Filtración para niños
La filtración es un proceso que sirve para separar las partes sólidas de un líquido. Imagina que tienes agua con arena: la filtración te ayuda a quitar la arena para que el agua quede limpia. Esto se logra usando un material especial con pequeños agujeros, llamado filtro.
El filtro puede ser como un tamiz, una criba o un cedazo. Cuando el líquido con las partículas sólidas pasa por el filtro, los agujeros del filtro son lo suficientemente pequeños como para atrapar las partículas sólidas, pero permiten que el líquido y las partículas más pequeñas pasen.
Usamos la palabra "filtrar" cuando las partículas que separamos son muy pequeñas, a veces tan diminutas que no las podemos ver a simple vista. Si las partículas son más grandes, como cuando colamos la pasta, a veces usamos palabras como "colar" o "tamizar".
La filtración se usa en muchísimos lugares, desde tu casa hasta grandes fábricas. Por ejemplo, cuando preparas café, usas un filtro para separar los granos molidos del café líquido. En los laboratorios, se usan embudos especiales para filtrar. Y en la industria, hay sistemas enormes y complejos para purificar agua o para recuperar materiales valiosos.
Contenido
¿Cómo se clasifica la filtración?
Los procesos de filtración se pueden clasificar de varias maneras, dependiendo de lo que se quiera lograr o de cómo funcione el sistema:
- Por el mecanismo: ¿Cómo se separan las partículas?
- Por la mezcla: ¿Qué tipo de líquido y sólidos se están separando?
- Por el objetivo: ¿Para qué se está filtrando? ¿Para limpiar el líquido o para recuperar los sólidos?
- Por el ciclo: ¿Es un proceso continuo o se hace por lotes (uno a la vez)?
- Por la fuerza: ¿Qué empuja el líquido a través del filtro?
¿Cómo funciona la filtración?
La filtración ha sido usada por el ser humano desde hace mucho tiempo, como cuando se filtraba agua en lechos de arena para beber. Con el tiempo, los científicos han estudiado cómo funciona para mejorarla.
La idea principal es que una fuerza empuja el líquido a través del filtro. Esta fuerza puede ser la gravedad, una bomba de presión o succión, o incluso la fuerza centrífuga (como en una lavadora). Pero el filtro y la capa de sólidos que se forma sobre él (llamada "torta") ofrecen una resistencia al paso del líquido.
Imagina que el líquido tiene que pasar por un laberinto de pequeños canales dentro del filtro y de la torta de sólidos. Cuanto más difícil sea el camino, más lenta será la filtración. Los científicos usan fórmulas para entender cómo la velocidad de filtración se relaciona con la fuerza que empuja el líquido y la resistencia que encuentra.
Aunque estas fórmulas son complejas, nos ayudan a entender que la velocidad de filtración depende de:
- La fuerza que se aplica.
- El área del filtro.
- Qué tan espeso es el líquido (su viscosidad).
- La cantidad de sólidos que se han acumulado en el filtro.
- El tamaño de las partículas sólidas.
Factores que afectan la filtración
Entender cómo diferentes factores afectan la filtración es muy útil, especialmente en la industria.
Presión
La presión es la fuerza que empuja el líquido a través del filtro. En muchos casos, aumentar la presión ayuda a que el líquido pase más rápido. Sin embargo, si los sólidos son muy blandos o se compactan fácilmente, demasiada presión puede hacer que la "torta" de sólidos se apriete tanto que el líquido no pueda pasar bien, e incluso la filtración podría volverse más lenta.
Viscosidad y temperatura
La viscosidad es qué tan "espeso" es un líquido. Los líquidos más viscosos (como la miel) fluyen más lento que los menos viscosos (como el agua). Por eso, un líquido más espeso se filtrará más despacio. La temperatura también influye: si calientas un líquido, su viscosidad suele disminuir, lo que puede hacer que se filtre más rápido.
Tamaño de partículas y concentración
El tamaño de las partículas sólidas y la cantidad de sólidos en el líquido son muy importantes. Si las partículas son muy pequeñas o hay muchas, la "torta" que se forma en el filtro será más densa y difícil de atravesar, lo que ralentizará la filtración.
El medio filtrante
El medio filtrante es el material poroso que hace la separación. Elegirlo bien es clave para que la filtración funcione. Al elegir un filtro, se consideran:
- Que sea compatible con el líquido y no se dañe.
- Que permita el paso del líquido pero retenga los sólidos.
- Que pueda atrapar muchos sólidos.
- Que sea fácil de usar y mantener.
- Su duración y su costo.
Hay muchos tipos de medios filtrantes, hechos de diferentes materiales como telas, fibras, cerámicas o polímeros.
Tipos de filtración por tamaño de poro
Según el tamaño de los agujeros del filtro, la filtración puede ser:
Hiperfiltración
Usa membranas con agujeros muy grandes, de más de 50 micrones (un micrón es una milésima de milímetro).
Microfiltración
Usa membranas con agujeros más pequeños, entre 0.2 y 10 micrones. Retiene partículas en suspensión que son del tamaño de los poros o más grandes.
Ultrafiltración
Usa membranas con poros aún más pequeños, que pueden separar moléculas con un peso molecular específico. Con estas membranas se pueden separar proteínas o eliminar bacterias y virus del agua. El diámetro de las partículas que puede filtrar es de hasta 0.01 micrón.
Nanofiltración
Las membranas de nanofiltración son capaces de retener moléculas muy pequeñas, incluso sin carga eléctrica. Se usa para concentrar compuestos orgánicos o para quitar parte de los minerales de un líquido.
Ayudas para la filtración
A veces, para que la filtración sea más eficiente, se usan "ayudafiltros" o "precapas". Son sustancias granuladas o fibrosas que se añaden al filtro para formar una capa adicional. Esta capa hace que la filtración sea más fácil y que el líquido quede más limpio. Algunos ejemplos son:
- Tierras de diatomeas (un tipo de sílice muy puro).
- Perlita (una roca volcánica expandida).
- Fibras de celulosa (como la pulpa de madera).
- Carbón activado (que también puede absorber sustancias).
Estas sustancias suelen ser ligeras, fáciles de aplicar, no se asientan fácilmente y no reaccionan con el líquido.
Filtración por ósmosis inversa
La ósmosis inversa es un tipo especial de filtración que usa filtros muy finos, llamados membranas semipermeables. Estas membranas están diseñadas para retener y eliminar grandes cantidades de agua, dejando pasar solo las moléculas de agua más puras. El proceso tiene varias etapas:
- Primero, se separan los sedimentos grandes con filtros de agua.
- Luego, se eliminan sedimentos más pequeños con una criba.
- Finalmente, se usan filtros de carbón activado para quitar microorganismos y otros contaminantes.
El resultado es agua muy pura, con muy pocos agentes que puedan causar enfermedades y con un nivel de sal muy bajo.
¿Cómo se elige un equipo de filtración?
Elegir el equipo de filtración adecuado es como elegir la herramienta correcta para un trabajo. Se necesita estudiar qué se va a filtrar y qué se quiere lograr.
Algunos factores importantes a considerar son:
- Las características del líquido y los sólidos a tratar (qué tan espeso es, qué tipo de partículas tiene, su temperatura).
- Cuánto líquido se necesita filtrar.
- Las condiciones en las que se va a trabajar.
- Los materiales con los que está hecho el equipo.
También se consideran los costos:
- El precio del equipo.
- Los gastos de instalación y preparación.
- Los costos de operación (electricidad, mano de obra).
- Los gastos de mantenimiento (cambiar filtros, reparaciones).
- Cuánto tiempo durará el equipo.
En general, si se necesita filtrar mucho líquido de forma constante, se suelen usar filtros continuos. Si se necesita más flexibilidad o una presión más alta, se pueden usar filtros que trabajan por lotes.
Véase también
En inglés: Filter Facts for Kids
