CONSTRUYAMOS UN FILTRO

DE AGUA

Componentes básicos:

Tiempo: 2 horas

Espacio: Aula de clase

Recursos:

Una botella de 2 litros Arena de granos finos y gruesos Grava Guata Un filtro de café

Conceptos generales:

¿Qué es la filtración?

La filtración es un proceso en el cual las partículas sólidas que se encuentran en un fluido líquido o gaseoso se separan mediante un medio filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido a su través, pero retiene las partículas sólidas. Unas veces. Interesa recoger el fluido; otras, las partículas sólidas y, en algunos casos, ambas  cosas. 

El arte de la filtración era ya conocido por el hombre primitivo que obtenía agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena de la orilla a profundidad mayor que el nivel del agua. El agujero se llenaba de agua clara filtrada por la arena. El mismo procedimiento, perfeccionado y a gran escala, ha sido usado durante más de cien años para clarificar el agua de, las ciudades. 

Los elementos que intervienen en la filtración son: 

un medio filtrante  un fluido con sólidos en suspensión  una fuerza. una diferencia de presión que obligue al fluido a avanzar 

un dispositivo mecánico, llamado filtro que sostiene el medio filtrante, contiene el fluido y permite la aplicación de la fuerza.

 

Medios filtrantes 

Se pueden dividir en dos grupos: 

Los que actúan formando una barrera delgada que permite el paso sólo del fluido y no de las partículas sólidas en suspensión en él.

 

Los que actúan formando una barrera gruesa al paso del fluido.

 Entre los primeros, se encuentran los filtros de tela, los de criba y el papel de filtro común de los laboratorios. 

Entre los segundos, mencionaremos los filtros de lecho de arena, los de cama de coque, de cerámica porosa, metal poroso y los de pre capa empleados en ciertas filtraciones industriales que contienen precipitados gelatinosos. 

Un medio filtrante delgado ofrece una barrera en la que los poros son más pequeños que las partículas en suspensión, que son separadas del fluido y retenidas en el filtro. En los medios filtrantes gruesos los poros pueden ser más gruesos que las partículas que se van a separar, las cuales pueden acompañar al fluido alguna distancia a través del medio, pero son retenidas más pronto o más tarde por el medio filtrante en los finos intersticios que existen entre las partículas que lo constituyen.  

El medio filtrante acaba cegándose por las partículas acumuladas; se debe entonces lavar con fluido claro para limpiarlo y permitir que siga la filtración. Los medios filtrantes delgados también pueden cegarse cuando por ellos se filtran líquidos gelatinosos o que contienen partículas blandas y elásticas en suspensión. 

Como medios filtrantes, para temperaturas menores de 100º C, se emplean fieltros de algodón o lana; ciertas fibras sintéticas hasta los 150º C; vidrio y

amianto o sus mezclas hasta 350º C. Para temperaturas muy altas se usan mallas metálicas. Elementos porosos cerámicos, de acero inoxidable. 

Fuerza de filtración

El fluido atravesará el medio filtrante sólo cuando se le aplique una fuerza, que puede ser causada por la gravedad, la centrifugación, la aplicación de una presión sobre el fluido por encima del filtro, o de un vacío debajo del mismo o por una combinación de estas dos cosas.  

La fuerza de la gravedad se usa en los grandes filtros, de lecho de arena y en las filtraciones sencillas de laboratorio. Las centrifugadoras pueden considerarse como filtros en los que la fuerza gravitatoria es sustituida por la fuerza centrífuga, muchas veces mayor que la primera. El líquido es obligado por la fuerza centrífuga a pasar a través de las paredes de un tambor giratorio (rotor) finamente agujereadas y tapizadas muy a menudo con una tela filtrante.

El sedimento queda retenido, saliendo el líquido clarificado.  

En filtraciones lentas, se aplica en el laboratorio muchas veces un vacío parcial. La mayoría de las filtraciones industriales se realizan con ayuda de la presión o el vacío, dependiendo del tipo de filtro usado. 

 Tipos de filtros

Los filtros se pueden clasificar, de acuerdo con la naturaleza de la fuerza que causa la filtración, en filtros de gravedad, de presión y de vacío.  

También se clasifican, según sus características mecánicas, en filtros de platos y marcos, de tambor rotatorio, de discos, de lecho de arena y de pre-capa, entre otros. 

Filtros de gravedad

Son los más antiguos y también los más sencillos; entre ellos, citaremos los filtros de lecho de arena, instalados en las plantas depuradoras de agua de las ciudades, que funcionan con un excelente rendimiento. Están formados por tanques o cisternas que tienen en su parte inferior una rejilla o falso fondo sobre el que hay una capa de arena o grava de igual tamaño. 

Filtros de presión o de vacío

Son los más usados en la industria, con preferencia a los de gravedad. La fuerza impulsora es suplida por presión o vacío y es muchas veces mayor que la de la gravedad, lo que permite más altos rendimientos de filtración. El tipo más común de filtros de presión es el filtro prensa, del que hay diferentes tipos. 

Dispone de una elevada superficie filtrante en poco espacio, por lo que su eficacia es muy grande.

Citaremos varios tipos de filtros prensa: 

De cámaras 

Formado por varias unidades de filtración (células, cámaras o placas), constituidas por placas cóncavas de superficie estriada, entre las que se coloca el elemento filtrante (paños de lana, seda, nilón, placas de amianto, papel de filtro, etc.). Las unidades, que son todas iguales, se montan unas al lado de otras y se comprimen. Las placas primera y última son distintas. 

La primera (cabezal) es fija y va conectada al tubo alimentador del líquido turbio. En el centro o en la periferia de cada elemento (según el modelo) existe un orificio  que corresponde al tubo de alimentación de líquido turbio. Por el canal que forma el conjunto de orificios de cada placa penetra el líquido, que atraviesa las telas filtrantes, escurre por las estrías de cada elemento y se recoge, filtrado, en la parte inferior de cada célula.  

La salida del líquido limpio se realiza por grifos individuales para cada elemento, o mediante un tubo colector para todos ellos. La placa final es idéntica al cabezal, pero móvil. De esta manera, entre ella y el cabezal se pueden intercalar un número variable de elementos según las necesidades y el volumen del líquido que se filtra. 

De bastidores 

Entre cada placa o cámara se coloca un nuevo elemento, consistente en un marco que hace de depósito del sedimento, con lo cual aumenta mucho la capacidad del filtro y permite filtrar líquidos con gran cantidad de impurezas o, lo que es muy frecuente, líquidos turbios añadidos de sustancias pulverulentas coadyuvantes de la filtración (carbón, kieselgur, etc.). El elemento filtrante se coloca entre las placas y los marcos, 

De bastidores y placas lavadoras 

Es el más completo desde el punto de vista del lavado del sedimento. Se utiliza, sobre todo, cuando lo que interesa es el precipitado y no tanto los líquidos de filtración. 

La mayoría de los filtros de vacío están formados por tambores divididos en comportamientos y recubiertos de tela metálica, metal perforado, algodón, lona o materiales sintéticos. El tambor gira en un depósito que contiene la masa a filtrar. El vacío practicado en el interior del tambor absorbe el líquido y deposita los sólidos en el elemento filtrante. El filtrado se evacua a través de una válvula del eje. A medida que gira el tambor, puede lavarse y secarse parcialmente por vacío la materia sólida depositada, antes de ser desprendida por un rascador. Para los materiales viscosos, los tambores se revisten antes de la operación con dichos materiales y, a medida que giran, una cuchilla giratoria continua desprende los sólidos depositados con una pequeña cantidad del elemento filtrante. 

Finalmente, entre los filtros usados para gases citaremos los captadores de tela también llamados mangas. En ellos, el gas cargado de polvo pasa por un tejido, sobre el cual la deposición gradual del polvo forma una capa, que a su vez actúa como filtro para el polvo siguiente. Como el polvo se acumula continuamente, la resistencia al paso del gas aumenta paulatinamente. Por tanto, los filtros se deben sacudir o flexionar periódicamente para desalojar el polvo acumulado. 

 

Áreas relacionadas:

Matemáticas, ciencias naturales, física, historia.

Intenciones:

Familiarizar a los estudiantes con la relación que existe entre naturaleza y sociedad, especialmente en la interacción con el agua

Reconocer lo que los alumnos saben, piensan y sienten respecto al eje temático; esto es empezar desde sus propios niveles de conocimiento y práctica social con relación al eje temático en este caso el agua.

Propiciar que los alumnos tengan participación activa en su propio aprendizaje y en proyectos (de comunicación por ejemplo) relacionados con la conservación de los servicios y recursos hídricos locales.

Enfoque pedagógico:

La propuesta está organizada de manera tal, que los estudiantes puedan seguir el paso a paso para lograr construir satisfactoriamente un filtro de agua, fomentando así la necesidad de mantener el agua limpia como un bien imprescindible para el futuro sostenible del planeta y de la humanidad.

Esta actividad se propone para niños y niñas de tercer a quinto grado, cada niño trabajará individualmente para que pueda observar, realizar, y experimentar de manera más cercana la construcción del filtro de agua y los beneficios que trae la creación y promoción del mismo.

Evaluación:

La actividad se evaluara por medio de una socialización, cada estudiante expondrá su filtro frente a sus compañeros, compartiéndoles que los motivo a crearlo, para que sirve, como fue el proceso de construcción; que dificultades se le presentaron durante este proceso y cómo piensa usar lo aprendido en su cotidianidad.

Metodología:

1. Para iniciar, el docente discutirá con los estudiantes la importancia que tiene el agua potable para los seres humanos.

2. Se hará un cuestionario oral con la intención de saber cuál es la percepción que tienen los y las estudiantes frente a este recurso hídrico; el cuestionario se compone de cuatro preguntas las cuales debe socializar con el grupo.

Las preguntas son:

¿Porque es importante el agua para nuestro planeta ¿Porque cuidar el agua es primordial para un planeta como el nuestro? ¿Sabías que en algunas partes de áfrica una persona normal tiene

derecho a 2 litros de agua al día? ¿Cuánta agua crees que gastas al día? ¿puedes hacer algo para solucionar este problema?

3. Luego de esto se propone a los y las estudiantes el trabajo inicial para la construcción del filtro de agua.

1. lectura de una guía paso a paso, que contiene las instrucciones.2. Empezar la creación del filtro de agua.3. Terminación y socialización de la actividad al grupo,

argumentando procedimiento de construcción, dificultades que se presentaron durante el proceso.

4. Prueba de funcionamiento del filtro de agua.

Instrucciones modelo filtro de agua:

Garrafón con llave de paso (sin boquilla, sin tapa)

Piedras pequeñas 

Grava

Arena fina

Carbón desmenuzado

Piedras grandes

Manos a la obraPrimero tomamos el garrafón con llave de paso, cortaremos la tapa superior que contiene la boquilla, si tienes uno que no posea tapa mucho mejor, OJO con el siguiente paso ya que de esto dependerá la pureza del agua, en Internet hay muchos tutoriales para realizar filtros sin embargo omiten materiales importantes para el proceso de purificación esto causa que el agua no sea completamente pura. Sigue los siguientes pasos tal cual.

Paso 1:en el fondo del garrafón deposita las piedras grandes de rio cubriendo una longitud de 25 cm  esa será la primera capa, verifica que no hayan espacios

grandes entre las piedras.

paso 2:Después de la capa que hicimos, colocamos encima piedras de rio pequeñas rellenándolo hasta una longitud de 13 cm, esta sería la capa numero 2

paso 3:Después de la capa que acabamos de hacer, realizamos otra de Grava, esta tendrá 3 cm de longitud

paso 4:Después de la capa de grava, hacemos otra de carbón desmenuzado, con una longitud de 3 cm 

paso 5:Nuevamente usamos la Grava para realizar otra capa con excepción de que esta nueva capa será de 2,5 cm de longitud

paso 6: Después de esta capa, colocamos una capa de fina do 6 cm de longitud

paso 7:Otra vez usaremos la Grava y realizaremos una capa de 6 cm de longitud

paso 8:Por ultimo colocaremos una capa de piedras de rio pequeñas con una longitud de 12,5 cm 

Referencias:

http://www.lima-water.de/documents/rgutierrez_studie.pdf

http://www.consumer.es/web/es/economia_domestica/servicios-y-hogar/2006/05/11/151850.php

https://www.youtube.com/watch?v=VdAcSq4lY2Y

http://es.wikihow.com/hacer-un-filtro-de-agua

http://www.eduteka.org/proyectos.php/2/10091

http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/6431061/Como-hacer-un-purificador-de-agua-casero-muy-facil.html

http://ecoinventos.com/filtro-de-agua-casero/

http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/ayudadetareas/objetos/objetos64.htm