13.-FILTROS-POLVO-resumen

8/15/2019 13.-FILTROS-POLVO-resumen

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1ESCUELA PRO FESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

FILTROS1 INTRODUCCION:

Un filtro de aire es un dispositivo que elimina partículas sólidas como por

ejemplo polvo, polen y bacterias del aire. Los filtros de aire encuentran una utilidad allí donde la

calidad del aire es de relevancia, especialmente en sistemas de ventilación de edificios y en

motores tales como los de combustión interna, compresores de gas, compresores para

bombonas de aire, turbinas de gas y demás.

Algunos edificios, así como aeronaves y otros entornos creados por el hombre utilizan filtros a

partir de espuma, papel plegado, o fibra de vidrio cruzada. Otro método usa fibra o elementos

con carga eléctrica estática , que atraen las partículas de polvo. Las tomas de aire de motores de

combustión interna o de compresores suelen usar fibras de papel ,espuma o algodón. Los filtros

bañados en aceite han ido desapareciendo. La tecnología para los filtros en las tomas de aire deturbinas de gas ha avanzado significativamente en los últimos años, gracias a mejoras en

la aerodinámica y dinámica de fluidos de la parte del compresor de aire de las turbinas de gas.

2 POLVOS2.1 Definición:

Entendemos por polvo la dispersión de partículas sólidas en el ambiente.

Cuando estas partículas son más largas que anchas, hablamos de fibras.

La exposición a polvo en el lugar de trabajo es un problema que afecta a

Muchos y muy diversos sectores (minería, fundición, canteras, textil, panaderías, agricultura,etc.) 1.

2.2 Tamaño de las partículas

Las partículas más pequeñas son las más peligrosas: permanecen más tiempo en el aire y

pueden penetrar hasta los lugares más profundos de los bronquios. El mayor riesgo está, pues,

en el polvo que no se ve. Por esto suele medirse no el total de polvo atmosférico, sino sólo el

llamado «polvo respirable».

El «polvo respirable» es la fracción de polvo que puede penetrar hasta los alvéolos pulmonares 2

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2.1 Concentraciones admisibles:

En general, se considera que ninguna persona debe estar expuesta a polvo (conjunto de

partículas insolubles en agua que no contienen amianto y su concentración en sílice cristalina es

menor del 1%) en concentraciones superiores a 10 mg/m3 de polvo total (polvo total = conjunto

de partículas que se inspiran de todo el conjunto de materias en suspensión presentes en el aire)

o a 3 mg/m3 de fracción respirable (fracción respirable = parte del polvo total que llega hasta los

alvéolos pulmonares), para 8 horas de trabajo.

2.2 Clasificación del polvo de acuerdo a los efectos causados en el organismo

2.2.1 Partículas toxicas

2.2.2 Polvos alérgicos


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2.2.3 Polvos inertes:

2.2.4 Polvos fibrogenos:

2.2.5 Otras categorias de polvo


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3 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3.1 Mecanismos y principios de los filtros

Los distintos tipos de filtros emplean una variedad de mecanismos para atrapar las partículas.

Un tipo normal de filtro emplea un material de fi ltro (“materias”) compuesto de fi bra. Los máshabituales utilizan fibra de vidrio o fibras de polímero. La versión de polímero por lo general está

cargada electrostáticamente.

Existen bastantes estudios teóricos y experimentales sobre la filtración del aire con materia

fibrosa. Un filtro compuesto de fibras utiliza varios mecanismos para recoger las partículas, que

se describen en este artículo. El proceso general de filtración, la suma de distintos mecanismos,

es muy complicado. A menudo se utiliza un modelo simplificado para calcular la eficiencia teórica

de las partículas de una sola fi bra (la “teoría de la eficiencia de una sola fi bra”).

3.1.1 Tamizado

El tamizado recoge las partículas con un diámetro superior a la distancia entre dos fibras. Las

partículas no pueden pasar por el hueco. El efecto de tamizado se encuentra presente en todos

los filtros y elimina las partículas gruesas. El efecto depende de la densidad del material de la

fibra (figura 1). El filtrado de partículas atmosféricas mediante el tamizado tiene un efecto mínimo,

porque la mayoría de partículas son inferiores a 0,1 μm.

3.1.2 Impacto Por Inercia

Las partículas con una masa (peso) y velocidad determinada poseen un impulso que es la medida

de lo difícil que resulta cambiar la inercia de un objeto. Las partículas suelen moverse de forma

uniforme en línea recta. En la práctica, esto implica que las partículas grandes no pueden seguir

las líneas de flujo alrededor de la fibra y que en cambio chocan con la fibra. La recogida de

partículas mediante el impacto de inercia aumenta cuanto mayor sea la velocidad del aire, así

como el tamaño o la masa de la partícula. Cuanto más grueso sea el material del filtro, habrá

más posibilidades de que la partícula golpee una fibra y se pueda recoger.

3.1.3 InterceptaciónLas pequeñas partículas siguen las líneas de flujo alrededor de las fibras, pero se capturan

cuando la superficie de la partícula entra en contacto con la superficie de la fibra. La partícula se


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une a la fibra mediante una fuerza intermolecular (fuerza Van der Waals 3). Cuanto más finas

sean las fibras, mejor se recopilarán las partículas con el mecanismo de interceptación.

La interceptación es el único mecanismo al que no le afecta la velocidad del aire.

3.1.4 Difusión

El movimiento aleatorio de las moléculas del aire (movimiento browniano 4) afecta a las partículas

con un tamaño inferior a 1 μm.

Cuando las partículas se mueven, existe una mayor posibilidad de que choquen con una fibra en

un filtro. Cuantas más pequeñas sean las partículas, mayor será el efecto de difusión, que

además aumenta a medida que se reduce la velocidad a través del filtro, y cuando se utiliza un

mayor número de fibras finas.

3.1.5 Atracción Electrostática

Las fibras de polímero están cargadas electrostáticamente. Las gruesas fibras electrostáticas se

cargan durante la producción. Los filtros fabricados con este material utilizan un mecanismo

electrostático en lugar de los principios mecánicos descritos anteriormente. El efecto

electrostático, que depende de la carga de las fibras y las partículas, aumentará con una

velocidad reducida del aire. Los aerosoles en la atmósfera (partículas sólidas finas, gotas líquidas

o gases) afectarán rápidamente a la deposición electrostática, y debido a que las fibras son

gruesas, su eficiencia puede reducirse en gran medida.

Varios estudios han demostrado que la capacidad de estos filtros de aire para eliminar partículas

disminuye rápidamente en condiciones de funcionamiento reales.

4 FILTROS DE AIRE

Es importante considerar que el filtro es un obstáculo al paso del aire, es decir genera una caída

de presión. Dicha caída de presión (inicial y final) deberá ser considerada dentro del sistema a

calcular, para evitar desviaciones en los cálculos.

4.1 Valores de diferencial de presión según tipo de filtro

Terminología Importante en Filtración Mecánica 5

Arrestancia: Capacidad de un filtro para retener partículas de 5 micras y mayores, se

expresa en porcentaje.


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Eficiencia: Capacidad que tiene un filtro para retener partículas de 1 micra y mayores, se

expresa en porcentaje.

EficienciaDOP: Capacidad para retener partículas de 0.3 micras y mayores, se expresa

en porcentaje.

MERV: ValorReportado de EficienciaMínimaEsta prueba se basa en el estándar 52.2 de ASHRAE y evalúa la capacidad de un filtro para

retener partículas en 3 rangos de tamaño: 0.3 1.0, 1.0 3.0 y 3.0 10.0 micras.

Se expresa como un número entero, entre más grande sea el número mayor es la eficiencia del

filtro.

5 Colectores de PolvoUn colector de polvo tiene la finalidad de eliminar, dependiendo de las medias filtrantes utilizadas,

la totalidad de las partículas contaminadas que lleva el aire después de ser utilizado en unproceso de transformación, antes de regresarlo al medio ambiente. 6

5.1 Tipos de colectores de polvo

5.1.1 Colectores de polvo ecológico filtración húmeda:

Los colectores de polvo de filtración húmeda no son muy recomendables debido a que utilizan

agua para la limpieza del aire. Son algo ineficientes y crean lodo o fango y esto puede llegar a

crear un problema de contaminación que es muy importante considerar. La manera en quetrabaja es que el aire es extraído está obligado a pasar por una cortina de agua y las partículas

absorben agua, se hacen pesadas y cae en un recipiente puesto en la parte baja.

5.1.2 Colectores de polvo de proceso y ecológicos de filtración seca:

Los colectores de filtración seca son los más utilizados por su eficiencia, estos utilizando varios

tipos de medias filtrantes, bolsas, cartuchos, sobres, etc. que son colocadas en el interior del

colector mismo. El aire contaminado está obligado a cruzar la media filtrante dejando en la pared

todo el polvo contaminado. En un dado momento por medio de aire comprimido se sacude la

media filtrante, el polvo se desprende e cae en una tolva, aquí será empujado al exterior por

medio de un mecanismo diseñado según el tipo de polvo.

Los colectores de filtración seca se dividen en:

6 http://www.altecdust.com/blog/item/37-tipos-de-colectores-de-polvo


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5.1.3 Colectores de sacudido mecánico:

Los colectores de sacudido mecánico son los más antiguos que hay, el sacudido de las medias

filtrante es por medio de un mecanismo generalmente accionado por un motor. Además una

característica de estos colectores es que las bolsas están cerradas de la parte superior y abiertas

de la parte inferior, el espejo se encuentra en la parte inferior de las medias filtrantes, el aire

contaminado entra en la bolsa y sale en la parte exterior de las bolsas, dejando el polvo en la

pared interior de las medias filtrantes.

5.1.4 Colectores de pulse-jet:

Este colector es muy eficiente debido a su diseño. En estos colectores las bolsas están colocadas

verticalmente sujetas a un "espejo" en la parte superior y cerradas de la parte inferior. El polvo

está obligado a cruza la bolsa, desde la parte exterior hacia el interior de la bolsa dejando todas

las partículas en la superficie externa de la bolsa, el aire limpio siguiendo su recorrido se dirigehacia la chimenea para regresar al medio ambiente limpio, sin partículas.

La limpieza de las bolsas es efectuada mediante un pulso de aire comprimido direccionado en el

interior de las bolsas. Este chorro es proporcionado por una válvula pulse-jet enviado en el interior

de un tubo mejor conocido como flauta, este nombre se le da debido a que el tubo tiene orificios

y cada orificio esta posicionado exactamente en la parte central de cada bolsa.

6 PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS O ELECTROFILTROS

Un precipitador electrostático (PES) es un dispositivo de control de partículas que utiliza fuerzaseléctricas para mover las partículas fuera de la corriente de gas y sobre las placas del colector.

A las partículas se les da una carga eléctrica forzándolas a pasar a través de una corona, una

región en la cual fluyen iones gaseosos. El campo eléctrico que orienta a las partículas cargadas

hacia las paredes (efecto corona), proviene de electrodos que se mantienen a un alto voltaje en

el centro de la línea de flujo. Una vez que las partículas son recolectadas sobre las placas, deben

ser removidas de las placas sin que se vuelvan a reintroducir en la corriente de gas. Esto se logra

usualmente desprendiéndolas de las placas, permitiendo que la capa de partículas recolectada

se deslice hacia una tolva desde la cual son evacuadas. Algunos precipitadores remueven laspartículas mediante lavados con chorros de agua intermitentes o continuos. 7

Versatilidad. Funcionamiento eficaz en casi todos los procesos industriales.


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Eficiencia. Mantiene una alta eficiencia de recolección (generalmente mayor al 99.9%) en

partículas de todos los tamaños, incluyendo sub-micras.

Consumo de energía. 20 a 60 kW por 2,800 m3 (100,000 pies3

Pérdida de presión. Resistencia despreciable, rara vez es mas de 0.1 kPa (0.4 in.H ) de

gas, dependiendo del tipo de unidad, proceso, eficiencia, etc. 2 Adaptabilidad. Tolera considerables fluctuaciones en las condiciones de operación, tales

como las temperaturas extremas. O). La potencia del ventilador es por consiguiente baja.

Efecto. Normalmente el polvo se recolecta en su estado original.

Mantenimiento. Partes Internas: Mantenimiento normal durante paradas programadas.

Partes externas: Regular pero no frecuente.

Durabilidad. Su construcción asegura una larga vida bajo condiciones arduas; efectos de

abrasión insignificantes debido a las bajas velocidades de operación.

Aun cuando los precipitadores son relativamente fáciles de entender, generalmente muestrancaracterísticas de operación poco usuales o no operan a la eficiencia de su diseño original.

7 CONCLUSIONES

Cada proceso generador de contaminante debe ser analizado cuidadosamente para

escoger el sistema más eficiente y económicamente factible

Los filtros de mangas con limpieza pulse jet son ampliamente usados en la recolección

de contaminantes secos, o con algún grado de humedad

Es de suma importancia conocer el tamaño de la partícula para escoger el tipo de telaadecuada y poder realizar un buen diseño.

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