ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS

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1 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido INTRODUCCIÓN Aplicación: Método más antiguo Gran eficacia para partículas pequeñas Sistemas secos Descripción: Forma de bolsas Medio Filtrante: TEJIDO Capa de polvo: TORTA Procedimiento Semicontinuo según P

2 5.1. INTRODUCCIÓN 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.

3 5.1. INTRODUCCIÓN Ventajas Desventajas Alta eficacia Cualquier tipo de PS Admiten cambios condiciones de operación Diseño modular Polvo seco Espacio Vida del tejido Tejidos caros en gases calientes Fenómenos de condensación: colmatación Peligro de explosiones en PS orgánicas P moderada - alta

4 5.1. INTRODUCCIÓN Modo de operación: Pérdida de carga creciente Semicontinuo: zonas en funcionamiento y zonas en limpieza

5 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Características usadas para clasificarlos: Naturaleza y forma de las telas Mecanismo de limpieza Configuración geométrica Modo de operación Modo de operación (A) (B) (C)

6 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Sistemas de limpieza: Fundamento: separación y caída de la torta Control de la frecuencia: mediante tiempo o caída de presión Flexión Aire Inverso Pulsos de aire comprimido

7 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Limpieza por flexión: Sacudidas mecánicas Oscilación Ondas sonoras de baja frecuencia (A) ULTRASONIDOS (B) OSCILANTE (C) SACUDIDAS

8 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Limpieza por flexión: Necesario parar Frecuencia de limpieza según P Telas resistentes Ondas: Hz, limpieza complementaria

9 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Limpieza por aire inverso: Flujo inverso de aire limpio Pequeño caudal Necesario parar

10 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Limpieza por pulsos de aire comprimido: Flujo de aire sucio en sentido contrario al habitual No necesario parar

11 Naturaleza de los tejidos: 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Fibras naturales o sintéticas Condicionan el método de limpieza TABLA 1 Máxima Temperatura (ºC) Resistencia Resistencia Resistencia Costo Tejido Sostenida Puntual a ácidos a álcalis a flexión Relativo Algodón M B B 1 Lana MB M R 2,75 Nylon R MB MB 2,5 Dynel B a MB MB B 3,2 Polipropileno MB MB MB 1,75 Orlón B a MB R R 2,75 Dacrón B B MB 2,8 Nomex R MB MB 8 Teflón MB MB R 30 Fibra de vidrio R a B R M 5,5 Polietileno 95 - MB MB B 2 NOTA: M = mala; R = regular; B = buena; MB = muy buena.

12 5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO Procesos de acabado de las telas: Sometidas momentáneamente a alta T Sometidas momentáneamente a tensiones altas Combustión de restos de lubricante orgánico usado en la fabricación Productos de recubrimiento superficial (5-10%, completan propiedades): Aspecto de las telas: Siliconas Grafito Fluorocarbonos Gore-Tex (politetrafluoroetileno expandido)

13 5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA Cálculo de eficacia: teoría de la impactación Aplicable a Captadores Húmedos, Filtros de Tejido o Filtros de Profundidad PS Gas Fibra del filtro Número de Impactación: - Indicativo de la intensidad del contacto entre PS y obstáculo - Deducción teórica (Bibliografía: Wark&Warner, N. De Nevers) N = I v P D 18µ 2 P g ρ d P F C [1.20] (régimen laminar)

14 5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA Cálculo de eficacia: teoría de la impactación Eficacia del blanco: Nºde PS que impactan / nº máximo de PS que habrían de impactar si no hubiera desviación del flujo Filtros: Se considera equivalencia entre eficacia del blanco y la eficacia final del tratamiento

15 5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA Eficacia real No modelo teórico (η G >99%) Evolución de la eficacia en el proceso semicontinuo: 99% 99% 70% t t Problemas de operación: Roturas, fugas caminos preferenciales

16 Pérdida de carga 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA P = P T + P F ( P 1 P 3 ) = ( P 1 P 2 ) T + ( P 2 P 3 ) F Fundamentos: Ley de Darcy v = 1 A dv dt = Q A = K µ g P x [1.21] K: permeabilidad (m 2 ) Ec. dif. básica de la Filtración v = 1 A dv dt = R P T total + R F [1.22] En estado estacionario (Q/A cte, v cte): v = ( P P ) K ( P P ) 1 µ g 2 T x T T = 2 µ g 3 F K x F F v = Q A = µ g (P P ) 1 x K T T + 3 x K F F α

17 Pérdida de carga 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido. Definición de W: kg sólido acumulado/ m 3 gas filtrado W V = ( xt A)( 1 ε) ρp [1.23] Variación con el tiempo del espesor de la torta: V(t) = Qdt = Q t x T = W Q t A(1 ε)ρ P [1.24] Caída de presión durante la operación de filtración: Q W Q ( P ) 1 P3 = µ g t + α A K TA(1 ε)ρ P [1.25]

18 Velocidad de filtración 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA Velocidad de filtración Parámetro Gas/Tela (Q/A) Muy bajas Tendencia: Mayor velocidad - menor eficacia menor área requerida mayor P Ejemplo: Se alcanzan eficacias límite debido a pequeños canales de escape

19 Velocidad de filtración 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA TABLA 2 VELOCIDADES MAXIMAS DE FILTRACION (FILTROS DE LANA Y LIMPIEZA POR SACUDIDAS) Polvo Velocidad de filt. Polvo Velocidad de filt. (m/min.) (m/min.) Alumina 0,68 Vidrio 0,75 Asbestos 0,83 Granito 0,75 Bauxita 0,75 Grafito 0,75 Carbón 0,60 Mineral de hierro 0,60 Cemento 0,45 Oxido de hierro 0,60 Cerámica 0,75 Cal 0,60 Coque 0,68 Caliza 0,83 Cosméticos 0,60 Mica 0,68 Feldespato 0,75 Pigmentos 0,60 Fertilizante 0,72 Papel 1,05 (ensacado) Fertilizantes 0,60 Azúcar 0,68 (secado, enfriamiento)

20 Velocidad de filtración 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido. VELOCIDADES MAXIMAS DE FILTRACION Y TIPOS DE TEJIDO PARA FILTROS LIMPIADOS POR CHORRO INVERSO Polvo Filtro Velocidad de filtración (m/min) Bauxita Algodón (satén) 3,0 Cemento Algodón (satén) 2,4-3,0 Grafito Fieltro de lana 2,1 Yeso Algodón (satén) 3,0 Cal Algodón 3,0 Caliza (molienda) Algodón (satén) 3,0 Humos metalurg. Fieltro de orlón o lana 3,0 Mica Algodón 3,3 Pigmentos pintura Algodón (satén) 3,0 Jabón y detergentes Fieltro de orlón o dacrón 3,6 Azúcar Algodón (satén) o fieltro lana 3,0 Talco Algodón (satén) 3,3 Oxido de zinc Fieltro orlón 2,4 Zinc metálico Fieltro orlón 3,3 Porcelana Algodón 3,6

21 Velocidad de filtración 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido. VELOCIDADES DE FILTRACION RECOMENDADAS PARA FILTROS DE FIBRA DE VIDRIO TABLA 3 Polvo Velocidad de filtración (m/min) Humos metalúrgicos 0,45-0,54 Hornos de cal y cemento, hornos 0,54-0,60 de fundición Calderas de carbón 0,60-0,70 DATOS TIPICOS DE FILTROS CON SISTEMA DE LIMPIEZA POR AIRE INVERSO Polvo Filtro Velocidad de Pérdida de filtración (m/min) carga (mm.c.a.) Yeso Dacrón 0,3-1,9 152 TABLA 4 Azúcar Polipropileno 0,3-1,0 100 Alúmina Orlón 0,3-1,9 152 Ceniza de sosa Nomex 0,3-1,1 100 Pedernal Dacrón 0,3-5,0 64 Cobre Polipropileno 0,3-3,0 152

22 Velocidad de filtración TABLA 5 VELOCIDADES MAXIMAS DE FILTRACION EN FILTROS LIMPIADOS POR PULSOS DE AIRE A PRESION Polvo Velocidad de filtración (m/min) Carbono, Grafito, Polvos metalúrgicos, Jabón, Detergentes, 1,5-1,8 Oxido de Zinc Crudo de Cemento, Arcilla, Plásticos, Pigmentos, Almidón, Azúcar, Serrín, 2,1-2,5 Zinc (metálico Oxido de aluminio, Cemento, Arcilla vitrificada, Cal, Caliza, Yeso, Mica, 2,8-3,3 Cuarzo, Haba de Soja, Talco Cacao, Chocolate, Harina, Granos, Polvo de Pieles, Arena, Tabaco 3,6-4,2

23 5.4. DISEÑO DE FILTROS DE TEJIDO Incluye: Tipo de tejido Mecanismo de limpieza Superficie filtrante total Número de celdas y dimensiones de las mangas Pérdida de carga y potencia del equipo impulsor TABLA 6 Mangas Mecanismo de limpieza Diámetro (cm) Altura (m) Sacudidas mecánicas 12,5 2,4-3 Aire inverso

24 5.4. DISEÑO DE FILTROS DE TEJIDO TABLA 7 NUMERO DE COMPARTIMENTOS EN FUNCION DEL AREA DE FILTRACION NETA Area de filtración neta (m 2 ) Número de celdas < <14000 >20

25 - Costes (EPA, 2000) 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido DISEÑO DE FILTROS DE TEJIDO Gran variación en función del tipo de filtro (básicamente según tipo de tela y sistema de limpieza) a) Equipo: Coste en $ por m 3 /s b) Operación y mantenimiento anual: Coste en $/ m 3 s

26 5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD Lechos de grava o arena 5. FILTRACIÓN DE GASES. Funcionamiento semicontinuo con duplicidad de lechos Limpieza: Vibración o aire limpio en sentido inverso Problemas: Condensaciones por temperaturas bajas, por debajo del pto. rocío de los gases condensables. Causan colmatación y dificultan la limpieza Esteras Fibrosas Fibras naturales (algodón, lana) o sintéticas (nylon, fibra de vidrio) Funcionamiento semicontinuo pero no admiten limpieza Eficacia dependiente de la densidad de las fibras

27 5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD 5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros cerámicos Utilizados en la filtración de gases corrosivos (ácidos) a alta temperatura Medio poroso cerámico resistente (cuarzo alúmina o carburo de silicio) Forma cilíndrica similar a las telas: Mecanismo de la separación: filtración superficial (similar telas) y de profundidad en el espesor de la masa cerámica Funcionamiento semicontinuo con paradas para limpiar Limpieza: aire inverso. Es dificil eliminar la torta de una forma homogénea.

28 5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD 5. FILTRACIÓN DE GASES. Eficacia: teoría de la impactación N = I v P D 18µ 2 P ρ g d P C F

29 5. FILTRACIÓN DE GASES OTROS Filtros de Papel Aplicados en limpieza de aire en edificios (aire acondicionado) Temperatura ambiente, velocidades inferiores a 150 cm/min No se limpian. Se usan hasta pérdidas de carga de 2 a 3 cm de agua Concentraciones de polvo inferiores a 5 mg/m 3 ) Eliminan bacterias