Definición de Filtro
Ingeniera Química
Un filtro en equipo perteneciente a la familia de recipientes sometidos a presión, el cual está formado por dos componentes fácilmente identificables, a partir de lo que se configura la carcasa o envolvente, siendo la parte que le da la estructura y que contiene a la unidad filtrante, quien se encuentra en su interior para eliminar impurezas específicas del fluido que lo atraviesa.
La filtración es uno de los métodos de separación de componentes de una mezcla más antiguo, ya que los primeros habitantes del planeta filtraban sus alimentos y sus bebidas con mallas caseras. Por ello, este método ha evolucionado con el paso de los años, incorporando tecnologías nuevas. Se podría decir que es un método de separación presente en casi todos los procesos químicos.
Cada filtro es diseñado específicamente para la función de retención que sea utilizado. Esto implica que los diseños son variados y muy versátiles, por ejemplo, si se desea retener impurezas sólidas dependiendo del tamaño de partícula será diseñada la unidad filtrante y su tamaño de malla. En cambio, si la unidad filtrante se hace para retener mercurio en un gas que proviene de yacimiento, probablemente por el caudal de trabajo y las condiciones, su diseño sea muy distinto al caso de la purificación de agua.
Características
Una de las características principales a la hora del diseño es la caída de presión que genera sobre el fluido el pasaje a través de una resistencia como es un lecho filtrante, por ello, se tienen en cuenta las pérdidas de carga máximas estimadas por diseño para el diseño del perfil de presión a lo largo de toda la línea de proceso. La caída de presión o DeltaP (en el mundo de las Ingenierías) es la diferencia de presión entre el ingreso y el egreso del fluido, sin embargo, cabe destacar que a medida que el filtro se va saturando, es decir, va ocupando sus sitios de filtración y se va obstruyendo, genera una resistencia mayor al paso del fluido, por lo que la pérdida descarga es mayor. Por esta razón, se dice que es un diferencial de presión dinámico.
Otra característica fundamental es que la unidad filtrante debe estar constituida por un material permeable, para que el fluido pueda atravesarlo sin complicaciones y, a su vez, retener en los sitios vacíos las partículas deseadas. Por ello, esclave ala hora de seleccionar un filtro elegir adecuadamente su material de manera de aumentar su eficiencia.
A la hora del reemplazo, es muy difícil estimar tiempos de vida en servicio del elemento filtrante, muchas veces se habla de ciclos de trabajo. Sin embargo, esta característica es exclusiva de cada filtro, dependerá de su tamaño, de la eficiencia del material filtrante, de la calidad de fluido de alimentación y del caudal de operación. A mayor caudal y mayor contaminación del fluido de ingreso menor será la vida útil del filtro. Cabe destacar que en los procesos industriales únicamente se reemplaza la unidad filtrante, en tanto que la envolvente y los casquetes no, ya que estos componentes cumplen rigurosos estándares de calidad y seguridad y son costosos, siendo diseñados por las normas de diseño de Recipientes sometidos a presión.
Cuando se desea incorporar un filtro, se identifica el parámetro de la eficiencia, que muestra la relación entre el total de partículas de determinado tamaño que ingresan en la corriente de alimentación y la cantidad que son retenidas.
Ejemplos en el caso de filtros de agua
Existen muchas variedades de filtros dependiendo el servicio. A continuación, se mencionará la clásica distinción entre los filtros de agua.
Una de las formas más comunes es el filtro tipo cartucho, formado por fibras sintéticas u elimina partículas en suspensión y también patógenos. Estos filtros tienen la capacidad de retención de partículas hasta el tamaño del micraje (tener en cuenta que hay filtros de agua con capacidad de retención de partículas del tamaño del nanómetro). Estos filtros son los típicos colocados en los domicilios o bien plantas que trabajen con bajo caudal.
Otro tipo de filtro es el de medio granular, el cual puede ser arena, grava con cuarzo, zeolitas, entre otros. En general los filtros de arena se utilizan para caudales más grandes y tamaños de partícula considerables. En cambio, los de grava con cuarzo y los de zeolitas se aplican a tratamientos industriales, particularmente los de zeolita han logrado un auge particular en el mercado por su alta eficiencia.
Por último, encontramos los filtros tipo disco donde la unidad filtrante es vez de ser la malla típica es una superposición de discos apilados y el fluido pasa por el centro del ánulo formado por los mismos discos agujereados.
Art. actualizado: Enero 2023; sobre el original de agosto, 2011.
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