Conceptos Basicos de Filtracion Pharm VDS Junio 2016
Conceptos Basicos de Filtracion Pharm VDS Junio 2016
Conceptos Basicos de Filtracion Pharm VDS Junio 2016
• Definiciones
• Mecanismos de
filtración
• Tipos de medios
filtrantes
• Medios filtrantes –
diseño y características
• Asignación de micrajes
• Definiciones
•Se requiere de una fuente de presión o vacío para llevar acabo la filtración y esta
fuerza crea un diferencial de presión (∆P) a través del filtro.
•Tipos de separación:
Medio filtrante
Ejemplos
•LAS APLICACIONES DE LA FILTRACIÓN:
Esterilización.
Clarificación • Filtración de flujo
normal (NFF)
Pre-filtración
Separación
Purificación •Filtración de flujo tangencial
(TFF)
Concentración
• Espectro de filtración
•Separación de •Sustancias de
bajo peso molec: alto peso
•1µ
•e.g. sales molecular; e.g.
•Proteinas, •Escherichia Coli
•Endotoxinas,
•Virus •Part.visibles
•Partículas
•Bacteriófagos •Sustancias turbias
•Microorganismos:
•Clarificación
•Bacterias, levaduras
•Flujo:
Velocidad con la que un líquido o gas pasa a través de un filtro (ml/min, Lpm, gpm etc.).
•Flux:
Flujo por unidad de área de un filtro (Lpm/ft2, LMH etc.).
•Volumen total filtrado:
El volumen total de líquido o gas que puede procesar un filtro antes de taparse (L, Gal,
M3).
•Capacidad de retención de partículas :
La cantidad de partículas en un intervalo de tamaño determinado que un filtro puede
retener (ppm, mg/L).
•Porosidad:
El número de poros por unidad de área de membrana.
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Terminología de filtros
• Tamaño de poro/tasa de retención (micraje):
El diámetro de los poros de la membrana
• EFA:
Área de filtración efectiva
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Presión Diferencial
∆PP
Punto de
inflexión
de la curva
∆P
inicial
Tiempo (t) Vida útil
A medida que el filtro hace su trabajo, las partículas
serán detenidas por los poros y la ∆P se incrementará.
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Agenda
• Definiciones
• Mecanismos de
filtración
• Tipos de medios
filtrantes
• Medios filtrantes –
diseño y características
• Asignación de micrajes
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Intercepción Directa
Impacto Inercial
Intercepción Difusional
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Intercepción Directa
El mecanismo principal de filtración en
líquidos.
Intercepción Directa
•La partícula es mas grande que el poro
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Intercepción Directa
•Efecto "puente" debido a la forma irregular de las partículas
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Intercepción Directa
•Efecto "puente" causado por partículas más pequeñas que el
diámetro del poro
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Impacto Inercial
Ayuda a remover partículas más pequeñas que el
tamaño del poro del medio filtrante.
Impacto Inercial
Las partículas son retenidas ya sea mecánicamente o
por adsorción.
Impacto Inercial
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Intercepción Difusional
Las moléculas de gas (en movimiento aleatorio) golpean
a gotas de aerosol o a partículas pequeñas suspendidas
en el mismo.
Intercepción Difusional
Los filtros para gases removerán contaminantes
mucho más pequeños al tamaño de poro indicado por
el grado absoluto en los líquidos.
Intercepción Difusional
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Adsorción
•Retiene partículas menores al tamaño del poro
•Debido a:
Interacciones de superficie
Cargas opuestas
Adsorción
•Interacciones de Superficie
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En resumen
La eficiencia del medio filtrante en la
filtración/separación se incrementa
mediante la cooperación de:
la Intercepción Directa
el Impacto Inercial
la Intercepción Difusional
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Intercepción Directa
Impacto inercial
Intercepción difusional
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•Intercepción Directa
100
90
Intercepción Impacto
•Eficiencia (%)
80 Difusional Inercial
70
60
• Definiciones
• Mecanismos de
filtración
• Tipos de medios
filtrantes
• Medios filtrantes –
diseño y características
• Asignación de micrajes
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Medios filtrantes de
superficie
Medios filtrantes de
profundidad
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Filtración de Superficie
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Medio de Profundidad
Las partículas pueden ser atrapadas en la superficie
pero también en el grueso del medio filtrante
superficie. Por lo tanto se incrementa la capacidad de
retención de contaminantes
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Tipos de filtros
Membrana Profundidad
–Acetato de celulosa –Polipropileno
–Polivinil-difluoruro –Fibra de vidrio
(PVDF) Otras
–Nylon –Acero inoxidable
–Polisulfona –Cerámica
–Polietersulfona –Policarbonato
–Politetra-fluoroetileno
(PTFE)
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Filtros de membrana vs. profundidad
Membrana
Profundidad
– Retención absoluta
– Retención nominal
– Atrapan partículas en la
– Atrapan partículas en toda su
superficie mediante
profundidad
intercepción directa
– Distribución de tamaño de
– Baja capacidad de retención
poro gradual
– Distribución estrecha de
– Alta capacidad de retención
tamaño de poro
mediante múltiples
mecanismos de retención
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Filtros de Membrana
• Membrana monocapa
• 0.45µm, 0.2µm
• Extremadamente hidrófoba
• Controlable por WIT
• Alta compatibilidad química
• Filtración de aire y gases
Polietersulfona
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Filtros de profundidad
• La matriz del filtro consiste de una
red tridimensional de fibras hiladas
o adheridas con una estructura
relativamente no direccional.
• Retención de partículas y
microorganismos principalmente en
lo “profundo” de la matriz por
retención mecánica y atracción
electrostática.
• Ventajas: Alta capacidad de
retención, mayor vida de servicio
antes del taponamiento.
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Filtros de profundidad
Fibra de vidrio
Construcción con varias capas de
fibra de vidro
Comparación de Tamaños:
Bacterias
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Comparación de Tamaños:
Virus
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• Menor regulación
• Menor costo
– Disminuye los costos
totales y tiempos de
filtración
• No siempre se requiere un
filtro final en todas las
aplicaciones.
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Otros
• Acero inoxidable
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Agenda
• Definiciones
• Mecanismos de
filtración
• Tipos de medios
filtrantes
• Medios filtrantes –
diseño y características
• Asignación de micrajes
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•# de
poros
diferentes tamaños
•A
La distribución del •B
tamaño de poro está •C
diseñada para la
aplicación de •Tamaño de poro
filtración.
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Sujetos a:
Descarga de los contaminantes
Migración del medio
Canalización
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Se rompen piezas
del medio filtrante
y pasan a la parte
limpia
contaminando el
efluente.
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Canalización (bypass)
La canalización también puede ocurrir cuando hay un
sello inadecuado entre el cartucho y el portafiltro.
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• D = 2 ¾” • D = 2 ¾”
A = área filtrante
T = espesor del
medio filtrante
T2
T1
•Diseño tipo plegado
Area Filtrante
disminuirá la ∆P
Area Filtrante
Ejemplo: comparación duplicando el área
•10 poros • • •20 poros
Area Filtrante
•Ejemplo: comparando el doble del área
•
•5 poros tapados • •5 poros tapados
•5 poros abiertos • •15 poros abiertos
•∆P = 1 psid • •∆P = 1/3 psid
•Tiempo = 1 día •Tiempo = 1 día
• Par alacanzar una ∆P = 1 psid
• necesitaríamos tapar 15 poros
Tiempo = 3 días
•Fibra
•Poro
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•Vacío
•82.0%
•18.0%
•Fibra
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• Definiciones
• Mecanismos de
filtración
• Tipos de medios
filtrantes
• Medios filtrantes –
diseño y características
• Asignación de micrajes
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Absoluto Nominal
– Los filtros de membrana con – Es una indicación de las
microporos retienen sobre todo partículas que serán retenidas
por un efecto de tamiz, todas parcialmente.
las partículas mayores que el – Sólo debe usarse para comparar
tamaño de poro dado. la eficiencia relativa de filtración.
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1-5 10 1-5 10
10 - 20 40 10-20 5
>20 30 >20 0
100 33
≈ 12.6 mg/l ≈
GRADO ABSOLUTO
Definición
• Esferas de vidrio
• Esferas de poliestireno
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) Bacterias ) Pirógenos
) Micoplasma
) Bacteriófagos
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RAZON BETA
ß6 = 5000 = 50
100
100
Partículas
5000
Flujo partículas de
6 µm
1
Partícula
ß6 = 5000 = 5000
1
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RETO BACTERIANO
Preguntas.........................Gracias!