Equipo Para El Tratamiento De Particulas

Equipos para el tratamiento de partículas y gases

Control de emisiones de partículas

Quienes se ocupan del diseño de equipos para controlar las emisiones deben estudiar las partículas que van del tamaño de 1µm hasta mayores de 100 µm de diámetro. Las partículas más pequeñas son más difíciles de recolectar. Estos recolectores se clasifican de acuerdo a los principios físicos del mecanismo de recolección.

Cámaras de sedimentación por gravedad

Son coladores sencillos y económicos en los cuales la fuerza gravitatoria domina el movimiento vertical de las partículas. Estos coladores son simples expansiones en un conducto, en ellos la velocidad horizontal de las partículas se reduce para dar tiempo a que sedimenten por gravedad.

Las fuerzas que actúan sobre la partícula se muestra en la figura siguiente:

Un bosquejo de una cámara de sedimentación por gravedad muy sencilla sería la siguiente:

Una expresión teórica de la eficiencia de este colector sería la siguiente:

Donde:

Ng=eficiencia de separación

L= longitud del colector (m)

H= profundidad del colector (m)

U= viscosidad horizontal del gas y las partículas en el colector (m/s)

Colectores inerciales

Un recogedor de partículas muy sencillo sería la siguiente:

Un separador de partículas común llamado ciclón sería el siguiente:

Ambos colectores utilizan la fuerza centrifuga para separar las partículas más pesadas de aquellas moléculas de gas que son más ligeras, en el recogedor aumenta la concentración de partículas en una corriente gaseosa separada.

Como se muestra en la figura los gases cargados de partículas entran al ciclón en dirección tangencial respecto a la parte superior y descienden en espiral a lo largo de la carcasa en una rotación de cuerpo solido a la velocidad de entrada. Las partículas emigran hacia el exterior de la espiral y se deslizan hacia abajo por la carcasa hasta la tolva. La única salida del ciclón para los gases es en sentido vertical ascendente por el tubo central y para salir la espiral debe contraerse hasta un diámetro más pequeño. La reducción del radio de trayectoria de las partículas da por resultado una fuerza centrifuga mayor conforme las partículas se mueven hacia la espiral interior.

La magnitud de la fuerza centrifuga es:

Donde:

Ut= velocidad tangencial de la partícula y r es el radio de curvatura de la trayectoria de la partícula.

Las cámaras de sedimentación por gravedad y los separadores inerciales simples no contienen partes móviles. Estos equipos se pueden fabricar con materiales capaces de soportar temperaturas altas y resistir el ataque corrosivo de las partículas o gases y su eficiencia es la misma para partículas solidas o liquidas.

Colectores húmedos

Los colectores húmedos tienen por objetivo a aumentar el tamaño de partícula por medio del agua o de gotitas de suspensión, porque es más fácil recolectar partículas más grandes. Existen varios diseños de lavadores: lavadores convencionales y los venturi.

Convencionales. La parte superior de la torre las gotas de agua que caen chocan con las partículas de los gases que fluyen hacia arriba y las recogen. Debajo de la sección empacada se encuentra un disco perforado que puede sostener varios centímetros de agua y permite el contacto entre las burbujas que contienen las partículas y el líquido. El líquido drena por las perforaciones para crear en el colector otra sección de gotas que caen.

Venturi.- Recolectan las partículas pequeñas de hasta 1µm que se generan en la operaciones de fabricación o fundición de acero. Los costos de operación son relativamente altos para los lavadores de gran pérdida de presión, pero el costo de capital es bajo en comparación con otros colectores de rendimiento equivalente

Colectores de tela y esterilla fibrosa

Son similares a una aspiradora en gran escala, estos equipos se utilizan para extraer partículas secas de corrientes gaseosas secas y a baja temperatura (0°C a 275°C) se suspenden medidas de tela de 15 a 30 cm de diámetro y de hasta 10m de largo en una cámara y el aire que se fuerza a pasar por la media se descarga a través de la tela (que puede ser tejida o hecha de fieltro). La tela se hace de materiales como algodón, fibras sintéticas y fibra de vidrio, cada uno de los cuales se adapta en distinto grado a la temperatura del gas y de las partículas. El uso de las celdas múltiples permite dar mantenimiento a la cámara de sacos que están en bloques individuales de celdas, mientras la unidad se encuentra en operación.

Las partículas pequeñas se recolectan empleando la torta de filtro de la superficie de la tela como medio filtrante. A medida que el espesor de la torta de filtro aumenta, también lo hacen la perdida de presión a través de la cámara de sacos y por consiguiente los costos de energía.

La torta de filtro se extrae de los colectores pequeños simplemente sacudiendo el saco para desprender la torta. Los colectores industriales grandes se limpian con más cuidado haciendo pasar un chorro anular de aire a lo largo del saco o invirtiéndolo momentáneamente el flujo a través del mismo.

Colectores de esterilla de fibra

Estos colectores trabajan con caídas de presión muy pequeñas y suelen ser desechables, aunque muchas se pueden lavar y reutilizar varias veces. Los filtros de esterilla de fibra se emplean extensamente en los sistemas domésticos de acondicionamiento de aire y calefacción con aire caliente, y para filtrar el aire que entra en los motores de combustión interna.

Precipitaciones electrostáticas

La diferencia de voltaje entre el electrodo y las placas colectoras se mantiene a un nivel tan alto como es posible, aunque debajo de la intensidad de campo a la cual se produce el salto de chispa.

Se desprenden electrones en el electrodo en una descarga en corona, los cuales se adhieren a las partículas y las dotan de carga. Las partículas o moléculas con carga de la misma polaridad que el electrodo emigra hacia superficies conectadas a tierra en virtud de fuerzas electrostáticas. La corona negativa genera una cantidad un poco mayor de O2 y es algo más eficaz para operaciones industriales. Los iones que migran chocan con las partículas líquidas o sólidas de la corriente gaseosa y les confieren una carga que origina el movimiento de las partículas hacia las placas colectoras.

Cuando las partículas tocan las placas se adhieren a ellas. Con el tiempo se acumula una capa de partículas que actúan como un manto aislante,

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