¿Qué es un filtro prensa de membrana? Principio de funcionamiento, ventajas y aplicaciones

¿Qué es un filtro prensa de membrana?

A filtro prensa de membrana es una máquina industrial utilizada para separar líquidos y sólidos. Funciona bombeando un lodo o una suspensión en cámaras revestidas con telas filtrantes. A continuación, la presión empuja el líquido a través de las telas y atrapa los sólidos, formando una torta de filtración sólida.

Qué diferencia a los filtros prensa de membrana de las prensas de placas y marcos tradicionales es que utilizan placas de membrana flexibles. Estas membranas pueden inflarse para ejercer una presión adicional sobre la torta filtrante. Esta presión adicional elimina más líquido y da como resultado una torta final más seca y densa.

Veamos más de cerca cómo funcionan los filtros prensa de membrana y por qué ofrecen ventajas clave sobre los filtros prensa tradicionales en determinadas aplicaciones.

Principio de funcionamiento del filtro prensa de membrana

Los componentes básicos de un filtro prensa de membrana son similares a las de una prensa convencional. Incluyen:

• Placas filtrantes
• Paños filtrantes
• Una bomba de alimentación
• Tuberías y válvulas
• Un marco

La diferencia fundamental radica en las placas filtrantes.

Mientras que las prensas tradicionales utilizan placas sólidas, los filtros prensa de membrana tienen cámaras con una cara flexible de un material elástico como el caucho, el polipropileno o el poliuretano.

Este es un diagrama de un filtro prensa de membrana que muestra los componentes clave.

Cuando el lodo entra en las cámaras, la fase inicial de filtración es el mismo que el de una prensa estándar. La presión de la bomba de alimentación empuja el líquido a través de las telas filtrantes, dejando atrás los sólidos.

Una vez completado el llenado, la fase de inflado de la membrana comienza. Un suministro independiente de agua o aire infla las membranas de goma del interior de las placas.

Las membranas expansivas comprimen la torta de filtración, exprimiendo más líquido. Esta compresión adicional puede eliminar una cantidad sustancial de humedad, aumentando la sequedad final de la torta.

Modos de prensado de la membrana

Las placas de membrana pueden funcionar en dos modos principales:

• Modo por lotes - Las membranas se inflan una vez al final del ciclo de filtración. Este único apretón extrae líquido.
• Modo continuo - Las membranas se inflan y desinflan repetidamente durante el proceso de filtración. La pulsación de las membranas ayuda a extraer el líquido uniformemente para una reducción óptima de la humedad.

Es importante adaptar el filtro prensa de membrana a las características específicas de cada aplicación. Factores como la sequedad requerida, los tiempos de ciclo y las propiedades de los lodos influyen en el rendimiento.

Beneficios y ventajas de los filtros prensa de membrana

Hay varias razones clave por las que las plantas eligen los sistemas de filtro prensa de membrana:

1. Aumento de la sequedad

Al exprimir con membranas infladas, las prensas de membrana pueden aumentar sustancialmente la sequedad de la torta en comparación con las prensas tradicionales de placas y bastidores:

• Las prensas de chapa y bastidor suelen conseguir 30-40% sólidos
• Las prensas de membrana suelen alcanzar 50-70% sólidos a través de la compresión de la membrana.

Una torta de filtración más seca tiene grandes ventajas. Reduce los costes de eliminación de residuos líquidos. Y mejora las propiedades de la torta para su posterior procesamiento o manipulación.

2. Tiempos de ciclo más cortos

La fase de exprimido de la membrana también compacta las tortas de filtración hasta un espesor menor en comparación con las prensas tradicionales.

Esto permite a las prensas de membrana realizar ciclos más cortos. Pueden filtrar más volumen de lodo a través de la máquina en un tiempo determinado.

En muchos casos, las prensas de membrana reducen la duración de los ciclos ~50% en comparación con las unidades de placa y bastidor. Algunas aplicaciones presentan reducciones de entre 50-75%. Esto aumenta el rendimiento y la productividad de la planta.

3. Costes de explotación más bajos

La combinación de ciclos más rápidos y tortas de filtración más secas también reduce los costes de funcionamiento de dos maneras:

• Los consumibles duran más - Los tiempos de funcionamiento más cortos significan que las telas filtrantes requieren una sustitución menos frecuente.
• Secado secundario reducido - Una torta más seca de la prensa significa menos energía necesaria para el secado térmico o mecánico adicional.

4. Aplicaciones difíciles

Las prensas de membrana destacan en la filtración de suspensiones difíciles con las que las prensas convencionales tienen dificultades:

• Lodos con bajo contenido en sólidos - Las lechadas diluidas con alto contenido en humedad pueden lograr una buena sequedad.
• Pasteles pegajosos y untuosos - La compresión suave y uniforme de la membrana evita las grietas que permiten la salida de líquidos.
• Pasteles comprimibles - Incluso las tortas muy compresibles se compactan bien por la acción de la membrana en lugar de por la presión de alimentación.

5. Diseño sanitario

Las aplicaciones farmacéuticas y alimentarias requieren equipos diseñados para cumplir estrictas normas de limpieza. Las prensas de membrana ofrecen diseños totalmente drenables y limpios in situ para mantener una higiene estricta.

Ejemplos de aplicaciones de filtros prensa de membrana

Los sistemas de filtro prensa de membrana ofrecen una solución eficaz para la separación sólido-líquido en muchos sectores, entre ellos:

Explotaciones mineras - Deshidratación de residuos y recuperación de metales preciosos.

Aguas residuales industriales - Reducir el volumen de residuos líquidos que requieren tratamiento posterior.

Producción alimentaria - Extraer y recuperar valiosos concentrados a partir de flujos de residuos.

Procesado químico - Purificar los compuestos químicos y reciclar el agua.

Productos farmacéuticos - Filtrar precursores de fármacos de alto valor y mantener la esterilidad.

Consideraciones clave a la hora de especificar

Como ocurre con cualquier equipo de separación, comprender los requisitos de la aplicación es crucial para obtener los mejores resultados de un filtro prensa de membrana.

Propiedades de los purines - Los componentes, la concentración de sólidos, la viscosidad, etc. dictan las especificaciones del diseño.

Rendimiento objetivo - La tasa de filtración requerida ayuda a dimensionar componentes como la capacidad de la bomba.

Carga de sólidos - Afecta a la duración de los ciclos, ya que más sólidos tardan más en comprimirse en un volumen de cámara determinado.

Objetivo de sequedad final - Una mayor sequedad puede requerir un tamaño de membrana y una relación de compresión mayores.

Totalmente automatizado - Filtro prensa de membrana moderno PLC Los sistemas de control permiten almacenar recetas para un funcionamiento uniforme y automatizado.

Conclusión

Filtros prensa de membrana utilizan placas de membrana inflables para ejercer una fuerza de compresión adicional sobre las tortas de filtración. Esta compresión adicional extrae sustancialmente más líquido para lograr una sequedad de la torta mucho mayor en comparación con los filtros prensa de placas y marcos convencionales.

Además, las prensas de membrana filtran más rápido y reducen los costes de explotación gracias a un mayor rendimiento y una mayor vida útil de los consumibles. Su flexibilidad las hace ideales para separaciones difíciles en minería, producción química, procesamiento de alimentos, purificación farmacéutica y gestión de aguas residuales industriales.

Con un diseño adecuado adaptado a las condiciones específicas del proceso, filtros prensa de membrana proporcionan una separación sólido-líquido superior en una amplia gama de aplicaciones industriales. Sus avances las convierten en la opción preferida cuando el alto rendimiento es esencial.