Filtración con cerámica porosa, filtro de espuma cerámica para fundición

Filtración mediante cerámica porosa

La cerámica rara vez es completamente densa, ya que, en la mayoría de los casos, no es posible evitar por completo la presencia de poros. De hecho, la presencia de poros es uno de los principales factores que afectan a la vida útil de la mayoría de los productos cerámicos de convección (como la vajilla, los sanitarios y las baldosas cerámicas). Sin embargo, por otro lado, la filtración mediante cerámica porosa puede utilizarse en muchas aplicaciones importantes para conseguir determinadas funciones, una de las cuales es la filtración y la separación.

La filtración o separación es el proceso que consiste en hacer pasar un líquido o un gas a través de sustancias porosas y separar, eliminar y recoger las partículas de los sólidos en suspensión y las sustancias en suspensión (partículas finas, microorganismos, moléculas de polímeros, neblina, aerosoles, etc.) presentes en el fluido. El material poroso utilizado en este proceso se denomina “filtro de espuma cerámica“.

Según la posición en la que se retienen las partículas, la filtración se puede dividir en dos categorías: la filtración superficial en cerámicas porosas y la filtración en profundidad. En la filtración superficial, las partículas más pequeñas que el tamaño de los poros pasan a través de estos, mientras que las partículas más grandes que el tamaño de los poros permanecen en la superficie aguas arriba. En la filtración en profundidad, las partículas penetran en los poros y se desplazan a través de un recorrido tortuoso en el medio filtrante hasta que quedan retenidas en la superficie de los poros, ya sea porque los poros por los que entran son demasiado pequeños o bien mediante un mecanismo de interceptación directa, inercial o de difusión.

En caso de alta concentración de sólidos o partículas (como ocurre en muchos procesos de separación), se forma una “filtración en forma de torta” o se producen fenómenos de escalado y polarización por concentración en la superficie aguas arriba (principalmente en el proceso de membranas cerámicas), lo que genera una resistencia al flujo del líquido. La “filtración por torta” puede considerarse un tipo de filtración superficial, que se forma al retener las partículas mediante su colisión entre sí en la entrada de cada orificio, uniéndose entre sí a través de la abertura del orificio y actuando así como medio filtrante. En la separación por membranas cerámicas, la filtración de flujo cruzado es un método típico para reducir la obstrucción y/o la polarización de concentración y aumentar el flujo.

La filtración de flujo cruzado (también denominada, en ocasiones, filtración tangencial) es un modo de filtración diferente en el que la corriente de alimentación es perpendicular a la corriente de permeado, mientras que la filtración de flujo directo (o de flujo a través) se produce en la misma dirección que la corriente de alimentación y la corriente retenida. La filtración de flujo cruzado aprovecha las fuerzas de cizallamiento locales en el flujo del fluido para reducir el espesor de la capa límite de las partículas retenidas y aumentar el flujo de permeación.