colectores de polvo teoria sfc

COLECTORES DE POLVOCOLECTORES DE POLVO

TEMAS INCLUIDOS EN LA PRESENTACITEMAS INCLUIDOS EN LA PRESENTACIÓÓNN

•• Conocer el sistema y sus elementosConocer el sistema y sus elementos•• Mantenimiento de las partes del sistemaMantenimiento de las partes del sistema•• Como diagnosticar problemasComo diagnosticar problemas•• Problemas mProblemas máás comunes y solucioness comunes y soluciones•• ConclusionesConclusiones

SISTEMA COMPLETOSISTEMA COMPLETO

PARTES DEL SISTEMA (hoods)PARTES DEL SISTEMA (hoods)

ELEMENTO DE CAPTACIÓN HOOD: Equipo utilizado para captar el contaminante en el aire en la fuente donde se generaTIPOS DE HOOD� Captación Localizada� Captación por bajo�Capitación por arriba� Captación con cámara cerrada (2-3 o 4 lados)

PARPARÁÁMETROS PRIORITARIOS (hoods)METROS PRIORITARIOS (hoods)

PARÁMETROS A TOMAR EN CUENTA� Velocidad de escape del contaminante(velocidad a la cual el contaminante deja la fuente)

� Velocidad de captura(velocidad mínima necesaria en el punto de captación para lograr que el contaminante entre en la corriente de succión del hood)

�Velocidad de entrada al hood

�Distancia del punto de captación a la entrada del hood


Efecto sobre el flujo de la distancia del punto de captación a la entrada del hood


PARÁMETROS A TOMAR EN CUENTA� La distancia factor más determinante � se debe conocer con certeza la velocidad de escape del contaminante.

RECOMENDACIONES PARA EL DISERECOMENDACIONES PARA EL DISEÑÑO DE O DE HOODSHOODS

� Reducir las posibles causas de dispersión del contaminante como sea posible�Reducir en lo posible la cantidad del contaminante�Instalar le hood lo más cercano a la fuente �Asegurarse que la velocidad de captura es mayor que la de escape.

Algunas veces es mejor realizar un hood prototipo para que sea probado antes de diseñar e instalar el definitivo.

PARTES DEL SISTEMA (Ductos)PARTES DEL SISTEMA (Ductos)� Elemento que tiene como principal objetivo ser el canal de transporte del flujo de gases que contiene el contaminante hacia el equipo filtrante

PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES�Velocidad de transporte�Perdidas generadas por la fricción

MATERIALES Min. Max.Polvo molido 3000 4000Fibra algodon 2500 3000Granos 2500 4000Polvo de hule 2000 2500Harinas 2500 3900Polvo de madera seco 3000 3800Polvo de mad. humedo 3800 4500Polvo de aluminio 4000 5000Polvo de cemento 5000 7000Polvo de fundición 4500 5000Polvo metales varios 3800 4200Carbon pulverizado 3500 4700

Pies/minuto

DUCTOS DE TRANSPORTEDUCTOS DE TRANSPORTE� Elementos y sus perdidas

� Coeficiente�Caída de presión�Longitud equivalente

PARTES DEL SISTEMA (Colector de polvos)PARTES DEL SISTEMA (Colector de polvos)

� Equipo filtrante especializado, que utiliza tela (natural o sintética) para realizar la función de filtrado.

PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES�Relación aire tela�Tipo de tela de los filtros�Can velocity�Sistema de Limpieza�Sistema de evacuación de polvos de la tolva�Temperatura de los gases a filtrar


� Relación aire/tela.El flujo de gases entrando al colector entre la cantidad de tela filtrantepies³/min / pies² pies/min

MATERIALES pulse-jet mecanicoPolvo molido 2-5 1-2.5Fibra algodon 5.4 2.5Granos 4 1.5Polvo de hule 4.3 1.5Harinas 3-5 NADetergente 5 2.5Polvo de mad. humedo 3.5 1.3Polvo de aluminio 5 3Polvo de cemento 3.5 2Polvo de fundición 4 1.5Polvo metales varios 3.2 1Carbon pulverizado 3 1.5

Pies/minuto


Can velocityVelocidad teórica a la cual los gases dentro del colector suben hacia los filtros de manga; existen valores máximos para diferentes materiales, al sobre pasar este valor se puede tener un problema que hace que el polvo que se desprende del filtro en el ciclo de limpieza entre nuevamente a la corriente de aire sucio que llega a las mangas y depositándose nuevamente en las mangas.

Flujo de gases entrando al colector (m³/min)------------------------------------------------------------------Área transversal del colector- área de huecos de mangas (m²)


Sistema de limpieza.� Adecuada presión de aire (85-95 psi) mantenida en ciclo de limpieza�Tiempo de apertura de válvulas�Funcionamiento adecuado de válvulas de diafragma�Aire completamente seco y sin aceite�Secuencia de limpieza de filtros adecuada �Tubos de disparo correctamente alineados

(d) blowpipe

(c) Diaphragm valve

(b) Solenoid (e) Venturi

(a) Air

manifold

Tube sheet


1 1 1

2 2 2

3 3

Clean bag

Group sequence

Dirty bag


AB

C

B


�Sistema de evacuación de polvos de la tolvaUn sistema inadecuado para evacuar el polvo de la tolva puede echar al traste todo el buen diseño del sistema completo

�Temperatura de los gases a filtrarUna condensación de vapor de agua mezclado con sulfuros producen una corrosión acelerada del cuerpo del colector y de las canastillas de soporte de las mangas

PARTES DEL SISTEMA (extractor)PARTES DEL SISTEMA (extractor)

Equipo que se utiliza para producir la presión de succión necesaria para vencer las perdidas que se producen en los elementos de captación, de transporte y de filtrado, asegurando un flujo de gases filtrándose lo más constante posible.

Características principales-Punto de funcionamiento con la presión de succión adecuada (ps) y flujo adecuado (pies³/min) -Puntos de funcionamiento a diferentes rpm-Para trabajar al interior o exterior-Para trabajar a temperatura alta o baja-Para soportar químicos y vapores o gases normales-Con sistema control de velocidad automático o manual

PARTES DEL SISTEMA (extractor)PARTES DEL SISTEMA (extractor)

MANTENIMIENTO DEL SISTEMAMANTENIMIENTO DEL SISTEMA (rutinas de (rutinas de inspecciinspeccióón)n)

1. CUERPO DEL COLECTOR2. SISTEMA DE LIMPIEZA3. ELEMENTO FILTRANTE4. EQUIPO DE EVACUACIÓN DEL POLVO

RECOLECTADO.

Bad door sealing

Compartment corner

INSPECCIINSPECCIÓÓN DEL SISTEMAN DEL SISTEMA (Cuerpo del colector)(Cuerpo del colector)

� Buscar entradas de aire (de referencia cuando el equipo está funcionando)

� Revisar material de aislamiento (donde aplique)

� Buscar puntos corrosión � Revisar recubrimiento de pintura,

especialmente en equipos en exteriores.

� Revisar soldaduras � Revisar material usado para sellado

en la parte externa e interna del cuerpo, normalmente es silicón.

INSPECCIINSPECCIÓÓN DEL SISTEMAN DEL SISTEMA ((sistemasistema pulse pulse --jet)jet)

� Revisar ciclo de limpieza� Presión de aire comprimido� Revisar fugas en tuberías, mangueras

y electroválvulas� Revisión funcionamiento de

electroválvulas� Revisión de sistema electrónico de

control de disparos� Revisión de presión diferencial entre

lado limpio y lado sucio� Revisión de puntos de medición de PS

en lado limpio y lado sucio.� Revisión de tubos de soplado� Revisión de venturis

INSPECCIINSPECCIÓÓN DEL SISTEMAN DEL SISTEMA (elemento filtrante)(elemento filtrante)� Revisar estado de canastillas (que han

perdido el recubrimiento, los puntos de soldadura

� Buscar rastros de polvo, aceite o humedad en el interior de los filtros

� Evaluar el estado de la superficie externa de los filtros (desgaste, roturas pequeñas, deshiladas)

INSPECCIINSPECCIÓÓN DEL SISTEMAN DEL SISTEMA (equipo de evacuaci(equipo de evacuacióón)n)

� Revisar cantidad de polvo descargando.

� Buscar en polvo evacuado rastros de humedad

� Buscar vibraciones, ruidos en valeros, partes calientes.

� Fugas de material en sellos de rodamientos de los ejes

� Rastros de material pegado en los ejes, hélices, etc

� Consumo de amperios en funcionamiento normal

� Desgaste anormal en las partes en movimiento

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS

Introducción1. Se ha comprobado que un 90% de todos los sistemas

instalados en USA no están trabajando adecuadamente2. El 80% de los problemas que presentan estos sistema son

generados en el sistema de captación y en los ductos de transporte.

3. El otro 20% son generados por el equipo filtrante (mal diseñó, mal cálculo de capacidad, o mal selección de equipos y accesorios.

La alta incidencia de problemas en los sistemas en su mayoría se debe a que se violaron criterios básicos de diseño y de selección de equipos.

Otras causas son por que las aplicaciones llevan implícitas limitaciones conocidas y aceptadas dentro del funcionamiento del sistema (ejemplo, materiales húmedos)


Chequeos de campo En la mayoría de casos un

chequeo de campo simple puede ayudarnos a prevenir problemas mayores en el funcionamiento de los sistemas colectores, además de indicarnos donde pueden estar los problemas.

� Medir presiones estáticas diferenciales (ejemplo entre lado limpio y lado sucio), PS en ductos de salida o de entrada al colector

Clean air

Dirty air plenum

Clean air plenum static

Dirty air plenum static pressure

∆p or Differential pressure

Ejemplo. PS alta en el ducto de salida del colector (con respecto al valor normal de funcionamiento), diferencial entre LL y LS de normal a bajo ( entre 2”y 4”de agua) Puede indicar taponamiento en el punto de succión o en los ductos


Ejemplo. PS en el ducto de salida del colector alta (con respecto al valor normal de funcionamiento), diferencial de presión entre ducto de salida y ducto de entrada de colector alta y diferencial entre LL y LS ( entre 3”y 4”de agua o mayor) Puede indicar taponamiento de filtros de manga.

LS

LL

Ducto IN

Ducto

out

Ducto out= 9" agua

Ducto In= 3" agua

LL= 8.5" agua

LS= 3.5" agua

DP= 5" agua

Ejemplo. Una medida de PS alta a la entrada del colector, indicará tuberías tapadas o hood tapado; una medida de PS baja a la entrada del colector indicará filtros tapados


Es importante tener en cuenta que estos chequeos rápidos son orientadores porque para concluir sobre un problema se debe hacer un poco más de mediciones y pruebas.

Ejemplo. Un pobre desempeño de un colector (filtros tapados) generará un problema de ductos tapados con material, por la disminución del flujo y por ende de la velocidad de transporte.

Ejemplo. Si es el caso que el sistema está tapado de tal forma que no podamos hacer ninguna medición (fuera de funcionamiento), es casi seguro que un mal diseño de ductos unido a una mala selección de equipos causaron el problema. Es en este momento donde debemos de empezar por evaluar primeramente el diseño del sistema de ductos

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (sistema de ductos)(sistema de ductos)

Por ser de las primeras causas de problemas, los malos diseños de ductos es recomendable iniciar la evaluación por el sistema de transporte

� Comience por pegar con un martillo sobre los ductos conectados a la tolva, un ruido sordo, nos indicara que hay material atascado en el ducto

� Si está atascado en la parte de unión con la tolva, se debe abrir la tolva por la escotilla de inspección y evaluar la cantidad de polvo depositado en la unión y la distribución del polvo en las paredes de la tolva.

� Revisar el estado de los damper reguladores de flujo, en muchos casos estos están movidos de su posición correcta y reducen drásticamente el flujo y disminuye el flujo en los ductos, la velocidad de transporte y comienza el atascamiento

� Verificar que no hay entradas de aire corriente arriba que disminuya la succión en los puntos de colección, esto producirá atascamiento en los ductos.


� Revisar los ductos tapados buscando rastros de humedad en las capas de polvo depositadas en el interior.

� Verificar que el ducto que llega al extractor este instalado adecuadamente, esto puede disminuir su capacidad volumétrica hasta en un 15% (necesitando un 40% de incremento en PS)


Puntos a evaluar del diseño propiamente del sistema de ductos

� Las entrada de ramales a ductos principales están en conectadas a la parte baja del ducto.

� Los damper están instalados en los ductos rectos

� Ductos largos inclinados� Codos con radio corto� Ramales entrando en la

misma pieza


Puntos a evaluar del diseño propiamente del sistema de ductos

� Para sistemas con cargas de polvo alta evitar dampers tipo mariposa; utilizar tipo puerta corrediza

� Siempre calcular el flujo teórico de diseño y compararlo con el real para posteriormente calcular la velocidad de transporte

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (hoods)(hoods)

Puntos a evaluar en hoods instalados

� Revisar la distancia del hood al punto donde se genera particulado en turbulencia.

� Hood subdimensionados, el particulado escapa del área de colección.

� Calcular las perdidas teóricas generadas por el hood para evaluarlas con las reales

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (colector)(colector)

El pobre desempeño de un equipo colector esta íntimamente relacionado a los malos criterios tomados al momento de realizar el trabajo deingeniería.

Un colector bien diseñado es muy confiable, eficiente y necesita poco mantenimiento.

Un pobre desempeñó del equipo puede involucrar solos o mezcladas los siguientes problemas

� Excesivas emisiones en chimenea� Filtros atascados� Diferencial de presión de operación alto o inestable� Fallas prematuras de los filtros� Acumulaciones de polvo dentro del colector

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (colector)(colector)

Los problemas mencionados anteriormente tienen su causa en aplicación de malos criterios de diseño en los siguientes temas

� Colector con capacidad reducida (demasiado alta la relación aire/tela)

� Cuerpo de colector demasiado pequeño (alta can velocity)� Mal calculo del sistema de limpieza (muy poco o demasiado)� Mala selección de tela filtrante� Condensación de vapores dentro del colector� Mal diseño de equipo de evacuación del polvo recolectado

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (relaci(relacióón A/T)n A/T)

CAUSA

3- Cambios periodicos en el seteode los tiempos sistema delimpieza

Capacidad baja (alta relación aire tela)

COMO DETECTARLA1- alumbrar al interior del filtro ypasar la mano, si hay capa depolvo interno aire/tela alta.

2- Si el tiempo de limpieza de unamanga especifica es menor a 1.5minutos, puede ser signo de A/Talta

Desafortunadamente el problema no se soluciona con poner filtros nuevos, siempre se atascarán, se debe de pensar en cambiar el colector a uno de más filtros.

Afortunadamente el avance tecnológico a desarrollado materiales como el Gorotex o el P-84 que son menos susceptibles a las altas relaciones A/T, desarrollados para lidiar con la excesiva humedad; son filtros de alto costo pero la inversión es mucho menor que cambiar un colector

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (can velocity)(can velocity)

Cuando se tienen problemas con una alta can velcity, se presentan síntomas parecidos a los de una alta relación A/T, es decir mangas tapadas, altas presiones diferenciales, sin embargo las magas nopresentan taponamiento permanente sino que una gran capa de polvo sobre ellas.

Algunas veces la solución para este problema es cambiar los filtros por unos que presenten mayor capacidad de manejar alta relación A/T y proceder a eliminar algunos de estos reduciendo así el área de huecos de mangas que se le resta al área transversal del colector.

Este cambio se debe de realizar con mucho cuidado, solo por personal calificado.

Can velocity menores a 300 pies/min son adecuadas para la mayoría de los polvos, velocidades de 600 o mayores seguramente dan problemas.

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (sistema de limpieza)(sistema de limpieza)

El sistema de limpieza es fundamental en el funcionamiento del colector, es un elemento tan crítico tanto por su alto costo como por su desarrollo técnico que un mal criterio aplicado se traduce en un problema serio y costoso de resolver.

El sistema de limpieza pulse-jet es el más comúnmente utilizado en los colectores, la razón es que realiza la limpieza sin tener que detener el funcionamiento del equipo.

Es un sistema eficiente pero delicado, si por alguna razón se disminuye la presión del aire de limpieza y los filtros pasan demasiado tiempo sin limpiarse, estos seguramente sufrirán un taponamiento permanente, por paso de la partícula dentro de la tela filtrante.


CAUSASobre limpieza de filtros

1- Revisar los filtros por la parte interna ver si la tela tiene manchas oscuras y manchas de humedad

2- revisar los tubos de soplado buscando rastros de agua o aceite

1- Filtros con capa de polvo en su superficie, especialmente en la 2- manómetro baja de 80 psi después de cada pulso de limpieza

1- Alta frecuencia de disparos de limpieza2- tiempo de apertura de electroválvulas muy corto

COMO DETECTARLA1- Emisiones en chimenea

Humedad o aceite en aire comprimido

presión de aire no adecuada

3- Problema de funcionamiento de las electroválvulas (no cierran)

3- Muy alto el valor para iniciar limpieza

Mal seteo de ciclo de limpieza

4-Muy bajo el valor para terminar el ciclo de limpieza

Los problemas principales que genera un mal funcionamiento del sistema son:

1- Taponamiento de filtros2- Emisiones en chimenea3- Falla prematura de filtros

Algunas soluciones sencillas para mantener un poco más tiempo los filtros funcionando

Taponamiento.- Periódicamente limpiarlos fuera

de línea.- Reducir el flujo hasta donde sea

posible- Sacar los filtros del colector y

darles una limpieza profunda.

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (condensaci(condensacióón)n)

� La condensación de vapores puede ser desastroso, si se produce de una forma continua, puede haber la posibilidad que exista condensación ocasionalmente, esto no generará un problema en lo absoluto, hasta puede ser saludable para que se formen aglomeraciones de polvo sobre las mangas que se desprendan fácilmente al limpiarlas

� Cuando el flujo de gases tiene temperatura y contiene vapor de agua ( secadores, molinos de martillo o simplemente aire húmedo) se debe asegurar que este no alcanzará el punto de rocío ya sea disminuyendo la humedad o manteniendo la temperatura.

� Para lograr lo anterior se recomienda aislar el sistema para mantenerlo a la temperatura adecuada o mantener o reducir la humedad mezclando los gases con gases secos.

ANANÁÁLISIS DE PROBLEMASLISIS DE PROBLEMAS (equipo de evacuaci(equipo de evacuacióón)n)

� El primer punto importante a tomar en cuenta en una tolva piramidal es el ángulo de las paredes de la tolva debe tener al menos 45 grados con la horizontal, una tolva con problemas de evacuación extrema necesita golpes de vibrador.

� Una buena solución es aplicar una capa de materiales epóxicos que contengan teflón.

� Otros elementos a tomar en cuenta son los equipo de evacuación y de transporte (válvulas rotativas, transportadores helicoidales, válvulas tipo damper con pesos balances, transportadoras de banda, etc.

� Entre los errores más comunes de diseño tenemos:- cálculo menor de la cantidad de polvo a depositar en tolva y a evacuar del equipo.- Errores en las densidades utilizadas para el cálculo de volúmenes- Mal cálculo del volumen por revolución a evacuar por las válvulas rotativas o por helicoidales.- Velocidades de giro demasiado altas

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

� Todos los elementos que componen el sistema son importantes

� Los hood encerrados son los más eficientes y utilizan menos flujo para realizar una buena captación

� los hood tipo canope deben ser cuidadosamente analizados especialmente en lo relacionado a la distancia de la fuente a la cara del hood

� La prioridad antes de calcular flujos, velocidades de captación, tamaños de hood debemos tratar de disminuir el contaminante en la fuente y evitar fuentes de dispersiones

�En ductos debemos hacer una buen análisis de las velocidades de transporte

�Cumplir todas los criterios de diseño de construcción y de instalación de ductos

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

� No dejar por fuera ninguno de los parámetros importantes en el análisis de los colectores

� El extractor debe ser escogido tomando en cuenta las condiciones de trabajo mínimas y máximas calculadas

� Siempre poner un damper a la salida del extractor hacia la chimenea, especialmente cuando no se tiene sistema de control de velocidad

� Debemos mantener revisiones periódicas diarias, semanales, mensuales y anuales

�Mediciones simples como PS, flujo y diferencia de presiones entre puntos pueden dar luces sobre problemas de funcionamiento

�Un colector bien diseñado necesita poco mantenimiento

POR TODO LO ANTERIORMENTE EXPUESTO ESPERAMOS TENER LA

OPORTUNIDAD DE PODER SER PARTE DE SU SELECTO GRUPO DE

SUMINISTRADORES DE SERVICIOS DE CONSULTORIA Y DESARROLLO DE PROYECTOS RELACIONADOS AL TEMA AMBIENTAL Y OTROS.

Muchas gracias por suatención

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