INFORME DE FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE 2013 - Nelson y Any

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INGENIERÍA DE ALIMENTOS II
 
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS E INGENIERIA
GRUPO CINCO
FILTRACIÓN A PRESIÓN CONSTANTE
ALUMNOS: 	
	CUEVA RUTTE, Nelson
JURADO USCUCHAGUA, Melissa
	RICSE JÁUREGUI, Ananí 
	
CATEDRÁTICO:
ING. EDGAR RAFAEL ACOSTA LOPEZ
INTRODUCCIÓN
El proceso de filtrado es muy importante y ampliamente utilizado en la industria como es el caso de los vinos en el cual estos utilizan coadyuvantes que son los que aceleran el proceso de filtrado generando menor tiempo donde aumentan y mejoran la porosidad del medio filtrante donde los coadyuvantes más utilizados son carbón activado, tierra, talco y diatomeas. 
El presente informe trata de la filtración en la cual es una operación básica considerada un caso especial del flujo de fluidos de lechos granulares estáticos, en la cual nos permite separar las partículas sólidas de las liquidas provenientes de una suspensión a través de un medio fíltrate como papel filtro, tela, placa de porcelana y otros materiales sintéticos, en la cual el fluido considera puede ser liquido (agua) o gas (aire), en el cual los factores de este proceso son temperatura y presión por lo que se considera dos tipos de filtrado que son a presión constante y velocidad constante.
La filtración presión constante en la práctica puede hacerse controlando la diferencia de presión de modo que permanezca constante durante todo el proceso. Es evidente que manteniendo constante la presión, disminuirá la velocidad de filtración, por ir aumentando el espesor de la torta y con ello la resistencia a la filtración.
En el siguiente informe se planteó los siguientes objetivos:
· Familiarizar al alumno con la operación de filtración.
· Obtener experimentalmente los valores de la resistencia específica de la torta (𝛂), resistencia del medio filtrante () y el coeficiente de compresibilidad de la torta (S).
Los Alumnos
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. FILTRACIÓN:
Es la operación Unitaria en la que el componente sólido insoluble de una suspensión sólido-líquido se separa del componente líquido haciendo pasar este último a través de una membrana porosa la cual retiene a los sólidos en su superficie (filtración de torta) o en su interior (Clarificación), gracias a una diferencia de presión existente entre un lado y el otro de dicha membrana. A la suspensión de sólidos en líquidos se conoce como papilla de alimentación o simplemente suspensión, al líquido que pasa a través de la membrana se conoce como filtrado, la membrana es conocida como medio filtrante y a los sólidos separados se conocen como torta de filtración. Como fue dicho, el fluido circula a través del medio filtrante en virtud de una diferencia de presión, existiendo los filtros que trabajan con sobrepresión aguas arriba, presión atmosférica aguas arriba y los que trabajan al vacío, aguas abajo.
La teoría de filtración es valiosa para interpretar análisis de laboratorios, buscar condiciones óptimas de filtración y predecir los efectos de los cambios en las condiciones operacionales. El empleo de esta teoría está limitado por el hecho de que las características de filtración se deben determinar siempre en la lechada real de que se trate, puesto que los datos obtenidos con una lechada no son aplicables a otra. Al comparar la filtración a nivel industrial ésta difiere de la del laboratorio en el volumen de material manejado y en la necesidad de manejarlo a bajo costo. Para obtener un gasto razonable con un filtro de tamaño moderado, se puede incrementar la caída de presión del flujo o disminuir la resistencia del mismo. Para reducir la resistencia al flujo el área de filtrado se hace tan grande como sea posible, sin aumentar el tamaño total del equipo o aparato de filtración. La selección del equipo de filtrado depende en gran medida de la economía.
2.1.1. FILTRO: Un filtro es un dispositivo para remover partículas sólidas de una corriente de fluido (a menudo de un líquido). Ejemplos de esta operación se tiene en: 
· En la industria del papel, para separar pulpa de papel de una suspensión de agua y papel. 	
· En refinación de azúcar, para clarificar soluciones de azúcar y para remover sacarosa de una mezcla. 
· En la recuperación de magnesio de agua de mar, para separar hidróxido de magnesio insoluble. 
· En metalurgia extractiva, para remover residuos minerales indeseados de la lixiviación de oro y plata con soluciones cianuradas. 
· En automóviles, para la limpieza de aceite y aire. 
· En plantas municipales de agua doméstica, para purificar agua. 
Los elementos básicos de un filtro se muestran en la figura Nº 1:
Fig. Nº 1: Flujo a través de un filtro, queque y medio filtrante
Una pulpa, conteniendo un líquido y partículas sólidas suspendidas a una presión de entrada p1, fluye a través del medio filtrante, tal como una tela, gasa, o capa de partículas muy finas. El líquido claro o filtrado pasa con un flujo (volumétrico) Q a través del medio a una región donde la presión es p2, mientras que las partículas suspendidas forman un queque poroso semi-sólido de un espesor siempre-creciente L. 
Un filtro de placas y marcos consiste en varios de estos dispositivos operando en paralelo. La tela está sostenida sobre una placa metálica porosa, y placas sucesivas son separadas por un marco, que también incorpora varios canales 
para el suministro de pulpa y remoción de filtrado. Cuando el queque acumulado ocupa todo el espacio entre placas sucesivas, el filtro debe ser desmontado para descargar el queque, lavar el filtro, y reiniciar la operación. Vistas detalladas se dan en la figura Nº2
	Fig. Nº 2: Los elementos de un filtro de placas y marcos. 
Dependiendo en gran medida de las características del suministro de bombeo de pulpa a presión, dos modos principales de operación se reconocen. 
1. Operación a presión-constante se obtiene aproximadamente con una bomba centrífuga, no operando cerca de su flujo volumétrico máximo. 
2. Operación a flujo-constante se obtiene cuando se usa una bomba de desplazamiento positivo, en cuyo caso la presión de entrada simplemente se ajusta a cualquier valor necesario para mantener el flujo Q en un valor estacionario. 
2.2. TIPOS DE FILTROS:
2.2.1. Filtros rotatorios a vacío: Una desventaja de los filtros de placas y marcos es su operación intermitente, ya que debe ser desmontado y limpiado cuando el queque acumulado ocupa todo el espacio entre las placas. Generalmente, los ingenieros de proceso prefieren las operaciones continuas, que en el caso de la filtración se puede lograr con un filtro rotatorio (tambor) a vacío que se muestra en la figura 3. 
La pulpa a filtrar se suministra continuamente a un estanque grande, en el cual un tambor perforado parcialmente sumergido está rotando lentamente a una velocidad angular ω. El tambor está dividido internamente en varios segmentos longitudinales separados, y por un complejo conjunto de válvulas cada segmento puede ser mantenido a presión sobre o bajo la atmosférica.
Fig. Nº 3:Sección transversal de un filtro rotatorio a vacío
2.2.2. Filtros centrífugos: Un tipo de filtro centrífugo se muestra en la figura 4. Consiste de un canastillo cilíndrico con una superficie vertical perforada (tal como una lavadora), cubierta con una tela filtrante, que está rotando a alta velocidad. La pulpa pulverizada que ingresa al interior es expulsada hacia fuera por acción centrífuga y luego comienza a depositarse una película de queque sobre la pared interior del canastillo. El filtrado descarga a través de las perforaciones y es recolectado en una cubierta exterior. Después que una cantidad apropiada de queque se ha depositado, la alimentación de pulpa se detiene y el canastillo disminuye la velocidad, durante este período el queque es lavado y raspado de la pared. El queque es luego depositado en un recipiente a través de una puerta que se abre en la base.
Fig Nº. 4: Sección transversal idealizada de un filtro centrífugo2.2.3. Flujo a través de lechos rellenos: Se tiene en diversas áreas de la ingeniería química. Ejemplos comunes son: el flujo de un gas a través de un reactor tubular que contiene partículas de catalizador, el flujo de agua a través de columnas con resina de intercambio iónico para producir agua desionizada y el líquido que pasa a través del queque de sólido acumulado sobre el medio filtrante en un filtro. En los casos anteriores, es usualmente necesario predecir para la velocidad de flujo la correspondiente caída de presión. 
El análisis se realiza para el caso de un lecho relleno horizontal, que se muestra en la figura 5, para evitar el efecto complicado de la gravedad. La tabla 1 enumera la notación relevante.
Fig. Nº 5: Flujo a través de un lecho poroso 
Tabla Nº 1: Notación para flujo a través de lechos porosos
2.3. RESISTENCIAS EN UNA FILTRACIÓN:
2.3.1. Resistencias en filtración: El proceso se caracteriza por 3 resistencias: 
a. Pérdida de carga desde succión al queque y desde salida del medio filtrante hasta la descarga del filtro. 
b. Pérdida asociada a la resistencia del medio filtrante, ΔpM 
c. Pérdida asociada a la resistencia del queque, ΔpC 
2.4. Interpretación de datos en una filtración a presión constante.
La ecuación a presión constante:
Es la base para interpretar filtración a presión constante, flujo constante y operación continua. Sin embargo, el uso de esta ecuación requiere del conocimiento de Ve y α. En principio α puede ser estimado a partir de las propiedades el sólido, pero en la práctica es más conveniente evaluar a los dos parámetros en forma experimental, particularmente porque α puede variar durante el ciclo de filtración.
Reordenando la ecuación:
Si una pulpa se filtra experimentalmente a presión constante, un gráfico del recíproco de la velocidad de filtración versus el volumen filtrado permitiría encontrar Ve y α según:
	Pendiente: 
	Intercepto: 
Fig. Nº 6: Datos típicos de una filtración a presión constante, y evaluación de los coeficientes de filtración α y Ve
2.5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FILTRACIÓN:
La eficiencia de la filtración está relacionada con las características de la suspensión, del medio filtrante, de la hidráulica de la filtración y la calidad del efluente. 
Se presentan a continuación los principales factores que influyen en la filtración rápida.
1. Características de la suspensión: De modo general, la eficiencia de remoción de partículas suspendidas en un medio filtrante está relacionada con las siguientes características de la suspensión:
a. Tipo de partículas suspendidas.
b. Tamaño de partículas suspendidas.
c. Densidad de partículas suspendidas.
d. Resistencia o dureza de las partículas suspendidas (flóculos).
e. Temperatura del agua por filtrar.
f. Potencial zeta de la suspensión.
g. Ph del afluente.
2. Características del medio filtrante: Entre las características del medio filtrante que influyen en la filtración, destacan:
a. Tipo del medio filtrante.
b. Características granulométricas del material filtrante.
c. Peso específico del material filtrante.
d. Espesor de la capa filtrante.
Según J.M.Coulson y J.F. Richardson, la operación de sólidos de una suspensión en un líquido mediante un medio poroso que retiene a los sólidos y permite el paso del líquido se denomina filtración. La filtración es esencialmente una operación mecánica y requiere menos energía que la evaporación o el secado, en las que debe suministrarse el elevado calor latente del líquido, generalmente agua. En la operación típica mostrada en la figura se establece gradualmente una torta sobre el medio filtrante incrementándose progresivamente la resistencia al flujo. Durante el periodo inicial del flujo se depositan partículas en las capas superficiales de la tela, formándose el verdadero medio filtrante. Este depósito inicial puede efectuarse mediante un flujo especial de material adecuado. Los factores más importantes de que depende la velocidad de filtración serán entonces:
· La caída de presión desde la alimentación hasta el lado más lejano del medio filtrante
· El área de la superficie filtrante
· La viscosidad del filtrado
· La resistencia de la torta filtrante 
· La resistencia del medio filtrante y de las capas iniciales de torta 
Figura: Principio de la Filtración
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Materiales: 
	
BOMBA DE VACIO
	
EMBUDO DE BUTCHNER
	
MANÓMETRO DE MERCURIO	
	
PROBETAS
	
	
MATRAZ DE KITASATO
	
PAPEL FILTRO
	
	Muestra: 
· Suspensión de almidón al 15 y 20%
3.2 Métodos:
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 1. Tabla de datos de tiempo y volumen a una variación de presión de 1,2 mmHg
	Tiempo (s)
	Volumen (mL)
	ΔΘ
	ΔV
	ΔΘ/ΔV
	Vprom
	0
	0
	
	
	
	
	5
	28
	5
	28
	0.179
	14.0
	10
	42.5
	5
	14.5
	0.345
	35.3
	15
	53
	5
	10.5
	0.476
	47.8
	20
	63
	5
	10
	0.500
	58.0
	25
	73
	5
	10
	0.500
	68.0
	30
	81
	5
	8
	0.625
	77.0
	35
	89
	5
	8
	0.625
	85.0
	40
	96
	5
	7
	0.714
	92.5
	45
	103
	5
	7
	0.714
	99.5
GRÁFICO 1. 	
Cuadro 2. Tabla de datos de tiempo y volumen a una variación de presión de 14,5 mmHg
	Tiempo (s)
	Volumen (mL)
	ΔΘ
	ΔV
	ΔΘ/ΔV
	Vprom
	0
	0
	
	
	
	
	3.06
	25
	3.06
	25
	0.1224
	12.5
	5.17
	30
	2.11
	5
	0.422
	27.5
	8.15
	35
	2.98
	5
	0.596
	32.5
	11.65
	40
	3.5
	5
	0.7
	37.5
	14.5
	45
	2.85
	5
	0.57
	42.5
	18
	50
	3.5
	5
	0.7
	47.5
	22.01
	55
	4.01
	5
	0.802
	52.5
	25.74
	60
	3.73
	5
	0.746
	57.5
	35.47
	70
	9.73
	10
	0.973
	65
GRÁFICO 2. 
Cuadro 3. Tabla de datos de tiempo y volumen a una variación de presión de 36 mmHg
	
	
	
	
	
	
	0
	0
	-
	-
	-
	-
	27.5
	20
	20
	27.5
	0.72727273
	13.75
	35
	30
	10
	7.5
	1.33333333
	31.25
	42
	40
	10
	7
	1.42857143
	38.5
	48.5
	50
	10
	6.5
	1.53846154
	45.25
	54.5
	60
	10
	6
	1.66666667
	51.5
	59.5
	70
	10
	5
	2
	57
	64.3
	80
	10
	4.8
	2.08333333
	61.9
GRÁFICO 3. 
Cuadro 4. Datos de resistencia de la torta y del medio filtrante con respecto a cada variación de presión 
	ENSAYO
	
	 
	 
	1 (36mmHg)
	
	
	
	2 (14,5mmHg)
	
	
	
	3 (1,2mmHg)
	
	
	
	
Gráfico 4. Log () vs Log ()
A. DISCUSIONES:
· En la práctica se demostró que la rapidez de difusión de los gases es directamente proporcional a la temperatura en la que se trabaja, es decir cuanto mayor sea la temperatura mayor será su coeficiente de difusión, uno de los factores que también influye en la difusividad de los gases es el tiempo al que se somete la muestra.
· Al realizar la filtración de la maicena a una concentración del 20% y a una presión de 14,5 mmHg se obtuvo un tiempo de filtrado de 1 minutos y 48 segundos aproximadamente. Con los datos obtenidos de tiempo y volumen, se logró graficar y obtener la ecuación para hallar el tiempo de filtración:
· El volumen de filtrado fue de120 mL, que al reemplazar en la ecuación obtenida, el tiempo de filtración es de 1 minutos y 22 segundos. Como podemos observar, este tiempo no se aleja del obtenido prácticamente, eso nos quiere decir que la ecuación hallada mediante gráfico está muy bien ajustada a los datos reales.
· Para poder hallar el factor de compresibilidad se necesitaba tener como datos las resistencias de la torta a diferentes presiones. Teniendo estos datos se sacó los logaritmos de estas variables para linealizar y aplicar la ecuación de Almy y Lewis; pero al momento de ubicar los puntos en el gráfico se observó que uno de ellos estaba muy disperso de los otros dos. Esto pudo haber sido por varias razones, la variación de presión medida no era la correcta, no se pesó correctamente la torta seca, etc. Es por ello que consideramos solo los 2 datos para hallar el factor de compresibilidad donde no es necesariamente graficarlas, ya que se puede obtener dividiendo la diferencia de logaritmos de resistencias entre la diferencia de logaritmos de presiones. 
· El factor de compresibilidad de la torta resultó 0,0201. Según el texto universitario de ingeniería de alimentos II, el valor teórico de está comprendido entre 0-1, pero el intervalo real de variación es de 0,9 para sustancias altamente compresibles y de 0,15para coadyuvantes. 
· El volumen de la solución de maicena fue de 200 mL y el volumen de filtrado, para una variación de presión de 14,5 mmHg fue 120 mL. Esto nos quiere decir que el rendimiento de la filtración fue del 60%, la cual no es tan beneficioso porque se perdió gran cantidad de líquido en el secado. A una variación de presión de 1,2 mmHg el rendimiento fue de 34,25% y a 36mmHg el rendimiento fue 61%. Según esta relación podríamos decir que la variación de presión que nos arroja un mayor rendimiento de filtración es a 36 mmHg, es decir, a mayor variación de presión, mayor es el rendimiento de filtrado.
CONCLUSIONES
· La resistencia de la torta y la del medio filtrante son directamente proporcionales con respecto a la variación de presión.
· A una variación de presión de 1,2 mmHg, la resistencia de la torta fue de 7,0273*1010m/Kg, y la del medio filtrante 0,0214*1010m-1.
· A una variación de presión de 1,2 mmHg, la resistencia de la torta fue de 7,5237*1010m/Kg, y la del medio filtrante 1,3763*1010m-1.
· El factor de compresibilidad de solución de maicena a una concentración del 20% fue de 0,0201.
BIBLIOGRAFÍA
· GEANKOPLIS, CH. (1998). Proceso de transporte y operaciones unitarias. 3ra edición. Ed. Compañía Editora Continental S. A. de C.V. México.
· WARREN L. MCCABE. (1988) Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Editorial McGraw-Hill. Interamericana. España.
· Arboleda, J. Teoría, diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Lima, CEPIS/OPS, 1981. Serie Técnica 13.
· M. Coulson; J. F. (2003). “Filtración”. Ingeniería Química: operaciones básicas. Tomo II (3ª edición). Editorial Reverté. 
· J.M.COULSON Y J.F. RICHARDSON (2003).”Ingeniería Química”. Editorial Reverté, S.A 
CUESTIONARIO
1.- EXPLICAR LA ULTRAFILTRACIÓN Y LA NANOFILTRACIÓN, MENCIONAR APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.
ULTRAFILTRACIÓN
El principio de la ultrafiltración es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana lo que determina hasta qué punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los microorganismos. Las sustancias de mayor tamaño que los poros de la membrana son retenidas totalmente. Las sustancias que son más pequeñas que los poros de la membrana son retenidas parcialmente, dependiendo de la construcción de una capa de rechazo en la membrana.
Así pues, la depuración mediante ultrafiltración es un proceso en el cual el agua no se depura por un proceso químico ni biológico, sino por filtración a través de membranas, obteniendo aguas libres de microorganismos.
A nivel técnico consiste en impulsar el agua residual a presión mediante bombas eléctricas y obligar a esta a atravesar unas membranas con una luz de paso de entre 0,1 y 0,01 micras. De esta manera se crea una separación de partículas realmente diminutas, del orden de los compuestos orgánicos.
Para evitar la colmatación de las membranas se realiza de forma automática un lavado a contracorriente en intervalos programados.
	
Las ventajas más relevantes que se consiguen utilizando la tecnología de ultrafiltración son:
- Calidad de agua tratada. REUTILIZACIÓN.
- Estabilidad. Calidad del permeado estable con independencia de picos de carga.
- Desinfección. Efluente desinfectado tras atravesar una membrana de ultrafiltración.
- Compacidad. Mínimo requerimiento de espacio.
 - Modularidad. Sistemas fácilmente ampliables sin necesidad de reformas ni ampliación de reactor biológico.
- Mantenimiento. Sistemas muy automatizados, mantenimiento mínimo.
- Eliminación de bulking y espumas de origen filamentoso.
APLICACIONES DE LA ULTRAFILTRACIÓN:
La ultrafiltración se ha vuelto una técnica importante en el tratamiento de las aguas y de los efluentes industriales. Puede utilizarse directamente en la producción de agua potable gracias a su capacidad de retener las bacterias y los virus. Puede igualmente servir en el tratamiento de efluentes para bajar la demanda biológica en oxígeno DBO y la DCO antes de devolver el efluente al medio natural. En algunos otros casos puede utilizarse como pretratamiento antes de la nanofiltración o de la ósmosis inversa.
En el caso de las industrias agroalimentarias es en el tratamiento de la leche que la ultrafiltración ha sido más utilizada en particular para la concentración del lactosuero. 
Otro proceso en este campo es la ultrafiltración de la leche que conduce a la fabricación de queso por concentración de proteínas. 
En las industrias del tratamiento de superficie, la ultrafiltración se utiliza para la regeneración de los baños de pintura por cataforesis utilizados en la industria automovilística.
En el campo de la bioquímica, la ultrafiltración sirve para separar y concentrar enzimas, virus o principios activos que sirven a la fabricación de vacunas.
La ultrafiltración puede igualmente utilizarse para separar emulsiones aceite-en-agua. Las gotículas de aceite quedan retenidas mientras que el agua pasa a través de la membrana.
NANOFILTRACIÓN
La Nanofiltración es una técnica membranaria que llega actualmente a su madurez.
Los esfuerzos realizados por los fabricantes de membranas para desarrollar materiales 
membranarios específicos a esa técnica demuestran el interés cada vez creciente de los usuarios en ese campo. 
Sin embargo, se debe reconocer que la nanofiltración se inició en una forma relativamente confusa; primero se clasificó en el campo de la ósmosis inversa, llamándola hiperfiltración, ya que algunos autores veían simplemente en este el caso de membranas en las cuales la Cuaderno FIRP S451B 19 Técnicas Membranarias de Filtración selectividad era inferior a las membranas de ósmosis inversa. Esas membranas presentaban fugas de retención de iones y por lo tanto al principio tuvieron un interés limitado. 
En realidad el término nanofiltración ha sustituido al término hiperfiltración al mismo tiempo que se definieron características específicas diferentes de aquellas de las membranas de ósmosis inversa y de ultrafiltración. La nanofiltración puede por tanto clasificarse como un proceso intermedio entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración en base a dos características propias:
1. Una estructura microporosa con un diámetro de poro típicamente inferior a 2 nm.
2. Materiales membranarios que llevan en la mayoría de los casos cargas eléctricas; en consecuencia los mecanismos de transferencia y los campos de utilización de esas membranas son bien particulares:
— Punto de corte para solutos de masa molecular inferior a 1000.
— Presiones de trabajo inferiores y flujo de solvente más elevado que en el caso de la ósmosis inversa. 
— Toma en cuenta a la vez los fenómenos de difusión y de convección para describir el flujo de solvente y de soluto.
— Intervención del mecanismo de Donnan para la retención de solutos eléctricamente cargados.
Cuando se examinan en forma muy detallada esos mecanismos de transporte, es posible darse cuenta que estas membranas presentan igualmente un desempeño bien específico tal como una selectividad de separación entre iones monovalentes y iones multivalentes, así como también entre moléculas del mismo tamaño pero presentando carga eléctrica o no.
Actualmente se está comercializando la primera generación de membranas orgánicas que se desarrollaron de acuerdo a los criterios anteriormente definidos.
Se han instalado aparatos industriales en prácticamente todos los campos de aplicación de las membranas. Pueden citarse específicamente algunos sectores como la biotecnología, el agroalimentario, la producción de agua potable, y el campo de las ciencias ambientales que constituye hoy en día el mercado potencial más importante para este tipo de membranas. 
Sin embargo, el crecimiento del mercado de nanofiltración todavía está ligado a la puesta en práctica de nuevas membranas con mejores prestaciones, en particular los nanofiltros de cerámica que deben poder trabajar en condición de utilización muy severas (temperaturas elevadas, solventes orgánicas).
 EJEMPLOS DE APLICACION DE LA NANOFILTRACION
· TRATAMIENTODE AGUAS
El agua, como es símbolo de pureza, se ha vuelto progresivamente un producto alimentario que debe responder a normas de calidad cada vez más severas. Nuevos procesos de tratamiento se han desarrollado con el fin de eliminar el número creciente de microcontaminantes identificados en las aguas de superficie, para lograr y mantener la calidad del agua producida en la red de distribución hasta la llave del consumidor. Cuaderno FIRP S451B 26 Técnicas Membranarias de Filtración
La concentración de microcontaminantes varía grandemente en función del tiempo y no existen métodos de medición en continuo o técnicas de análisis rápidas, por lo que es muy difícil adaptar el proceso clásico de tratamiento a los diferentes tipos de contaminación. Los tratamientos de ajuste final por filtración tangencial con membranas de nanofiltración permiten eliminar esos problemas, y de ampliar el campo de las aguas susceptibles de tornarse potables.
· TÉCNICAS DE DESALACIÓN Y DE ENDULZAMIENTO.
La producción de aguas potables o industriales a partir de agua del mar o de salmuera necesita una tasa de rechazo en sal superior al 95%. Los métodos convencionales de desalinación son la destilación, la electrodiálisis, o la ósmosis inversa. 
La nanofiltración hoy en día se impone como una alternativa válida a la ósmosis inversa para endulzar el agua y para desalinizar parcialmente las salmueras ya que permite trabajar con una presión más baja de 5 a 10 atmósferas, con mejores tasas de rechazo (80-90%) que la ósmosis inversa.
Las membranas de nanofiltración utilizadas actualmente se conciben de manera a reducir la salinidad total (50 a 70% de rebaja) y para eliminar una parte importante de iones divalentes (hasta 95%) principalmente los sulfatos, el calcio y el magnesio que contribuyen a endurecer las aguas. 
En esos resultados se comprueba que la nanofiltración es un proceso de tratamiento de agua que garantiza una buena eliminación de la materia orgánica global, pero que sin embargo, debe estar asociado con un tratamiento oxidante (adsorción-oxidación) para asegurar la total eliminación de los pesticidas.
Se asocia a esa purificación un endulzamiento que es particularmente interesante cuando las aguas a tratar producen un depósito de caliza; en este caso la eliminación de la materia orgánica y el endulzamiento se realizan en una sola etapa. 
Sin embargo en la mayoría de los casos de agua de río, la nanofiltración produce un agua que necesita una remineralización y que por lo tanto requiere la adición de reactivos químicos durante el tratamiento, lo que puede tener como consecuencia la puesta en suspensión de partículas presentes como impureza de la cal.
· OTRAS APLICACIONES
Algunas aplicaciones se han llevado a cabo en el marco de algunos ensayos como:
- la desulfatación y endulzamiento de aguas de minas, 
- el tratamiento de aguas saladas, 
- el tratamiento de agua de superficies cargadas de materia orgánica, o de pesticida.
2.- ANALIZAR UN ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN DE FILTRACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.
XVIII CONGRESO DE INVESTIGACION
SISTEMA DE FILTRACION DE AGUA DE LLUVIA
AUTOR: ALFONSO ACEVEDO TRINIDAD.
AVILA SALGADO ROBERTO.
ASESOR: M. en A. CONSTANTINO VICTOR CORDERO COZATL.
ESCUELA: CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLOGICOS Y INDUSTRIALES Y DE SERVICIOS No. 12
AREA DE PARTICIPACIÓN: PROTOTIPO
TECNOLOGIA Y CIENCIAS DE MEDIO AMBIENTE.
ANTECEDENTES.
El desperdicio de agua en casi toda la población trae como consecuencia que el agua empiece a escasear en la población que existe en nuestro país y para las futuras generaciones. Por tanto debemos hacer conciencia del cuidado del agua dándole un uso correcto tratando de no desperdiciarla en nuestras actividades diarias.
El presente prototipo tiene la cualidad de filtrar el agua de lluvia, Con la que podemos disminuir el consumo del agua potable y generar reservas para nuestras futuras generaciones y con ello poder vivir con mayor tranquilidad.
OBJETIVO.
El objetivo principal es el recolectar y utilizar el agua de lluvia para nuestro beneficio usando un filtro que será fabricado con estos materiales: arena, grava gruesa de río, grava fina de río, grava muy fina de río y carbón activado, los cuales ayudaran a obtener una filtración adecuada para la reutilización del agua de lluvia, teniendo reservas en nuestro hogar que nos servirán para utilizarlas en los meses donde escasea el agua, y así no tener que comprar pipas con agua o si se compran aun, con las reservas que tengamos, la compra de éstas será menor, ahorrando dinero que servirá para adquirir alimentos y artículos de primera necesidad.
METODOLOGIA.
Los métodos y técnicas empleadas en este proyecto están sustentados en libros de filtración, purificación de agua y normas que debe tener el agua para su uso, para ello se utilizó el método de investigación documental y posteriormente se concluyó con el método experimental.
RESULTADOS.
El resultado de este trabajo de investigación apoya la hipótesis propuesta, ya que se obtuvieron resultados satisfactorios con el proyecto, pues se logró el objetivo principal que es el reutilizar el agua de lluvia para nuestro uso propio generando reservas que disminuirán el consumo de agua potable, beneficiándonos enormemente pues el agua potable que se consumía para realizar actividades como: lavar ropa, trastos, automóviles y riego de plantas. Será sustituida por el agua de lluvia que hayamos recolectado. Ayudando a las futuras generaciones para que no tengan que preocuparse por la escasez de agua en nuestro país.
CONCLUSIONES.
La experiencia obtenida en la elaboración de este prototipo fue importante, no precisamente en la innovación del mismo sino en el uso beneficios que de el se obtendrán, lo destacable es que a través de éste, se cree conciencia de la importancia del agua y su uso adecuado, donde con pequeños cambios de hábitos se pueden obtener grandes beneficios en el potencial de recursos que de manera cotidiana se desperdician.
LA FILTRACIÓN POR MEMBRANA: UNA SOLUCIÓN EFICAZ PARA MEJORAR LA CALIDAD ALIMENTARIA
En la industria de la alimentación y la bebida, la separación precisa de partículas es cada vez más importante en la producción de cerveza, zumo de manzana y muchos productos lácteos. La filtración por membrana es un buen ejemplo de tecnología simple y eficaz que se emplea para mejorar la calidad alimentaria y que tiene unas perspectivas de futuro excelentes. 
¿Qué es la filtración por membrana?
En la industria de la alimentación y la bebida, la filtración por membrana es la tecnología más moderna para la clarificación, concentración, fraccionación (separación de componentes), desalación y purificación de toda una serie de bebidas. Asimismo, se aplica para aumentar la seguridad de algunos productos alimentarios, sin tener que recurrir a tratamientos térmicos. Algunos ejemplos de productos finales en cuya elaboración se utiliza esta técnica son los zumos de fruta y verdura, como el de manzana o zanahoria; los quesos (como el ricotta), los helados, la mantequilla o algunas leches fermentadas; los productos lácteos desnatados o bajos en lactosa; la leche microfiltrada; la cerveza, el vino y la sidra sin alcohol, etc.
Principales aplicaciones en alimentación
En la industria de la alimentación y la bebida, la filtración por membrana es la tecnología más moderna para la clarificación, concentración, fraccionación (separación de componentes), desalación y purificación de toda una serie de bebidas. Asimismo, se aplica para aumentar la seguridad de algunos productos alimentarios, sin tener que recurrir a tratamientos térmicos. Algunos ejemplos de productos finales en cuya elaboración se utiliza esta técnica son los zumos de fruta y verdura, como el de manzana o zanahoria; los quesos (como el ricotta), los helados, la mantequilla o algunas leches fermentadas; los productos lácteos desnatados o bajos en lactosa; la leche microfiltrada; la cerveza, el vino y la sidra sin alcohol, etc.
Queso
La ultrafiltración de la leche representa la primera innovación real en la historia de la elaboracióndel queso y ofrece ventajas considerables a fabricantes y consumidores. Durante el proceso de fabricación del queso, algunos de los nutrientes presentes en la leche se pierden en el suero (carbohidratos, vitaminas solubles y minerales). Estas pérdidas tienen consecuencias económicas considerables que encarecen la operación de procesado. La ultrafiltración es un medio eficaz de recuperar estos subproductos que pueden utilizarse subsecuentemente para elaborar otros productos. Al mismo tiempo, se obtienen unos quesos de mayor valor nutricional y mejor precio. Otra aplicación en el caso del queso es el uso de la microfiltración para eliminar microorganismos no deseados de la leche fresca utilizada para elaborar quesos a base de leche cruda.
Leche microfiltrada
Las técnicas clásicas empleadas para incrementar la conservación y la seguridad de la leche se basan en los tratamientos térmicos, tales como la pasteurización y la esterilización. Dichas técnicas modifican algunas propiedades sensoriales de la leche como, por ejemplo, su sabor. La microfiltración constituye una alternativa a los tratamientos térmicos cada vez más empleada para reducir la presencia de bacterias y mejorar la seguridad microbiológica de los productos lácteos, preservando su sabor. La leche fresca microfiltrada se conserva durante más tiempo que la leche fresca pasteurizada tradicionalmente. Por otra parte, existe una novedad en la tecnología de las membranas aplicada a la fabricación que garantiza una seguridad higiénica similar a la “termización” de la leche desnatada a 50°C. Este proceso permitirá la comercialización de una leche nueva, que podrá conservarse a temperatura ambiente durante seis meses y tendrá un sabor similar al de la leche fresca pasteurizada.
Numerosas ventajas
La aplicación de la filtración por membrana ofrece una amplia gama de ventajas tanto para el consumidor como para el productor. 
Por una parte, la tecnología de la filtración constituye un modo eficaz de lograr una calidad y seguridad superiores, sin mermar las características sensoriales fundamentales del producto. Elimina los ingredientes no deseados, como microorganismos o sedimentos, que tienen un efecto negativo en la calidad del producto, mejorando la textura del producto final e incrementando su duración. Por otro lado, puede acortar las etapas de producción y aumentar el rendimiento, permite un elevado grado de selectividad, mejora el control del proceso de producción y sus costes energéticos son reducidos. 
El desarrollo de técnicas de filtración y su distribución sigue adelante. Existe un desarrollo continuo de nuevas aplicaciones basadas en esta técnica. Los nuevos métodos, especialmente el desarrollo de membranas mejores y más duraderas, ofrecen nuevas perspectivas. (1)
	
· Cálculos para hallar la resistencia de la torta y del medio filtrante a una variación de presión de 1,2 mmHg
Para hallar la resistencia específica de la torta, despejamos de la ecuación de K1:
Por lo tanto:
· Cálculos para hallar la resistencia de la torta y del medio filtrante a una variación de presión de 14,5 mmHg
Para hallar la resistencia específica de la torta, despejamos de la ecuación de K1:
Necesitamos los siguientes datos:
 
 
Área del papel filtro:
El peso del papel filtro fue: 0,86 g. 
Al momento de acabar la filtración, el peso de la torta más el papel fue de 67,6 g. 
Colocamos la torta más el papel en una placa para ponerlo en el secador. El peso de la placa fue de 105 g y el peso final después del secado 132,58 g.
Torta seca= 132,58-(105+0,86)= 26,72 gramos
El Volumen de filtrado fue de 120mL
Por lo tanto: 
· Cálculos para hallar la resistencia de la torta y del medio filtrante a una variación de presión de 36 mmHg
Para hallar la resistencia específica de la torta, despejamos de la ecuación de K1: 
Por lo tanto: 
	
Se instaló el equipo de filtración ( flujo vertical) 
Se preparó 200 ml de suspension de almidón al 15 y 20%
Se humedeció el papel filtro y se colocó al embudo de Butchner
Se añadió la solución de almidón al embudo de butchner y se midió el tiempo ,para cada 20 ml de volumen de filtrado 
Se midió la caida de presión con el manómetro , intentando mantener la presion constante. Se realizó 3 ensayos a diferentes presiones 
Después del filtrado , se retira el embudo de butchner con la torta
Se registraron pesos de la placa petri para determinar la humedad 
Se registró peso de la torta para los cálculos necesarios
Vprom vs dT/dV	∆𝜽⁄∆𝑽 = 0.0061V + 0.1259
R² = 0.9648
14	35.25	47.75	58	68	77	85	92.5	99.5	0.17857142857142858	0.34482758620689657	0.47619047619047616	0.5	0.5	0.625	0.625	0.7142857142857143	0.7142857142857143	
Vprom vs dT/dV	∆𝜽⁄∆𝑽 = 0.0113V + 0.1398
R² = 0.901
12.5	27.5	32.5	37.5	42.5	47.5	52.5	57.5	65	75	85	95	0.12240000000000001	0.42199999999999999	0.59600000000000009	0.7	0.56999999999999995	0.7	0.80200000000000027	0.74599999999999933	0.9	7300000000000009	0.99200000000000021	0.96099999999999997	1.2069999999999994	
Vprom vs dT/dV 
∆𝜽⁄∆𝑽 = 0.0301V + 0.2689
R² = 0.9726
13.75	31.25	38.5	45.25	51.5	57	61.9	66.55	70.900000000000006	75	78.75	0.72727272727272729	1.3333333333333333	1.4285714285714286	1.5384615384615385	1.6666666666666667	2	2.0833333333333344	2.2222222222222223	2.3809523809523792	2.5	2.8571428571428572	𝑉 ̅(cm3)
Δt/ΔV
Log (𝜶) = 0.0201Log (∆P) + 10.803
3.6812054970882633	2.2040819802261278	10.876431470166207	10.846788494246409	
 ING. RAFAEL ACOSTA LÓPEZ