Todo el mundo ha oído hablar de filtración en algún momento de su vida y, a su vez, todos, en algún momento de nuestra vida, hemos de separar un líquido de un sólido. Piensa, por ejemplo, en cuando cocinas y hierves un alimento: cuando separas el agua del alimento con un colador, ahí estás filtrando.
Pero, seguramente, no estamos tan acostumbrados a oír hablar de filtración en procesos industriales, esto se da cuando tenemos la necesidad de separar partículas, que pueden llegar a ser microscópicas, de cualquier clase de fluidos, viscosidades y composiciones.
En este post introduciremos algunos conceptos de filtración industrial. Qué es, qué tipos de filtración existen, y cuál es la mejor alternativa de filtración.
¿Qué es la filtración?
La filtración es un método de separación utilizado para retener sólidos presentes en un fluido (líquido o gas) mediante la interposición de un medio permeable o semipermeable capaz de retener partículas sólidas y permitiendo el paso de líquidos o gases.
Generalmente, al elemento poroso usado para el proceso de separación se le llama filtro o elemento filtrante.
La variedad de estos elementos de filtración es tan extensa, como muy diversas son las aplicaciones en las que vamos a necesitarlos. Los diferentes materiales porosos disponibles para la construcción de los medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación nos darán la pauta a seguir para escoger el producto más adecuado: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para las separaciones realizadas en laboratorios, hasta sistemas más o menos complejos y con un mayor o menor grado de automatización, como los empleados en la industria.
Ahora que ya hemos introducido el concepto básico de qué es la filtración según nuestro criterio, a continuación, deberemos determinar qué resultados queremos obtener con el sistema de filtración que vamos a usar. Previamente, pero, presentaremos los dos grandes mecanismos de que vamos a considerar en este primer post dedicado a los filtros, la filtración en profundidad y la filtración en superficie.
Tipos de filtración: Profundidad vs Superficie
Aunque existen diversos sistemas de purificación de fluidos, la filtración en profundidad y en superficie son los métodos básicos a los que nos vamos a referir. Para ello, vamos a detallar cada método de filtración.
Filtración en superficie
La filtración en superficie se refiere a la retención de partículas, esencialmente, en la superficie del elemento filtrante. Las partículas retenidas forman una capa de residuos, generalmente llamada “torta”, que ayuda a aumentar la eficiencia de la filtración, debido a que las propias partículas retenidas en la superficie impiden el paso de partículas de mayor tamaño, porque se van acumulando, pero dejando paso a las de menor tamaño.
El medio filtrante será un elemento permeable o semipermeable dispuesto de tal manera, que retendrá las partículas que se encuentren en suspensión en el fluido a filtrar.
En comparación con el diámetro de la partícula más pequeña a filtrar, si el medio filtrante tiene una porosidad de un diámetro más pequeño que la partícula, entonces obtendremos un proceso de filtración que se desarrollará en la superficie del medio, reteniendo por completo todas las partículas.
En cambio, si las partículas tienen un diámetro inferior al del poro del elemento filtrante, entonces pasarán a través de él y las más grandes quedarán atrapadas y permanecerán en la superficie del medio filtrante.
Sin embargo, en ambos casos, encontramos algunas partículas más grandes que se pueden asentar en la superficie bloqueando por completo los poros.
De esta forma, gradualmente, la superficie del filtro se irá llenando con estas partículas, lo que supondrá un obstáculo para la velocidad de filtración, reduciendo, de esta manera, el flujo del fluido más allá de los límites aceptables para una filtración eficiente.
En este punto, la filtración debe detenerse y la superficie del medio debe limpiarse adecuadamente o sustituirse para poder continuar con el proceso.
Filtración en profundidad
La filtración en profundidad necesita de un medio filtrante con un espesor relativamente importante y múltiples pasos en forma de laberinto, que ayuda a retener las partículas. Las de mayor tamaño quedarán retenidas en la superficie y las más finas siguen su camino hacia el interior del medio filtrante quedando atrapadas en las capas internas.
La mayoría de los filtros de profundidad están hechos de fibra extrusionada en un proceso llamado melt-blown, del que hablaremos en otro post.
La mayoría de los medios tienen un espesor determinado y la mayoría de los poros del material difieren de diámetro a lo largo del rastro del fluido. Las partículas se mueven a través de ese espesor hasta un punto en el que quedan atrapadas debido a que su tamaño es mayor que el de los poros más finos. Los poros se van bloqueando durante el proceso y, consecuentemente el medio filtrante debe reemplazarse por uno nuevo en caso de que se encuentre totalmente colapsado.
Un filtro de profundidad eficiente deberá permitir que las partículas penetren en la matriz y queden capturadas a lo largo de toda la profundidad del medio, teniendo en cuenta que la relación tamaño de partícula / poro, sea propicia, es decir, partícula > poro, pero también tomará en consideración otros parámetros, como por ejemplo la posibilidad de deformación de las partículas retenidas.
Conclusión
En líneas generales, podemos afirmar que ambos métodos de filtración son muy útiles, y su elección dependerá, tanto de la aplicación, como de las especificaciones de calidad que se hayan fijado y de la naturaleza de las partículas que hemos de retener. En resumen, utilizaremos un sistema de filtración con elementos filtrantes en profundidad en los casos en que el fluido contenga una cantidad de partículas a retener o partículas deformables, por ejemplo, pinturas o resinas; pero recomendaremos el uso de un sistema de filtración con elementos filtrantes en superficie para fluidos “limpios”, es decir, que no tengan una carga muy elevada de partículas, y requieran caudales importantes.
