3RemocionMP
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Existen básicamente 5 métodos para el control
de las emisiones de MP de distinta
efectividad, los cuales varían en:
• Precio de implementación,
• Costos de operación,
• Eficiencia de abatimiento de las emisiones.
Metodologías para remover
PM2.5 y PM10
• Cámara de sedimentación
• Ciclón
• Filtro de tela/mangas
• Precipitador electrostático
• Lavadores Venturi
Cámara de Sedimentación
• Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza
de gravedad para remover partículas.
• Las partículas más grandes caen del flujo de gas
en una tolva.
• Efectivas sólo para la remoción de partículas
grandes, usualmente se usan con otro dispositivo.
Ciclón
Los gases son forzados a seguir un
movimiento circular que ejerce una
fuerza centrífuga sobre las partículas y las
dirige a las paredes del ciclón.
Las paredes del ciclón se tornan angostas
en la parte inferior del dispositivo, lo que
permite que éstas sean recolectadas en
una tolva.
Los gases filtrados son expulsados por la
parte superior de la cámara.
Ciclón
Ventajas:
• Construcciones simples,
• Sin partes móviles, fácil operación
• Fácil mantenimiento.
• Mayores eficiencias que cámaras de
sedimentación gravitacional
.
Ciclón
Estos sistemas son adecuados para capturar el MP de
tamaño superior a 5 μm.
Su eficiencia es menor que los filtros de manga o los
precipitadores electrostáticos.
Filtro de Manga (Baghouse)
Filtro de tela
Cámara de filtros de bolsa
Filtro de manga
Trabaja bajo el mismo principio que una aspiradora de uso doméstico.
El flujo de gas pasa por el material del filtro que retira las partículas. El
filtro de tela es eficiente para retener partículas finas y puede sobrepasar
99 % de remoción en la mayoría de las aplicaciones.
Filtro de Manga
Los filtros de mangas son capaces de recoger altas
cargas de partículas resultantes de procesos
industriales de muy diversos sectores, tales como:
cemento
yeso cerámica caucho
Química petroquimica
siderurgica
minero silatos
granos Carbón
Filtro de Tela
La elección del tejido filtrante depende del tipo de polvo a retener y el nivel
de emisión deseado.
Existe una gama de tipos y calidades específicas para cada caso, que
permiten trabajar a temperaturas de hasta 500 ºC.
Para seleccionar el tipo de manga necesaria se considera:
· Resistencia química y térmica al polvo y al gas
· Torta se desprenda fácilmente
· Manga recoja el polvo de manera eficiente
· Resistente a la abrasión ocasionada por el polvo, el caudal y la velocidad
del gas.
Filtro de Tela
Existen tres posibilidades de colección:
· La fibra intercepta directamente las partículas cuando la trayectoria del
flujo que contiene la partícula pasa la mitad de la partícula del diámetro
del filtro
· Las partículas sufren un impacto cuando la partícula tiene fuerza
suficiente para permanecer en curso cuando la trayectoria del flujo se
desvía en derredor de la partícula.
· Las partículas de tamaños más pequeños hacen contacto con la fibra del
filtro como resultado de su propio movimiento al azar (movimiento
browniano) en la corriente de gas y otras se ponen en contacto como
resultado de la atracción electrostática.
¿POR QUÉ UTILIZAR UN FILTRO DE
MANGA?
· Control de la contaminación del aire.
· Reducción del costo de mantenimiento de los equipos.
· Eliminación de peligros para la salud o para la seguridad.
· Mejora de la calidad del producto.
· Recuperación de productos valiosos.
· Recogida de productos en polvo.
OPERACIÓN
La separación del sólido se efectúa haciendo pasar el aire con
partículas en suspensión mediante un ventilador, a través de la
tela que forma la bolsa, de esa forma las partículas quedan
retenidas entre los intersticios de la tela formando una torta
filtrante.
La torta va engrosando aumentando la pérdida de carga del
sistema requiriendo limpieza periódica de las mangas para
evitar que el caudal disminuya.
OPERACIÓN
Consta de una serie de bolsas con forma de mangas,
colocadas en unos soportes para darles consistencia. El gas
sucio, al entrar al equipo, fluye por el espacio que está debajo
de la placa a la que se encuentran sujetas las mangas y hacia
arriba para introducirse en las mangas. Luego el gas fluye
hacia afuera de las mangas dejando atrás los sólidos. El gas
limpio fluye por el espacio exterior de los sacos y se lleva
por una serie de conductos hacia la chimenea de escape.
TIPOS DE FILTRO DE MANGA
Los filtros de mangas se diferencian principalmente unos de otros
en la forma en que se realiza su limpieza. Esto condiciona que los
filtros sean:
Continuos: la limpieza se realiza sin que cese el paso del
aire por el filtro
Discontinuos: es necesario aislar temporalmente la bolsa
de la corriente de aire.
TIPOS DE FILTRO DE MANGA
Por sacudida: cuando existe la posibilidad de suspender el servicio del filtro
durante un corto periodo. Teniendo un ciclo de filtración y otro de limpieza. El
tipo más barato y sencillo consiste en un cierto número de bolsas en una
carcasa. Funciona con una velocidad aproximada de 0,01 m/s a través de la
bolsa filtrante. La limpieza se puede llevar a cabo manualmente para unidades
pequeñas.
Existe también una versión más complicada y robusta que incluye un
mecanismo automático de agitación para la limpieza de las telas, por métodos
mecánicos, vibratorios o de pulsación. Las bolsas están sujetas a un soporte
mecánico conectado a un sistema capaz de emitir sacudidas o vibraciones.
TIPOS DE FILTRO DE MANGA
Por sacudida y aire inverso: se emplea para conseguir un
funcionamiento en continuo, para ello los elementos
filtrantes deben encontrarse distribuidos entre dos o más
cámaras independientes, cada una de las cuales dispone de su
propio sistema de sacudida y de una entrada de aire limpio.
El aire entra en las mangas en sentido contrario por medio de
un ventilador que fuerza el flujo, de fuera a dentro, lo que
favorece la separación de la torta.
TIPOS DE FILTRO DE MANGA
Por aire inverso: el mecanismo habitual de limpieza
consiste en la introducción, en contracorriente y durante un
breve periodo de tiempo de un chorro de aire a alta presión
mediante una tobera. La velocidad frontal alcanza
aproximadamente 0,05 m/s y es posible tratar altas
concentraciones de polvo con elevadas eficacias. Este
mecanismo de limpieza se denomina también de chorros
pulsantes o 'jet pulse' y es más eficaz que las anteriores.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Parámetros a considerar:
Velocidad del gas Flujo Laminar
Perdida de carga
Consideraciones en la capacidad del filtro:
Cantidad gas a tratar
Disposición de equipos en paralelo
Equipos parados durante el proceso (p ej. Limpieza)
CONSIDERACIONES DE OPERACION
Velocidad de gases por la tela 0.005 – 0.03 m/s
¿Por qué? Para impedir
Excesiva compactación de la torta
Elevación de la perdida ce carga
Rotura local del lecho filtrante (paso de partículas grandes)
Filtro de Tela
Ventajas Proporcionan altas eficiencias de filtración tanto para materia particulada gruesa como fina
En los filtros con limpieza continua, la eficiencia y la caída de presión son relativamente invariables para grandes cambios en la carga de entrada de polvo
El material se recolecta seco para su procesamiento o
disposición posterior.
Ausencia de problemas de corrosión ni de oxidación.
Operación es relativamente simple.
Filtro de Tela
Desventajas Alto mantenimiento (p.e., reemplazo periódico de las bolsas) La vida de la tela puede ser acortada a temperaturas elevadas, constituyentes gaseosos o partículas ácidas o alcalinas
Se pueden requerir telas tratadas.
Las telas pueden arder si se recolecta polvo rápidamente oxidable.
No pueden ser operados en ambientes húmedos.
Protección respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazar la tela
Se requiere una caída de presión mediana, típicamente en el rango de 100 a 250 mm de agua
Precipitadores electrostáticos
• Los precipitadores electrostáticos son equipos que presentan una
elevada eficiencia de captación (cercana al 99%) para todo el espectro
de tamaño de partículas de material particulado. Sin embargo,
presentan una gran sensibilidad a variables eléctricas, como son el
voltaje y la frecuencia de suministro de electricidad
• Los precipitadores electrostáticos (PES) capturan MP en un flujo de
gas por medio de electricidad. El PES carga de electricidad a las
partículas para luego atraerlas a placas metálicas con cargas opuestas
ubicadas en el precipitador. Las partículas se retiran de las placas
mediante "golpes secos" y se recolectan en una tolva ubicada en la
parte inferior de la unidad.
PES
Teoría de Operación
Utilizan fuerzas electrostáticas para remover
las partículas de la corriente del gas (50.000-
100.000 V)
Se colectan las partículas en forma seca o
húmeda sobre placas metálicas
PES
Teoría de Operación - 3 pasos:
1. Ionización del aire Ionización de moléculas del gas con electrones de energia
alta en un campo eléctrico fuerte => Corona
Partículas se cargan eléctricamente
PES
Teoría de Operación - 3 pasos:
2. Migración de partículas Migración hacia placas metálicas
Partículas quedan adheridas sobre superficie
PES
Teoría de Operación
3. Remoción de partículas Mecanismo de sacudido “rappers”
Mecanismo con golpes
Colección en “hoppers”
PRECIPITADORES
ELECTROSTATICOS - PES
Ve depende de:
Campo electrico
Carga electrica de la particula
Viscocidad del gas
Diametro de la particula
Resistividad
Area total de placas (diseño del equipo)
Ve (caracteísticas del polvo y Corona Power)
Q (Condiciones de operación general)
Q
AVeexp1
Criterio de diseño
PES
Ventajas
Eficiencias grandes – también para partículas muy
pequeñas
Puede manejar grandes flujos de gas
Caída de presión baja
Colección húmeda o seca
Operación a temperaturas altas
Costos de operación bajas (excepción: si eficiencias
muy altas son necesarias aumenta costos de operación)
PES
Desventajas
Costos de capital grandes
No se puede eliminar contaminantes gaseosos (como SOx, NOx, COV)
Condiciones de operación no muy flexibles a cambios
Necesitan grandes espacios
Si resistividad de partículas es grande, la eficiencia disminuye
Scrubber Tipo Venturi
Estos sistemas usan un flujo líquido para remover partículas sólidas. En
ellos el gas pasa por un tubo corto con extremos anchos y una sección
estrecha acelerándose cuando aumenta la presión.
El flujo de gas recibe un rocío de agua antes o durante la constricción en
el tubo. La diferencia de velocidad y presión que resulta de la constricción
hace que las partículas y el agua se mezclen y combinen.
La reducción de la velocidad en la sección expandida del cuello permite
que las gotas de agua con partículas caigan del flujo de gas.
Los lavadores Venturi pueden alcanzar 99 por ciento de eficiencia en la
remoción de partículas pequeñas. Sin embargo, una desventaja de este
dispositivo es la producción de aguas residuales.