TP FILTRACIÓN

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OPERACIONES UNITARIAS I 
Ciclo Lectivo 2023 
 
FILTRACIÓN- O.U.1 Página 1 
 TRABAJO PRÁCTICO Nº 10 
FILTRACIÓN 
Ejercicio N°1 
Se cuenta con los siguientes datos de filtración de una suspensión de CaCO3 en agua a 25 ºC a presión 
constante (-∆P) de 338 kN/m2. El área de filtración de la prensa de placas y marcos es 0,0439 m2 y la 
concentración de la suspensión es 23,47 kg sólido/m3,  = 8,93x10-4 kg/m·s Calcúlense: 
a) Las constantes α y Rm, 
b) El tiempo necesario para obtener 3,37 m3 de filtrado en una prensa de placas y marcos que tiene 
20 marcos y un área de 0,873 m2; 
c) El tiempo de lavado y el tiempo total del ciclo de filtrado, usando al final del proceso un volumen 
de agua igual al 10% del volumen de filtrado, suponiendo que la limpieza del equipo requiere 20 
min. 
d) Calcule la Capacidad de filtración 
Los datos están expresados como t = tiempo en s y V = volumen de filtrado en L. 
 
 
Tiempo [s] 4,4 9,5 16,3 24,6 34,7 46,1 59 73,6 89,4 107,3 
Vol. 
Filtrado [L] 
O,498 1,00 1,50 2,00 2,498 3,002 3,506 4,004 4,502 5,009 
 
 
Ejercicio N°2 
 
En una instalación experimental de filtración, en la que se ha dispuesto un filtro con 0,30 m2 de 
superficie filtrante y se ha operado a 20 C, se ha trabajado con un líquido turbio que contenía una 
fracción de sólidos (de precipitación) de 0,025. La viscosidad del líquido madre es de 1,2 centipoise. 
Para ver la influencia de la presión se han practicado dos ensayos que han dado los siguientes 
resultados: 
 
Volumen filtrado Tiempo (segundos) 
(litros) ∆p = 1,98 Kg/cm2 ∆p = 3,45 Kg/cm2 
1,0 14 9,5 
1,5 24,2 16,3 
2,0 37,0 24,6 
2,5 51,7 34,7 
3,0 69,0 46,1 
3,5 88,8 59,0 
4,0 110,0 73,6 
4,5 134,0 89,4 
5,0 160,0 107,3 
 
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Se trata de calcular el tiempo que se necesitará para filtrar en un filtro industrial ya construido, cuya 
superficie de filtración es de 20 m2, trabajando a presión constante de 4,5 kgf/cm2, y 5 m3 de filtrado. 
Para mayor sencillez de las operaciones supóngase que la resistencia del paño es despreciable frente 
a la que ofrece el precipitado. 
 
 
Ejercicio 3 
Una suspensión de carbonato de calcio en agua, de composición 0,070 en fracción en peso de 
carbonato de calcio, se somete a un proceso de filtración a una diferencia de presiones constante de 
2,5 atm, en un filtro cuya área de filtración es de 200 cm2. La densidad de la torta seca resulta 1,6 
g/cm3 y la del carbonato de calcio sólido es de 2,93 g/cm3. Los resultados obtenidos a 20 °C son los 
siguientes: 
 
Volumen de filtrado [L] Tiempo [s] Volumen de filtrado [L] Tiempo [s] 
0.2 2.3 1.6 43.2 
0.4 5.5 1.8 53.3 
0.6 9.8 2.0 63.4 
0.8 14.6 2.2 75.0 
1.0 20.0 2.4 87.4 
1.2 26.7 2.6 100.5 
1.4 34.7 
 
Calcular: 
a) La fracción de hueco de la torta 
b) El volumen de filtrado equivalente a la resistencia ofrecida por el medio filtrante 
c) La resistencia específica de la torta 
d) La superficie específica de la torta 
e) Calcular el tiempo de ciclo, cuando el tiempo necesario para la carga, descarga y limpieza del 
filtro es de 20 minutos. 
f) El volumen de suspensión y el tiempo de filtración que ha de tratarse en un filtro de 1 m2 de 
superficie de filtración para obtener una torta de 2,5 cm de espesor cuando se efectúa la 
filtración a una caída de presión constante de 2,5 atm. 
 
Ejercicio 4 
 
Se realizaron filtraciones de una suspensión en un filtro piloto de laboratorio que opera con una 
Δ𝑃=0.75 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2, el cual tiene un área de filtración de 𝐴=0.0975 𝑚2. Los resultados de las 
filtraciones se muestran en la tabla 
 
 
 
 
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V (𝒎𝟑) t (𝒔) 
0 0 
0.0227 600 
0.0375 1200 
0.0492 1800 
0.0606 2400 
0.0681 3000 
 
Se desean escalar los datos obtenidos a un filtro prensa que opera a una Δ𝑃𝑒=1.7 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2, para 
poder determinar el número de marcos, que mide cada uno 𝐿=35 𝑐𝑚 de longitud de largo y ancho. 
El tiempo y volumen de filtración en el filtro prensa es de 7500 𝑠 y 3.698 𝑚3, respectivamente. 
 
Ejercicio 5 
 
Una suspensión acuosa que contiene un 7% de sólidos insolubles es filtrada, a razón de 10 ton/h, 
utilizando un filtro prensa de placas y marcos, que trabaja a presión constante de 3 atm. 
Experimentalmente se ha encontrado que la torta depositada contiene un 50% de humedad, siendo 
la densidad del sólido seco 3,5 g/cm3, y el diámetro equivalente de las partículas depositadas 0,002 
mm. El lavado de la torta depositada empieza cuando se han filtrado 10 000 kg/h de la papilla de 
alimentación, utilizándose 150 litros de agua; mientras que en las operaciones de descarga, limpieza 
y montaje se emplean 30 minutos. Si se considera despreciable la resistencia que el medio 
filtrante ofrece a la filtración; Calcular: 
a) La resistencia específica de la torta, 
b) Volumen de agua filtrada al cabo de una hora, 
c) Tiempo necesario para realizar el lavado 
 d) Capacidad de filtración. 
Datos: Para la constante de Kozeny considerar K = 5. Densidad del agua = 1 000 kg/m3, 
viscosidad=1 mPa.s. 
 
Ejercicio 6 
En un filtro de hojas con régimen de filtración a velocidad constante se separan 150 litros de 
filtrado después de 30 min de filtración. Durante los 30 primeros minutos la diferencia de presiones 
aumenta desde 0,3 kgf/cm2 a 3 kgf/cm2. Calcúlese el volumen de filtrado que se obtendría en los 30 
min si el filtro trabajara a la presión constante de 3 kgf/cm2, para filtrar la misma suspensión. 
 
 Ejercicio 7 
Los siguientes datos corresponden a la filtración de una suspensión de CaCO3 en agua a 25ºC a 
presión constante (- P) de 190 kN/m2. El área de filtración de la prensa de placas y marcos es 0,045 
m2 y la concentración de la suspensión es 23,5 kg sólido/m3 de filtrado. Calcúlense: a) las constantes 
 y Rm y b) el tiempo necesario para obtener 16 m3 de filtrado en una prensa de placas y marcos que 
tiene 25 marcos y un área de 0,85 m2; c) el tiempo de lavado y el tiempo total del ciclo de filtrado, 
usando al final del proceso 1,8 m3 de agua para el lavado del filtrado, suponiendo que la limpieza del 
 
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equipo requiere 30 min. Los datos están expresados como t = tiempo en s y V = volumen de filtrado 
en m3. 
 
 
 
 
 
Ejercicio 8 
Un filtro rotatorio de tambor de vacío que sumerge el 33% del tambor en la suspensión se va a utilizar 
para filtrar la suspensión de CaCO3 del problema 1 con una caída de presión de 67,0 kPa. La 
concentración de sólidos de la suspensión es cx = 0,191 kg de sólido / kg de suspensión y la torta del 
filtro es tal que los kg de torta húmeda / kg de torta seca = m = 2,0. La densidad y la viscosidad del 
filtrado se pueden suponer iguales a las del agua a 25 C. Calcular el área del filtro necesaria para 
filtrar 0,778 kg de suspensión / seg. El tiempo del ciclo del filtro es de 250 seg. La resistencia específica 
de la torta se puede tomar como α = (4,37 x 109) (-Δp)0,3, donde (-Δp) se da en Pa y α en m/kg. Datos: 
 = 996,9 kg/m3,  = 0,8937x10-3 Pa·s 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PROBLEMAS PROPUESTOS 
1. Ruth y Kempe reportaron los resultados de pruebas de laboratorio de filtración, llevados a 
cabo con un precipitado de carbonato de calcio suspendido con agua, Se utilizó un filtro 
prensa de placas y marcos especialmente diseñado, con un solo marco. Dicho marco tenía un 
área de filtración de 0,283 ft2 y un espesor de 1,18 pulgadas. 
Todas las pruebas se llevaron a cabo a 66 ªF y con una suspensión que contenía 0,0723 fracción peso 
de carbonato de calcio. La densidad de la torta seca fue de 100 lb/ft3. A continuación se dan los 
resultados para una corrida: presión = 40 psi = constante. 
 
 
Volumen de 
filtrado (l) 
Tiempo (seg) Volumen 
de filtrado (l) 
Tiempo (seg)
0,2 1,8 1,6 33,4 
0,4 4,2 1,8 41,0 
0,6 7,5 2,0 48,8 
0,8 11,2 2,2 57,7 
1,0 15,4 2,4 67,2 
1,2 20,5 2,6 77,3 
1,4 26,7 2,8 88,7 
 
 Determinar: a) la porosidad de la torta ( ) b) la resistencia específica de la torta (alfa), c) el 
volumen filtrado equivalente a la resistencia del medio filtrante y la tubería (Ve) d) la superficie 
específica de la torta (So). 
 
 
2. En un filtro prensa que consta de 10 marcos de 40x40x3 cm con sus respectivas placas, se filtra 
una suspensión de sólido en agua. 
Realizada una corrida a 25°C a una presión constante de 3 Kg/cm2, manométrica, se constata un 
tiempo de filtración de 25 minutos. Un ensayo posterior en igualdad de condiciones en temperatura 
y concentración, pero a 5 Kg/cm2 de presión constante manométrica arroja un tiempo de 20 minutos. 
Para la primer corrida se determinó una porosidad de 0,4 y de 0,35 para la segunda. 
Sin realizar otro ensayo estimar la resistencia de la torta, si las condiciones de trabajo se mantienen 
variando únicamente la presión a 4 Kg/cm2. 
 
Datos: PT man. = 3 Kg/cm2 PTman. = 5 Kg/cm2 
Cs = 0.12 Kgsól./Lsusp filtración = 25 min. filtración = 20 min 
  0 Temp. = 25 °C Temp. = 25 °C 
sól. = 1.6 g/cm3  = 0,40  = 0,35 
 
Calcular:  para PT mann. = 4 Kg/cm2