INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA

DE BIOTECNOLOGA

Laboratorio de Bioseparaciones
Prctica No. 3 Filtro Rotatorio
Grupo: 6LM2 Equipo: 5
Integrantes:
Gaytn Snchez Josafat
Luna Roque Laura Pamela
Reyes Bentez Karla
Rocha Barrn Jessica Geraldine
Toledo Palmern Melannie Isabel
Profesores:
Gabriela Gonzlez Chvez
Agustn Rivera Hernndez
Fecha de entrega: 20/ Octubre/ 2015

Contenido
OBJETIVOS........................................................................................................ 3
FUNDAMENTOS TERICOS............................................................................... 3
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO.................................................................5
RESULTADOS.................................................................................................... 6
ANLISIS DE RESULTADOS............................................................................. 10
CONCLUSIONES.............................................................................................. 11
RECOMENDACIONES...................................................................................... 11
Bibliografa........................................................................................................ 11
GUA DE OPERACIN DEL EQUIPO.....................................................................12
ELEMENTOS DEL EQUIPO.................................................................................. 14

Prctica No. 3 Filtro Rotatorio

OBJETIVOS
Objetivo General:
Analizar y operar un filtro rotatorio a nivel piloto.
Objetivos Particulares:
Conocer los conceptos fundamentales de la filtracin
Investigar algunas de las aplicaciones de la filtracin continua
Operar un filtro rotario a nivel laboratorio
Revisar los efectos de diferentes variables sobre el equipo
FUNDAMENTOS TERICOS
La filtracin es la separacin de partculas slidas a partir de un fludo
mediante el paso del fludo a travs de un medio filtrante o pared separadora
sobre el que se depositan los slidos. Las filtraciones industriales van desde un
sencillo colado hasta separaciones altamente complejas. El fluido puede ser un
lquido o un gas, y la corriente valiosa procedente de un filtro puede ser el
fluido, los slidos o ambos productos. En algunos casos ambas corrientes
carecen de valor, como en el caso de la separacin de slidos residuales de un
fluido residual antes de su vertido.
Existen tres mecanismos de la filtracin con formacin de torta, membrana y
de lecho profundo.
Debido a la enorme variedad de materiales que se han de filtrar y las
diferentes condiciones de operacin de los procesos se han desarrollado
numerosos tipos de filtros, entre los cuales se encuentran el filtro prensa, de
carcasa y hojas, filtro rotatorio, filtro-centrifuga entre otros. Los ciclos de
operacin de los filtros pueden ser por lotes, cuando se extrae la torta despus
de cierto tiempo; de manera continua, cuando la torta se va extrayendo a
medida que se forma. As mismo existen diversos materiales para los medios
filtrantes entre los cuales destacan: Lona, celulosa, nylon, papel, telas
metlicas, dacrn, etc.
Los filtros rotatorios se caracterizan por tener una tela cilndrica rotatoria, la
cual se encarga de filtrar el flujo que pasa a travs de ste. Dicha tela es unida
sobre la periferia de uno de los tambores sobre los que se est llevando a cabo
el proceso de filtrado, aplicando as mayor fuerza de vaco. Este filtro lava y
descarga la torta con un rgimen continuo, y cumple las funciones del filtrado,
secado, lavado y descarga de la torta del ciclo de operacin, mientras que el
filtrado sale por el eje del filtro.

Figura 1. Vista lateral de un filtro rotatorio

En filtros de operacin continua como los de tambor rotatorio, la alimentacin,

el filtrado y la torta estn sometidos a estado estacionario, esto es, las
velocidades son continuas. En un tambor rotatorio, la cada de presin se
mantiene constante durante la filtracin. La formacin de la torta implica un
cambio continuo de las condiciones. En la filtracin continua, la resistencia del
medio filtrante suele ser despreciable en comparacin con la de la torta.
(Geankoplis, C. j., 2006)
Los filtros rotatorios se utilizan principalmente en los tratamientos primarios, o
donde se requiera remover slidos grandes o gruesos, de manera rpida y a un
bajo costo de operacin, ya que estos pueden causar obstrucciones en los
ductos, por lo tanto estos filtros son muy tiles en diferentes industrias como:
Plantas procesadoras de alimentos Bebidas, Azucarera, Ganadera, Alimenticia,
Minera, Cementera, Plantas de tratamiento de aguas residuales, etc.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

Elemento

AGUA (A)
DECALITE(B)
XA

SOLUCION DE
DECALITE

CLARIFICADO

TORTA

50 Kg
2,5 Kg
0.95

48,724 Kg
1,776 Kg
0.965

1,276 Kg
0,724 Kg
0.6378

XB
MSA TOTAL

0.047
52,5 kg

0.035
50,5 kg

0.362
2 kg

RESULTADOS
Tabla 1. Caractersticas del equipo de filtracin de tambor rotatorio
Elemento
Filtro Rotatorio

Velocidad del Tambor

Bomba de Vacio
Dimensiones del tambor

Descripcin
Marca
Industrial S.A de C.V
Material de Fabricacin
Lona
(Medio filtrante)
50%
2 HP, 3470 rpm
12.7 cm ancho, 32 cm largo

Tabla 2. Registro de variables durante la filtracin

Velocidad del tambor
Dimensiones del tambor
rea del ciclo de filtracin
Masa inicial del solido
Masa recuperada del
solido
Humedad de la torta
Volumen inicial de solucin
Volumen final de filtrado

FILTRO ROTATORIO
1.85 rpm
Dimetro
Ancho
0.1276 m2
TORTA
1000g decalite
446.6860 g

0.32 m
0.127 m

74.18%
FILTRADO
50 L
41.93 L

Tabla 3. Registro de los datos de filtracin con solucin de decalite

Tiempo (s)

Altura nivel
(m)

Volumen (m3)

Presin
(Kg/m2)

t/V (s/m3)

32.63
67.79
100.53
138.03

1
2
3
4

0,001075213
0,002150425
0,003225638
0,00430085

20
20
20
20

30347.4866
31523.9981
31165.9294
32093.6529

183.84
235.16
279.8
334.21
371.76
429.27
464.96
514.94
573.05
615.55
682.55
736.68
797.68
874.68
912.19
976.19
1005.73
1061.28
1094.78
1126.5
1177.87
1219.79
1246.13
1284.95
1334.3
1380.82
1409.59
1455.57
1497.97
1528.45
1566.19
1631.19
1658.8
1695.09

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38

0,005376063
0,006451276
0,007526488
0,008601701
0,009676913
0,010752126
0,011827339
0,012902551
0,013977764
0,015052976
0,016128189
0,017203402
0,018278614
0,019353827
0,020429039
0,021504252
0,022579465
0,023654677
0,02472989
0,025805102
0,026880315
0,027955528
0,02903074
0,030105953
0,031181165
0,032256378
0,033331591
0,034406803
0,035482016
0,036557228
0,037632441
0,038707654
0,039782866
0,040858079

20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20

34196.0278
36451.7058
37175.3722
38853.9439
38417.2085
39924.1973
39312.3099
39909.9366
40997.2588
40892.2451
42320.3126
42821.7638
43640.0698
45194.1628
44651.6345
45395.2084
44541.8002
44865.5457
44269.5058
43654.1573
43819.0549
43633.2312
42924.4997
42680.9279
42791.8579
42807.6581
42289.911
42304.7149
42217.7254
41809.7888
41618.0816
42141.2782
41696.3421
41487.2664

0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
Volumen (m3)

0.02
0.02
0.01
0.01
0
0

200

400

600

800

1000 1200 1400 1600 1800

Tiempo (s)

Grfica 1. Volumen vs. Tiempo de filtracin con solucin de decalite

48000
46000
f(x) = 239363.65x + 35687.6

44000
42000
40000
t/V (s/m3)

38000
36000
34000
32000
30000
0

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

Volumen (m3)

Grfica 2. t/V vs. Volumen de filtracin con solucin de decalite

0.05

Tabla 4. Resultados de la curva tipo de solucin de decalite

Concentracin
(%)
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06

NTU

0.07

316

0.08

343

0.09

352

0.1

364

23
45
67
153
213
269

La NTU del clarificado fue de: 139 NTU, as con la ecuacin de la recta de la
grfica de la curva tipo (Grfica 3, ver anexo) podemos obtener el
%concentracin del clarificado, la cual fue de:

x=

139+ 16.091
=0.036
4221.8

El clculo de (resistencia de la torta) se realiza con 2 mtodos diferentes, por

medio de la grfica t/V vs. V y con la frmula de velocidad de flujo (ver
clculos en anexo), obtenindose as:
Tabla 5. Comparacin de obtenida por 2 mtodos
con grfica

con frmula

5.147x10 9 m/kg

4.188x1010 m/kg

Se realizan los clculos de % de recuperacin, productividad, y rendimiento

para la filtracin de la solucin de decalite al 2% en filtro rotatorio (ver anexo),
y se compara con el de % de recuperacin, productividad, y rendimiento
obtenido para una filtracin de solucin de decalite en filtro prensa.

Tabla 6. Comparacin filtracin de solucin de decalite con filtro rotatorio y

prensa.
Parmetro
% Recuperacin

Filtro Prensa

Filtro Rotatorio

37.5%

44.6%

Productividad

1.87x10-3 kg/m3s

5.27x10-3kg/m3s

Rendimiento

1.11 kg/ m3

8.93kg /m3

ANLISIS DE RESULTADOS
Se realiz una filtracin de solucin de decalite al 2% en filtro rotatorio, y como
puede observarse en la tabla se alimentaron 1000 g de decalite y se
obtuvieron 446.6860 g de decalite en la torta formada despus de la filtracin,
las razones por las que no se recuperaron los 1000g de slidos alimentados
pueden deberse a que la torta sala muy hmeda porque por una de las mallas
del tambor no realizaba un buen secado y dejaba pasar agua que humedeca al
resto de la torta, adems de las prdidas que tuvimos debidas a que la
recuperacin de la torta no fue la ideal, ya que las cuchillas del equipo no la
desprendan de forma adecuada.
Con la curva tipo de decalite pudimos obtener la concentracin de slidos que
tena nuestro lquido clarificado, la cual resulto ser de 0.03%, y si comparamos
esta concentracin con la concentracin de slidos inicial (2%), podemos
observar que si se remueven una cantidad de slidos considerable del lquido
de la solucin.
Respecto a la resistencia de la torta (), podemos ver en la tabla 5 que aunque
su valor resulta diferente dependiendo del mtodo que se utiliza para
calcularla, ambas resultan muy grandes, lo que nos indica una gran resistencia
que puede ocasionar que no se lleve a cabo una buena filtracin, ya que la
resistencia de la torta es directamente proporcional a la cantidad de slidos
depositados por unidad de rea, por lo que al hacer pasar un volumen de
solucin determinado la cantidad de slidos aumenta, impidiendo cada vez
ms el paso de la solucin a separar. (Tejeda, 1995)
Tanto en esta prctica como en la realizada anteriormente (filtro prensa)
pudimos comprobar que el Filtro Rotatorio es una mejor opcin de un equipo de
filtracin, esto lo podemos observar en la tabla nmero 6 donde el % de
recuperacin, la productividad y el Rendimiento del filtro rotatorio son
superiores a los arrojados por el Filtro Prensa.

Los filtros prensa se usan en los procesos por lotes pero no se pueden emplear
para procesos de alto rendimiento, son equipos que se manejan con facilidad,
son verstiles y de operacin flexible y se pueden utilizar a altas presiones si
es necesario, con soluciones viscosas o cuando la torta de filtro tiene una gran
resistencia, sin embargo requieren grandes costos en mano de obra.
Los procesos modernos de alta capacidad utilizan filtros continuos, como lo es
el filtro rotatorio. Las ventajas importantes son que los procesos son continuos
y automticos y los costos de mano de obra son relativamente bajos. Sin
embargo, la inversin inicial es relativamente alta. (Geankoplis, 2006)

CONCLUSIONES
Se observ el funcionamiento de un filtro rotatorio, que es un filtro
continuo en donde se pueden observar las etapas de formacin de la
torta, secado, lavado y descarga de la torta.
Se filtr una solucin de decalite al 2%, obtenindose un %de
recuperacin del 44.6%, y se identificaron los causas por las cuales solo
se recuper esa cantidad de slidos.
Se compar una filtracin en lote (filtro prensa) con una filtracin
continua (filtro rotatorio), obtenindose un mayor % de recuperacin en
la filtracin continua. Adems de presentar las ventajas de tener un
manejo y operacin ms sencilla y una limpieza ms fcil
El filtro rotatorio puede tener aplicaciones en operaciones que requieran
filtrar volmenes grandes, donde no se requiere mucha mano de obra,
etc., como pueden ser procesos de separacin de concentrados de
flotacin, yeso, sales minerales, procesos de la industria qumica e
industria alimentaria
RECOMENDACIONES
En general la prctica no presenta ninguna dificultad, sin embargo es el equipo
el que presenta algunos inconvenientes enlistados a continuacin:
La torta no se recupera al 100% por la cuchilla, esto se debe a que el contacto
de la cuchilla es muy leve, es por ello que proponemos un cambio de cuchilla
para evitar tener que remover con una esptula.
A velocidades muy bajas el tambor deja de girar, debido al peso de la torta
impiden la velocidad de rotacin, lo mejor sera que hubiera una revisin del
equipo para que durante el proceso se tenga que impulsar el tambor
Recomendamos usar algn otro solido, ya que el decalite es muy difcil de
limpiar.
Bibliografa

Tejeda. (1995). Bioseparaciones. En T. e. al., Bioseparaciones (pg. 84).

Mxico: Unison.

Foust.A; Principios de Operaciones Unitarias; Segunda edicin; Editorial

CECSA; Mxico D.F; 1989; Pg. 125-132

Geankoplis C, 1998, Procesos De Transporte y Operaciones Unitarias, Ed.

CECSA, 3 edicin, Mxico. Pgs. 887-890

Vernon.C.J;filtrorotatorio;http://cbi.izt.uam.mx/iq/laboratorio%20de
%20operaciones%20unitarias/practicas%20laboratorios/practica4.pdf;
Universidad Autnoma Metropolitana unidad Iztapalapa; fecha de
consulta: 18-10-2015.

GUA DE OPERACIN DEL EQUIPO

DESCRIPCIN
El filtro rotatorio filtra, lava y seca la torta en un rgimen continuo y al
vaco, es un tambor horizontal con una superficie acanalada est gira en un
depsito con la suspensin agitada. Un medio filtrante, tal como una lona,
cubre la superficie del tambor que est parcialmente sumergido (Geankoplis,
1998).

Figura 2. Partes principales del filtro rotatorio

ARMADO DEL FILTRO ROTATORIO
1. Conectar el vaco al equipo.
2. Conectar a corriente elctrica
3. Humedecer el filtro rotatorio.
4. Conectar la bomba peristltica
5. Llenar la cuba con la solucin problema.

6. El tanque de agua de recirculacin deber estar con agua a 9/10 de su

capacidad.
7. Revisar que la vlvula de filtrado est cerrada.
8. Revisar que la altura que exista del lquido en el tanque del clarificado.
FILTRACIN
1. Abrir la vlvula de aire.
2. Cerrar vlvula de vaco.
3. Prender la vlvula de vaco, alimentar la solucin.
4. Encender el motor del tambor
5. Abrir vlvula de aire.
6. Abrir vlvula de vaco.
7. Acercar la cuchilla una vez que se forme la torta.
8. Recibir la torta, cuando no se pueda despegar por s sola, generar una
hendidura con ayuda de esptulas.
9. Una vez acabada la solucin de alimentacin o cuando se est formando
una torta de manera irregular (en un solo lado y con picos) apagar la
bomba.
10.Apagar bomba de vaco.
11.Cerrar bomba de vaco.
12.Cerrar el aire comprimido.
13.Apagar el motor.
DESCARGA DE CLARIFICADO
1. Colocar un recipiente para recibir el clarificado.
2. Abrir vlvula de paso.
3. Encender la vlvula de alimentacin.
4. Vaciar el tanque de recepcin del clarificado.
LAVADO DEL FILTRO
1. Retirar la suspensin sobrante que qued en la cuba con ayuda de la llave
nariz.
2. Tallar y hacer pasar agua del lado de lavado del tambor.
3. Limpiar piso y alrededores del equipo en caso de derrames.

Fig. 3 Componentes de un filtro rotatorio

ELEMENTOS DEL EQUIPO
Elemento
Tambor

Vlvula rotativa

Cuba

Equipo principal
Descripcin
El tambor es el soporte
de los mdulos de
filtracin, adems es el
elemento que gira y por
lo cual el proceso se
vuelve continuo.
Esta vlvula tiene
conectada la salida del
clarificado, la succin y
la entrada del aire para
el mezclado.
Recipiente debajo del
tambor que aloja la
solucin a filtrar.

Imagen

Medio filtrante

El medio filtrante est

compuesto de tela con
soporte de lona.

Cuchilla

La cuchilla es elemento
que desprende a torta
que se forma en cada
ciclo de filtrado.

Elemento
Tanque de alimentacin

Elemento
Dispositivo de mezclado

Bomba de alimentacin

Motor de la bomba de
alimentacin

Equipos auxiliares
Descripcin
El tanque de
alimentacin tiene la
funcin de alimentar al
equipo la suspensin,
especficamente la
vierte en la cuba, sin
embargo en este
equipo no es funcional
debido a errores en el
diseo.

Descripcin
El dispositivo de
mezclado es el
encargado de
homogeneizar la
suspensin en el
tanque de
alimentacin.
Se encuentra separada
de su motor por lo que
en la imagen se aprecia
muy pequea. Conduce
el fluido del tanque de
alimentacin a la cuba.

Imagen

Imagen

Bomba de vaco

La bomba de vaco,
permite generar el
vaco en el tanque de
clarificado, el cual
succiona el lquido en el
tambor.

Sello de agua (columna de

agua)

El sello de agua evita

que se pierda el vaco
en la operacin

Bomba de descarga de
filtrado

La bomba descarga el
lquido filtrado. Su
manufactura es de
mayor calidad debido a
que entra en contacto
con el producto
terminado.

Elemento
Vacumetro

Instrumentacin
Descripcin
El Vacumetro es el
instrumento de
medicin que se utiliza
para presiones
negativas

Imagen

Mirilla

Es el instrumento de
medicin indirecta del
volumen de filtrado en
el tanque.

Mangueras de vaco

Son lneas de goma que

permiten la succin sin
que se deforme su
geometra, entregando
un flujo constante.

Vlvulas de aguja

Estas se encargan de
regular el flujo de la
succin y del filtrado.

Elemento
Control de nivel
(Rebosadero)

Descripcin
Este sistema permite,
que cuando se opera
con el tanque de
alimentacin, si la cuba
se llena el lquido se
recircula al tanque para
que no exista derrame
de la solucin.

Llave de mariposa

Esta vlvula facilita la

limpieza del equipo,
principalmente de la
cuba.

Imagen

Vlvula de aguja

Esta vlvula, regula el

flujo de aire que se
utiliza en el mezclado

SERVICIOS AUXILIARES
Agua
Aire
Electricidad
Precauciones para operar el equipo.
Al observar que el nivel del tanque del filtrado est por llegar al punto
mximo de su capacidad, encender la bomba de filtrado y descargar.
La vlvula de aire se debe abrir con mucha precaucin, debido a las
dimensiones del equipo no se requiere gran cantidad de aire.
La limpieza del equipo se debe hacer con precaucin.
ANEXOS
El rea de filtrado se calcula:

rea=2 ( 0.16 m ) ( 0.127 m )=0.1276 m 2

El clculo de (resistencia de la torta) se realiza con 2 mtodos diferentes:

Grfica t/V vs. V

kp
2

Donde la pendiente =

por lo tanto

kp
=239364
2
Por lo tanto kp= 478728, posteriormente con la frmula:

kp=

c s
2

A (p )
2

kp A (p )
=
cs

Se despeja ,
Y sustituyendo los datos:

( 239364 ) n(0.127 m2)2 ( 26664.48 Pa )

kg
( 0.001 Pa s ) 20 3
m

=5.147 1 0

m
kg

Frmula

Mediante la frmula:

velocidad de flujo=

2 f ( P)
V
=
A tc
t c C s

1
2

Donde f= fraccin sumergible y se calcula:

t=f t c
Donde t= tiempo = 1695.09 s y tc=tiempo de ciclo= 167 seg

t 1695.09 s
f= =
tc
167 s
f =10.150

Posteriormente se calcula la velocidad de flujo:

velocidad de flujo=

V
A tc

velocidad de flujo=

0.04193 m
2
(0.127 m )(167 s)

velocidad de flujo=1.967 103

m
s

Despejando de la frmula de velocidad de flujo y sustituyendo:

V 2
( t c ) ( )(C s )
A tc

2 f ( P)
=

m 2
kg
( 167 s ) ( 0.001 Pa s ) 20 3
s
m

2(10.150)(26664.48 Pa)
=

1.967 103

=4.188 10 10

m
kg

Clculo de % de recuperacin:

Clculo de productividad:

Productividad=

w soluto
V filtradot filtrado

Productividad=

0.44668 kg
kg
=5.27 x 103 3
3
0.05 m 1695.09 s
m s

Clculo de rendimiento:

Rendimiento=

w soluto
0.44668 kg
kg
=
=8.933 3
3
volumen de filtrado
0.05 m
m

Clculo de % de humedad:

Curva tipo
400

f(x) = 4221.82x - 16.09

R = 0.96

350
300
250
NTU

200
150
100
50
0
0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Concentracin (%)

Grfica 3. Curva tipo solucin de decalite al 2%

0.12