Filtración

Te explicamos qué es la filtración y los tipos que existen. Además, algunos ejemplos y los métodos de separación de mezclas.

¿Qué es la filtración?

Se conoce como filtración a una técnica para separar sólidos en suspensión dentro de un fluido (líquido o gas), empleando para ello un medio filtrante que consiste en un material poroso que se denomina tamiz, filtro o criba. Este filtro retiene los sólidos de mayor tamaño y permite el paso del fluido, junto con las partículas de tamaño inferior.

El proceso de filtración es, pues, muy semejante al del tamizado, excepto que este último se emplea para separar materiales sólidos de distinto grosor o tamaño. La filtración forma parte de los métodos de separación de mezclas más utilizados en la vida cotidiana del ser humano. También es un método muy empleado en diferentes tipos de industrias, por lo que existen distintos artefactos mecánicos capaces de llevarlo a cabo con un variado rango de precisión.

Comúnmente, se habla de filtraciones en la cotidianidad cuando nos referimos a los excesos de humedad que reblandecen el cemento y otros materiales de construcción, permitiendo que el agua inunde los poros de paredes, techos y suelos, abriéndose paso y deteriorándolos. En ese caso, es el agua la que se filtra a través del cemento, y coloquialmente se suele decir “hay filtraciones en las paredes o el techo”.

Ver además: Estados de la materia

Tipos de filtración

En el proceso de filtración se llama “residuo” a lo que queda en el filtro, y “filtrado” a lo que pasa a través de él. El material filtrante que compone al filtro es fundamental para garantizar que la filtración funcione adecuadamente para los objetivos específicos. Existen diversos tipos de materiales porosos utilizados como medios filtrantes, por ejemplo, telas, sólidos porosos o perforados, fibras poliméricas. Por otra parte, dependiendo del tamaño de los poros del material filtrante empleado, el proceso de filtración puede ser clasificado en distintos tipos:

Filtrado ordinario. Es el proceso que se lleva a cabo con membranas o tamices cuyos poros son iguales o superiores a un milímetro (mm).
Microfiltración. Es el tipo de filtración que se realiza con tamices cuyos poros oscilan entre 0,1 y 10 micrones (1 mm = 1000 micrones).
Ultrafiltración. Es el proceso de filtración que retiene moléculas cuyo peso supere los 10³ Dalton/gmol, permitiendo separar proteínas o desinfectar agua con bacterias. Así, este tipo de filtración permite filtrar partículas con diámetro de hasta 0,01 micrón.
Nanofiltración. Este proceso permite retener en la membrana filtrante a moléculas sin carga eléctrica que tengan un peso superior a 200 Dalton/gmol, y es aplicada en la industria química fundamentalmente para concentrar compuestos orgánicos.

Ejemplos de filtración

Algunos ejemplos cotidianos de filtración pueden ser:

Preparar café. Para hacer café u otras infusiones, se pone en contacto la sustancia (té, café, etc.) con agua hirviendo o muy caliente, para forzarla a que libere en el agua su contenido. Luego se los debe separar, y para eso se vierte la mezcla en un filtro, de tela o de papel, que retiene las partículas más gruesas de la infusión (la llamada “borra” del café) y se deja pasar el líquido.
Las filtraciones por tuberías rotas. El agua de un caño roto puede acumularse y filtrarse a través del cemento con que están hechas las construcciones, reblandeciendo su consistencia y abriéndose paso hacia abajo por obra de la gravedad, o hacia arriba debido a la presión. En ambos casos, el agua se filtra por el cemento, dejando cualquier partícula que tenga del otro lado de la pared.
Purificadores de agua. Los filtros de agua desde hace siglos operan mediante el tamizado del agua para beber, ya sea mediante piedras especialmente porosas (como en los tinajeros o tinajas) o mediante papeles, corchos y otros sólidos que sirven para retener las partículas que el agua trae consigo. De esta forma, el agua queda lo más limpia posible.
Colar la pasta. Cuando hacemos pasta o espagueti, hervimos el alimento en agua y luego lo separamos mediante un colador, que no es otra cosa que un filtro grueso. Así, se logra retener la pasta cocinada y desechar el agua caliente.

Filtración del agua

La filtración del agua es un proceso necesario para garantizar su mínima potabilidad, es decir, que no contenga piedras, tierra, metales u otros materiales de desecho que pueda haber arrastrado en su camino hacia nuestros hogares.

Para ello se emplean aparatos de filtrado o mecanismos instalados en la tubería misma, que retienen lo sucio y los materiales sólidos, dejando pasar el agua a través de sus cuerpos porosos. Este mecanismo no previene contra microorganismos, por lo que garantiza apenas una primera medida sanitaria para el consumo de agua.

Métodos de separación de mezclas

El filtrado es apenas uno de los métodos de separación de mezclas, es decir, de los procedimientos con los que contamos a la hora de separar dos o más sustancias mezcladas. Otros métodos de separación de mezclas son:

Decantación. Es un método físico de separación que consiste en esperar a que la gravedad actúe sobre los sólidos presentes en un fluido, permitiéndoles asentarse y ser removidos mecánicamente. También puede usarse para separar una mezcla de dos líquidos que posean distintas densidades, es decir, que son inmiscibles entre sí. En este caso, se deja reposar la mezcla contenida en un sistema separador (por ejemplo, un embudo separador), donde el líquido más denso pasa al fondo, y queda el menos denso en la parte superior, haciendo posible la separación de ambos.
Separación magnética. Para separar metales o partículas magnéticas de un líquido o de otro sólido, puede emplearse un imán ya que atraerá las partículas metálicas únicamente, y dejará intactas las diamagnéticas (partículas que repelen los campos magnéticos, es decir, que no son atraídas por el campo magnético que genera un imán).
Destilación. Es un procedimiento que consiste en separar los componentes de una mezcla líquida utilizando la diferencia entre sus puntos de ebullición y la condensación. Así, se suministra calor a la mezcla, hasta que el componente de menor punto de ebullición pase a la fase vapor. Luego este vapor se condensa en otro recipiente, y queda en el recipiente original el líquido de mayor punto de ebullición. De esta forma, quedan separados ambos líquidos.
Evaporación. Es un proceso semejante a la destilación. Permite separar mezclas de sólidos en líquidos. En este caso, se evapora el líquido en el que está disuelto el sólido, y así se puede recuperar el sólido en el fondo del recipiente. Este proceso es utilizado en las salinas para separar la sal que después usamos en nuestras comidas (NaCl), del agua de mar.

Más en: Métodos de separación de mezclas

Referencias

«Ingeniería Química: Operaciones básicas» Unidades SI. Tomo II. John Metcalfe Coulson, John Francis Richardson, J. R. Backhurst y J. H. Harker. Editorial Reverte (2003). ISBN: 8429171363, 9788429171365.