Filtragem – Filtros Prensa

O princípio de funcionamento de um filtro-prensa pode ser entendido facilmente com base nas operações dos funis de Gooch e de Büchner de laboratório. Se dois destes funis com papéis de filtro forem unidos pelas bordas, sendo a suspensão alimentada na câmara formada, a filtração será realizada através dos dois papéis.
 
A diferença é que no filtro-prensa várias câmaras são justapostas e em geral a filtração não é realizada a vácuo, mas sob a ação de uma pressão exercida sobre a suspensão no interior das câmaras. A suspensão é bombeada diretamente para os compartimentos do filtro onde a torta é recolhida. Nos modelos comerciais os papéis de filtro são substituídos por um tecido que chamamos genericamente de lona, muito embora qualquer um dos tecidos mencionados possa ser usado.
 
Um filtro-prensa é fornecido sob a forma de uma série de placas que são apertadas firmemente umas das outras, com uma lona sobre cada lado de cada placa. Vem daí a denominação filtro-prensa de placas. Há placas circulares e placas quadradas, horizontais ou verticais e com depressões ou planas. As placas com depressões, quando justapostas formam o filtro-prensa de câmaras. Quando as placas são planas os compartimentos de alimentação da torta são formados por meio de quadros que separam as diversas placas. Este tipo é chamado filtroprensa de placas e quadros.
 
 
a) Filtro-prensa de câmaras


Tem este nome porque as placas, sendo rebaixadas na parte central, formam câmaras quando justapostas. Cada placa tem um furo central. Quando a prensa está montada os furos formam um canal através do qual a suspensão é alimentada nas diversas câmaras. As placas são revestidas com lonas que também apresentam furos centrais correspondentes aos furos das placas. Anéis metálicos de pressão prendem as lonas às bordas do furo central das placas e ao mesmo tempo servem para vedar a passagem da suspensão pelo espaço entre a lona e a placa. As faces das placas têm pequenos ressaltos com a forma de troncos de pirâmide quadrados e que, em seu conjunto, formam uma verdadeira rede de canais por onde vai escoando o filtrado até chegar às aberturas que se comunicam com as torneiras de saída. Cada placa tem uma torneira, de modo que, se o filtrado de uma dada placa sair turvo, a torneira correspondente poderá ser fechada e essa placa deixará de funcionar. De cada lado da placa há uma orelha de suspensão que serve para apoio nos tirantes de suporte. Em uma das extremidades da prensa há um cabeçote fixo e, na outra, um cabeçote móvel que serve para prensar o conjunto por meio de um parafuso resistente operado por um volante. Outras vezes as placas são prensadas por meio de um sistema hidráulico.
A sequencia de operação é a seguinte: a prensa é montada, começa-se a alimentar a suspensão e prossegue-se até que as câmaras estejam cheias de torta ou quando a pressão exceder um valor pré-fixado. Abre-se a prensa, retirasse a torta e monta-se novamente o conjunto.
 
A principal vantagem oferecida pelos filtros-prensa de câmaras é o baixo custo. As desvantagens são: o custo elevado de operação (a montagem consome muito tempo) e o desgaste excessivo das lonas. Além disso, não se pode lavar a torta. Por estas razões os filtros de câmaras foram quase completamente substituídos pelos de placas planas ou de placas e quadros.
 
 
b) Filtro-prensa de placas e quadros



O filtro-prensa de placas e quadros é, há muito tempo, o dispositivo de filtragem mais comum na indústria. Embora esteja sendo substituído, nas grandes instalações, por dispositivos de filtragem contínua, têm as seguintes vantagens:
 
- Construção simples, robusta e econômica;
- Grande área filtrante por unidade de área de implantação;
- Flexibilidade (pode-se aumentar ou diminuir o número de elementos para variar a capacidade);
- Não têm partes móveis;
- Os vazamentos são detectados com grande facilidade;
- Trabalham sob pressões até 50 kg/cm2;
- A manutenção é muito simples e econômica: apenas substituição periódica das lonas.
Desvantagens:
- Operação intermitente. A filtração deve ser interrompida, o mais tardar, quando os quadros estiverem cheios de torta;
- O custo da mão de obra de operação, montagem e desmontagem é elevado;
- A lavagem da torta, além de ser imperfeita, pode durar várias horas e será tanto mais demorada quanto mais densa for a torta. Suspensões de granulometria uniforme dão tortas homogêneas e, portanto mais fáceis de lavar.
 
Partículas finas tendem a produzir tortas de lavagem difícil. O uso de auxiliares de filtração melhora as condições de lavagem, mas não resolve completamente o problema. Este tipo de filtro apresenta placas quadradas, com faces planas e bordas levemente ressaltadas. Entre duas placas sucessivas da prensa há um quadro que serve como espaçador das placas. De cada lado de um quadro há uma lona que encosta-se à placa correspondente. Assim, as câmaras onde será formada a torta ficam delimitadas pelas lonas. A estrutura de suporte do conjunto tem barras laterais que servem de suporte para as placas e os quadros. O aperto do conjunto é feito por meio de um parafuso ou sistema hidráulico. Há duas classes de filtros-prensa de placas e quadros: os que permitem lavar a torta, denominados filtros-prensa lavadores, e os não lavadores.
 
A placa é identificada por um botão na face externa e, o quadro, por dois botões. Em um dos cantos superiores (às vezes nos inferiores) de cada quadro há um furo circular que se comunica com a parte interna dos quadros. As placas também apresentam um furo na mesma posição. Quando a prensa é montada, estes furos formam um canal de escoamento da suspensão através do qual se alimenta a lama no interior de cada quadro.
 
O filtrado atravessa as lonas colocadas de cada lado dos quadros e passa para as placas, onde escoa pela superfície até chegar aos furos de saída no canto inferior oposto ao canal de entrada da suspensão nos quadros. As lonas têm furos na posição correspondente aos canais. A saída de filtrado pode ser feita através de uma torneira existente em cada placa, ou por um canal idêntico ao de alimentação da suspensão formado pela justaposição de furos circulares que se comunicam com a saída das placas. A vantagem do primeiro sistema é permitir retirar de operação as placas que estiverem produzindo filtrado turvo. Por outro lado, em certas circunstâncias a filtragem tem que ser realizada a quente e, assim sendo, deve-se usar contrapressão para evitar a vaporização do líquido. Nestas situações o canal coletor único de saída oferece vantagens. Outra vantagem deste segundo tipo de saída é evitar a exposição do filtrado ao ar, o que muitas vezes é um requisito de processo. O inconveniente é a necessidade de desmontar a prensa se em virtude de uma falha de montagem o filtrado sair turvo.
 
Um filtro-prensa lavador difere do anterior pela inclusão das placas lavadoras identificadas por três botões. A montagem é feita com placas filtrantes e placas lavadoras alternadas, ficando sempre um quadro entre elas. No conjunto os elementos ficam assim dispostos: cabeçote fixo (que é uma placa filtrante modificada) – quadro – placa lavadora – quadro – placa filtrante e assim sucessivamente. Observa-se que durante este tipo de lavagem a água atravessa toda a espessura a torta e não mais a metade como durante a filtragem. Para variar, os desenhos apresentam uma prensa com canais coletores, tanto para a saída do filtrado como da água de lavagem. Durante a filtração estão abertos os canais S (entrada de suspensão) e F (saída de filtrado), de modo que a suspensão entra pelos quadros e sai pelas placas.
 
Durante a lavagem estes canais estão fechados e os canais L e L’ estão abertos. A água de lavagem entra pelas placas de três botões e sai pelas placas de um botão. É fácil observar que durante a lavagem o líquido percorre um caminho diferente daquele percorrido na filtração. A água de lavagem entra por uma face da torta e sai pela outra. Assim sendo, a área de lavagem é metade da de filtragem e o caminho percorrido pelo líquido é o dobro, o que justifica a baixa velocidade de lavagem neste tipo de filtro.