla se pueden ver los tiempos y se ven que fueron demasiados, esto se debió a que la presión era mas fuerte entonces el gasto no disminuía notablemente en cada probeta que se llenaba. En la repetición 21 se puede notar como el tiempo de ir subiendo poco a poco de manera rara disminuyó, esto posiblemente se deba a que en el filtro la torta del sólido que se quedaba fuera arrastrada una cierta parte por el líquido debido a la presión con la que se estaba trabajando, no se encontró otra explicación.

Hablando de las densidades se tomaron 3, una en la primera llenada, otra en la llenada numero 12 y otra en la última llenada, y se puede ver como la densidad va subiendo lo cual se lo podemos atribuir a la misma presión del flujo que se llevaba sólido y esto ocasionaba que la densidad aumentara. En la ultima medición de la densidad se observó que ya era la misma a la del tanque mezclador por que quiere decir que se filtraba lo mismo y salía lo mismo.

Al retirar todo la cal sólida de las placas se pasó a una cubeta plástica la cual fue pesada con anterioridad resultando con un peso de 0.478 kg pues contaba con residuos de la pesada anterior en la corrida 1. Esta fue llenada con la torta desprendida de las lonas y terminó con un peso de 4.146 kg de cubeta llena. Esto nos da el numero total de kg retirado de el filtro que es de 3.668kg,.

Después de esto se peso en la caja Petri. (Ver tabla 5)

Objeto Peso en KgMuestra Cal antes de estufa 0.066 kgCaja Petri 0.032 kgMuestra + Petri 0.098 kgMuestra después de la estufa .086 kg

Discusión de resultados

Los resultados obtenidos fueron generalmente los esperados antes de empezar el experimento excepto algunos datos que si nos resaltaron nuestras dudas. Como se mencionó anteriormente no se sabe con exactitud que ocasionó estas excepciones pero debido al conocimiento de la teoría y del funcionamiento del equipo se puede deducir lo que pudo haber pasado. En la primera corrida la presión no ocasionó muchos problemas a la hora del filtrado pues el gasto se redujo rápidamente hasta casi cero, en la segunda corrida cuando se aumentó la presión el filtrado fue un poco mas complicado ya que el flujo reducía muy lentamente ocasionando mas llenado de probeta.

Conclusión

En conclusión fue una práctica muy enriquecedora que dejó mucho conocimiento, se aprendió como usar el filtro prensa, todas sus funciones y algunas de sus aplicaciones. El experimento fue muy tardado ya que solo éramos dos personas en el equipo trabajando pero al final salió todo muy bien. Los datos recabados nos dejaron mucho que pensar y mucho análisis que hacer.