SIP20130839 Análisis de la filtración centrífuga de suspensiones

En los procesos de la industria química, de alimentos, farmacéutica, cosmética, etc., la filtración centrífuga es una operación importante, la cual tiene como fin obtener partículas sólidas con un bajo contenido de humedad, pues de esta forma se disminuyen los requerimientos energéticos de las etapas posteriores de procesamiento como son el secado.El funcionamiento de los filtros centrífugos se basa en la existencia de una diferencia de presión que obliga a una suspensión a atravesar el medio filtrante, pues la suspensión es forzada a atravesar la torta constituida, con una fuerza de 100 a 2500 veces la de la gravedad; de esta manera el sólido es lanzado hacia la periferia de las paredes de un tambor que se encuentra perforado y que regularmente tiene adherida una tamaño de malla específico. En dichas paredes se depositan las partículas sólidas, comprimiéndose hasta formar una torta de porosidad e.
El proceso comienza con una torta filtrante de espesor muy delgado, el cual después de un cierto tiempo se incrementa y ejerce una resistencia al flujo de líquido.

La filtración centrifuga es un método mecánico de separación de sólidos dispersos en una fase líquida. El principio de operación se basa en una diferencia de presión que obliga a la suspensión a atravesar el medio filtrante con una fuerza de 100 a 2500 veces la gravedad. Dicho proceso es utilizado cuando se requiere que el producto sólido presente un contenido de humedad muy bajo sin que se someta a secado térmico, disminuyendo el consumo de energía con respecto a un secado convencional y protegiendo al producto del efecto térmico. Esto ha permitido que dicha operación sea ampliamente difundida en procesos de la industria química, de alimentos, farmacéutica, cosmética, y ambiental.
En el presente proyecto se estimó la evolución del espesor de la torta formada al interior de un tambor centrífugo en donde se alimenta una suspensión, asimismo se determinó el periodo de de-saturación de la torta (deshidratación mecánica). El espesor se estima a partir de los balances generales de masa, utilizando datos experimentales de gasto de alimentación, concentración de la suspensión, flujo de filtrado, velocidad de rotación del filtro y masa retenida. Para simplificar los criterios numéricos y de experimentación, consideramos que la torta es homogénea e incompresible, pues si se tratara de una estructura compresible el problema es muy difícil de caracterizar en términos de distribución de poro, pues aún no podemos medir experimentalmente los efectos capilares, la porosidad, la permeabilidad y el cambio real de dimensiones de la torta durante un proceso transiente. La torta está constituida de partículas de un mineral suficientemente rígido lo cual nos permitió incluir el valor de la densidad de la partícula en los balances de materia.