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Di Bill Rosckes e LaJean Larsen, ingegneri applicativi di Donaldson Torit
Quale proprietario e/o operatore di un collettore di polveri non desidera emissioni totali inferiori, maggiore vita utile del filtro o un risparmio sull'aria compressa? Tuttavia, molti mancano di una conoscenza di base della pressione differenziale, che potrebbe guidarli verso i cambiamenti che li aiuterebbero a realizzare tali risparmi. Questo articolo affronta la pressione differenziale in relazione ai sistemi di raccolta delle polveri secche.
Che cos'è la pressione differenziale?
La pressione differenziale è la differenza di pressione dal lato sporco (lato filtro o plenum aria sporca) al lato pulito (plenum aria pulita) di un collettore di polveri. È una misura di tutte le resistenze al flusso d'aria tra le due camere del collettore e in genere include la perdita attraverso gli orifizi della piastra tubiera, la resistenza dei setti filtranti puliti e la resistenza della polvere raccolta sul setto filtrante.
Quali informazioni ci fornisce la pressione differenziale?
I cambiamenti nella pressione differenziale sono un'indicazione dei cambiamenti fisici nei filtri. Un improvviso calo della caduta di pressione differenziale può avvisarci che si è verificata una perdita o una rottura del filtro. Un improvviso aumento della caduta di pressione differenziale può indicare che il nostro sistema di pulizia ha smesso di funzionare o che un dispositivo di scarico del materiale non funziona più correttamente.
Un aumento più graduale della caduta di pressione differenziale può essere il risultato della resistenza aggiuntiva che la polvere accumulata sui filtri sta ponendo al flusso d'aria che passa attraverso il collettore di polveri. È possibile utilizzare la lettura di questa resistenza per determinare le condizioni relative dei filtri quando la polvere si accumula su di essi e per iniziare la pulizia dei filtri quando necessario.
Come si misura la pressione differenziale?
La pressione differenziale viene misurata utilizzando una serie di misuratori tra cui: *Misuratori Magnehelic®, *Misuratori Photohelic® o indicatori di caduta di pressione elettronici digitali. Questi manometri misurano in genere la pressione differenziale in unità di pollici in colonna d'acqua ("w.g.) sebbene vengano utilizzate altre scale come mm d'acqua, mm di mercurio o pascal.
Misuratori come il Magnehelic misurano la pressione differenziale, ma non hanno capacità di controllo elettronico. Altri misuratori come il Photohelic o gli indicatori di caduta di pressione elettronici digitali possono entrambi misurare la pressione differenziale e offrire la possibilità di utilizzare un'uscita per controllare la pulizia del filtro in base alla pressione differenziale.
Come funziona un tipico sistema di pulizia?
Un tipico sistema di pulizia per i filtri all'interno dei collettori di polveri impiega aria compressa. Il sistema di pulizia è costituito da un collettore d'aria montato su un convogliatore collegato a una mandata d'aria compressa. Al collettore sono collegate valvole diaframma dotate di tubi (tubi di scarico) che vanno nel collettore e sono allineati con ogni serie di filtri. All'interno di ciascuna valvola diaframma è presente un diaframma in gomma che mantiene la stessa pressione su entrambi i lati della valvola che sigilla il collettore da ciascuna canna da soffio.
Attaccato al convogliatore vi è anche un involucro del solenoide con generalmente lo stesso numero di valvole solenoidi in quanto vi sono valvole diaframma. Un tubo, in genere un diametro di 0,25 pollici, collega ciascuna valvola solenoide a una valvola diaframma.
Come è possibile utilizzare la pressione differenziale per controllare la pulizia del filtro?
La pressione differenziale misurata da un misuratore Photohelic o da altri indicatori di caduta di pressione elettronici, può consentire di utilizzare set point bassi e alti per controllare il ciclo di pulizia in modo tale che inizi solo quando la pressione differenziale raggiunge un punto alto e si arresti quando la pressione differenziale raggiunge un set point basso.
Ad esempio: Se l'impostazione alta è di 4 pollici d'acqua e l'impostazione bassa è di 2 pollici d'acqua, il ciclo di pulizia inizierà quando la pressione differenziale raggiunge 4 pollici d'acqua e continuerà a scorrere fino a quando la pressione differenziale raggiunge l'impostazione bassa di 2 pollici d'acqua quando il ciclo di pulizia si fermerà. La pulizia non riprenderà fino a quando la pressione differenziale non raggiunge i 4 pollici d'acqua.
I vantaggi della pulizia basata sulla pressione differenziale includono opportunità di risparmio di aria compressa, minori emissioni totali, maggiore durata su solenoidi e valvole diaframma e durata del filtro potenzialmente più lunga. Se il collettore pulisce solo quando la pressione differenziale supera un set point elevato, il consumo di aria compressa costosa è inferiore rispetto a quando il sistema di pulizia funziona in modo continuo. La pulizia dei filtri solo quando necessario significa che vengono sottoposti a impulsi meno frequentemente, quindi occorre più tempo prima che l'usura totale degli impulsi danneggi i filtri. Se i filtri sono anche filtri di caricamento superficiale di qualità, ogni impulso è più efficace nella pulizia e sono necessari meno impulsi per raggiungere il set point della bassa pressione differenziale. Questa riduzione della frequenza degli impulsi ha l'ulteriore vantaggio di lasciare un efficace strato di polvere sul filtro per aumentare l'efficienza media. Poiché il filtro può essere sottoposto a impulsi quando si crea l'aumento della pressione differenziale a causa di un carico eccessivo di polvere, il collettore funziona con maggiore efficienza più a lungo.
Il controller ** Delta-P Plus® è dotato anche di una funzione di pulizia nei tempi di fermo che consente di pulire i filtri dopo aver spento la ventola principale sul collettore. È possibile impostare la durata di tempo in cui si desidera pulire i filtri e l'unità si spegnerà automaticamente al termine della durata. Questa funzione è molto utile perché la pulizia dell'unità non può restare accidentalmente attiva durante la notte, mentre un processo non è in esecuzione, in quanto potrebbe potenzialmente danneggiare i filtri e consumare inutilmente aria compressa. Quando si utilizza questa funzione, dovrebbe esserci una presa di aspirazione dell'aria posta sul condotto di ingresso e deve essere chiusa durante la pulizia nei tempi di fermo. La chiusura della presa di aspirazione dell'aria limiterà la capacità della polvere di migrare fuori dall'ingresso, senza che l'aspirazione della ventola sia accesa.
Poiché ogni applicazione è diversa, l'impostazione del controllo della pulizia dipenderà dal tipo di polvere generata, dal carico esercitato sui filtri e dalle ore giornaliere di utilizzo. Ad esempio: Una dimensione delle particelle di polvere molto fine e uniforme con un carico pesante sui filtri, come ad esempio il taglio laser o al plasma, può prescrivere un ciclo di pulizia continuo per consentire ai filtri di recuperare quando la pressione differenziale inizia ad aumentare. Una polvere con dimensioni delle particelle più grandi (non submicroniche) e una vasta gamma di dimensioni delle particelle può essere impostata con regolazioni basse e alte in modo che il collettore pulsi solo quando richiesto. Ciò può essere vantaggioso per eventuali operatori che devono restare nei pressi del collettore di polveri durante i cicli di pulizia.
Quale altro impatto ha la pressione differenziale?
Quando si selezionano i ventilatori per una particolare applicazione, è necessario ipotizzare una pressione differenziale tipica, in genere da 4 a 5 pollici di colonna d'acqua. Questa presunta pressione differenziale più qualsiasi altra perdita statica aggiuntiva nelle canalizzazioni a monte e a valle del collettore determina il requisito statico totale della ventola. Se la perdita statica delle canalizzazioni stimata è di 3 pollici e la caduta di pressione differenziale stimata sui filtri alla fine del ciclo di vita è di 5 pollici, è possibile raccomandare una ventola che offra una capacità statica da 9 e 10 pollici in colonna d'acqua al flusso d'aria richiesto. Ciò consente alla ventola di superare la pressione differenziale sui filtri quando iniziano ad accumulare polvere. Poiché i filtri puliti non avranno una resistenza statica di 5 pollici, si consiglia un regolatore di controllo o un'unità di frequenza variabile (VFD) sul motore per consentire di mantenere i volumi d'aria ai livelli di progetto in modo che il sistema mantenga la velocità di cattura sulla cappa, portando la velocità nei condotti e flusso di progetto al collettore.
Alla richiesta quando cambiare i filtri nel collettore di polveri, viene spesso suggerito di farlo quando la lettura della pressione differenziale sui filtri supera la capacità progettata al momento della scelta della ventola (5 pollici nel nostro esempio) e quando i filtri possono non essere più puliti al momento della lettura della pressione differenziale bassa. A quel punto, diventa necessario cambiare i filtri per ristabilire il flusso di progetto. Se il sistema funziona con una pressione differenziale superiore a quella indicata nella selezione della ventola, potrebbe esserci una perdita di aspirazione nella cappa che raccoglie la polvere generata. L'efficienza di cattura non sarebbe più accettabile, sebbene non sia sempre così.
Se la ventola ha una capacità statica sufficiente, la pressione differenziale potrebbe non causare problemi immediati con la cattura della polvere. In tal caso, non è necessario sostituire immediatamente i filtri e i set point alti e bassi sul sistema di controllo della pulizia possono essere regolati verso l'alto.
Mentre le applicazioni e gli scenari di raccolta della polvere variano molto, comprendere maggiormente la pressione differenziale potrebbe essere di beneficio per la maggior parte degli operatori. Gli operatori informati hanno l'opportunità di fare la differenza e avere un impatto positivo sui profitti dell'azienda.
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