Ingeniería Ambiental

Control de gases

Remoción de material particulado

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

Lavador Ventuti

Precipitador electroestatico

Filtro Manga

Ciclón

Cámaras de Sedimentación

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.

Cámara de Sedimentación

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

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.

Filtro de Tela

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.

FM por sacudida o Shaker baghouse

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.

Reverse air baghouse

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.

Pulse jet baghouse

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 – Pulsed jet

Filtro de Tela

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

ELETROSTÁTICOS

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.

Precipitadores electrostáticos

Precipitadores electrostáticos

Precipitadores electrostáticos

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

Scrubber - Tipos

• Torre de aspersión

• Torre empacado/bandejas

• Venturi Scrubber

Scrubber - Cámara de Aspersión

- Torre de Aspersión

Scrubber con Lecho Empacado -Torre

Empacada

Scrubber - Placa de Impacción/Torre de

Bandejas

Rellenos

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.

Scrubber Tipo Venturi

Scrubber Tipo Venturi

Scrubber Tipo Venturi