Influencia de la estructura de la torta sobre su permeabilidad y porosidad

Abstract

El proceso de filtración, es uno de los más utilizados en la industria química para llevar a cabo la separación de mezclas de sólidos y líquidos en las cuales la cantidad de sólidos es relativamente pequeña con relación al líquido que constituye la suspensión a tratar. Este proceso, normalmente es estudiado a través de las características de los productos obtenidos, es decir, el lecho o torta de filtración y el líquido filtrado que logra pasar a través de la masa porosa. En las investigaciones relacionadas con el proceso de filtración, se ha determinado que los factores que afectan considerablemente el comportamiento de este proceso mecánico de separación son, la forma y la distribución de tamaño de partículas (DTP) de los sólidos contenidos en la suspensión a separar. Debido a que diferentes mecanismos o métodos de preparación de las tortas de filtración, conducen a estructuras de lechos distintos, en este trabajo se plantea estudiar no solo la influencia que tiene la forma y tamaño de las partículas sobre las características de las tortas, sino también el efecto causado por la manera como se promuevan la deposición de las partículas sólidas durante el proceso. Para realizar las pruebas experimentales que permiten obtener datos para analizar el comportamiento de tortas de filtración, se utilizaron dos sustancias, una cuyas partículas son de forma esférica (esferas de vidrio) y otra de partículas con forma irregular (carbonato de calcio). Las pruebas de filtración se realizaron aplicando el método de permeación. Las tortas que fueron filtradas se formaron mediante dos mecanismos, sedimentación y por capas compactas con los cuales se pudo obtener condiciones de segregación y homogeneidad en el lecho respectivamente. Los resultados de permeabilidad y porosidad, se analizaron a través del diagrama permeabilidad-porosidad que describe el modelo de Carman-Kozeny aplicado en este trabajo para estudiar el flujo de fluidos a través de lechos sólidos. Pudo determinarse que el comportamiento de las propiedades de la torta depende de tres parámetros: la forma de las partículas, el tamaño de las mimas y el mecanismo de formación de la torta. El efecto de estos tres parámetros pudo sintetizarse en un nuevo factor, denominado factor de forma partícula-poro. Se utilizó el modelo de Yu-Standish para el cálculo de la porosidad obteniéndose resultados en un margen de error del 15% respecto a los valores experimentales. Finalmente, se obtuvieron diagramas que permiten el cálculo directo de la permeabilidad de tortas, una vez conocida la sustancia que constituye el lecho, el factor de forma partícula-poro y la porosidad de la torta.