Sistemas de eliminación de partículas en gases: cámaras, ciclones, scrubbers, ESP y filtros de tejido

Cámaras de sedimentación (Settling chambers)

Descripción: Tanque de sedimentación. No son muy eficientes; se emplean principalmente para partículas grandes (PM de mayor tamaño).

Ciclones (Cyclones)

Descripción: El gas entra tangencialmente, las partículas sólidas impactan y se desplazan hacia la pared perdiendo momento; el gas limpio sale por la parte superior debido a la forma del ciclón.

Tipos

• Ciclones de gran diámetro
• Ciclones de pequeño diámetro
• Multiciclones

Eficiencia

Rango de eficiencia aproximado: 50–90% (depende del diseño y del tamaño de las partículas).

Lavadores (Scrubbers)

Descripción: Se utiliza un líquido para eliminar las partículas (PM).

Tipos y funcionamiento

• Venturi: Con secciones diferentes para aumentar la velocidad y la transferencia de momento; tiene tres secciones típicas: convergente, throat y divergente. Eficiencia: ≈ 98% para >1 µm y ≈ 99,9% para >5 µm.
• Impingement plate scrubber: Platos con agujeros donde se provoca el impacto de las gotas para capturar partículas.
• Spray tower scrubber: Torres con chorros de líquido; la eficiencia varía según el tamaño del scrubber y el diseño.

Ventajas

• Alta eficiencia
• Pueden recoger simultáneamente gases solubles y partículas
• Diseño compacto

Desventajas

• Requieren agua, lo que genera corrientes líquidas contaminadas que deben tratarse

Precipitadores electrostáticos (ESP)

Descripción: Las partículas se cargan mediante la descarga de corona y son atraídas hacia las placas colectoras, donde se depositan.

Mecanismos de carga

• Field charging (carga por campo): Las partículas capturan iones negativos del gas a medida que estos se mueven hacia la placa colectora conectada a tierra.
• Diffusion charging (carga por difusión): Movimiento browniano de los iones negativos del gas que chocan y cargan las partículas.

Limpieza

• Se forman capas de depósito que se eliminan mediante rapping (golpeteo de las placas) o mediante lavado por aspersión (water spray), típicamente cuando la capa alcanza ~1 cm.

Eficiencia

Valores típicos: ≈ 95% para >1 µm y ≈ 99,5% para >5 µm. Pueden conectarse varios ESP en serie para mejorar la recolección.

Tipos

• Precipitadores secos cargados negativamente: aplicaciones a gran escala
• Precipitadores húmedos cargados negativamente: para recoger nieblas tóxicas o materiales pegajosos
• Precipitadores de carga positiva de dos etapas: utilizados en la eliminación de neblina

Ventajas

• Alta eficiencia sobre partículas
• Pueden manejar altas cargas de partículas con bajas caídas de presión
• Soportan temperaturas elevadas
• Bajo coste operativo en muchos casos

Desventajas

• Alto coste de inversión inicial
• Poca flexibilidad una vez instalados
• Partículas de alta resistividad eléctrica pueden no recogerse eficientemente

Filtros de tejido / de bolsa (Fabric filters)

Descripción: Telas con poros que actúan como filtro; las bolsas retienen la materia particulada (PM).

Eficiencia

Muy alta: ≈ 99,99% para >1 µm.

Métodos de limpieza

• Shaker cleaning: Movimiento de la bolsa manual o mecánico en sentido horizontal (sacudida).
• Reverse air cleaning: Para tamaños grandes; se invierte el flujo de aire para desprender las partículas compactadas en las bolsas.
• Pulse jet cleaning: El más común; se usa un pulso de aire a alta presión para eliminar la suciedad de la bolsa.

Ventajas

• Alta eficiencia independiente de la forma química de las partículas

Desventajas

• Los filtros deben fabricarse con cuidado; pueden dañarse por exposición a ciertos productos químicos o por altas temperaturas
• Riesgo de combustión o explosión con materiales peligrosos si no se gestionan correctamente
• Alternativa en algunos casos: humedecer las partículas antes de la recolección