Sistemas de eliminación de partículas en gases: cámaras, ciclones, scrubbers, ESP y filtros de tejido
Resumen
El documento describe los principales equipos para eliminar material particulado de corrientes gaseosas: cámaras de sedimentación, ciclones, lavadores (scrubbers), precipitadores electrostáticos (ESP) y filtros de tejido. Para cada uno explica su funcionamiento, eficiencias aproximadas, tipos, ventajas y desventajas, así como los métodos de limpieza y carga de partículas.
Puntos clave
- Las cámaras de sedimentación son poco eficientes y se usan sobre todo para partículas grandes.
- Los ciclones separan partículas por fuerza centrífuga, con eficiencias aproximadas del 50–90%.
- Los scrubbers usan un líquido para capturar partículas; el Venturi alcanza ≈98% para partículas >1 µm.
- Los precipitadores electrostáticos cargan las partículas por descarga de corona y las recogen en placas colectoras; eficiencia típica ≈95% para >1 µm.
- Los filtros de tejido alcanzan ≈99,99% de eficiencia para partículas >1 µm, con limpieza por sacudida, flujo inverso o pulso de aire.
- Los scrubbers requieren agua, lo que genera efluentes contaminados que deben tratarse.
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
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PDF Word HTMLPreguntas frecuentes
¿Qué eficiencia tienen los ciclones para eliminar partículas?
Su rango aproximado es del 50 al 90%, dependiendo del diseño y del tamaño de las partículas. Son útiles para partículas relativamente grandes.
¿Cuál es la principal desventaja de los lavadores (scrubbers)?
Requieren agua, lo que produce corrientes líquidas contaminadas que deben tratarse antes de su vertido o reutilización.
¿Cómo se limpian los precipitadores electrostáticos?
Se eliminan las capas de depósito mediante rapping (golpeteo de las placas) o lavado por aspersión, normalmente cuando la capa alcanza unos 1 cm.
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