La evolución de los elementos filtrantes para

filtros de manga y la importancia de la

membrana de PTFE en la misma

Indice

1. Introducción

2. La Formula para el éxito

3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

Introducción

• Reducir cada vez más la emisión de contaminantes viene siendo un desafio creciente para las industrias en general y de cemento en particular.

• Como consecuencia de la concientización cada vez más generalizada de la importancia de dejar para las generaciones futuras un mundo con ambiente apto para la conservación de la especie humana, Sociedades y Gobiernos vienen exigiendo valores de emisión máximos admisibles cada vez más reducidos. Una vez agotada la capacidad de retención de precipitadores electrostáticos, su lugar viene siendo ocupado por filtros de mangas Tratamientos y revestimientos cada vez más sofisticados, desarrollados por fabricantes de telas para mangas en estrecha colaboración con investigadores y especialistas de la industria química, proporcionan constante perfeccionamiento.

• El elemento clave en filtración seca por filtros de manga, es la manga filtrante. Desde fines de la década del 60 se vienen utilizando los llamados “punzonados” (no tejidos) para su fabricación.

• Las fibras textiles más utilizadas para mangas filtrantes son:

Poliéster (PE) Polipropileno (PP) Acrílico (DT y AC) Aramida (NO, conocida como “Nomex”) PPS (conocida como Ryton) Poli-imida (PI, conocida como “P84”) PTFE (conocida como “Teflon”)

• La aplicación de una u outra de estas fibras depende de las condiciones operacionales del filtro, que a su vez son consecuencia del proceso en que el filtro esté inserido (horno, enfriador de clinker, molienda de cemento o carbón, etc)

• Con el desarrollo y la divulgación de la membrana microporosa de PTFE (vulgo “Teflon) se incorpora un elemento auxiliar de gran importancia que contribuye significativamente para la captación de partículas de tamaño inferior al micrón

• La membrana, una película de muy reducido espesor (micrones) , debe ser aplicada sobre un sustrato cuya función no solo es la de soporte, sino, como veremos a seguir, em muchos casos contribuye de sobremanera en el proceso de retención de partículas

• Cuando recién desarrollada, la membrana era aplicada solamente sobre tejido de fibra de vidrio, este por su buena resistencia química y térmica, pero, por su estructura sin contribuir al proceso de filtración

• El constante perfeccionamiento tecnológico de los punzonados para filtración seca (en todas sus versiones de fibras sintéticas) ha permitido aplicar la membrana de PTFE también sobre estos productos textiles, obteniéndose así elementos filtrantes cuya acción no se limita a la membrana sino también se extiende a su sustrato

• Es importante distinguir los elementos filtrantes de fibra de vidrio de los demás, pues sus propiedades, tanto del sustrato como de la propia membrana, son muy diferentes entre sí

• Para fibra de vidrio se requiere una membrana de características y espesor diferente que para punzonado, pues sobre el tejido, como se há dicho antes, es el único componente que retiene partículas pulverulentas

• Sin embargo, junto con sus ventajas, la membrana ha suscitado airadas polémicas: es realmente la solución para todos los problemas de filtración? Siendo el PTFE un compuesto conocido y quimicamente definido, por qué hay tantas alternativas con costos tan dispares en el mercado? En qué circunstancias la membrana de PTFE soluciona y cuando crea nuevos problemas? Ejemplos con historias de suceso y fracaso, el análisis minucioso de la performance de elementos filtrantes con y sin membrana (membranas de diferentes procedencias) fotografias microscópicas comparativas, etc son la base del presente trabajo cuyo objetivo es proporcionar al usuario herramientas para la selección del elemento filtrante más adecuado para los filtros de manga en su proceso industrial.

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1. Introducción

2. La Formula para el éxito

3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

PM-Tec® La fórmula para el éxito Son tres los componentes necesarios para obtener la mejor eficiencia de filtración

Tecnología de

Laminación

Sustrato (Fibra de vidrio

o fieltro)

Membrana de ePTFE

PM-Tec® (Eficiencía de

Filtración)

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1. Introducción

2. La Formula para el éxito

3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

Comparando calidades de diferentes medios filtrantes de fibra de vidrio con membrana

Comparación basada en datos de Agosto de 2016

Membrana de ePTFE

Qué hace una membrana perfecta?

PM-Tec® Óptima conformación mecánica por estiramiento

Alta densidad de fibrilas

micro fibrilas

Orientación multidireccional de las fibrilas

Estiramiento

completo de los

nódulos del PTFE

Más superficie

efectiva filtración

Propiedades de las membranas

PM-Tec® de ePTFE

Membrana PM-Tec® para fibra de vidrio Membrana PM-Tec® para punzonados

permeabilitdad@ 200 Pa

Masa por unid. de area [g/m²]

espesor [µm] Densidad de la membrana[g/cm³]

Membrana para fibra de vidrio

~ 40-50 l/dm²*min 4,9 34 0,15

Membrana para punzonados ~ 80-100 l/dm²*min

2,8 14 0,20

Membrana PM-Tec® de BWF

alta concentración de fibrilas de PTFE micro fibrilas orientación multi-direccional

Membrana de baja calidad

Concentración de fibrilas de e PTFE menor que PM-Tec menos micro fibrilas que PM-Tec orientación NO multi-direccional

Superficie de una Membrana de baja calidad

Membrana sumamente fina Quiebres ya en estado nuevo, visibles a simple vista

Superficie de una Membrana de baja calidad

Superficie de una Membrana de baja calidad

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2. La Formula para el éxito

3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

Qué hace un sustrato PM-Tec® perfecto?

Sustrato

(Fibra de vidrio o punzonado)

Fibra de vidrio Punzonado needlona®

PM-Tec® = Interacción Perfecta de sustrato, membrana y laminación

• fibras bien compactadas

• extremamente estable y mecanicamente robusto

• Permeabilidad constante

• alta durabilidad

• extremamente estable y mecanicamente robusto

• Permeabilidad constante

Comparación de resistencia a la flexión longitudinal Ensayo MIT según norma ASTM D 2176-97

Comparación de resistencia a la flexión transvresal Ensayo MIT según norma ASTM D 2176-97

Fuerza con 1 y 2 % de Elongación - longitudinal

Fuerza con 1 y 2 % de Elongación - transversal

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4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

Qué hace una tecnología de laminación perfecta?

Tecnología de

Laminación

• Maquinaria de acuerdo con el estado del arte para la fabricación de fieltro y laminación de membrana

• Know-how de Proceso, controles de permeabilidad y adherencia in-line • Cero defectos

• Membrana uniforme • Adherencia elevada • Permeabilidad elevada

Glass filament broken ePTFE membrane too rigid

Broken membrane leads to • dust penetration • dust storage • high emission

Fibra de vidrio con membrana de baja calidad

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3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

Medición de eficiencia de filtración en banco de ensayo VDI

Ensayo normalizado con polvo de muy elevada fluidez: Pural SB (Oxido de Aluminio)

Ensayo VDI – permeabilidad, peso, Δp

Aun siendo la permeabilidad del PM-Tec GL 750 menor, la presión diferencial no es mayor que la del producto chino comparado

PM-Tec® vs. FV con Membrana de China Economia de costo por reducción de Δp

Condiciones:

Proceso horno cementero rotativo

Caudal 316 120 m³/h Área filtrante 4705 m² a/c ratio 1,12 m/min

Conversión: Δp = 1,7 mbar @ a/c 3 m/min (en condiciones de ensayo) Equivale, para condiciones operacionales con a/c

1,12 m/min = Δp 0,68 mbar

Costo de energia para el ventilador en €

V * Δp * t * k η * 1000

Caudal V 87,8 m³/s (= 316 120 m³/h)

Presión diferencial Δp 68 Pa (=0,68 mbar)

Eficiencia del ventildor η 0,7

Horas anuales de operación t

8000 h

Costo de energ.electrica k 0,10 €/kWh

Costo de energia del ventiladorr

6823 €

= Economia anual de costo.

Resumen general:

Costo de las mangas 51 000.- €

A los 4 años de operación

Flujo de caja de ~ 52% = 27.292 €

Resultados del ensayo de Δp : Ensayo de filtración de acuerdo con ISO 11057(VDI 3926) Medio filtrante PM-Tec® GL 750 7,7 mbar

Δp = 1,7 mbar Competidor A ProductoU 9,4 mbar

Ensayo de emisión VDI

Las emisiones con el material chino son 600 veces mayores que con el PM-Tec GL 750

Ensayo VDI - Cantidad y tamaño de partículas

Distribución Acumulada de Partículas por Tamaño

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3. Diferentes Membranas

4. Propiedades Mecánicas del Sustrato

5. Tecnologia de laminación (junción)

6. Eficiencia de Filtración

7. Confección de mangas

PM-Tec®: Que hace una confección perfecta?

Holgura longitudinal = long, int. Manga – long. Ext, canast. = 5 mm Holgura mayor puede provocar fatiga por flexión de tapas Observación: La FV no contrae, por lo cual no es necesario prever holgura por contracción Expansión térmica del canasto De 1.4301 (0,3 % for 200 K) se compensa con la elasticidad del tejido

PM-Tec®: Que hace una confección perfecta?

Perímetro interno manga = (ancho plano externo – 2 x esp. material) x 2 Holgura perimetral = perimetro int. manga – perimetro externo canasto Holgura perimetral = 4 mm (“pellisco” 2 mm) Holgura mayor puede provocar fatiga por flexión del material

PM-Tec®: Que hace una confección perfecta? Protección contra desgaste por punzonado durable

Refuerzo superior hecho de punzonado

Rerfuerzo intermedio hecho de punzonado

Refuerzo inferior y tapa doble hechos de punzonado

PM-Tec®: Que hace el manoseo y almacenamiento perfectos?

Documentación normalizada para apoyo al cliente

Muchas gracias por su atención!