Filtración 2018

Vista previa del material en texto

Página 1 de 21 
FILTRACIÓN 
 
La filtración puede ser definida como la operación mediante la cual se separa un sólido suspendido 
en un fluido haciendo pasar a éste a través de una membrana porosa que retiene el sólido. 
 
La mezcla sólido-fluido se llama suspensión a filtrar; el fluido que atraviesa la membrana, filtrado; 
la membrana, tela o medio filtrante. 
 
Si la cantidad de sólidos retenidos por la tela es apreciable, formando una capa de cierto espesor, ésta 
se llama torta. 
 
En un sentido amplio,. el fluido a filtrar puede ser un líquido o un gas, pero prácticamente la teoría 
de la filtración se ha desarrollado sobre líquidos. 
 
La operación completa de filtración comprende tres etapas fundamentales: 
 
1. La filtración propiamente dicha: que separa por un lado un líquido claro y por el otro un 
sólido humedecido en dicho líquido 
2. Lavado de la torta: que tiene por objeto desplazar el líquido que ha quedado retenido en la 
misma. 
3. Secado de la torta: que se logra desplazando a su vez el líquido de lavado retenido, mediante 
aire o vapor según los casos (escurrido). 
 
En la separación de la mezcla sólido-líquido. la meta de la operación puede ser: 
 La obtención de un sólido seco (cuando el material que tiene valor es el sólido, en cambio el 
líquido se desecha) 
 La obtención de un líquido claro y lo más concentrado posible (por ejemplo la clarificación 
de aceites 
 La dos condiciones anteriores simultáneamente. 
 
La filtración es una operación que se ha desarrollado en forma completamente empírica y es una de 
las que, necesariamente, frente a un caso concreto exige la realización de ensayos de laboratorios para dar 
una respuesta, es decir, no puede acudirse a datos tabulados en manuales para resolver un problema dado. Y 
esto es así, porque las características de filtrabilidad de una suspensión dependen de un gran número de 
factores, los que al variar aún en pequeñas proporción pueden alterar completamente aquella característica, 
según leyes aún no conocidas cuantitativamente. 
 
A pesar de ello, el planteo teórico si bien por si solo no resuelve los problemas de filtración, es de 
gran importancia porqué determina cuales son las variables que actúan en la operación y permite predecir 
que influencia puede tener sobre la misma un cambio en dichos variables. 
 
La ecuación básica de filtración toma la forma común a tantos procesos de: 
 
 
 
aResistenci
impulsora Fuerza
Area
Flujo

r
P
A.d
dV t

Página 2 de 21 
El volumen filtrado (V) por unidad de área (A) en la unidad de tiempo () es proporcional a 
la fuerza impulsora Pt (caída de presión en la torta y tela filtrante) e inversamente proporcional a la 
resistencia ofrecida por el flujo (r). 
 
Las resistencias que encuentra el fluido a su desplazamiento son dos de distinta naturaleza: 
 
1. La resistencia de la torta, rc 
 
2. La resistencia de la tela o medio filtrante, rm 
 
 
r = rc + rm 
 
Estas resistencias pueden expresarse (según se deducirá posteriormente) como: 
 
 rm =  Rm 
 
 
 
 
que es la ecuación básica de filtración y en la que: 
 
 dV = Velocidad de filtrado, volumen filtrado por unidad de área y tiempo. 
A.d

Pt = Caída de presión, suma de las caídas de presión en la torta Pc y caída de presión en la 
 tela o medio filtrante Pm. 
 
Pt = Pc + Pm 
 
 
 = Viscosidad del líquido filtrado. 
 Resistencia específica de la torta 
c = Concentración de la torta expresada como masa depositada por unidad de volumen filtrado 
(c = m/V) 
V = Volumen filtrado 
Rm = Resistencia específica de la tela o medio filtrante 
 
 La ecuación es dimensionalmente homogénea, válida por lo tanto en cualquier sistema de medidas 
coherente. 
 
 De todas estas variables, la que interesa fundamentalmente analizar es () resistencia específica de 
la torta. 
A
cV
rc


m
t
c
R
A
V
P
A.d
dV





Página 3 de 21 
 
 Esta engloba una serie de factores relacionados con las partículas que forman la torta (densidad, 
forma, tamaño) y con ésta misma (porosidad) así como con el tipo de régimen a que se desplaza el fluido a 
través de la torta y que se supone laminar. Por lo tanto este factor () depende de la naturaleza del material 
y de su historia, es decir, de todos los tratamientos previos a que ha sido sometido y que pueden afectar sus 
características físicas; pero además puede depender de la caída de presión que tiene lugar en la torta. Esto es 
debido a que los materiales bajo la acción de la presión pueden comportarse de dos maneras: 
 
1. No experimentar deformación alguna, materiales incompresibles, 
2. Deformarse, materiales compresibles. 
 
En general los materiales en mayor o en menor grado se deforman bajo la acción de la presión; al 
deformarse tienden a ocupar los lugares vacíos de la torta produciendo su cierre, es decir, la porosidad () 
del manto disminuye y por lo tanto siendo ésta una de las variables que afectan () este factor se modifica. 
Como la caída de presión a través de la torta es función del espesor considerado resulta que () varía a lo 
largo de dicho espesor. Por eso, el valor de  en la ecuación de filtración es un valor medio, válido para las 
condiciones de trabajo,. En general se acostumbra a expresar la relación entre  y Pt por 
 
o(Pt)
s 
 
 
Donde: s es el llamado coeficiente de compresibilidad. 
 
Para materiales rígidos (por ejemplo arena), s = 0, es decir  es independiente de la caída de presión. 
En general los materiales a filtrar experimentan en mayor o menor grado, una deformación por efecto de la 
presión y s varía entre 0,1 y 0,8 para la mayoría de ellos, alcanzando el valor igual a 1 para tortas muy 
compresibles. (Ejemplos de materiales muy compresibles son los Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3, coloides, 
etc.) 
 
En cambio para materiales muy poco compresibles, como las tierras filtrantes o kieselgur s = 0,05. 
 
 Análisis de la fórmula de filtración 
 
La fórmula permite estudiar la influencia de las distintas variables. 
 
Reemplazando () por su valor en función de la caída de presión y suponiendo que la resistencia del 
medio filtrante es despreciable frente a la que ocasiona la torta, es decir, haciendo Rm = 0, se tiene: 
 
 
 
 
Cualquiera sea el material, la velocidad de filtrado resulta proporcional al área filtrante (A) e 
inversamente proporcional a la viscosidad del líquido filtrado (), a la masa depositada (m) y a las 
características de filtrabilidad del material expresadas por su resistencia específica (o). 
 
En cuanto a la presión pueden considerarse dos casos extremos. 
 
.m.
P.A
.c.V.
P.A
d
dV
.
A
1
s1
tt
o





Página 4 de 21 
1. Dependencia de la presión 
 
El material es incompresible: s = 0. En este caso la velocidad de filtrado resulta proporcional a la 
presión. 
 
El material es compresible: s = 1. 
 
Para este casi extremo de deformación, la velocidad de filtrado es independiente de la presión. 
 
Para la mayoría de las filtraciones industriales, el coeficiente de compresibilidad oscila entre 0,1 y 
0,8 y por lo tanto a igualdad de las demás condiciones la velocidad de filtrado será proporcional a la presión 
elevada a un exponente comprendido entre 0,9 (tortas pocos compresibles) y 0,2 (tortas muy compresibles). 
 
En general estas conclusiones se ven confirmadas en la práctica y así se observan que tratándose de 
materiales granulares o cristalinos un aumento de presión determina un aumento aproximadamente 
proporcional de velocidad y en cambio para materiales floculados, la velocidad de filtrado prácticamente no 
varía con la presión. Para algunos materiales se encuentra que existe una presión crítica, es decir, la velocidad 
de filtración aumenta con la presión hasta dicho valor, a partir del cual posteriores incrementos determinan 
un decrecimientode la velocidad de filtrado (disminución excesiva de ) por aplastamiento de la torta. 
 
2. Influencia de la viscosidad 
 
Como indica la fórmula, la velocidad de filtración es inversamente proporcional a la viscosidad del 
filtrado. 
a) En ciertos casos la alta viscosidad de algunas suspensiones (aceites de petróleo o soluciones 
concentradas) puede ser reducida, por dilución, con un solvente de baja viscosidad, 
disminuyendo así el tiempo neto de filtrado a pesar de haberse aumentado el volumen a filtrar. 
Para determinar la dilución correcta debe conocerse la relación entre viscosidad y dilución, que 
relacionada con la ecuación de filtración permite determinar el valor óptimo (ver problema Vian 
y Ocon, Pág. 420). Naturalmente que si se requiere el filtrado concentrado esta dilución solo es 
conveniente si el costo de una concentración posterior queda compensado en la ganancia de 
tiempo en el filtrado. 
b) Otra manera de disminuir la viscosidad es mediante calentamiento de la suspensión. En general 
la viscosidad disminuye rápidamente con la temperatura y así si el filtrado fuera agua a igualdad 
de las demás condiciones, la relación entre las velocidades de una operación efectuada a 20 º C 
( = 1 cp) y otra a 70 º C ( = 0,4 cp), daría un aumento de velocidad para esta última condición 
de 2,5 veces respecto de la primera. Los límites de aplicabilidad de este recurso tratándose de 
filtros a presión, están determinados por el costo del calentamiento; en los de vacío por la tensión 
de vapores del filtrado. 
 
3. Influencia de : 
 
La resistencia específica de la torta debe ser mínima para lograrse máxima velocidad de filtrado. Este 
factor depende entre otras variables, de la porosidad de la torta () y superficie específica de la partícula (So) 
y éstas a su vez de la forma y tamaño de las mismas. Aún pequeños cambios de tamaño afectan , los 
mayores modifican también el factor o coeficiente de compresibilidad (s). Un decrecimiento en el tamaño 
de la partícula determina una disminución de la velocidad de filtración, aunque puede significar una mejor 
posibilidad de lavado. En general debe evitarse, por lo tanto, someter el material a filtrar a acciones que 
produzcan una degradación del tamaño de partícula, por ejemplo una agitación intensa. En ciertos casos un 
pre-acondicionamiento de la suspensión mediante algún tratamiento químico, puede permitir la floculación 
Página 5 de 21 
de las partículas más pequeñas formándose agregados de mayor tamaño y más fáciles de filtrar, tal el caso 
de las aguas residuales tratadas con (SO4)3Al2 o Cl3Fe. 
 
Cuando no se puede actuar sobre el tamaño de las partículas y en el caso en que los sólidos no 
interesan, puede modificarse ( y (s) incorporando a la suspensión un material prácticamente 
incomprensible (s = 0) y de fácil filtrabilidad ( bajo); de esta manera, la mezcla resulta más fácil de filtrar 
que la suspensión original. Comúnmente se utilizaba como agregado la tierra de diatomeas o kieselggur 
(Precapado). 
 
4. Influencia de la concentración (c), la masa (m) y el espesor de la torta (L) 
 
m = c . V m = A . L (1 - )  
 
 
 
De acuerdo con la ecuación, la velocidad de filtración es inversamente proporcional a (c) sólidos 
depositados por unidad de volumen de filtrado, pero para una misma masa de sólidos (m), el volumen a 
filtrar varía en razón inversa a (c); es decir, si (m) es constante, a mayor concentración menor volumen a 
filtrar y por lo tanto menor tiempo requerido. Además las suspensiones concentradas originan tortas de menor 
resistencia específica a la filtración. Por todo esto es conveniente un tratamiento previo de espesamiento. 
 
En cuanto a la influencia del espesor de la torta (L) se observa que siendo inversamente proporcional 
a la velocidad de filtrado aparentemente conviene que dicho espesor sea mínimo. Sin embargo, un espesor 
pequeño implica una mayor área para manejar la misma cantidad de sólido, es decir, se gana en el tiempo de 
filtración, pero a costa de un equipo más caro. Además, en una filtración discontinua, el filtrado es sólo una 
etapa de la operación en la que debe tenerse en cuenta el tiempo requerido para la descarga y limpieza del 
filtro; esta consideraciones llevan a la determinación de un espesor óptimo, cuyo cálculo se verá al 
considerarse en particular los filtros de prensa. 
 
 
MODOS DE CONDUCIR LA FILTRACION 
 
Hay dos maneras extremas de realizar la filtración: 
 
1) a presión constante. 
2) a velocidad constante. 
 
1) Presión constante: en este caso la máxima presión de trabajo se aplica desde el momento inicial. 
Puesto que a medida que avanza la operación de filtrado, aumenta la resistencia, siendo la presión constante, 
la velocidad de filtración disminuye con el tiempo. Presenta la ventaja de que al comienzo, cuando no hay 
prácticamente resistencia, pueden obtenerse grandes velocidades de filtrado. Su desventaja es que las 
primeras partículas depositadas tenderán a atravesar la tela produciendo dos efectos contraproducentes: 
 
a) las primeras porciones de filtrado serán turbias, 
b) las partículas serán compactadas contra la tela filtrante, produciendo una gran obturación 
de las mallas de la misma, con lo que la velocidad de filtración decrecerá rápidamente en 
lo que resta del ciclo. Naturalmente, una alta presión solo tiene sentido tratándose de 
 )1.(A.L..
P.A
m..
.PA
c.V...
.PA.
A.d
dV
s1
t
s1
t
s1
t








ooo
Página 6 de 21 
materiales incompresibles, para los cuales existe una relación de proporcionalidad entre 
velocidad y presión. 
 
Para materiales altamente compresibles, trabajándose a presión constante, ésta debe ser baja, pues de 
esa manera se evitan los efectos señalados anteriormente. Si se trata de mezclas (materiales cristalinos y 
coloidales) por ejemplo Fe(OH)3 y kieselggur, una baja presión de trabajo evitará el apelmazado, pero el 
rendimiento del equipo será bajo. 
 
2) Velocidad constante: para evitar los inconvenientes de la obturación del filtro, se puede trabajar a 
velocidad constante, es decir se comienza a baja presión y a medida que aumenta el espesor de la torta y por 
lo tanto la resistencia, se aumenta la presión de trabajo de manera de mantenerse la velocidad de filtración 
constante. El inconveniente de este método reside en que la máxima presión se alcanza al final del ciclo y en 
consecuencia considerando éste en su conjunto es de bajo rendimiento. 
 
Régimen mixto: las ventajas de ambos métodos se pueden sumar, combinándolos en un régimen 
mixto, es decir, se inicia la filtración a velocidad constante hasta que la tela esté totalmente recubierta por 
una delgada torta y luego se lleva a la máxima presión de trabajo, completándose la operación a presión 
constante. 
 
 En la mayoría de los filtros a presión. la alimentación de los mismos se efectúa mediante bomba 
centrífuga, en tal caso la operación no tiene lugar ni a presión, ni a velocidad constante, sino que sigue una 
evolución dada por la curva característica de la bomba. Si ésta presenta una zona de trabajo de presión 
constante, hasta que se alcance dicho valor. 
 
 p p 
 
 
 
 
 
 
 
 Q Q 
 fig. 1 fig. 2 
 
La bomba trabajará prácticamente a caudal constante, por lo tanto la filtración será al comienzo a 
velocidad constante y luego a presión constante. Si la característica de la bomba es una curva continua de p 
= f(Q), entonces la filtración siempre tendrá lugar en condiciones variables con incremento paulatino de 
presión y disminución de velocidad de filtración. 
 
 
LAVADO 
 
En la mayoría de los casos las suspensiones a filtrar no constan únicamente de un sólido insoluble y 
un líquido puro, sino que éste lleva en solución otros materiales. Si lo que interesa es el sólido puro, antes de 
ser sometido a otras operaciones, secado, por ejemplo, debe limitarse el líquido que ha quedadoretenido en 
la torta y que lleva en disolución los otros materiales, de otra manera al eliminarse posteriormente el solvente, 
estos impurificarían el componente principal. 
 
Si por el contrario lo que importa es el líquido, igual debe lavarse la torta buscando mejorar el 
rendimiento de la operación, pues aquella retiene aproximadamente una cantidad mayor o igual a su peso 
seco. Para el lavado se emplea un líquido que sea soluble con el filtrado. 
Página 7 de 21 
 
Si durante el lavado se controla la concentración del material soluble en el líquido y se grafica la 
variación de la misma en función del tiempo, se encuentra una curva del tipo siguiente: 
 
 
En la misma se observan tres zona perfectamente definidas: 
 
1) la ab: la concentración del material soluble se mantiene constante e igual a la que se encuentra 
en el líquido filtrado obtenido durante la filtración propiamente dicha. 
2) la bc: en ella la concentración cae bruscamente. 
3) la cd: la disminución de concentración tiene lugar lentamente y tiende asintóticamente a 0. 
 
La primera zona se llama de lavado por desplazamiento; en ella el líquido lavador presionando sobre 
el retenido, lo desplaza. Teóricamente la cantidad necesaria de líquido de lavado durante ese período, debería 
ser igual a la de líquido retenido. Lo concreto es que cuando se ha empleado una cantidad de líquido de 
lavado igual al doble de la retenida en la torta, un análisis de las concentraciones indica que se está en la 
segunda zona. Esta no es más que una intermedia entre un proceso por desplazamiento (ab) y uno por 
difusión (cd). En general la extensión en el tiempo de las zonas ab y bc es aproximadamente la misma. La 
tercer zona puede extenderse cuanto se quiera dependiendo ello de la importancia que tenga la eliminación 
de las restos de filtrado de las partículas. Puesto que el lavado es una filtración sin aporte de sólidos; resulta 
en la fórmula general: 
 
 
 
que al fijarse una presión de trabajo, todo el segundo miembro es constante, es decir, el tiempo de lavado es 
proporcional al volumen de líquido lavador. Si este tiene la misma viscosidad que el filtrado y si trabaja a la 
misma presión durante la filtración propiamente dicha y las áreas y caminos recorrido por el líquido lavador 
son iguales a los del filtrado (en los filtros prensa con placas lavadora esto no ocurre, como se verá al 
considerar dicho equipo), la velocidad de lavado es igual a la velocidad de filtración final, es decir, cuando 
se ha filtrado el volumen V y depositado en consecuencia la masa m. Por lo tanto adoptado en base a estudios 
previos, el volumen de líquido lavador necesario para llevar la concentración de materiales solubles retenidos 
por la torta a determinado nivel, puede calcularse el tiempo requerido por cada etapa. 
 









m
t
R
A
m
P
dA
dV
.. 


Página 8 de 21 
 Sin embargo el valor así obtenido es aproximado, debido a que el líquido de lavado no siempre sigue 
exactamente el mismo recorrido que el filtrado previo y aún así se ha encontrado en muchos casos que la 
velocidad de lavado es menor que la prevista, oscilando entre 70 y 90 por ciento de la calculada. 
 
 
 SECADO 
 
 Más que secado es escurrido el que tiene lugar. Para ello se desplaza el líquido de lavado con 
aire o vapor según los casos. De esta manera se obtiene una torta más fácil de manipular, pero aún con restos 
de humedad. 
 
 
Determinación de las constantes de filtración 
 
Como se ha señalado para cada caso particular, deben determinarse los valores de las constantes de 
filtración. 
 
a.- Si la filtración es conducida a presión constante se tiene: 
 
 
que integrada, da la relación existente entre el volumen filtrado (V) y el tiempo transcurrido . 
 
 
 
donde. 
 
 
m
t
m
t
R
A
Vc
P
R
A
m
P
dA
dV
.
.....
















dV
PA
R
A
Vc
d
t
m









.
.
...



t
m
t
PA
VR
PA
Vc




.
..
..2
...
2
2 

VBV
K p
...
2
2 
t
p
PA
c
K


.
..
2

t
m
PA
R
B


.
.
c
PAK tp
.
.. 2





t
m
PAB
R


..
Página 9 de 21 
Valores constantes siempre que en la operación, la temperatura y por lo tanto () no se modifique. 
 
La ecuación es una parábola desplazada respecto a sus ejes y se traza a partir de los datos de volumen 
y tiempo de un ensayo de filtración. 
 
Si se deriva la ecuación respecto de V se obtiene: 
 
Ecuación de una recta cuyo coeficiente angular es Kp y su ordenada al origen B 
Determinados Kp y B puede calcularse  y Rm. 
 
 
Los valores de  y Rm así obtenidos son únicamente válidos para las condiciones en que se efectuó 
el ensayo. Sin embargo, puesto que la resistencia de la tela es solo una fracción pequeña de la resistencia 
total, Rm puede considerarse constante e independiente por lo tanto de Pt . 
 
En cuanto a , si se admite que su dependencia con la presión está dada por: 
 
BVK
dV
d
p  .

Página 10 de 21 
 Pt)
s 
 
mediantedos ensayos a presiones diferentes pueden determinarse las constantes o y s. Tomando logaritmos 
se tiene: 
 
 log  = log  + s . log Pt 
 
Ecuación de una recta que representada en coordenadas logarítmicas su pendiente nos da el valor de s. 
 
 
Este valor de s así obtenido, introducido en la ecuación anterior permite el cálculo de 

Debe remarcarse que los valores de o y s así hallados no deberían ser empleados para presiones 
fuera del rango en que se determinaron. 
 
Por otra parte la ecuación no es correcta, pues cuando la caída de presión tiende a cero, de acuerdo 
con ella, la resistencia específica también tiende a cero. Sin embargo debido a su simplicidad, es la ecuación 
de trabajo común. Una ecuación más exacta, pero más compleja es: 
 
Donde: 
o
', , s' son constantes a determinar, en consecuencia se necesitan tres ensayos de filtración a 
diferentes presiones para poder calcularlas. 
 
b.- Filtración a velocidad constante 
 
Si 
 
s
t
o
P



  '' 1 so P 
constante
A
V
dA
dV

 ..
0
m
t
R
A
Vc
P
A
V
.
....





Página 11 de 21 

 
donde: 
Pc = Caída de presión en la torta 
Pm = Caída de presión en la tela o medio filtrante 



Pm = constante si se admite que Rm no varía con la presión. 
 
La caída de presión de la torta, para una dada velocidad de filtración depende de  y ; pero como 
se expresa generalmente como función de Pc, pues suponerse que la ley de variación de  con Pc es la 
misma que sigue con Pt, es decir que: 
 
 
 
 
Ecuación que da la variación de presión (caída de presión en la torta) en función del tiempo para 
velocidad de filtración constante donde: 
 
 
es constante. Aquí los valores a determinar mediante ensayos previos son: 
 
Pm , o , s 
 
 
el primero puede lograrse por tanteos. Si se grafica Pt en función de  y se extrapola la curva a  = 0, el 
valor de P corresponderá a Pm, puesto que en el momento inicial, la única resistencia es la de la tela. 
 
 
 
 
mcmt PPR
A
V
A
Vc
A
V
P  ..
.
...
.
.






....
.
2
c
A
V
Pc 






mm R
A
V
P ..
.









 sco P


...
..
2)1(
c
A
VP
P
PP
o
s
c
s
co
cc












 


.....
.
2
)1(
Vo
s
c Kc
A
V
P 





 
c
A
V
K oV ...
.
2









Página 12 de 21 
 
 
Si el valor así obtenido es el correcto, al introducirse en la ecuación de filtración: 
 
 
 
la que al ser representada en coordenadas logarítmicas, debe dar una recta: 
 
 
 
 
cuya pendiente permite calcular s, coeficiente de compresibilidad 
 
 
 
 
En caso de que la representación logarítmica no dé una recta, se puede probar con otro valor de Pm 
hasta encontrar el correcto. 
 
  .)1()1( V
s
mt
s
c KPPP 
    Vmt KPPs loglog.1log 
Página 13 de 21 
 
Hallado s, puede calcularse analíticamente Kv y de éste despejarse o. 
 
 
 
con lo que quedan determinadas todas las constantes. 
 
 
Validez de la teoría de la filtración 
 
El tratamiento matemático del problema, correcto en sí mismo, puede hacer pensar en la aplicación 
de la teoría, más allá de sus verdaderos límites. Todas las ecuaciones contienen constantes cuyo valor 
numérico es difícil o imposible de determinar directamente. Esto no es un obstáculo para muchas 
aplicaciones de la teoría, puesto que puede suponerse que si una suspensión dada, en las experiencias de 
laboratorio da una serie de valores, estos podrían ser utilizados para predecir los efectos de los cambios de 
las condiciones de operación. Esta suposición es correcta, pero dentro de ciertos límites. Si se analizan las 
condiciones bajo las cuales se ha n obtenido las correlaciones matemáticas consideradas, se encuentran las 
grandes dificultades que los investigadores han tenido para preparar muestras de suspensiones que les 
permitiesen obtener resultados reproducibles. 
 
 Así, en cierto trabajos realizados con suspensiones de CO3Ca, éste fue precipitado bajo determinadas 
condiciones, purificado, lavado y depositado constantemente, en condiciones controladas luego de los 
ensayos, de manera de trabajar siempre con el mismo material.. Es decir, el uso de constantes de una misma 
muestra permitió la obtención de resultados reproducibles. 
 
 Ahora bien, las propiedades tales como tamaño, rango de tamaño, forma, compacticidad, etc. varían 
en tal grado con mínimos y desconocidos cambios en las condiciones en las cuales se obtiene el precipitado, 
que en una planta, aún con cuidadosas condiciones de control en el proceso, prácticamente se modifican 
todos los días. De esto se concluye que los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio, no representan 
exactamente todas las condiciones que aparecen en las operaciones a gran escala. Pero de esto, a llegar a la 
conclusión opuesta de que dichos ensayos tampoco sirven en absoluto, hay una gran distancia. Los mismos, 
cuidadosamente realizados, dan una idea real y de valor práctico sobre el comportamiento de una suspensión, 
de manera de poder determinarse qué ocurrirá si se produce un cambio con determinados factores de 
operación. 
 
 Además, si bien no permite el cálculo exacto de cuál es la superficie necesaria para efectuar 
determinada filtración, da una idea bastante aproximada de la misma, como para realizar su selección. 
 
Clasificación de filtros 
 
 La clasificación de filtros puede realizarse en función de la naturaleza del medio filtrante o bien, de 
acuerdo a cómo se obtiene la diferencia de presión para poder realizar la filtración. Tomando este último 
criterio, distinguimos: 
 
a.- Filtros de gravedad: son aquellos en los que la presión viene determinada por la carga 
hidrostática del mismo líquido. 
c
A
V
KV
o
..
.
2










Página 14 de 21 
 
 
b.- Filtros de vacío: en los que dicha presión es generada por la depresión producida por una succión 
practicada en el lado opuesto al sentido de filtración. 
 
Dentro de este tipo de filtros tenemos: 
 Los discontinuos (Nutcha). 
 Los continuos (Rotativos; de Tambor: Wolf, Oliver) 
 
 
 
 
 
 
 
Página 15 de 21 
c.- Filtros de presión: en este caso se aplica una presión adicional obtenida mediante una bomba 
centrífuga, en general. 
 
Dentro de este tipo de filtros tenemos: 
- Filtros prensa (que a su vez pueden ser: de cámaras; de placas y marcos; de placas, marcos y 
placas lavadoras). 
- Filtros de caja (de hoja y bolsa) 
- Filtro Sparkle 
- Filtros para Gases. 
- Además existen filtros para aire en: 1.- celulosa corrugada, 2.- baño de aceite y 3.- compresores 
con esponja de metal. 
- 
 
Página 16 de 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Página 17 de 21 
 
 
 
 
Separadores demister: es una malla sumamente fina, (tamiz de malla mayor a 200), que permite 
separrar agua de combustibles (Kerosene, nafta). 
 
d) Filtros centrífugos: aquellos en los que la filtración se produce por la aplicación de una fuerza 
centrífuga (hidroextractores). 
Estos pueden ser: 
- Continuos 
- Discontinuos 
 
 
Criterio de selección de filtros 
 
Todo cuanto se ha dicho hasta aquí, es válido cuando la filtración tiene lugar a través de una torta. 
Puede ocurrir que la concentración de sólido de la suspensión original sea pequeño, de manera de no alcanzar 
a formar una torta; para este caso el mecanismo de filtración es distinto al estudiado, el medio filtrante 
desempeña un papel fundamental y es quién retiene los sólidos; la operación se puede llamar "clarificación". 
Como criterio distintivo se adopta un rango arbitrario de concentraciones para cada tipo de mecanismo; así 
las filtraciones tienen lugar a través de una torta, cuando las suspensiones son de una concentración mayor 
del 1 % de sólidos y comúnmente comprendida entre 3 % y 20 %, en cambio la clarificación ocurre con 
suspensiones de concentración menor que el 0,1 %. En la zona comprendida entre el 0,1 y 1 % intervienen 
Página 18 de 21 
los dos tipos de mecanismos y debe ser evitada, puesto que la mayoría de los equipos son adecuados para 
uno y otro tipo de mecanismo y muy pocos pueden ser empleados exitosamente para ambos tipos. De manera 
que cuando se deben tratar suspensiones de dicho rango puede ser necesario concentrarlas previamente en 
espesadores y recién proceder a la filtración. 
 
Para una filtración, el criterio general de selección del equipo debe considerar: 
 
1. Propósitos de la filtración 
2. Características del material a filtrar. 
3. Materiales de construcción 
4. Otros requerimientos del proceso 
 
 En base a esta consideraciones, decidir entre filtración a presión o al vacío, discontinuos o continuos. 
 
 Como se ha señalado al comienzo, los propósitos de una filtración pueden ser: 
 
1. Recuperación de una torta sólida, intensamente lavada o desagotada. 
2. Recuperación de un filtrado concentrado. 
3. Recuperación de ambos, un sólido puro y un filtrado concentrados. 
 
Estos propósitos estrechan el campo de selección; así, un filtro capaz de permitir un lavado total 
eficiente y de descargar una torta seca, será el equipo adecuado cuando se desea recuperar sólidos puros; en 
cambio, uno que permita un eficiente lavado por desplazamiento con un mínimo de filtrado retenido en el 
equipo, será el más apto cuando se busca un filtrado concentrado. 
 
En la filtración a través de una torta, el ciclo de filtrado está controlado fundamentalmente por las 
características de aquella y la selección entre un filtro a vacío y otro a presión depende de las determinaciones 
cuantitativas de características realizadas en el laboratorio. En general como referencia, puede decirse que 
aquellos materiales con una resistencia específica () superior a 3,3 1010 cm/g son comúnmente manejados 
en los filtros a presión a menos que sean altamente compresibles. 
 
Los materiales de construcción pueden ser un factor limitativo, de manera que debe tenerse presente, 
así también el diseño, costo y material del medio filtrante a emplearse. Aunque las fibras sintéticas proveen 
un amplio rango de materiales resistentes a la acción química y a la temperatura, siempre se presentan 
condiciones para las cuales la resistencia del medio filtrante no puede lograrse de manera adecuada. Otros 
requerimientos del proceso tales como: capacidad, temperatura de la operación, si el proceso es continuo o 
discontinuo, si el líquido es volátil o tóxico, son importantes en la selección del equipo. 
 
En la filtración a través de una torta, los requerimientos de capacidad en combinación con el método 
del proceso, generalmente determinan si un filtro continuo será práctico y económico. El manejo de líquidos 
volátiles o tóxicos puede obligar al uso de unfiltro totalmente cerrado y así eliminar la consideración de 
cualquier otro tipo de filtro. La temperatura de operación puede indicar el uso de un filtro con camisa de 
calefacción y también la temperatura puede limitar estrechamente el tipo de medio filtrante a usar. La 
temperatura también puede constituir una seria limitación al uso de un filtro de vacío, ya que estará limitado 
por la temperatura de ebullición del líquido. 
 
Donde el proceso sea discontinuo o los requerimientos de capacidad pequeños se preferirá un filtro 
a presión discontinuo sobre uno al vacío, sea éste continuo o discontinuo. 
 
Con muchos materiales altamente floculantes, de pequeño tamaño de partículas, la filtración a 
presión no ofrece ninguna ventaja sobre la realizada al vacío, debido al alto grado de compresibilidad de la 
torta. 
Página 19 de 21 
 
 
 MEDIOS FILTRANTES 
 
 La elección del medio filtrante es la consideración más importante para asegurar un buen rendimiento 
del filtro, a pesar de que es la mayoría de las filtraciones sólo se utiliza como soporte de la torta que se 
deposita sobre él y que es donde tiene lugar el proceso de separación. 
 
 Condiciones que debe reunir el medio filtrante 
 
1) Capacidad para que los sólidos se traban en sus poros luego de un tiempo razonable. 
2) Resistencia mínima a la circulación del fluido 
3) Resistencia mecánica para soportar la presión filtrante 
4) Resistencia al ataque químico 
5) Superficie lisa para la fácil descarga de la torta. 
 
 Telas de algodón 
 
 Su uso es generalizado dado el bajo costo inicial y por la gran variedad de tejidos con que se vende. 
 
 El algodón es atacado por todos los ácidos minerales y además por la mayoría de los orgánicos que 
cristalicen a la temperatura de operación, no es afectado por los ácidos orgánicos volátiles. 
 
 Los álcalis fuertes y las sales ácidas también lo atacan. La temperatura de operación debe mantenerse 
siempre inferior a 93ºC. 
 
 
 Características 
 
 El número de estilo: arbitrario. 
 El número de hilos por pulgada: Número de hilos por pulgada en cada dirección. 
 El peso: gramos por centímetros cuadrado. 
 El doblado: Es el número de hilos retorcidos juntos para formar la hebra o hilo final. 
 
 Las lonetas de algodón son las más comúnmente usadas. Cubre esta expresión una amplia 
gama de fabricaciones. 
 Las telas de lana, se utilizan a veces en filtraciones de soluciones ácidas diluidas y para 
líquidos viscosos. Sus inconvenientes son: la tendencia a segarse y no resisten el ataque de 
los álcalis. 
 Las telas de algodón nitrado y pelos humanos se han utilizado mucho para filtraciones de 
ácidos sulfúrico con concentraciones hasta 30%. 
 Telas metálicas de acero, níquel, monel, cobre, latón, bronce, aluminio y en tejidos de varios 
tipos. En el tejido ordinario el espaciamiento más cerrado es de 400 mallas/pulg2 limitado 
así para lodos cristalinos. En general son de larga duración. 
 También se usa la sílice y porcelana que resisten los ácidos y álcalis. 
 Los papeles y pulpas de filtro, se emplean para filtraciones especiales por ejemplo para 
retener sólidos muy finos y para filtrar líquidos con pequeñas cantidades de sólidos, mezclas 
de lana y algodón, que tienen distintas porosidades, pudiendo llegar a poros tan pequeños 
que retienen levaduras, microorganismos, esporas; son las llamadas placas filtrantes. 
 Capas o lechos granulares, como los de los filtros de arena y carbón. Se usan para filtrar el 
agua y soluciones de productos químicos con el objeto de eliminar pequeñas cantidades de 
sólidos fácilmente coagulados. Se limpian lavándolos con agua que los recorra en sentido 
Página 20 de 21 
inverso al de filtración con un gasto suficiente para romper la torta y arrastrar los sólidos 
finos que la conforman 
 
 
COADYUVANTES DE FILTRACIÓN 
 
Los precipitados de carácter granular y que no se apelmazan con la presión se filtran con facilidad y 
no crean problemas de mayor importancia. En cambio aquello otros de carácter gelatinoso coloidal ciegan 
fácilmente los poros del filtro y además por ser sensibles a la presión disminuyen su permeabilidad al 
aumentar aquellas, por lo que su filtración se hace difícil y a veces imposible por sí misma. 
 
. Para aliviar estos inconvenientes se emplean los llamados coadyuvantes, cuyas características son: 
 
1) Son sólidos granulares, con resistencia mecánica tal como que no se desintegran sus gránulos. 
2) Son pocos compresibles, su peso específico aparente prácticamente no varía al comprimirlos. 
3) Su densidad debe ser semejante a la del líquido a filtrar de modo que cuando se mezcle con él 
permanezca en suspensión. 
4) Deberá ser químicamente inerte al líquido que se filtra. 
5) Deberá tener un tamaño de grano apropiado. 
6) Deberá poseer una gran energía superficial específica. En contra de lo que parece a primera vista, la 
filtración es más fácil a través de lechos de sustancias de gran energía superficial específica. En efecto su 
porosidad es mayor que en lechos semejantes de partículas con poca energía superficial específica. Esto es 
lo sorprendente pues parece que a mayor energía superficial específica el acoplamiento sería mejor entre las 
partículas. Ocurre en realidad todo lo contrario y es porque con un solo punto de contacto ya que se puede 
mantener estable el edificio. Hasta tal punto es cierto esto que si se rebaja la energía superficial específica de 
un material pulverulento recubriendo por ejemplo su superficie con un líquido inerte, la densidad aparente 
del producto aumenta notablemente (disminuye la porosidad). Al ser muy fuertes las uniones puntuales entre 
las partículas de gran energía superficial específica los lechos que estas constituyen resultarán insensibles a 
la presión. Además la energía superficial es una garantía de que retendrán con fuerza suficiente a las 
partículas del precipitado cuando se depositan sobre el medio filtrante. 
 
 
 Tipos de coadyuvantes 
 
 El coadyuvante de filtración más empleado se conoce con el nombre de Kieselguhr o tierras de 
diatomeas, constituido por infinidad de esqueletos silíceos, como Celite y Decalite importadas de USA. 
 
 Otro coadyuvante muy empleado son las llamadas tierras de infusorios que son restos de esqueletos 
silíceos de determinados protozoos. 
 
 Los productores de estas tierras filtrantes indican con número las distintas calidades y cantidades a 
utilizar según sea el caso. El aspecto de las tierras es el de un polvo blancuzco. 
 
 
 
 
 
 Perlita 
 
 Es químicamente un silicato de aluminio, recibe un tratamiento de triturado, tamizado y calentado, 
quedando con una estructura física que da lugar a la formación de un material poroso con celdas semejantes 
a la de un panal de abejas multiplicando así su superficie. 
Página 21 de 21 
 
 Celulosa 
 
 Formada exclusivamente por fibras de celulosa de 35 a 165 micrones. 
 
 Formas de usar los coadyuvantes 
 
 Los coadyuvantes se emplean en las siguientes formas: 
 
A. Filtrando primero una dispersión del coadyuvante en agua hasta que se forma una placa o capa 
sobre el medio filtrante, es lo que se llama precapado, luego se pasa el líquido turbio a través de 
esa capa, la torta que se forma en este caso no está contaminada de coadyuvante. 
B. Primero se realiza el precapado y luego se dosifica el coadyuvante a la alimentación en una 
proporción adecuada mientras dure la filtración. 
C. Se añaden al líquido turbio que contiene el precipitado difícil de filtrar, dispersándolos en el seno 
de éste para luego filtrar la suspensión. 
 
 En general la cantidad de coadyuvante agregada es relativamente pequeña y el costo de su utilización 
se justifica por el aumento del rendimiento del filtro. Y en algunos casos su uso es inevitable.