Tecnología de Filtración en Procesos Industriales: Métodos y Parámetros Clave

Filtración por Escala de Trabajo

La elección del método de filtración depende en gran medida de la escala de trabajo y las características específicas del proceso. A continuación, se detallan las principales modalidades:

• Gravedad:
  • Laboratorio: Se emplean embudos y filtros de tejidos.
  • Industrial: Se utilizan lechos granulares de partículas.
• Vacío:
  • Laboratorio: Comúnmente se usan embudos Büchner y bujías filtrantes.
  • Industrial: Se recurre a equipos con múltiples hojas o bolsas filtrantes, como tambores, discos o cintas.
• Presión:
  • Industrial: Incluye una amplia gama de equipos como filtros prensa de discos, discos apilados, cartuchos filtrantes y filtros tangenciales.
• Centrifugación:
  • Combina la ultrafiltración con la fuerza centrífuga, utilizando centrífugas de filtro.

Caracterización de los Filtros: Parámetros Clave

Para comprender y seleccionar adecuadamente un filtro, es fundamental conocer los parámetros que definen su rendimiento y características:

• Porosidad: Representa el volumen ocupado por los poros en relación con el volumen total del filtro.
• Superficie Efectiva de Filtración: Es la superficie real ocupada por los poros, similar a la porosidad pero considerada en dos dimensiones (2D).
• Caudal o Velocidad de Filtración: Define el volumen de líquido que se filtra por unidad de tiempo y área.
• Límite de Separación: Indica la dimensión de las partículas más pequeñas que el filtro es capaz de retener eficazmente.

Factores que Afectan la Velocidad de Filtración

La eficiencia y velocidad de un proceso de filtración están influenciadas por diversos factores:

• Presión: Un mayor gradiente de presión resulta en una mayor velocidad de filtración. Esta presión puede generarse por gravedad o por fuerza centrífuga.
• Cantidad y Características de los Sólidos en Suspensión: La velocidad de flujo es inversamente proporcional a la cantidad de torta depositada. La resistencia específica de esta torta depende de factores como la presión aplicada, el tamaño y la forma de las partículas.
• Medio y Área de la Superficie Filtrante: La velocidad de flujo es inversamente proporcional a la resistencia del medio filtrante (R_m).
• Viscosidad del Filtrado: Una mayor viscosidad del fluido aumenta la resistencia al flujo y, por ende, disminuye la velocidad de filtración. Para mejorar la fluidez, se puede recurrir a la dilución con un disolvente de baja viscosidad o a la elevación de la temperatura.

Ultrafiltración

La ultrafiltración es un proceso de separación de moléculas disueltas en un fluido, basado en su tamaño y forma.

• Intervalo de Eficacia: Se define por el peso molecular mínimo y máximo de los solutos que pueden pasar o ser retenidos por la membrana. Generalmente, la membrana retiene el 90% de todas las moléculas con un peso molecular (PM) superior al establecido.
• Aplicaciones: Se utiliza para concentración, purificación, eliminación de impurezas y separación fraccionada de componentes.

Filtración Tangencial

En la filtración tangencial, el fluido a filtrar circula paralelamente a la membrana sin detenerse, lo que ofrece varias ventajas:

• Altas velocidades de filtración.
• Procedimiento en continuo.
• Mínimo depósito de producto en el filtro.
• Gran versatilidad en el manejo de volúmenes.

Para su funcionamiento, es necesario aportar energía para desplazar el fluido de forma tangencial y para mantener la diferencia de presiones necesaria para la filtración.

Filtro de Prensa

El filtro de prensa es un equipo tradicional y ampliamente utilizado dentro de la modalidad de filtración por presión a gran escala. Es en estos filtros donde se acumula el producto que se desea retirar o el residuo sólido (la torta).

Centrífuga de Filtro

Las centrífugas de filtro están provistas de una cesta perforada, que a menudo lleva una tela filtrante. El líquido pasa al interior de la cesta y, mediante la fuerza centrífuga, atraviesa el material filtrante, separando los sólidos del líquido.