ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
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
5.1. INTRODUCCIÓN
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
� VentajasAlta eficacia
Cualquier tipo de PS
Admiten cambios condiciones de operación
Diseño modular
Polvo seco
� Desventajas
Espacio
Vida del tejido
Tejidos caros en gases calientes
Fenómenos de condensación: colmatación
Peligro de explosiones en PS orgánicas
∇P moderada - alta
5.1. INTRODUCCIÓN
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.1. INTRODUCCIÓNModo de operación:
Pérdida de carga creciente
Semicontinuo: zonas en funcionamiento y zonas en limpieza
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
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
(A) (B) (C)
Modo de operación
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
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
(A) ULTRASONIDOS (B) OSCILANTE (C) SACUDIDAS
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
Limpieza por flexión:
Sacudidas mecánicas
Oscilación
Ondas sonoras de baja frecuencia
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
Limpieza por flexión:
� Necesario parar
� Frecuencia de limpieza según ∇P
� Telas resistentes
�Ondas: 150 – 550 Hz, limpieza complementaria
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
Limpieza por aire inverso:
� Flujo inverso de aire limpio
� Pequeño caudal
� Necesario parar
Limpieza por pulsos de aire comprimido:
� Flujo de aire sucio en sentido contrario al habitual
� No necesario parar
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
Naturaleza de los tejidos:
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
Máxima Temperatura (ºC) Resistencia Resistencia Resist encia CostoTejido Sostenida Puntual a ácidos a álcalis a flexión Rel ativo
Algodón 80 110 M B B 1
Lana 95 120 MB M R 2,75
Nylon 95 120 R MB MB 2,5
Dynel 70 115 B a MB MB B 3,2
Polipropileno 95 120 MB MB MB 1,75
Orlón 125 135 B a MB R R 2,75
Dacrón 135 160 B B MB 2,8
Nomex 205 260 R MB MB 8
Teflón 205 260 MB MB R 30
Fibra de vidrio 290 315 R a B R M 5,5
Polietileno 95 - MB MB B 2
NOTA: M = mala; R = regular; B = buena; MB = muy buena.
Fibras naturales o sintéticasCondicionan el método de limpieza
TABLA 1
Procesos de acabado de las telas:
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.2. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE TEJIDO
� 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):
SiliconasGrafitoFluorocarbonos“Gore-Tex” (politetrafluoroetileno expandido)
Aspecto de las telas:
Cálculo de eficacia: teoría de la impactación
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA
� Aplicable a Captadores Húmedos, Filtros de Tejido o Filtros de Profundidad
� Número de Impactación:
- Indicativo de la intensidad del contacto entre PS y obstáculo
- Deducción teórica (Bibliografía: Wark&Warner, N. De Nevers)
Fg
P2PP
I d18µ
CρDvN = (régimen laminar)
PS
Fibra del filtro
Gas
[1.20]
� Eficacia del blanco: Nºde PS que impactan / nº máximo de PS que habrían de impactar si no hubiera desviación del flujo
Cálculo de eficacia: teoría de la impactación
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA
� Filtros: Se considera equivalencia entre eficacia del blanco y la eficacia final del tratamiento
Eficacia real
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA
No modelo teórico (ηG>99%)
Evolución de la eficacia en el proceso semicontinuo:
99%
70%
t
99%
t
Problemas de operación: Roturas, fugas caminos preferenciales
Pérdida de carga
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA
FT ∆P∆P∆P +=( ) ( ) ( )F32T2131 PPPPPP −+−=−
∆x
∆P
µ
K
A
Q
dt
dV
A
1v
g
===
Fundamentos:
Ley de Darcy K: permeabilidad (m2)
Ec. dif. básica de la Filtración FT
total
RR
∆P
dt
dV
A
1v
+==
En estado estacionario (Q/A cte, v cte):
( ) ( )F
F
g
F32
T
T
g
T21
∆x
K
µ
PP
∆x
K
µ
PPv
−=
−=
+
−==
F
F
T
Tg
31
K
∆x
K
∆xµ
)P(P
A
Qv
αααα
[1.21]
[1.22]
Pérdida de carga
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
Definición de W: kg sólido acumulado/ m3 gas filtrado
( ) ( ) PT ·ρε1··A∆xW·V −=
Variación con el tiempo del espesor de la torta:
Q·tQdtV(t) == ∫
PT
ε)ρA(1
W·Q·t∆x
−=
Caída de presión durante la operación de filtración:
( )
+
−=− α·t
ε)ρA(1K
W·Qµ
A
QPP
PTg31
[1.23]
[1.24]
[1.25]
Velocidad de filtración
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. 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
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)
Velocidad de filtración
TABLA 2
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.3. EFICACIA Y PÉRDIDA DE CARGA
VELOCIDADES MAXIMAS DE FILTRACION Y TIPOS DE TEJIDO PARAFILTROS LIMPIADOS POR CHORRO INVERSO
Polvo Filtro Velocidad defiltración (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
Velocidad de filtración
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
VELOCIDADES DE FILTRACION RECOMENDADAS PARAFILTROS DE FIBRA DE VIDRIO
Polvo Velocidad de filtración (m/min)Humos metalúrgicos 0,45-0,54
Hornos de cal y cemento, hornos 0,54-0,60de fundición
Calderas de carbón 0,60-0,70
DATOS TIPICOS DE FILTROS CON SISTEMA DE LIMPIEZAPOR AIRE INVERSO
Polvo Filtro Velocidad de Pérdida defiltración (m/min) carga (mm.c.a.)
Yeso Dacrón 0,3-1,9 152
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
Velocidad de filtración
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
TABLA 3
TABLA 4
VELOCIDADES MAXIMAS DE FILTRACION EN FILTROS LIMPIA DOSPOR PULSOS DE AIRE A PRESION
Polvo Velocidad de filtración (m/min)
Carbono, Grafito, Polvosmetalúrgicos, Jabón, Detergentes, 1,5-1,8Oxido de Zinc
Crudo de Cemento, Arcilla, Plásticos,Pigmentos, Almidón, Azúcar, Serrín, 2,1-2,5Zinc (metálico
Oxido de aluminio, Cemento, Arcillavitrificada, Cal, Caliza, Yeso, Mica, 2,8-3,3Cuarzo, Haba de Soja, Talco
Cacao, Chocolate, Harina, Granos, Polvode Pieles, Arena, Tabaco 3,6-4,2
Velocidad de filtración
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
TABLA 5
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
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
MangasMecanismo de limpieza Diámetro (cm) Altura (m)
Sacudidas mecánicas 12,5 2,4 - 3Aire inverso 28 - 30 6 - 9
TABLA 6
NUMERO DE COMPARTIMENTOS EN FUNCION DEL AREA DE FILTRACION NETA
Area de filtración neta (m 2) Número de celdas
<350 2
350 - 1100 3
1100 - 2300 4-5
2300 - 3700 6-7
3700 - 5500 8-10
5500 - 7500 11-13
7500 - 10000 14-16
10000 - 14000 17-20
<14000 >20
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.4. DISEÑO DE FILTROS DE TEJIDOTABLA 7
- Costes (EPA, 2000)
Gran variación en función del tipo de filtro (básicamente según tipo de tela y sistema de limpieza)
a) Equipo: Coste en $ por m3/s
b) Operación y mantenimiento anual: Coste en $/ m3 s
5. FILTRACIÓN DE GASES. Filtros de tejido.
5.4. DISEÑO DE FILTROS DE TEJIDO
5. FILTRACIÓN DE GASES.
5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD
Lechos de grava o arena
Esteras Fibrosas
� 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
� Fibras naturales (algodón, lana) o sintéticas (nylon, fibra de vidrio)
� Funcionamiento semicontinuo pero no admiten limpieza
� Eficacia dependiente de la densidad de las fibras
5. FILTRACIÓN DE GASES.
5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD
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.
5. FILTRACIÓN DE GASES.
5.5. FILTROS DE PROFUNDIDAD
Eficacia: teoría de la impactación
Fg
P2PP
I d18µ
CρDvN =
5. FILTRACIÓN DE GASES.
5.6. 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/m3)
�Eliminan bacterias
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