Quando falamos em princípios básicos da filtração, sempre nos deparamos com terminologias muito particulares deste mercado. Temas como filtração de profundidade, filtração de superfície, filtração tangencial, filtros absolutos e filtros nominais acabam por confundir a maioria dos usuários; para tentarmos orientar sobre estas diferenças, inauguramos nesta edição a coluna Filtração de A a Z, que traremos temas básicos de filtragem.Esta primeira coluna trará como tema principal as diferenças entre filtração de superfície x filtração de profundidade x filtração tangencial, e agrupamos ainda as diferenças entre filtração nominal e absoluta.Antes de falarmos sobre as diferenças básicas destes sistemas vamos entender o que é filtração ou filtragem.A filtração ou filtragem é um processo que nos permite eliminar impurezas que tendem a se acumular em algum meio, seja ele líquido ou gasoso. Também é através desta aplicação que eliminamos outros componentes indesejáveis ao processo produtivo ou a aplicação a que se destina. Para que ocorra um processo de filtração é necessário que se tenha um meio filtrante, objeto pelo qual as impurezas serão retidas. Atualmente no mercado existe diversos tipos e configurações, dependendo sempre do fluido a ser filtrado, aplicação, temperatura, entre outras informações importantes que precisam ser avaliadas para a determinação do meio filtrante adequado.A filtração pode ocorrer em escalas laboratoriais, pequena quantidade, ou filtrações de escala industrial, de forma contínua ou por batelada (quantidade limitada).O tipo de filtro aplicado assim como a tecnologia também leva-se em consideração o destino final dos sólidos retidos, pois há casos em que este sólido deverá ser reaproveitado no processo ou compactado para descarte adequado e ambientalmente correto.

Filtração de superfície

A filtração de superfície, como o próprio nome diz ocorre superficialmente ao meio poroso, a grosso modo e para ilustrarmos de forma mais clara tomamos como exemplo uma peneira, comumente utilizada em residências ou na área de construção civil, a filtração de superfície ocorre como no caso citado acima, sendo que as aberturas do meio filtrante sejam menores do que a partícula que deseja ser retida, deixando passar partículas de menor tamanho.As partículas ficam retidas na superfície deste elemento filtrante, formando-se uma torta ou superfície de partículas até o elemento filtrante encontrar-se parcialmente ou totalmente fechado, diminuindo a eficiência de filtragem ou mais comumente chamado de saturação. Geralmente controla-se esta saturação por intermédio de um diferencial de pressão ou Delta P, que deve-se sempre respeitar e seguir as orientações do fabricante do elemento filtrante.Na ilustração abaixo demonstramos o funcionamento dos sistemas de filtragem por superfície, onde observa-se que as partículas retidas são maiores do que as aberturas do meio filtrante, este processo chama-se interceptação direta, outras formas de retenção por processos físicos acabam ocorrendo neste processo de filtragem como o impacto inercial, a difusão e a sedimentação, que esclareceremos abaixo pois também poderá ocorrer em processos de filtragem por profundidade.Exemplos de tipos de filtros: filtros tipo cesto, filtros tipo bolsa (alguns elementos filtrantes, pois existem filtros bolsa de filtração por profundidade), filtros de tela, filtro rotativo, filtros autolimpantes, entre outros.

Filtração de profundidade

Já na filtração de profundidade, os contaminantes seguem um caminho a ser percorrido, e são retidos por meio de toda a profundidade do meio filtrante e não apenas na superfície de entrada e de contato. Os filtros de profundidade geralmente são constituídos de fibras entrelaçadas, que geram uma área maior de filtragem e retenção, obrigando a partícula a seguir o caminho definido pelo meio poroso.O principal objetivo e característica de um filtro de profundidade é a prevenção do carregamento da superfície filtrante, permitindo assim um maior volume de filtragem, maior retenção de partículas e qualidade final do fluido mais apurada. Os filtros de profundidade podem ainda possuir graus de filtragem diferenciados em seu meio filtrante, originando o nome de multicamadas.Exemplos de tipos de filtros: filtros tipo cartucho, filtros tipo bolsa (alguns elementos filtrantes, pois existem filtros bolsa de filtração superficial), filtros tipo leito, filtros aluvião, filtros coalescentes, filtros sinterizados, entre outros.

Outros tipos de retenção dos particulados 

Tanto a filtração de superfície quanto a filtração de profundidade podem ocosionar outros tipos de retenção dos particulados, gerados através de propriedades físicas dos meios filtrantes ou das partículas, sendo elas a sedimentação, a difussão e o impacto inercial, que esclareceremos melhor as particularidades de cada uma.

Sedimentação

As partículas maiores devido ao peso específico podem ser forçadas a manter-se para fora da superfície de filtragem, não conseguindo atingir o meio filtrante de retenção, isto pode ocorrer em caso de mudança da velocidade do fluxo, mal dimensionamento do sistema de bombeamento e pressão de trabalho, entre outras. Estas partículas poderão ser sedimentadas nas tubulações ou diretamente no sistema de filtragem, dependendo das características do filtro utilizado.

Difusão

As partículas que estão em movimento junto ao fluxo do fluido recebem energia cinética devido a temperatura do fluido, e comumente em partículas menores este caminho a ser percorrido pode ser desviado gerando movimentos aleatórios e saindo do fluxo normal de filtragem. Para estas partículas, aumentar a quantidade atual da superfície pode conduzir a uma incidência elevada de golpes na superfície onde podem ser retidas por força de Van Der Waals.
Separação inercialA separação inercial ocorre pela inércia do particulado que acaba se chocando contra o meio filtrante e sendo atraido pela força de Van der Waals, nome dado em homenagem ao cientista holandês Johannes Diderik van der Waals, é a soma de todas forças atrativas ou repulsivas, que não sejam forças devidas a ligações covalentes entre moléculas ou forças devido à interação eletrostática de íons, o que ocorre muitas vezes entre o meio filtrante e as partículas sólidas, que acabam sendo retidas por esta força de atração eletrostática.

Filtração tangencial

Na filtração com fluxo tangencial ou Crossflow o fluido é bombeado tangencialmente ao longo da superfície do meio filtrante, fazendo com que as partículas que serão retidas, não se acumulem na sua superfície. A filtração tangencial permite obter duas correntes de fluxo, uma que flui paralelamente ao meio filtrante, geralmente membrana, arrastando os sólidos retidos e a outra fluindo através do meio filtrante, obtendo-se assim o fluido limpo ou mais comumente chamado de permeado.A filtração tangencial é utilizada em sistemas que lidam com uma quantidade elevada de sólidos que podem obstruir em questão de segundos os poros das membranas. O fluxo de alimentação remove constantemente os sólidos acumulados ou solutos, mantendo limpa a superfície da membrana e auxiliando na eficiência do processo de filtragem. Os processos de Osmose Reversa e Nanofiltração comercialmente disponíveis só permitem o uso da filtração tangencial pois a concentração de sais na alimentação afeta diretamente o fluxo, já os processos de ultrafiltração ou microfiltração podem ocorrer de forma tangencial ou filtração direta (profundidade) Exemplos de tipos de filtros: Osmose reversa ou também conhecida como osmose inversa, ultrafiltração, nanofiltração e micro filtração

Como escolher o melhor sistema de filtragem

Dentre os três princípios de filtragem citados, superficial, profundidade e tangencial não existe um melhor ou um pior, e sim o sistema mais adequado a cada tipo de aplicação. Muitas vezes em um projeto de filtragem pode ocorrer a necessidade de diversos processos e tipos de filtragem/filtros conjugados, podendo operar em paralelo ou em linha, fazendo-se a função de pré-filtro, filtro final, filtro de polimento, entre outros. O tipo de filtro a ser escolhido deverá ser determinado levando-se em consideração diversos fatores, dentre os mais importantes do processo são: vazão, pressão de trabalho, viscosidade, temperatura, tipo de operação: contínuo ou batelada, compatibilidade química entre o fluido a ser filtrado e o meio filtrante utilizado e o mais importante de tudo, a qualidade final do fluido a ser utilizado e seu destino final. Diversos outros parâmetros poderão ser solicitados para que o sistema de filtragem mais adequado seja dimensionado para cada aplicação. Por isto é tão importante a procura por empresas especializadas para que façam este dimensionamento, assim como qualquer alteração no processo, quer sejam de quantidade ou produto deverão ser informadas e analisadas para a certeza de que o sistema de filtragem comporta os novos parâmetros. Sistemas de melhorias ou retrofittings poderão auxiliar na adequação dos sistemas de filtragem para que todos os novos parâmetros e necessidades sejam atendidos.