A Filtragem

A filtragem é uma das aplicações mais comuns do escoamento de fluidos através de leitos compactos. A operação industrial é análoga às filtragens realizadas em um laboratório que utilizam papel de filtro e funil.
 
O termo filtragem pode ser utilizado para processos de separação dos sólidos de suspensões líquidas e, também para separação de partículas sólidas de gases, como por exemplo, a separação das poeiras arrastadas pelos gases utilizando tecidos.
 
O objetivo da operação é separar mecanicamente as partículas sólidas de uma suspensão líquida com o auxílio de um leito poroso. Quando se força a suspensão através do leito, o sólido da suspensão fica retido sobre o meio filtrante, formando um depósito que se denomina torta e cuja espessura vai aumentando no decorrer da operação. O líquido que passa através do leito é chamado de filtrado. Em princípio a filtragem compete com a decantação, a centrifugação e a prensagem. Seu campo específico é:
 
- Separação de sólidos relativamente puros de suspensões diluídas;
 
- Clarificação total (e às vezes até o branqueamento simultâneo) de produtos líquidos encerrando pouco sólido;
 
- Eliminação total do líquido de uma lama já espessada.
 
Em certas situações a filtragem não compete com outras operações. Por exemplo, se o líquido for o produto e o sólido constituir o resíduo, como no caso do óleo existente nas tortas de algodão ou amendoim, a prensagem é o processo mais indicado. Porém, quando o objetivo é a clarificação de suspensões de média e elevada concentração, a centrifugação compete com a filtragem.
 
A filtragem industrial difere da filtragem de laboratório somente no volume de material operado e na necessidade de ser realizada a baixo custo. Assim, para se ter uma produção razoável com um filtro de dimensões moderadas, deve-se aumentar a queda de pressão, ou diminuir a resistência ao escoamento, a fim de aumentar a vazão.
 
A maioria dos equipamentos industriais opera mediante a diminuição da resistência ao escoamento, fazendo com que a área filtrante seja a maior possível, sem que as dimensões globais do filtro aumentem proporcionalmente.
 
A escolha do filtro depende em grande parte da economia do processo, porém as vantagens econômicas são variáveis de acordo com o seguinte:
 
- Viscosidade, densidade e reatividade química do fluido;
 
- Dimensões da partícula sólida, tendência à floculação e deformabilidade;
 
- Concentração da suspensão de alimentação;
 
- Quantidade do material que deve ser operado;
 
- Valores absolutos e relativos dos produtos líquido e sólido;
 
- Grau de separação que se deseja realizar;
 
- Custos relativos da mão de obra, do capital e da energia.
 
Um filtro funciona assim. Há um suporte do meio filtrante sobre o qual vai se depositando a torta à medida que a suspensão passa através do filtro. A força propulsora da operação varia de um modelo de filtro para outro, podendo ser:
 
- Próprio peso da suspensão, como no caso da figura;
 
- Pressão aplicada sobre o líquido;
 
- Vácuo;
 
- Força centrífuga.
 
Ao contrário do que se pensa comumente, os poros do meio filtrante não precisam ser necessariamente menores do que o tamanho das partículas. De fato, os canais do meio filtrante são tortuosos, irregulares e mesmo que seu diâmetro seja maior do que o das partículas, quando a operação começa algumas partículas ficam retidas por aderência e tem início a formação da torta, que é o verdadeiro leito poroso promotor da separação. Tanto isso é verdade, que as primeiras porções do filtrado são geralmente turvas.
 
Em muitas situações o meio filtrante é previamente recoberto com um material inerte que se destina a reter os sólidos contaminantes da suspensão, isto consiste o pré-revestimento. O sólido empregado é denominado auxiliar de filtragem, ou ainda, coadjuvante de filtração.
 
Os auxiliares de filtragem são bastante utilizados para acelerar a própria filtragem ou ainda para possibilitar a coleta mais completa das partículas mais finas da suspensão. Estes coadjuvantes são sólidos finamente divididos, com estrutura rígida, que formam tortas abertas, não compressíveis. Portanto, outra função do auxiliar de filtragem é diminuir a compressibilidade da torta. Ele desempenha o papel de “esqueleto” da torta. A adição tem por finalidade impedir a compactação da torta que vai se formando durante a filtragem, mantendo-a porosa durante todo o ciclo.