Los principios fundamentales de la filtración se centran en el diseño óptimo del medio filtrante y la selección de medios apropiados para aplicaciones de filtración específicas. Existen dos tipos principales de filtración: la filtración profunda y la filtración superficial. La filtración profunda implica capturar partículas dentro del medio, mientras que la filtración superficial implica atrapar partículas en la superficie del filtro, formando materiales de desecho.
La filtración superficial funciona principalmente como un mecanismo de filtración gruesa, separando partículas más grandes que el tamaño del medio filtrante en la superficie del filtro para evitar su entrada o paso a través de los poros. A medida que las partículas se acumulan, se forman materiales de desecho, cuyo espesor aumenta a medida que más partículas fluyen hacia el medio filtrante.
La filtración profunda se emplea principalmente para separar partículas de tamaño micrométrico, como proteger los equipos contra obstrucciones y corrosión, proteger los catalizadores contra el envenenamiento y purificar productos. Las partículas ingresan al medio y son capturadas por su estructura multicapa. Esta estructura evita la obstrucción prematura y mejora la capacidad del medio para retener la suciedad. A medida que las partículas quedan atrapadas en las capas más profundas del medio, se hace necesaria una limpieza fuera de línea. Los métodos de limpieza fuera de línea pueden implicar disolventes, vibración ultrasónica, pirólisis, limpieza con vapor o limpieza con agua circulante. Se pueden utilizar medios plisados para minimizar los requisitos de espacio y el costo.
Comprender la eficiencia de un filtro para eliminar partículas de una corriente de gas es crucial para el diseño y funcionamiento exitosos del filtro. Para fluidos que transportan pequeñas impurezas granulares, capturar partículas a través de medios porosos internos es clave para lograr una eliminación eficiente de partículas. La estructura del metal sinterizado ofrece un camino tortuoso donde las partículas pueden quedar atrapadas, formando materiales de desecho sólidos en la superficie del medio. Las partículas recién capturadas se acumulan encima de las depositadas previamente. La vida útil del filtro depende de su capacidad de retención de suciedad y de la caída de presión resultante. En los casos en que los fluidos están cargados de muchas partículas, el equipo de filtración actual emplea filtración de sólidos. El sólido filtrante acumulado sobrepasa el elemento filtrante, creando una capa filtrante adicional y aumentando la caída de presión. La caída de presión aumenta con la carga de partículas. Una vez que el ciclo de filtración alcanza la presión final, el filtro se lava a contracorriente o con gas limpio para eliminar el sólido filtrado.
La relación de filtración está influenciada por factores como la concentración de partículas de alimentación, la viscosidad y la temperatura. Los modos de funcionamiento del filtro se pueden configurar como presión constante, caudal constante o presión creciente con caudal decreciente durante la filtración. Si las partículas obstruyen el sistema rápidamente, alcanzando el límite de presión, o el filtro de sólidos se llena, el ciclo de filtración termina incluso si no se ha alcanzado el límite de presión. El tipo de filtro, la temperatura del fluido y la carga de sólidos afectan la permeabilidad, expresada como el caudal en relación con la caída de presión.
