Precipitadores Electrostáticos

PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS

INTRODUCCIÓN

En 1907 el Dr. Frederick G. Cottrell solicitó una patente de un dispositivo para cargar partículas y después recolectarlas a través de la atracción electrostática: el primer precipitador electrostático. Él era entonces profesor de Química en la Universidad de California en Berkeley. Cottrell primero utilizó el dispositivo para la recolección de niebla de ácido sulfúrico emitida de varias actividades de fábricas de ácido y de la fundición. Cottrell reconoció el potencial de negocio de su invento y decidió utilizar eso para financiar la investigación científica mediante la creación en 1912 de la fundación llamada Research Corporation a la que él asignó las patentes. Research Corporation ha proporcionado el financiamiento vital de muchos proyectos científicos: los experimentos sobre cohetería de Goddard, ciclotrón de Lawrence, la métodos de producción para vitaminas A y B1, entre otros.

El precipitador más básico contiene una fila de alambres finos, seguido por pilas de placas planas de metal espaciadas aproximadamente 1 centímetro. La corriente de aire pasa a través de los espacios entre los alambres y después atraviesa el apilado de placas.

Una fuente de alto voltaje transfiere electrones de las placas hacia los alambres, desarrollando así una carga negativa de varios miles de voltios en los alambres, relativa a la carga positiva de las placas. Mientras que la materia de partículas atraviesa la fuerte carga negativa de los alambres, la materia de partículas toma la carga negativa y se ioniza. Las partículas ionizadas entonces pasan a través de las placas cargadas positivamente, siendo atraídas por estas placas.

Una vez que las partículas están en contacto con la placa positiva, entonces ceden sus electrones y se convierten en partículas cargadas positivamente como la placa, y comienzan a actuar así como parte del colector. Debido a este mecanismo, los precipitadores electrostáticos pueden tolerar grandes cantidades de acumulación de residuo en las placas de recolección y seguir funcionando eficientemente, puesto que la materia por sí misma ayuda a recolectar más materia de la corriente de aire.

La falla del precipitador usualmente solo ocurre una vez que se haya formado en las placas una acumulación muy pesada de material. La acumulación puede llegar a ser bastante pesada como para bloquear la circulación de aire, o puede ser bastante densa como para ocasionar un corto circuito al permitir que la corriente atraviese el aislamiento. (esto típicamente no daña la fuente de alimentación, pero detiene efectivamente la precipitación electrostática adicional)

ANALISIS

Los precipitadores electrostáticos (o ESP por sus siglas en inglés) son dispositivos que se utilizan para atrapar partículas mediante una ionización atrayéndolas por una carga electrostática inducida y emplea para reducir la contaminación producida por humos y otros desechos industriales gaseosos, especialmente en las fábricas que funcionan con combustibles de los fosiles. Los precipitadores electrostáticos son dispositivos de filtración altamente eficientes, que mínimamente impiden el flujo de los gases a través del dispositivo, y pueden eliminar fácilmente finas partículas como polvo y humo de la corriente de aire.

Los precipitadores electrostaticos continúan siendo dispositivos excelentes para el control de muchas emisiones de partículas industriales, incluyendo el humo de instalaciones de generación eléctricas (alimentados por carbón o petróleo). Estos dispositivos tratan volúmenes del gas de varios cientos de miles de pies cúbicos por minuto actuales, a 2.5 millones de pies cubicos en las aplicaciones de caldera más grandes (alimentadas por carbón). La precipitación electrostática es típicamente un proceso seco, pero el rocío de agua ayuda al flujo entrante a recoger partículas excepcionalmente finas, y ayuda a reducir la resistencia eléctrica del material seco entrante para hacer el proceso más efectivo.

Ejemplo de aplicación

En una central térmica alimentada con carbón, el proceso de combustión se realiza en la caldera, donde la capacidad calorífica del combustible se libera generando calor. La mayor parte de las centrales termoeléctricas utilizan el calor para producir vapor de agua a alta temperatura y presión. Este fluido operante produce el accionamiento de las turbinas que a su vez mueven los generadores produciendo corriente eléctrica.

Todo el proceso de combustión produce un impacto ambiental y en particular el de los ccarbones con la producción de residuos solidos.

Estos problemas provocan riesgo de emisiones fugitivas de partículas hacia la atmosfera y la contaminación del terreno y de las aguas subterráneas por un proceso de lavado que realiza el agua que se infiltra en el suelo llamado lixiviación.

Los precipitadores electrostáticos están configurados de varias maneras. Algunas de estas configuraciones han sido desarrolladas para una acción de control especial y otras han evolucionado por razones económicas.

Los precipitadores más comunes son:

• precipitador de placa-alambre.

• precipitador de placa plana.

• precipitador tubular.

• precipitador húmedo.

• precipitador de dos etapas.

En un precipitador de placa-alambre, el gas fluye entre placas paralelas de metal y electrodos a alto voltaje. Estos electrodos son alambres largos con pesas, colgando entre las placas o soportados ahí por estructuras tipo viguetas (armazones rígidas). En cada dirección de flujo, el flujo del gas debe pasar por cada alambre en secuencia a medida que fluye a través de la unidad.

Permite que muchas líneas de flujo operen en paralelo y cada línea puede ser muy alta. Como resultado, este tipo de precipitador es adecuado para manejar grandes volúmenes de gas. La necesidad de golpetear las placas para desprender el material recolectado, ha ocasionado que la placa sea dividida en secciones, en ocasiones tres o cuatro en serie una con

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