12 Filtracion

7/23/2019 12 Filtracion

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FILTRACION

Vladimir A. Arias Arce

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN

MARCOS

EAP INGENIERIA METALURGICA

SEPARACION SOLIDO - LIQUIDO


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FILTRACION

Es la ltima etapa de la separacin del slido lquido.

Va siempre despus de la etapa de sedimentacin y a su vez vaantes del embarque hacia la fundicin o al puerto martimo para la

venta a otros pases.

Entonces su funcin es la de preparar el producto para sutransporte por tierra o por mar, una vez que es transportado

seguir otros procesos de purificacin.


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Este concentrado tiene que tener una mnima humedad para

facilitar su transporte, si esta completamente seco algunas

partculas pueden perderse al manipularlo.

Podemos decir entonces que la filtracin es la operacin de quitar

todo lo que se pueda de agua despus del espesamiento, para ello

intervienen dos elementos principales: el medio filtrante y la

succin por vaco.

La filtracin es una operacin en que el medio filtrante permite el paso

del fluido (agua) pero retiene las partculas del slido.

En todos los tipos de filtracin, la mezcla o lodo fluye debido a lagravedad, la presin (o el vaco) o la fuerza centrifuga. El medio

filtrante retiene y soporta a las partculas slidas que van formado unatorta porosa sobre la que superponen estratos sucesivos a medida

que el liquido va a travesando la queque y el medio filtrante.


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FILTRACIN

La filtracin por arena o antracita consiste en la

purificacin del agua al atravesar un lecho compuestopor alguno de los materiales citados.

La filtracin es utilizada en los tratamientos de afino delas Estaciones de Tratamiento de Agua Potable, ya que lasedimentacin, con coagulacin o sin ella, normalmente noproporciona resultados satisfactorios.

En agua potable se emplean filtros gravitacionales, endonde el agua se mueve por gradientes de gravedad.

Existen dos tipos de filtros gravitacionales que seocupan:

Filtros lentos Filtros rpidos


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El diseo y la valoracin de su eficacia debebasarse en: La comprensin de las variables que controlan el

proceso. El conocimiento del o los mecanismos

responsables de la eliminacin de materiaparticulada.

La operacin completa del proceso de filtracin, engeneral, consta de dos fases: filtracin y lavado oregeneracin(lavado a contracorriente).

Los fenmenos producidos en la filtracin sonsimilares para todas las aguas. Sin embargo, la fasede lavado es bastante diferente en funcin de si elfiltro es de funcionamiento continuo o semi-continuo.


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Clasificacin de los filtros

Tipo de medio filtrante y configuracin del lechoDe una nica capa

De doble capaMulticapaControl del flujoA caudal constante

A caudal variable decreciente

Segn el tipo de funcionamientoContinuosSemicontinuos

Sentido de flujo durante la filtracinDe flujo ascendenteDe flujo descendente


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Filtros gravitacionales lentos:

De importancia histrica significativa.

Su uso ha declinado debido al alto costo de construcciny a las grandes reas de filtracin que se necesitan.

El medio filtrante est constituido por arena noestratificada:

Espesor, cm Tam. Efectivo, mm Coef. Uniform.

Valor medio 60 120 0.25 0.40 1.8 3.0

Valor usual 75 0.35 2 Como soporte del medio filtrante se utiliza una capa de

grava de 42 cm de espesor


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Las tasas de filtracin varan entre 2 y 4 L/m2/min

Los lechos son limpiados por remocin de la capasuperior (3 5 cm) de arena.

La carrera de este tipo de filtros vara entre 20 y 60das.

Su uso se limita a aguas con turbiedad baja, que norequiere de tratamiento previo.

Son efectivos para la remocin de la mayor parte delos slidos en suspensin, excepto para las arcillasfinas y partculas coloidales, ya que stas penetranen las capas inferiores de arena y no son removidasdurante la limpieza.


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Filtros gravitacionales rpidos:

Opera con tasas alrededor de 30 o ms veces la de los

filtros lentos. Por lo anterior, necesita limpiarse 30 veces ms a

menudo.

Las tasas de filtracin varan entre 80 a 120 L/m2

/min,aunque la tendencia actual es disear filtros de altatasa, por lo que es frecuente encontrar tasas de hasta200 L/m2/min e incluso en algunos casos, mayores.

El tamao del filtro est determinado por:- la capacidad de la planta de tratamiento- el nmero de unidades (operacin flexible)- el nmero de horas de funcionamiento de la planta


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En general, las plantas grandes funcionan las 24 horasdel da, mientras que las pequeas operan 8 16 horas.

El nmero de horas de funcionamiento se obtiene delanlisis comparativo del costo de almacenamientoversus el gasto de construir una planta de mayorcapacidad y operarla en forma continua.

El nmero mnimo de unidades suele ser cuatro, aunqueplantas muy pequeas pueden tener slo dos filtros.

La configuracin de los filtros rpidos estdeterminada por los siguientes factores

interrelacionados entre s:i. rea filtranteii. Profundidadiii. Mtodos de lavado

iv. Mtodos de control


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ii. rea Filtrante:

Depende de tres factores:

- El caudal de diseo (QD)- La tasa mxima de filtracin (R)- El nmero de filtros (N)

El rea filtrante se determina como:

Af= QD/R

La superficie de cada filtro es:

A = Af/N


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ii. Profundidad:

Depende: - Del medio filtrante

- Del medio soportante- Del sistema de drenaje inferior- De la carga sobre el filtro- Del mtodo de retrolavado

El medio filtrante es el material que, seleccionado ygraduado, se coloca en una o varias capas dentro del filtro

y a travs del cual pasan las aguas a tratar. Puede estarconstituido por varias clases de materiales, siendo el ms

comn la arena de distintos tamaos y especificaciones. Hoy se usa tambin carbn activado en combinacin con la

arena, ya que tiene < densidad, por su forma tiene >retencin e incrementa la adsorcin de materia orgnica y

bacterias


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ii. Profundidad (cont.):

El medio soportante es aqul que soporta al medio

filtrante. Est compuesto por gravas graduadas y sirvenpara recolectar el agua filtrada y encaminarla a la saliday para distribuir uniformemente el agua de lavado.

El espesor de la capa de grava depende del sistema de

drenaje que se utilice. El sistema de drenaje inferior tiene como funcin

recolectar las aguas filtradas y distribuir las aguas delavado.

Existen diferentes tipo de sistemas, siendo los msusados los Laterales Perforados (malla de tubosparalelos) y las Placas Perforadas.


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iii. Lavado del filtro:

El lavado se realiza forzando agua ya tratada,generalmente a contracorriente.

Los mtodos comnmente utilizados para el lavado delos lechos de medio granular incluyen:

- Lavado c/agua a contracorriente

- Lavado c/agua a contracorriente con agitacin de la superficie- Lavado c/agua a contracorriente y limpieza auxiliar c/aire- Lavado a contracorriente combinado con limpieza c/aire yagitacin de la superficie

Con los tres primeros mtodos es necesario fluidizar elmedio para lograr una limpieza efectiva del lecho al finaldel ciclo.

Lo anterior no es necesario con el cuarto mtodo.


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iv. Mtodos de Control:

Existen dos mtodos bsicos de operar un filtro, loscuales difieren principalmente en la cada de presin atravs de l:

Filtracin a presin constante: Se aplica una presin

constante a lo largo de toda la carrera del filtro. Alinicio, la tasa de filtracin es alta, pero a medida que losporos se van obstruyendo, sta comienza a disminuir y elcaudal decrece.

Filtracin a caudal constante: A medida que el filtrose obstruye, se aumenta la presin de manera de tenersiempre el mismo caudal


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PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO(cont.) Acumulacin de fangos:

Si las bolas de fango se forman principalmente por lodo yflculos, permanecen en la superficie.

Si estn constituidas por arena, penetran en la grava,

provocando grietas tanto en la superficie como en lagrava.

Correccin:

- Rastrillarlas si se encuentran en la superficie

- Uso de soda custica

- Agitacin mecnica o por aire


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PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO (cont.) Incrustaciones en la Arena: Se presenta:

i) Cuando se utiliza cal puede producirse unacristalizacin de carbonato de calcio en el filtro,aumentando el tamao de la arena.Correccin: Carbonatando el filtro. Esto se logra agre-gando almina en el sedimentador. El anhdrido carbnico

resultante reacciona con el carbonato de calcio y loretiene en la solucin como bicarbonato. Otra formaconsiste en introducir uno o ms quemadores en el agua yquemar una mezcla apropiada de gas y aire a presin.

ii) Por la acumulacin de manganeso, la cual forma unacapa negro-parduzca sobre los granos de arena.Correccin:Si es de origen mineral, se puede empapar ellecho con H2SO4. Si es de origen orgnico, puede

emplearse soda custica.


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Filtracin


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Filtracin

Proceso de separacin deslidos desde un lquido,por medio de un medioporoso, el cual retiene elslido, permitiendo el paso

del lquido. El filtro pasa por 3 clases

de resistencia: Resistencia de canales que

llevan la suspensin hasta lacara anterior de la torta. Resistencia de la torta Resistencia del medio

filtrante


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Medio f i l trante

La funcin es generalmente actuar como un

soporte para el cake filtrado, mientras se formancapas iniciales del cake que ayudarn a lafiltracin.

El verdadero medio filtrante es la masa de las

partculas slidas retenidas en el filtro. A su vez,este suele estar soportado en un entramado demetal o de madera.

Se selecciona por su capacidad para retener los

slidos sin producir un cegamiento.

La caida de presin delfiltro es equivalente a lasuma de las presiones generadas por el filtro, latorta y el medio.


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F iltracin a presin

Mientras que los filtros al vaco actancon gradientes de presin mxima de 1atmsfera, los filtros a presin con fuerzasmayores siendo por tanto superiores envelocidad de filtracin.

Producen cakes con humedad inferior a losde vaco.

Desventaja: Son discontinuos (filtrosprensa), por lo que se necesitan unamultitud de unidades de capacidadreducida.


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Filtros clarificadores: Filtros de hoja

Consiste de una serie deelementos filtrantesplanos, denominadoshojas dispuestas en el

interior de una carcasapresurizada.

La solucin es introducidaa baja presin alclarificador y pasa a travsde las placas dejando laspartculas en los lados delas placas.


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Pre-revestido / precoat

Revestimiento superficial de las telas delfiltros con material de tierra diatomea

(material arcilloso).

Funcin: Ayudante de la filtracin formandouna pre capa sobre la tela y garantizando

una superficie permeable


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1Las impurezas de la solucintapan los poros de la tela

fi ltr ante, formando una capa

compacta e impermeable sobre

la superf icie de esta tela,

impidiendo que el f lu jo de la

solucin sea f il trado.

La formacin de la pre-

capa sobre la telafi ltr ante garantiza una

superf icie permeable,

dejando pasar la

solucin clara,

reteniendo los slidos

que vienen con sta.

La dosif icacin de

Diatomita dur ante

la operacin del

fi ltr o impide la

formacin de una

capa permeable

sobre la pre-capa

manteniendo la

porosidad del Cake.

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FILTRACION DE SOLUCIONES


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FUNCIONES DE LA PRE-CAPA

Evitar que la superficie filtrante ( tela,papel , etc. ) sea obstruida porimpurezas, prolongando de este modo

la duracin del ciclo de filtrado.

Facilitar la limpieza de la superficiefiltrante al final del ciclo.

Producir el efecto clarificante alcomienzo del ciclo.


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a. Filtro convencional, mo-

nomedio, flujo descendenteb. Filtro convencional, bi-medio, flujo descendentec. Filtro convencional, mo-

nomedio, de lecho profundo,flujo descendented. Filtro de lecho profundoy flujo ascendente


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Medio filtrante


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Los filtros se clasifican de acuerdo conla naturaleza de la fuerza impulsora que

provoca la filtracin.Es entonces que podemos considerarfiltros al vaco y filtros a presin

continuos.

QUEQUE = MINERAL FILTRADO


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FILTROS AL VACO

Se utilizan cuando es convenientepracticar una operacin continua

especialmente en los trabajos de granescala.

Existen dos tipos de filtro al vaco:


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Filtro de vaco

Filtro a tambor

Filtro a discos


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Dispositivos de alimentacin continua* 1 Espesado: Pulpa acondicionada drena porgravedad

* 2 Zona de aplicacin de presin

Separacin de la torta deshidratada.

COMPONENTES1. Bombas de alimentacin de pulpa al filtro

2. Equipos de dosificacin de polielectrolito

3. Bombas de lavado de telas con grupo de presin4. Floculador

5. Filtro Banda

6. Cinta o tornillo para evacuar fango seco

FILTRO DE BANDA


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DISEO DE FILTRO BANDA


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Principales caractersticas queinfluyen en el rendimiento

Caractersticas de la pulpa

Mtodo y tipo de acondicionamiento

del fango Presin aplicada a las bandas

Porosidad y ancho de las bandas

Velocidadde giro de las bandas


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Filtro a tambor:

El tambor filtrante esta sumergido en lasuspensin a tratar, la aplicacin de vaci almedio filtrante origina la formacin de undeposito o torta sobre la superficie exteriordel tambor conforme este va pasando en sugiro por la suspensin. El tambor est divido

en segmentos cada uno de los cuales vaconectada a la vlvula distribuidora y por lacual se aplica el vaco.


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Filtro de vaco a tambor


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Filtro de discos:

Funciona bajo el mismo principio que el

tambor, pero su superficie filtrante est

dispuesta en discos en vez de la perifrica deltambor.

Los sectores individuales de los discospueden cambiarse de modo independiente

mientras que los restantes continen

trabajando.


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Filtro de discos


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Funcionamiento del filtro

Esquema de un filtro de discos a presin


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Cuidados en la operacin de filtrado

El queque tiene que ser grueso y seco; para ello hay que alimentar

al filtro una pulpa espesada de densidad alta.

El agua succionada debe ser limpia con nada o pocos slidos en

suspensin. Se enturbia cuando hay huecos en el pao o lona o los

tubos de vacos estn agujereados.

Evitar que se plante el filtro; un filtro se planta cuando la pulpa que

se alimenta al filtro es demasiado diluida o demasiada espesa.


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Debemos vigilar lo siguiente:

La densidad del lodo que se alimenta.

El nivel del lodo dentro del tanque.

El espesor o grosor del queque y humedad

remanente.

La lnea de vaco.

Limpieza de la seccin.

Lubricacin y limpieza de las bombas de vaco.

Lona o pao filtrante.


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FILTROS A PRESIN

DefinicinLos filtros a presin producen, por lo

general queques con humedadesinferiores a los filtros de vaco. Suaplicacin es muy efectiva para

minerales lamosos cuya filtracin alvaco resulta en queques con gradosde humedad excesivamente elevados.


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Tipos de Filtro a presin

Filtro Prensa (filtro de

placas y marcos), filtro

discontinuo


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Filtro Larox

(automtico de origen

finlands), filtrocontinuo.


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Ventajas

Mientras que los filtros al vaco actan congradientes de presin mximas de 1 atmsfera (omenos en plantas situadas a altura), los filtros apresin actan con fuerzas varias veces menores,siendo por consiguiente superiores sus velocidadesde filtracin hasta que se obstruyan los poros delqueque.

Los filtros a presin tienen una diseo ms sencilloy robusto que la de los filtros de vaco ya quecarecen del equipo de vaco.


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Para corregir, aunque seaparcialmente, estos inconvenientes,los fabricantes han automatizado losfiltros prensa ms modernos. Ej. Losciclos de llenado-secado abrir/descargar lavar tela cerrar y

llenar de nuevo etc. Pueden serprogramados y ejecutadosmecnicamente sin intervencinpersonal.


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Filtros Larox

Uno de los modelos ms perfeccionados de prensa-filtros

automticos es fabricado por Larox de Finlandia. El filtro Larox

consta de una serie de cmaras de presin, en un conjunto

montado verticalmente atravesadas por una cinta sin fin cuyo

movimiento mecaniza la descarga del "queque", permitiendo al

mismo tiempo lavar la tela con agua por ambos lados, despus

del ciclo de filtrado, para restablecer su porosidad.


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FILTROS LAROX

Operacin totalmente automtica, no precisa

personal de modo fijjo y directo para su cuidado.

Mnima humedad residual en el queque filtrado, con

un lquido filtrado con escasos o casi nulo contenido

de slidos.

Lavado continuo de la tela en cada uno de los ciclos

de filtrado, mediante inyeccin de agua a presin.


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FILTROS LAROX

Utilizacin de ambas caras del tejido filtrante de

modo consecutivo, ya que cada placa sucesiva lecorresponde la cara opuesta del tejido de la placa

anterior.

Alimentacin de pulpa mediante bomba centrfuga a

media presin.

Descarga de la torta sin problemas y ayudasexteriores, debido al movimiento de la tela filtrante,

que desaloja la torta de la cmara, antes de la

descarga.

FILTROS LAROX


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FILTROS LAROX

Descarga de la torta sin problemas y ayudasexteriores, debido al movimiento de la tela filtrante,

que desaloja la torta de la cmara, antes de ladescarga.

Mnima, superficie requerida para la instalacin in

situ.Mnima humedad residual, obtenida en estos filtros

a nivel industrial del concentrado.

Mayor velocidad de filtracin.

Posibilidad de ampliacin, mediante la instalacinmediante capas supletorias, sin modificaciones

importantes.


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FILTROS PRENSA

Posee un conducto nico para la introduccin de la

suspensin y del lquido del lavado y un solo orificio

en cada placa para el desage del lquido filtrado.

La presin ejercida sobre la suspensin de

alimentacin al filtro prensa obliga al filtrado a pasar

a trves de las telas a cada lado de las placas y a

circular hacia la salida por el espacio que existe

entre la tela y la placa.

Las materias slidas en suspensin se acumulan

en las telas o paos a ambos lados de las placas.


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FILTROS PRENSA

Al cabo del tiempo necesario slo resta disponible

para la suspensin una pequea parte del espacio

libre originalmente existente entre las placas y debe

interrumpirse la llegada de alimentacin.

Despus de lavada el queque se interrumpe la

afluencia del lquido del lavado; el queque se

desprende y cae en un depsito situado bajo el filtro

prensa.


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Q CO C O


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EMBARQUE DE CONCENTRADO


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Gracias por su atencin

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