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Filtración

Filtros clarificadores

• Clarificación de líquidos. Filtros de arena.

• Limpieza de gases. Filtros de bolsas y filtros de almohadillas.

Filtros de bolsas o mangas

Filtros de bolsas o mangasSon considerados como los equipos más representativos de la separación sólido-gas mediante un medio poroso. Su función consiste en recoger las partículas sólidas que arrastra una corriente gaseosa, esto se consigue haciendo pasar dicha corriente a través de un tejido.

El tamaño de las partículas a separar por los filtros de mangas será entre 2 y 30 µm

METODOLOGÍA DE DISEÑO FILTROS MANGA

• Selección de la máxima velocidad de filtración.

Material particulado(Polvos)

Máxima velocidad de filtrado(pie/min )

Carbón activado, detergentes. 1.5Oxido de aluminio, carbón. 2

Coke, arcilla, cacao, jabón, azúcar.

2.25

Harina, plástico, cemento. 2.5

Asbesto, sílica, caliza. 2.75Alimentos y granos, sal. 3.0-3.25

Papel, tabaco, cuero, madera. 3.5


• Selección de la máxima velocidad de filtración.

Material particulado(Polvos)

Máxima velocidad de filtrado(pie/min )

Carbón, grafito, jabón, detergentes, oxido de Zinc.

5-6

Cemento, arcilla, plásticos, pigmentos de pintura, almidón, azúcar, madera.

7-8

Cemento, cal, caliza, yeso, cuarzo.

9-11

Cacao, chocolate, harinas, granos, cuero, polvo, tabco.

12-14


• Cálculo del número de compartimientos.

Area neta de tela, pie2 Número de compartimientos 1-4000 2

4000-12000 3 12000-25000 4-5 25000-40000 6-7 40000-60000 8-10 60000-80000 11-13

80000-110000 14-16 110000-150000 17-20

>150000 >20


Cálculo del área total que incluye el compartimiento que se está limpiando:

N = Número de compartimientos totales.A = Area neta de tela.At = Area total de tela.

NN

AAt *

)1(


Cálculo del área de tela de una bolsa:

Ab = Area de una bolsa o talega.D = Diámetro de una bolsa o talega.L = Longitud de una bolsa o talega.

DLAb

Cálculo del número total de bolsas o talegas:

Ab

AtBolsasNo .


Cálculo de la caída de presión:

La caída de presión a través de una casa de bolsas a una determinada tasa de flujo de gas está dada por:

Pf PPP

Donde:

f

f

K

VDPf

60

P

PP K

VDP

60

LP

LVtD


La caída de presión según el modelo de arrastre del filtro está dada por.

SVP

Donde: WKKS 21

f

f

K

DK

601

LKp

K

602

LVtW

EjercicioEstimar el área neta de tela de una casa de bolsas con limpieza tipo sacudimiento mecánico que filtra 40000 pies3/min de aire con 10 g/pie3 de harina. Especificar el número de compartimientos y número de bolsas, si cada bolsa tiene una longitud de 8 pies y un diámetro de 6 pulgadas.

EjercicioUn filtro de tela tiene valores de resistencia K1 y K2 de 24000 Kg/m2s y 56000 s-1, respectivamente. El área neta del filtro es de 1600 m2 y el gasto volumétrico del aire es de 12 m3/s con una carga de polvo L = 8g/m3. Determinar:La masa colectada por unidad de área

W, después de 5 horas de operación.La caída de presión después de 5 horas.

Ejercicio

Un filtro con 5000 m2 de área superficial se utiliza para limpiar 40 m3/s de aire que tiene una carga de polvo de 3g/m3. Los valores de K1 y K2 son de 25000 kg/m2-s y 35000 s-1, respectivamente. Si se desea que la caída global de presión no exceda de 20 mbar, determínese el período permisible máximo de limpieza, en horas.


NOTACIÓN Pf, Pp, P = Caída de presión de la tela, partícula y total, N/m2. S = Arrastre del filtro, N-min/m3 ó Pa-min/m. V = Velocidad de filtración, m/min. W = Masa colectada por unidad de área, Kg/m2 de tela. L = Carga de polvo, Kg/m3. t = Tiempo de operación, min. L = Densidad de la capa de partícula, Kg/m3. K1 = Parámetro de resistencia, N-min/m3 ó Pa-min/m. K2 = Parámetro de resistencia, N-min/Kg-m ó Pa-min-m/Kg. Df, DP = Profundidad (en la dirección del flujo) de la tela y la capa de partículas respectivamente, m. = Viscosidad del gas, Kg/m-s. Kf, Kp = Permeabilidad del filtro y la capa de partículas, m2.


O T R A S C O N S I D E R A C I O N E S D E D I S E Ñ O

C á l c u l o d e l t i e m p o d e f i l t r a c i ó n p a r a u n f i l t r o d e t e l a c o n l i m p i e z a t i p o s a c u d i m i e n t o m e c á n i c o o a i r e i n v e r s o :

ccrf tttNt

t f = t i e m p o d e f i l t r a c i ó n , m i n . t r = t i e m p o d e c o r r i d a , m i n . t c = t i e m p o d e l i m p i e z a , m i n . N = N ú m e r o t o t a l d e c o m p a r t i m i e n t o s .

Proceso de producción del cemento

Filtros de arenaFiltros de medio granular consistentes en una o más capas de partículas sólidas, soportadas en un lecho de arena sobre una rejilla a través del cual fluye el material que va a filtrarse.

Filtros de arena

Los filtros pueden operar a presión o por gravedad.

Filtros de arenaLos filtros tienen aproximadamente de 30 pulgadas de medio granular, algunas veces formado por:

• 12 – 18”de carbon antracita con una gravedad específica de 1.5 y tamaños de grano de 0.7 - 2 mm.

• 9 – 16” de arena con una gravedad específica de 2.5 y tamaños de grano de 0.4 – 0.8 mm.

•16-24” de grava y tamaños 5-60 mm

Caracterización de Filtros de arena

El Coeficiente de Uniformidad es un indicador de la variabilidad de los tamaños de las partículas en una muestra. El coeficiente de uniformidad viene expresado por la proporción: (tamaño de apertura de malla que pasara el 60% del filtro de arena) / (tamaño de la apertura de malla que pasara el 10% del mismo filtro de arena).

Tamaño efectivo es un indicador del tamaño de la partícula que será eliminada por la arena. Viene expresado por el tamaño de apertura de malla que permitirá pasar el 10% de la muestra de arena.

RetrolavadoCuando se alcanzan pérdidas de carga de 6 a 8 pies

Pérdida de carga a través del lecho

La pérdida de carga a través de un lecho limpio de medio poroso teniendo un diámetro relativamente uniforme es igual a :

d

VD

g

Ch dl

1067.14

2

Para lechos con tamaño de partícula variable y porosidad uniforme:

d

xCVD

gh dl

4

21067.1

dVdV

N Re

Re

24

NCd 34.0

324

ReRe

NN

Cd

Para NRe menores a 1: Para NRe mayores a 1:

Granate

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