filtración y tamizado en el laboratorio

¿Qué es filtrar?
Separación mecánica de un sólido respecto de un líquido en el que está inmerso.
¿Qué es un filtro?
Un cuerpo permeable que retiene el sólido.
El líquido que pasa a través es el filtrado y en el filtro queda el residuo sólido

¿Para qué filtramos en el laboratorio?
Para purificar-eliminar partículas que impurifican.

Cuando interesa el sólido:
facilitar el secado- separar el precipitado- separar sólido cristalino.

Los materiales porosos utilizados para la filtración son muy diversos: (detrás)

Aparatos (detrás)

Características importantes de cualquier filtro

Tipos de mecanismos de filtración :
( detrás)

Características importantes del papel de filtro: (detrás)

Tipos de filtros:
-Con pliegues: filtraciones rápidas pero menos eficaces.
- Lisos: filtraciones lentas y de mayor precisión.

Microfibra de vidrio:
- ¿Cuándo se utilizan?
Cuando aquello que va a ser filtrado puede deteriorar el papel de filtro.( muy por encima de 120º, o ácidos o bases fuertes)
- ¿De qué están formado?
Son de borosilicato, de profundidad tienen una retención de partículas incluso de 1 micra.Resisten Tª hasta 500Cº lo que pueden usarse en análisis gravimétrico que no implique ignición.

Filtración con membrana:
-Tienen la estructura de un polímero y tienen poros extraordinariamente finos.
- Los materiales utilizados son: acetato de celulosa, nitrato de celulosa,nylon, teflón.
- Son filtros de superficie, retienen todas las partículas con diámetro superior al poro de la membrana.
-El diámetro de poro más habitual es de 0,45 um

Filtración en caliente:
Útil para filtrar precipitados finos, ya que así se aumenta el tamaño de los cristales.
Es empleado en aquellas disoluciones saturadas en que no interesa que se separen los cristales.

Filtrado a presión reducida: (Recordatorio)

Microfiltración:
- Técnica de filtración a presión, que se aplica para cantidades muy pequeñas de suspensión a filtrar ( análisis cualitativo).
- Se puede realizar con filtros de membrana que se acoplan a una jeringuilla.

Coadyuvantes ( problema)

Los precipitados gelatinosos, de tipo coloidal (con partículas muy pequeñas), se filtran mal y lento, porque:

-Parte del sólido atraviesa los poros el filtro.
- Durante la filtración obstruyen los poros disminuyendo la permeabilidad del filtro.

Los coadyugantes pueden usarse de dos formas:
- Añadir el líquido turbio (con el precipitado difícil de filtrar). Dispersar agitando y filtrar el conjunto.
- Depositar el coadyuvante sobre el material filtrante ( se filtra una suspensión del coadyuvante) y después filtrar la mezcla problema.

Filtración en la industria:
- Operación que forma parte de muchos procesos que tienen lugar en las instalaciones industriales.
- Frecuentemente están relacionados con sistemas que funcionan bien bajo presión o haciendo el vacío.

Filtros de arena:
- Se emplean especialmente en el tratamiento de aguas no muy contaminadas.
-El material filtrante es arena, debe ser de una granulometría clasificada de menor a mayor, desde la entrada a la salida del líquido a tratar.

Filtros de arena:
- Cuando la filtración disminuye, por taponamiento de los espacios porosos con las impurezas, se procede al paro de la operación y lavado del filtro.
- Esta operación tiene lugar por inversión del sentido de la filtración, removiendo la arena y desplazando al sedimento.

Filtros a vacío tipo NUTCHAS:
- Este tipo de filtros se encuentran montados en aparatos de forma cilíndrica que disponen de dos aberturas, una para la salida del filtrado y otra para conectar a la bomba de vacío.
- Dentro del recinto existe una placa agujereada que es el soporte de un tejido o malla filtrante.
- Al hacer el vacío mejora mucho el rendimiento de la filtración.

Filtración a presión:
- En el filtro prensa se comprime el precipitado contenido en una bolsa de tejido filtrante con una prensa que puede ser manual o automática.

Filtración a presión (filtro de caja)
- Consta de una caja o carcasa en cuyo interior se alojan unas hojas o bolsas planas cuya parte interior de todas ellas comunica con una mismas tubería encargada de recoger el líquido filtrado.
- El líquido turbio que se va a filtrar se inyecta a presión y penetra en la caja y va entrando en las placas filtrantes.

Tamizado o cribado (objetivos):
- Selección y separación de un determinado rango de tamaño de partículas de una material.
- Determinación de la distribución por tamaños de las partículas del mismo.

En los tamices hay que distinguir:
- Luz de malla (L): es el espacio libre delimitado entre dos hilos consecutivos del tamiz.
- Malla (M): Es la trama formada por los hilos. Se considera el ancho de malla como la distancia comprendida entre los ejes de dos hilos consecutivos.
- Se relacionan: M = L+D

Máquinas de tamizar:
- El proceso de tamizado automatiza y controla empleando unas máquinas electromagnéticas que originan unas vibraciones en sentido vertical mediante un electroimán.
- Esto confiere al proceso rapidez y evita el taponamiento de las mallas de los tamices.

Sistemas en paralelo:
- La alimentación llega al tamiz de menor luz de malla, obteniéndose un cernido C1, y un rechazo R1, que pasa al tamiz siguiente.
- De éste se obtienen, de nuevo, un cernido C2 y un rechazo R2 y así sucesivamente.
- Tiene el inconveniente de soportar todo el material el tamiz de menor malla, por lo que fácilmente se deteriora.

Sistemas en serie o cascada:
La alimentación llega al tamiz de mayor luz de malla dando un primer rechazo R1 que se retira, y un cernido C1 que pasa al tamiz siguiente, de menor luz de malla, constituyendo su alimentación, y así sucesivamente.
Es el sistema más utilizado e incluso las máquinas se han adaptado a este tipo.

¿Qué es el análisis granulométrico?
- Determinación de la composición por tamaños de un sólido granular.
- Hay varios tipos de análisis granulométricos, la utilización de uno u otro depende del sector industrial al que se aplique y de los requerimientos del análisis que se precise.

Diagramas de tamizado (tipos)
- Diagrama de rechazos y cernido: en él representamos la luz de malla del tamiz frente al porcentaje de rechazo y porcentaje de cernido del mismo.
- Diagrama acumulativo: se representa la luz de malla de cada tamiz frente a los porcentajes se rechazos y cernidos acumulados.

Tamizadoras usadas en la industria
- Según que tipo de proceso, mayor menor material, tiempo de tamizado, etc, se requieren distintos tipos de tamices y máquinas tamizadoras.

Tamiz plano:
- Debido al movimiento y a la inclinación del tamiz, se separan el material tamizado semitono y fino por la parte inferior de las mallas, mientras que encima se queda el residuo de tamizado que se devuelve al molino para su posterior afinado.

Tamiz de tambor:
Consta de un cilindro perforado con tres zonas de orificios de distinto tamaño y gira movido por un motor eléctrico de gran potencia.

Tamiz vibratorio o zaranda:
Se halla suspendido por medio de unas ballestas y accionado por una rueda excéntrica. El movimiento de vaivén que el sistema imprime al tamiz hace que el material fino pase a través de las mallas y el grueso se recoge en otra tolva, impulsado por el movimiento del tamiz.