4 filtros

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


5.1. INTRODUCCIÓN


� 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


5.1. INTRODUCCIÓNModo de operación:

Pérdida de carga creciente

Semicontinuo: zonas en funcionamiento y zonas en limpieza


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



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



Limpieza por flexión:

Sacudidas mecánicas

Oscilación

Ondas sonoras de baja frecuencia



Limpieza por flexión:

� Necesario parar

� Frecuencia de limpieza según ∇P

� Telas resistentes

�Ondas: 150 – 550 Hz, limpieza complementaria



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



Naturaleza de los tejidos:



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:



� 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


5.3. 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



� Filtros: Se considera equivalencia entre eficacia del blanco y la eficacia final del tratamiento

Eficacia real



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



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


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



� 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)


TABLA 2



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



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



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



TABLA 5


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


5.4. 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


5.4. 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



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.



Eficacia: teoría de la impactación

Fg

P2PP

I d18µ

CρDvN =


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

4 filtros

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