Hispanopedia WikiUn filtro de mangas , también conocido como filtro de mangas o filtro de tela , es un dispositivo de control de la contaminación del aire y colector de polvo que elimina las partículas arrastradas por los gases liberados durante los procesos industriales. [ 1 ] Las centrales eléctricas, las acerías, los productores farmacéuticos, los fabricantes de alimentos, los productores químicos y otras empresas industriales suelen utilizar filtros de mangas para controlar la emisión de contaminantes atmosféricos. [ 2 ] Los filtros de mangas se generalizaron a finales de la década de 1970 tras la invención de tejidos de alta temperatura (para su uso en el medio filtrante) capaces de soportar temperaturas superiores a 350 °F (177 °C) . [ 3 ]
A diferencia de los precipitadores electrostáticos , cuyo rendimiento puede variar significativamente según el proceso y las condiciones eléctricas, los filtros de mangas en funcionamiento suelen tener una eficiencia de recolección de partículas del 99 % o superior, incluso cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño.
Operación
La mayoría de los filtros de mangas utilizan bolsas (o tubos) largos y cilíndricos de tela tejida o afieltrada como medio filtrante. Para aplicaciones con una carga de polvo relativamente baja y temperaturas de gas de 250 °F (121 °C) o menos, a veces se utilizan cartuchos plisados no tejidos como medio filtrante en lugar de bolsas. [ 4 ] [ 5 ]
El gas o aire cargado de polvo entra en el filtro de mangas y se dirige al compartimento del mismo. El gas es aspirado a través de las mangas, ya sea por dentro o por fuera, según el método de limpieza, y se acumula una capa de polvo en la superficie del medio filtrante hasta que el aire ya no puede pasar a través de él. Las mangas deben limpiarse para que la filtración funcione. La limpieza puede realizarse mientras el filtro de mangas está en línea (filtrando) o fuera de línea (aislado). Cuando el compartimento está limpio, se reanuda la filtración normal. [ 6 ] Los filtros de mangas son colectores de partículas muy eficientes debido a la torta de polvo que se forma en la superficie de las mangas. El tejido proporciona una superficie en la que se acumula el polvo a través de los siguientes cuatro mecanismos: [ 7 ]
- Recogida inercial: las partículas de polvo chocan contra las fibras colocadas perpendicularmente a la dirección del flujo de gas, en lugar de cambiar de dirección con la corriente de gas.
- Intercepción: Las partículas que no atraviesan las líneas de corriente del fluido entran en contacto con las fibras debido al tamaño de estas.
- Movimiento browniano : las partículas submicrométricas se difunden, lo que aumenta la probabilidad de contacto entre las partículas y las superficies de recolección.
- Fuerzas electrostáticas : La presencia de una carga electrostática en las partículas y en el filtro puede aumentar la retención de polvo.
Para garantizar una larga vida útil de las bolsas filtrantes, estas suelen recubrirse con un potenciador de filtración (pre-capa). El uso de caliza químicamente inerte ( carbonato de calcio ) es el más común, ya que aumenta la eficiencia de la recolección de polvo (incluidas las cenizas volantes ) mediante la formación de una capa o recubrimiento en la superficie del medio filtrante. Esta capa atrapa las partículas finas y, además, protege la bolsa de la humedad y de las partículas aceitosas o pegajosas que pueden adherirse al medio filtrante. Sin un pre-recubrimiento, la bolsa filtrante permite que las partículas finas se filtren a través del sistema de filtro de bolsa, especialmente durante la puesta en marcha, ya que la bolsa solo puede realizar una parte de la filtración, dejando las partículas más finas al recubrimiento de potenciador de filtración.
Regiones
Los filtros de tela generalmente constan de las siguientes partes:
- Pleno limpio
- plenum polvoriento
- Bolsa, jaula, conjunto venturi
- Placa tubular
- RAV/TORNILLO
- Colector de aire comprimido
- Soplete
- Alojamiento y tolva
Tipos
Los filtros de mangas se clasifican según el método de limpieza utilizado. Los tres tipos más comunes son los de agitación mecánica, los de gas inverso y los de chorro pulsante. [ 8 ]
agitadores mecánicos
En los filtros de mangas con agitador mecánico, las bolsas filtrantes tubulares se fijan a una placa de celdas en la parte inferior del filtro y se suspenden de vigas horizontales en la parte superior. El gas contaminado entra por la parte inferior del filtro y pasa a través del filtro, y el polvo se acumula en la superficie interior de las bolsas.
La limpieza de un filtro de mangas con agitador mecánico se realiza agitando la barra horizontal superior de la que cuelgan las mangas. La vibración producida por un eje y una leva accionados por un motor crea ondas en las mangas que desprenden la torta de polvo.
Los filtros de mangas vibratorios varían en tamaño, desde pequeños dispositivos de agitación manual hasta grandes unidades compartimentadas. Pueden funcionar de forma intermitente o continua. Las unidades intermitentes se utilizan cuando los procesos se realizan por lotes; una vez finalizado un lote, se limpia el filtro. Los procesos continuos utilizan filtros de mangas compartimentados; mientras se limpia un compartimento, el flujo de aire se puede desviar a otros compartimentos.
En los filtros de mangas vibratorios, no debe haber presión positiva dentro de las bolsas durante el ciclo de agitación. Presiones tan bajas como 5 pascales (0,00073 psi) pueden interferir con la limpieza.
La relación aire-tela en los filtros de mangas vibratorios es relativamente baja, por lo que requieren bastante espacio. Sin embargo, debido a la sencillez de su diseño, son populares en la industria de procesamiento de minerales.
Aire inverso
En los filtros de mangas de flujo inverso, las bolsas se fijan a una placa de celdas en la parte inferior del filtro y se suspenden de un bastidor de soporte ajustable en la parte superior. El flujo de gas contaminado normalmente entra en el filtro y atraviesa las bolsas desde el interior, y el polvo se acumula en el interior de las bolsas.
Los filtros de mangas de flujo inverso están compartimentados para permitir un funcionamiento continuo. Antes de que comience un ciclo de limpieza, se detiene la filtración en el compartimento que se va a limpiar. Las mangas se limpian inyectando aire limpio en el colector de polvo en sentido inverso, lo que presuriza el compartimento. La presión provoca que las mangas se colapsen parcialmente, haciendo que la torta de polvo se agriete y caiga en la tolva inferior. Al finalizar el ciclo de limpieza, se interrumpe el flujo de aire inverso y el compartimento se reincorpora al flujo principal.
El flujo del gas sucio ayuda a mantener la forma de la bolsa. Sin embargo, para evitar que se colapse por completo y que la tela se deteriore durante el ciclo de limpieza, se cosen anillos rígidos a intervalos regulares en las bolsas.
Los requisitos de espacio para un filtro de mangas de aire inverso son comparables a los de un filtro de mangas vibratorio; sin embargo, las necesidades de mantenimiento son algo mayores.
Pulso a reacción
En los filtros de mangas de chorro pulsante inverso, las mangas individuales están sostenidas por una jaula metálica (jaula filtrante), que se fija a una placa de celdas en la parte superior del filtro. El gas contaminado entra por la parte inferior del filtro y fluye desde el exterior hacia el interior de las mangas. La jaula metálica evita que la manga se colapse. El filtro de mangas de chorro pulsante fue inventado por MikroPul (actualmente parte del grupo Nederman y aún un importante proveedor de soluciones de filtración) en la década de 1950.
Las bolsas se limpian mediante una breve ráfaga de aire comprimido inyectada a través de un colector común sobre una hilera de bolsas. El aire comprimido se puede acelerar mediante una boquilla Venturi instalada en la parte superior del filtro de mangas de chorro inverso. Dado que la duración de la ráfaga de aire comprimido es corta (aproximadamente 0,1 segundos), actúa como una burbuja de aire que se mueve rápidamente, recorriendo toda la longitud de la bolsa y provocando que sus superficies se flexionen. Esta flexión de las bolsas rompe la torta de polvo, y el polvo desprendido cae en una tolva de almacenamiento situada debajo.
Los colectores de polvo de chorro pulsante inverso pueden funcionar de forma continua y limpiarse sin interrupción del flujo, ya que el chorro de aire comprimido es muy pequeño en comparación con el volumen total de aire con polvo que pasa por el colector. Gracias a esta característica de limpieza continua, los colectores de polvo de chorro inverso no suelen estar compartimentados.
El ciclo de limpieza corto de los colectores de chorro inverso reduce la recirculación y la redeposición de polvo. Estos colectores ofrecen una limpieza y reacondicionamiento de las bolsas más completos que los métodos de limpieza por vibración o aire inverso. Además, su función de limpieza continua permite operar con una mayor proporción de aire por tejido, lo que reduce los requisitos de espacio.
Un temporizador secuencial digital activa la electroválvula a intervalos preestablecidos para inyectar aire en el tubo de soplado y limpiar los filtros.
Limpieza de bolsas
Secuencias de limpieza
Para la limpieza de los filtros de mangas se utilizan dos tipos principales de secuencias :
- Limpieza intermitente (periódica)
- Limpieza continua
Los filtros de mangas de limpieza intermitente constan de varios compartimentos o secciones. Cada compartimento se aísla periódicamente del flujo de gas contaminado, se limpia y se vuelve a conectar. Mientras el compartimento está fuera de servicio, el flujo de gas se desvía de su área. Esto evita tener que detener el proceso de producción durante los ciclos de limpieza.
Los compartimentos de los filtros de mangas con limpieza continua pueden limpiarse mientras filtran activamente. Un chorro de aire comprimido interrumpe momentáneamente el proceso de recolección para limpiar la bolsa. Esto se conoce como limpieza por chorro pulsante. La limpieza por chorro pulsante no requiere desconectar los compartimentos. Los filtros de mangas con limpieza continua están diseñados para evitar paradas completas durante el mantenimiento de las bolsas y fallos en el sistema principal.
Métodos
Sacudida
Una varilla conectada a la bolsa, accionada por un motor, proporciona el movimiento necesario para eliminar las partículas adheridas. La velocidad y el movimiento de la agitación dependen del diseño de la bolsa y de la composición de las partículas. Generalmente, la agitación es horizontal. La parte superior de la bolsa está cerrada y la inferior abierta. Al agitarla, se libera el polvo acumulado en su interior. Durante la limpieza, no fluye gas contaminado a través de la bolsa. Esta redirección del flujo de aire explica por qué los filtros de mangas deben estar compartimentados.
Aire inverso
El flujo de aire da estructura a la bolsa. El aire sucio fluye a través de la bolsa desde el interior, permitiendo que el polvo se acumule en la superficie interna. Durante la limpieza, se restringe el flujo de gas en un compartimento específico. Sin el flujo de aire, las bolsas se relajan. La bolsa cilíndrica contiene anillos que impiden que colapse por completo bajo la presión del aire. Un ventilador sopla aire limpio en sentido inverso. La relajación y el flujo de aire inverso hacen que la capa de polvo se desmorone y caiga en la tolva. Al finalizar el proceso de limpieza, el flujo de aire sucio continúa y la bolsa recupera su forma.
Pulso a reacción
Este tipo de limpieza de mangas (también conocida como limpieza por chorro a presión) es la más común. Fue inventada y patentada por MikroPul en 1956. [ 9 ] Se utiliza un chorro de aire a alta presión para eliminar el polvo de la manga. El chorro entra por la parte superior del tubo de la manga, deteniendo temporalmente el flujo de aire sucio. El choque de aire provoca una onda de expansión que se propaga a lo largo del tejido. La flexión de la manga rompe y descarga la torta de polvo. El chorro de aire dura aproximadamente 0,1 segundos y la onda de choque tarda unos 0,5 segundos en recorrer toda la longitud de la manga. Debido a su rápida liberación, el chorro de aire no interfiere con el flujo de gas contaminado. Por lo tanto, las mangas de chorro pulsante pueden funcionar de forma continua y no suelen estar compartimentadas. El chorro de aire comprimido debe ser lo suficientemente potente como para asegurar que la onda de choque recorra toda la longitud de la manga y fracture la torta de polvo. La eficiencia del sistema de limpieza permite que la unidad tenga una relación gas-tela mucho mayor (o caudal volumétrico de gas por unidad de área de filtro) que los filtros de bolsa de aire vibratoria e inversa. [ 10 ] Este tipo de filtro requiere, por lo tanto, un área menor para admitir el mismo volumen de aire.
Sónico
El método de limpieza menos común es el sónico. Algunos filtros de mangas incorporan bocinas ultrasónicas para proporcionar vibración suplementaria y mejorar la limpieza del polvo. Estas bocinas, que generan ondas sonoras de alta intensidad en el extremo inferior del espectro ultrasónico , se activan justo antes o al inicio del ciclo de limpieza para ayudar a romper los enlaces entre las partículas en la superficie del medio filtrante y facilitar la eliminación del polvo.
La limpieza ultrasónica se suele combinar con otro método de limpieza para garantizar una limpieza a fondo.
Jaula giratoria
Aunque los principios de este método son básicos, el método de limpieza con jaulas mecánicas giratorias es relativamente nuevo en el mercado internacional. Este método se puede visualizar imaginando a los usuarios colocar una alfombra en un tendedero y sacudirla para quitarle el polvo. [ 11 ]
La opción de jaula mecánica giratoria consiste en una jaula fija unida a la placa celular. Dentro de la jaula que sostiene la bolsa se encuentra una jaula secundaria que puede girar 90 grados para impactar el interior de la bolsa filtrante. Esta acción de golpeteo logra el mismo efecto deseado: generar una fuerza que desaloja las partículas a medida que la jaula se mueve. Esta rotación se puede ajustar para obtener el efecto de golpeteo deseado en el interior de la bolsa. [ 11 ]
Coleccionistas de cartuchos
Los colectores de cartucho utilizan cartuchos metálicos perforados que contienen un medio filtrante plisado no tejido, a diferencia de las bolsas tejidas o de fieltro que se usan en los filtros de mangas. El diseño plisado permite una mayor superficie de filtración total que en una bolsa convencional del mismo diámetro. Esta mayor superficie de filtración reduce la relación aire/medio filtrante, la caída de presión y el tamaño total del colector.
Los recolectores de cartuchos están disponibles en versiones de un solo uso o de funcionamiento continuo. En los recolectores de un solo uso, los cartuchos sucios se cambian y la suciedad acumulada se elimina mientras el recolector está apagado. En el diseño de funcionamiento continuo, los cartuchos se limpian mediante el sistema de limpieza convencional por chorro pulsante.
Actuación
El rendimiento del filtro de mangas depende de la temperatura del gas a la entrada y a la salida, la caída de presión, la opacidad y la velocidad del gas . La composición química , la humedad, el punto de rocío ácido y la carga y distribución del tamaño de las partículas en la corriente de gas también son factores esenciales.
- Temperatura del gas: Los tejidos están diseñados para funcionar dentro de un rango de temperatura determinado. Las fluctuaciones fuera de estos límites, incluso durante un breve período de tiempo, pueden debilitar, dañar o arruinar las bolsas.
- Caída de presión: los filtros de mangas funcionan de manera más eficaz dentro de un determinado rango de caída de presión. Este rango se basa en un caudal volumétrico de gas específico .
- Opacidad : La opacidad mide la cantidad de dispersión de la luz que se produce como resultado de las partículas en una corriente de gas. La opacidad no es una medida exacta de la concentración de partículas; sin embargo, es un buen indicador de la cantidad de polvo que sale del filtro de mangas.
- Caudal volumétrico de gas: Los filtros de mangas están diseñados para adaptarse a diferentes caudales de gas. Un aumento en el caudal de gas provoca un incremento en la caída de presión de operación y en la relación aire-tela. Estos aumentos ejercen mayor presión mecánica sobre los filtros de mangas, lo que conlleva limpiezas más frecuentes y una mayor velocidad de las partículas , dos factores que reducen la vida útil de las mangas.
Variables de diseño
La caída de presión, la resistencia del filtro, la relación aire-tejido y la eficiencia de recolección son factores esenciales en el diseño de un filtro de mangas.
- La caída de presión (ΔP) es la resistencia al flujo de aire a través del filtro de mangas. Una caída de presión elevada corresponde a una mayor resistencia al flujo de aire. La caída de presión se calcula determinando la diferencia de presión total en dos puntos, generalmente la entrada y la salida.
- La resistencia al arrastre del filtro es la resistencia que se produce a través de la capa de polvo y tejido.
- La relación aire-tela (pies/min o cm/s) se define como la cantidad de gas que entra en el filtro de mangas dividida por la superficie de la tela filtrante.
Medio filtrante
Las bolsas filtrantes de tela son tubos ovalados o redondos, típicamente de 15 a 30 pies (4,6 a 9,1 m) de largo y de 5 a 12 pulgadas (130 a 300 mm) de diámetro, hechos de material tejido o afieltrado. [ 12 ]
Los materiales no tejidos pueden ser de fieltro o de membrana. Los materiales no tejidos se adhieren a un soporte tejido (malla). Los filtros de fieltro contienen fibras dispuestas aleatoriamente y sostenidas por un soporte tejido (malla). En un filtro de membrana, una membrana delgada y porosa se adhiere a la malla. Las técnicas de limpieza de alta energía, como el chorro pulsante, requieren tejidos de fieltro.
Los filtros tejidos presentan un patrón repetitivo definido. Los métodos de limpieza de bajo consumo energético, como la agitación o el flujo de aire inverso, permiten su uso. Diversos patrones de tejido, como el tejido liso , el tejido de sarga o el tejido satinado, aumentan o disminuyen el espacio entre las fibras individuales. El tamaño de este espacio influye en la resistencia y la permeabilidad del tejido. Un tejido más denso se corresponde con una menor permeabilidad y, por lo tanto, con una captura más eficiente de partículas finas.
Las bolsas de aire inverso incorporan anillos anticolapso para evitar que se aplasten al aplicar energía de limpieza. Las bolsas de filtro de chorro pulsante están sostenidas por una jaula metálica que mantiene la tela tensa. Para prolongar la vida útil de las bolsas de filtro, se puede adherir una fina capa de membrana de PTFE (teflón) a la superficie filtrante de la tela, impidiendo que las partículas de polvo se incrusten en las fibras del medio filtrante.
Algunos filtros de mangas utilizan filtros de cartucho plisados, [ 13 ] similares a los que se encuentran en los sistemas de filtración de aire domésticos. Esto permite una superficie mucho mayor para un mayor caudal, aunque a costa de una mayor complejidad en la fabricación y la limpieza.
Véase también
Referencias
- ↑ "Colector de instalación de filtro de mangas – Descripción de la patente estadounidense 5636422" . Patentstorm.us. Archivado del original el 13 de octubre de 2012. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ "¿Qué es un filtro de mangas?" Baghouse.net. Archivado del original el 24 de julio de 2013. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ "Base de conocimientos sobre filtros de mangas/de tela" . Neundorfer.com. Archivado del original el 7 de agosto de 2013. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ Courtenay, John; Bryant, Michaek (julio-agosto de 2008). "Los cartuchos plisados proporcionan mayor capacidad de filtro de mangas y mejor rendimiento del filtro" (PDF) . Aluminium Times . Archivado del original (PDF) el 28 de marzo de 2012. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ "Coleccionistas de cartuchos" . Baghouse.com. 5 de enero de 2011. Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ Beachler, David S.; Joseph, Jerry; Pompelia, Mick (1995). "Descripción general del funcionamiento del filtro de tela" (PDF) . Universidad Estatal de Carolina del Norte. Archivado del original (PDF) el 9 de noviembre de 2013. Recuperado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ Noyes, Robert (1991). Manual de procesos de control de la contaminación . Publicaciones Noyes. ISBN 9780815512905Consultado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ Beachler, David S.; Joseph, Jerry; Pompelia, Mick (1995). "Lección 2: Limpieza de la bolsa de filtro de tela" (PDF) . Universidad Estatal de Carolina del Norte. Archivado del original (PDF) el 9 de noviembre de 2013. Recuperado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ "Sobre nosotros | Nederman" . www.nedermanmikropul.com . Consultado el 21 de julio de 2021 .
- ↑ "Filtración de aire - Filtros de bolsa y cartuchos industriales - Filtros desempolvados industriales" .
- 1 2 "Hunze LLC – Jaula mecánica giratoria" .
- ↑ Beachler, David S.; Joseph, Jerry; Pompelia, Mick (1995). "Lección 4: Materiales de filtro de tela" (PDF) . Universidad Estatal de Carolina del Norte . Recuperado el 6 de agosto de 2013 .
- ↑ "Bolsas filtrantes plisadas Pleat+Plus" . Midwesco Filter Resources, Inc. Midwesco Filter Resources, Inc. Archivado del original el 2 de junio de 2013. Recuperado el 6 de agosto de 2013 .
Enlaces externos
- Información sobre colectores de polvo de mangas
- Dibujos técnicos de filtros de mangas
- Base de conocimientos sobre filtros de mangas
- Glosario de términos para filtros de mangas/filtros de tela
- Guía para elegir el filtro de mangas adecuado
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