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Garantizar una recogida eficaz del polvo en entornos difíciles

Por Tom Godbey, especialista en aplicaciones

A la hora de seleccionar un colector de polvo para un entorno específico, deben tenerse en cuenta las características del polvo específico que se va a recoger. ¿Cuál es el tamaño del polvo? ¿Es extremadamente pequeño? ¿Contiene una mezcla de tamaños? ¿Es abrasivo? ¿Es higroscópico o absorbe la humedad? ¿Se aglomera fácilmente o no se aglomera? ¿Es explosivo o combustible? ¿Es corrosivo, tóxico o inestable?

Todas estas son consideraciones necesarias relacionadas con el polvo que se recoge, pero el polvo no es el único factor a tener en cuenta. Es esencial que las propiedades y condiciones de la corriente de gas que entra y pasa por el colector también se tengan en cuenta a la hora de elegir un colector de polvo.

Las características de la corriente de gas tienen un impacto tan significativo, y a veces incluso más importante, que las características del polvo, a la hora de seleccionar el equipo adecuado. La combinación de las características de las corrientes de polvo y de gas puede suponer un gran desafío a la hora de seleccionar los equipos. Veamos un par de las características más comunes del flujo de gas y su impacto en la selección de un colector apropiado: temperatura, humedad y química.

Temperatura

La temperatura, especialmente la alta, afecta no solo a la selección del medio filtrante, sino también a los materiales de construcción del colector y al estilo del filtro: bolsas o cartuchos. La temperatura también puede influir en el método de reacondicionamiento o limpieza del filtro y en la superficie total del filtro requerida. (La superficie filtrante necesaria se rige por el volumen de aire necesario y la velocidad de filtración razonable, denominada generalmente relación aire-medio). Las condiciones de mayor temperatura suelen requerir velocidades de filtración más conservadoras.

Existen muchos medios filtrantes diferentes con características conocidas. Puede parecer relativamente sencillo seleccionar los medios filtrantes por el proceso de eliminación y, de hecho, puede ser sencillo SI se conocen las demás características de la corriente de gas.

Sin embargo, no todos los medios son adecuados para todos los tipos de colectores o condiciones. La fibra de vidrio, por ejemplo, no se considera generalmente adecuada para las bolsas colectoras de chorro de pulso en forma de sobre, al igual que el poliéster hilado no se considera generalmente adecuado para los colectores de estilo de agitación. Por lo tanto, la temperatura de funcionamiento y los medios disponibles para la temperatura pueden influir en el tipo de colector a utilizar.

Como se ha mencionado anteriormente, la temperatura también puede influir en los materiales de construcción del colector. Esto incluye el tipo de metales, juntas o pintura, así como los requisitos especiales de aislamiento para el control de la humedad y la condensación de ácidos, o la seguridad del personal.

Y, por último, es importante recordar que la velocidad de filtración se ve afectada por los cambios en la densidad de la corriente de gas. Los aumentos en la temperatura y el volumen total de aire filtrado aumentan con la temperatura, por lo que ésta influye en el tamaño del colector.

Humedad

Los altos niveles de humedad pueden tener efectos tanto negativos como positivos en el rendimiento de los colectores de polvo. Cuando los niveles de humedad son más elevados, hay que tomar precauciones para evitar la condensación no solo en el medio filtrante, sino también en las paredes laterales interiores del cuerpo del colector y la tolva para evitar un efecto evidente de la humedad que interactúa con el polvo - lodo. A menudo es difícil, si no imposible, eliminar el lodo de un medio filtrante mediante un proceso de pulsación o agitación normal. Es todavía más difícil tratar de conseguir cualquier movimiento de aire a través del lodo, de ahí la importancia de mantener una temperatura interior en el colector por encima de los puntos de humedad y rocío ácido.

Mantener las temperaturas de las paredes del colector por encima del punto de rocío de la humedad puede ser igualmente importante, especialmente en las paredes interiores de la tolva. Las paredes interiores de la tolva son normalmente la temperatura más fría dentro de un colector, y no es raro ver la condensación de humedad en las paredes interiores de la tolva mientras la temperatura en el medio está muy por encima del punto de rocío.

Considere el impacto del polvo procedente de los filtros que se limpian a pulso, cayendo sobre las paredes de la tolva húmeda. El resultado es que el polvo no se desliza suavemente por las paredes de la tolva como debería, sino que el polvo pegajoso acaba formando un puente a través de la abertura de descarga, lo que detiene la operación como si se formase lodo en las propias bolsas.

Las medidas preventivas para evitar que se produzcan estos problemas pueden consistir en el aislamiento de la carcasa o en elementos de calefacción adicionales en el exterior de las tolvas. Algunos entornos requieren incluso el calentamiento del aire comprimido utilizado en la limpieza por impulsos para evitar que el colector pase por un punto de rocío debido al efecto de enfriamiento del aire comprimido en expansión que se libera durante cada impulso.

Aunque la condensación es una condición de humedad extrema, pueden surgir problemas por niveles de humedad elevados sin que se produzca realmente condensación. El polvo higroscópico, como los azúcares, las sales y la cal, absorben activamente la humedad de una corriente de gas y pueden ser muy difíciles de eliminar de los medios filtrantes.

Como norma general, los colectores de polvo funcionan mejor cuando la humedad relativa de una corriente de aire que contiene polvo higroscópico se mantiene a un nivel igual o inferior al 40% de HR. El uso de medios hidrofóbicos o tratados con fluorocarbono puede mejorar las características de liberación de polvo de los medios que filtran estos polvos, lo que resulta en una pérdida de presión más estable a través de los medios filtrantes y en intervalos más largos entre los reemplazos de los filtros.

Los desafíos asociados a los altos niveles de humedad son relativamente bien conocidos y predecibles. No obstante, los bajos niveles de humedad con altas temperaturas y los polvos, como las sales metálicas, pueden convertirse en un desafío todavía mayor. A altas temperaturas y bajos niveles de humedad, las sales metálicas (así como otros polvos de características similares) se comportan como si cada partícula de polvo tuviese la misma carga eléctrica. Las partículas se repelen entre sí y la aglomeración de partículas pequeñas en partículas más grandes puede llegar a ser insignificante. Dado que las partículas de polvo deben aglomerarse para que el polvo recogido en el soporte se desplace y migre a la tolva, si el polvo no se aglomera nunca, el tamaño de las partículas sigue siendo el mismo y las corrientes de aire se limitan a transportar el polvo perturbado de vuelta al soporte para volver a depositarlo. Esto significa que el polvo nunca pasaría a la tolva. Con algunos tipos de polvo, este efecto es lo suficientemente grave como para que pueda ser ventajoso introducir humedad en la corriente de aire, a menudo en forma de vapor, para promover la aglomeración. Lamentablemente, muchas veces los polvos con estas características no se reconocen hasta que el colector ya está en funcionamiento.

¡Sí! Con la humedad, el reto puede deberse tanto a un exceso como a un defecto de humedad.

Química

La química es ese término amplio que abarca una multitud de contaminantes, siendo los más comunes los gases ácidos, pero que incluye también los compuestos condensables, los hidrocarburos, los compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros. Los compuestos formadores de ácido, como el óxido de azufre (SOx) y el cloro (CL), que son subproductos comunes de la combustión, se incluyen en esta agrupación. Estos compuestos, cuando se combinan con la humedad, (también un subproducto de la combustión) tienen el potencial de formar ácidos cuando las temperaturas en el sistema caen por debajo de sus puntos de rocío ácido. Cada uno de ellos presenta desafíos en cuanto a los materiales de construcción, los revestimientos superficiales, el aislamiento y la selección de los medios filtrantes. Las corrientes de gas con mezclas de varios de estos contaminantes representan un desafío todavía mayor y requieren una revisión exhaustiva del proceso y de las prioridades de rendimiento. Muchos requisitos causarán conflictos, por lo que la selección final del colector requerirá compensaciones, como un mayor coste de capital inicial para un revestimiento especial pero una mayor vida útil del colector o un mayor intervalo entre sustituciones del filtro, pero a expensas de un medio filtrante de mayor coste.

Conclusiones

Cada una de estas características de la corriente de gas ofrece desafíos comunes en la selección y el funcionamiento del equipo de recolección de polvo, pero las corrientes de gas con combinaciones de estos factores ofrecen grandes desafíos. La respuesta para un proceso puede no ser la mejor respuesta para lo que podría parecer ser un flujo de gas similar. Por ejemplo, los medios de sulfuro de polifenileno (Ryton) pueden ser una excelente selección para una corriente de gas caliente cargada de SOx procedente de una caldera de carbón. Sin embargo, puede no ser una buena selección para el gas caliente cargado de SOx procedente de un horno de carbón cuando éste induce cantidades significativas de exceso de aire y, como resultado, produce un mayor contenido de oxígeno que la caldera de carbón. En este entorno de gases de combustión calientes y húmedos, los medios de Ryton pueden sufrir una pérdida de resistencia física debido a la oxidación cuando los niveles de oxígeno superan el 8 %. Los gases de combustión de la caldera rara vez superan ese nivel, pero el exceso de aire del horno puede hacer que los niveles de oxígeno sean muy superiores a ese nivel. Por lo tanto, un medio de poliimida (P84) puede ser una mejor selección aunque tenga una menor resistencia a los ácidos.

La cuestión es: Para seleccionar el equipo adecuado para flujos de gas difíciles, deben conocerse todas las características del flujo de gas. Por lo tanto, cuando un vendedor o ingeniero de colectores de polvo inquisitivo empiece a interrogarle sobre su proceso, confíe en su intención. Su principal objetivo es evitar sorpresas durante la puesta en marcha y el funcionamiento que puedan producirse por haber dejado algo atrás en la fase de planificación. A nadie le gustan este tipo de sorpresas, y todo el mundo disfrutará de un mejor servicio si se afrontan los desafíos de antemano.

Podemos ayudarte a obtener la solución óptima para su aplicación.

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