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Optimización de la Tecnología de Limpieza de Filtros del Colector de Polvo

Por Karen Wear, Gerente de Productos de Donaldson Torit

Para una mayor vida útil del filtro y ahorros en energía

Los primeros sistemas de colección de polvo usaban la filtración pasiva para separar el polvo de varias corrientes de aire. Los filtros de un colector se iban cargando poco a poco de polvo y, con el tiempo, aumentaba la caída de presión a través de los medios del filtro hasta que era tanta resistencia, que el flujo de aire en el sistema disminuía a niveles menos que aceptables. Entonces, había que quitar los medios de filtro, desecharlos y limpiar los medios de filtro instalados para que el sistema volviera a las condiciones originales de flujo de aire de funcionamiento. (Los filtros limpios devuelven el sistema a una condición de menor caída de presión).

Una mejora clave en la colección de polvo se produjo cuando se desarrolló la limpieza activa para reacondicionar los medios de filtro que permanecían en el colector. Con el paso de los años, se aplicaron varios métodos de limpieza activa en los colectores de polvo, incluidos los métodos mecánicos y de aire inverso. Cada método proporcionaba una limpieza de filtros con diferentes grados de éxito. El objetivo de cada método era quitar de la superficie del filtro cualquier "pasta de polvo" acumulada, de modo de reducir la caída de presión en los filtros y extender la vida útil del filtro, extendiendo en efecto, el tiempo entre los reemplazos reales de los medios de filtro.

Limpieza Mecánica

Al principio, la limpieza mecánica se introdujo en la industria como una forma de limpieza activa de baja tecnología. La limpieza mecánica involucraba agitar o sacudir los filtros para desprender la pasta de polvo acumulada. Este método de limpieza permitía eliminar una porción del polvo acumulado para prolongar la vida útil del filtro. Los sistemas de limpieza mecánica (Figuras 1 y 2) podían ser manuales (es decir, con una palanca o pedal para agitar o doblar los filtros) o automatizados (con un dispositivo motorizado para agitar o hacer vibrar los filtros). Esto era una mejoría con respecto a la limpieza pasiva, pero todavía tenía una eficiencia limitada porque había que apagar el flujo de aire del sistema antes de limpiarlo. Con este patrón de apagado del colector, la limpieza se categorizaba como un sistema de uso intermitente que solo ocurría cuando se apagaba el colector de polvo, y todos los filtros se limpiaban al mismo tiempo. El flujo de aire en el sistema entonces mostraría un patrón de menor caída de presión después de la limpieza (mayor flujo de aire) y, luego, con el tiempo, volvería a subir la caída de presión (menor flujo de aire). En general, el rendimiento del sistema de limpieza dependía mucho de la frecuencia con la que se podía apagar el colector.

Figura 1 - Limpieza Manual con Pedal
Figura 2 - Limpieza Mecánica Mediante Agitación
Limpieza con Aire Inverso

La limpieza con aire inverso introducía un flujo de aire en dirección opuesta a la del aire filtrado (Figura 3). El flujo de aire inverso penetraba en los medios de filtro desde el lado limpio del filtro y golpeaba la pasta de polvo en la superficie exterior del filtro. Se utilizaban varios métodos para lograr el flujo inverso, como ventiladores y aire comprimido.

Los sistemas de limpieza de aire inverso de presión baja a mediana usaban un ventilador en funcionamiento continuo que soplaba un gran volumen de aire de baja presión en la dirección opuesta de la corriente de aire filtrado (Figura 4). Durante el proceso de limpieza, el flujo de aire inverso soplaba la pasta de polvo desprendiéndola de la superficie del medio filtrante.

Flujo de Aire Normal

Ciclo de Limpieza

Figura 3 - Flujo de aire normal en comparación con el flujo de aire del ciclo de limpieza
Figura 4 - Ventilador de Aire Inverso

Normalmente, el ventilador de aire inverso se ejecutaba continuamente para limpiar solo algunos filtros en un momento dado. Este método de limpieza producía lo que se consideraba un sistema de servicio continuo porque no había que apagar el colector de polvo durante el proceso de limpieza de los medios de filtro.  

Limpieza Pulsorreactora

Actualmente, la forma más común de limpieza con aire inverso usada en muchos colectores se denomina limpieza pulsorreactora. Esta técnica de limpieza utiliza una corriente de aire inverso que se “pulsa” en dirección opuesta a la corriente de aire filtrado. El pulso de limpieza de aire tiende a expandir los medios del filtro, alterando mecánicamente la pasta de polvo en el filtro y soplándola para desprenderla del filtro. La presión de aire pulsado puede variar desde mediana (generalmente menos de 15 psig) a alta (60-90 psig) según el diseño del sistema de limpieza específico. (Figuras 5 y 6) La limpieza pulsorreactora es muy eficiente en la limpieza de medios filtrantes y también se considera un sistema de servicio continuo.

Figura 5 - Limpieza de Servicio Mediano
Figura 6 - Limpieza con Aire Comprimido

La limpieza de servicio continuo o “en línea”, ofrece la ventaja de no interrumpir el flujo de aire principal durante la limpieza, lo que permite que el colector de polvo siga operando durante el ciclo de limpieza real. Solo se limpian unos cuantos filtros en un momento dado, aunque el sistema eventualmente limpiará todos los filtros. Algunos sistemas de limpieza se ejecutarán sin pausa, como los sistemas de aire inverso de baja presión. Otros dependen de la condición que se observe en el filtro (caída de presión) y no se iniciará la limpieza hasta que la caída de presión alcance un punto de ajuste alto específico. Con el tiempo, a medida que aumenta la carga de polvo en el medio filtrante, los sistemas de limpieza que dependen de la presión pueden comenzar a ejecutar ciclos de limpieza más constantes debido a cargas de polvo más pesadas o que los filtros están llegando al final de su vida útil. 

Figura 7 - Tubo de Soplado y Venturi

Durante años se ha ido ajustando la limpieza pulsorreactora para poder optimizar la eficiencia del sistema de limpieza. Inicialmente, se dirigía un pulso de aire comprimido solo a los filtros, y la mayor fuerza del aire comprimido aumentaba el nivel de limpieza en comparación con un ventilador porque una mayor ráfaga de energía empujaba más polvo desprendiéndolo de los medios del filtro. Este proceso se volvió a mejorar gracias a la adición de un tubo de soplado (boquilla) o tobera en la cámara de aire limpio del colector de polvo.  Se usaba el tubo de soplado para ayudar a concentrar o gestionar la energía del pulso para dirigirla hacia el filtro. 

Otra mejoría fue la adición de un venturi cámara de aire limpio (Figura 7).  El venturi afectaba la forma en que fluía el aire comprimido hacia el lado limpio del colector, la forma en que el aire seguía el pulso del aire de limpieza y también cómo pasaba el aire de limpieza hacia el lado limpio del filtro. El venturi dirigía el flujo de aire comprimido hacia el filtro y optimizaba el poder de limpieza. 

Limpieza con Energía de Pulsos Avanzada

Se da forma a la Energía de Pulsos Avanzada lo que representa el siguiente avance en la limpieza por pulsos, introducido por primera vez con la incorporación de la tecnología de filtros PowerCore®. El elemento PowerCore es un paquete de filtros compacto y de diseño eficiente que permitió el perfeccionamiento del sistema de limpieza por pulsos, dando por resultado un filtro que es capaz de manejar una alta carga y que se recupera eficientemente de las condiciones desfavorables del sistema. Una manera de lograrlo fue mediante un acumulador de pulsos que da forma al aire comprimido y una energía de pulsos que toca el paquete de filtros sin restringir el flujo de aire ni desperdiciar energía (Figura 8).  Otra técnica es controlar y optimizar la dirección del aire comprimido hacia los medios del filtro mediante un diseño de pulsos de cero giro.  El pulso fluye con la máxima energía de limpieza en pasos directos a través del medio (Figura 9) y expulsa fácilmente el polvo de los canales ranurados.   

Figura 8 - Forma de pulso compacto
Figuro 9 - Pulso de cero giro
Conclusión

La transición de la filtración pasiva a la limpieza activa en la industria de la colección de polvo ha producido una variedad de sistemas de limpieza que se utilizan en los colectores de polvo. La limpieza en línea, la tecnología pulsorreactora y los nuevos diseños de filtros PowerCore han llevado a sistemas de limpieza mejorados. La optimización de la limpieza de filtros maximiza la vida de los medios de filtro y reduce al mínimo la cantidad de energía necesaria para lograr el mejor ciclo de limpieza posible, una verdadera victoria para los dueños y operadores de colectores de polvo. Si la tecnología de limpieza de su colector no es tan eficiente como podría ser, comuníquese con el fabricante local del colector de polvo para aprender más y comenzar a ahorrar.

Podemos ayudarte a obtener la solución óptima para tu aplicación.

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