Filtros y controles de gases

Un ciclón está esencialmente integrado por un cilindro vertical rematado por un tronco cónico. Foto móvil….El gas portador que contiene las partículas de polvo se introduce tangencialmente por la parte superior del cilindro; por efecto de la fuerza centrífuga las partículas son lanzadas contra las paredes del cilindro y finalmente recogidas en una cámara colectora dispuesta en la parte inferior del ciclón. El gas en su recorrido forma un molino vertical descendente (o involuta externa) que al llegar a la zona final del ciclón cambia de sentido y asciende por la parte central del cilindro (involuta interna) hasta ser expulsado por un conducto central situado en la parte superior del ciclón….Otra alternativa posible al ciclón convencional es el llamado ciclón de paletas axiales en el que la entrada del gas contaminado no se efectúa de manera tangencial sino que el gas se introduce por su parte superior siguiendo el eje del cilindro, existiendo en su entrada un sistema rotativo de paletas (que puede ser pasivo o activo) que produce la deflexión del gas originando el movimiento en espiral descendente….La eficacia de captación de los ciclones depende fundamentalmente de factores de diseño y de las condiciones del gas de entrada. En términos generales, los ciclones son útiles para partículas de 5 µm de diámetro, alcanzando una eficacia elevada para diámetros superiores a 25 µm y velocidades de entrada superiores a 15 m/s….La fuerza centrífuga es proporcional al cuadrado de la velocidad tangencial e inversamente proporcional al radio de la involuta descendente, por lo que la eficacia del ciclón se incrementa al reducir el diámetro del cilindro. Los ciclones pequeños son más eficaces pero la caída de la presión es mayor. Una forma de conseguir alta eficiencia con caídas de presión moderadas consiste en emplear un gran número de pequeños ciclones dispuestos en paralelo; estos dispositivos son denominados multiciclones.Figura 7. Multiciclón con ciclones de paletas axiales. Bancada de ciclones….Al igual que en el caso de las cámara de sedimentación las principales ventajas de los ciclones son su diseño relativamente sencillo y poco costoso, y su facilidad de mantenimiento. Su eficacia tampoco los hace aptos para un sistema definitivo de depuración de gases contaminados pero son muy útiles como dispositivos de pre-tratamiento del efluente….

La filtración se basa en hacer pasar la corriente de gas cargada de partículas a través de un material poroso donde en función de diversos mecanismos, tales como separación por inercia, impacto o fuerzas electrostáticas, queda atrapado el polvo. …Aunque existen muchos tipos de filtros industriales, el sistema más habitual es el denominado filtro de mangas. Un filtro de mangas está constituido por un cierto número de cilindros fabricados con tejidos de muy diferentes materiales y tamaño de poro, cuya elección depende del tipo de partículas a filtrar y de los factores físico-químicos del efluente gaseoso….La disposición más frecuente de este sistema de filtración es la de bancada de cilindros (mangas) en posición vertical y sujetos por su parte superior a un sistema de vibración que facilita su limpieza. La corriente de gas contaminado se introduce por la abertura inferior de las mangas quedando las partículas retenidas en su interior. Por acción de la gravedad o forzadas por la vibración, las partículas se deponen finalmente en una tolva de recogida. Una alternativa al sistema de limpieza por vibración es el uso del soplado contracorriente empleando para ello aire a presión introducido en sentido opuesto al del flujo del gas contaminado…. La eficacia de los filtros de mangas es muy elevada, alcanzado rendimientos superiores al 99 % para partículas de diámetro inferior a 0,1 µm e incluso más pequeñas. Sus principales inconvenientes son:—  La necesidad de limpieza. — Limitación en la temperatura máxima del gas — Degradación por ciertos agentes químicos. Mal funcionamiento si la corriente del gas es muy húmeda, lo que favorece la adhesión del polvo a las mangas y la obstrucción delos poros del tejido….

Entre ellos cabe destacar:

Están constituidos por una torre circular o rectang ular, en la que el gas a depurar se introduce por su parte inferior y se somete a una circulación contracorriente con un líquido pulverizado, desde la parte superior, mediante mi sistema de boquillas. Como variante más habitual de este sistema básico se pueden citar las torres de relleno que presentan un lecho formado por rejillas o cuerpos de relleno dispuestos entre la entrada del gas y el sistema de pulverización de agua

2)Lavadores ciclónicos (ciclones húmedos)

Consisten en una variante del ciclón que presenta en su zona central un sistema de boquillas de pulverización de agua. La fuerza centrífuga arrastra a las gotas de líquido y las partículas hacia las paredes del ciclón. Las partículas quedan absorbidas en el líquido y se deslizan por la pared del cilindro hasta depositarse en un receptáculo para lodos.

3)Lavadores Venturi 

Están basados en el efecto Venturi*. El principio operativo, similar en esencia al funcionamiento del carburador de un motor de explosión, consiste en que la propia corriente de gas provoque la nebulización del líquido de absorción; para ello, el conducto de entrada del gas presenta un estrechamiento donde se sitúan las boquillas de pulverización del líquido, el incremento de velocidad del gas en la zona estrechada provoca la atomización del líquido incrementando enormemente la eficacia global del sistema.*El efecto Venturi consiste en el estrechamiento intercalado en una tubería por la que circula un fluido, a fin de generar una diferencia de presiones que se utiliza para distintos fines………La eficacia de los lavadores se encuentra entre el 95 y 99 % para diámetros de partícula superiores a 1 µm, con un consumo medio de 20 Li de agua por cada 100 m3 de gas depurado….Entre las principales ventajas de los lavadores cabe citar la capacidad de admitir gases a cualquier temperatura y la tolerancia a las variaciones de carga contaminante. Los principales inconvenientes son los problemas de corrosión, los costes añadidos por consumo de agua y el tratamiento posterior de los lodos y, en menor medida, la posibilidad de congelación del líquido absorbente en climas muy fríos….

Precipitadores electrostáticos 

Los precipitadores electrostáticos, también denominados electrofiltros, son dispositivos de depuración basados en la existencia de cargas eléctricas en la superficie de las partículas. En el caso de que la partícula no presente carga, ésta se puede provocar mediante un electrodo primario o inductor que las carga como fase previa a su captura por los electrodos del electrofiltro.…En una primera etapa, el gas atraviesa una zona de electrodos con una gran diferencia de potencial, lo que produce, por efecto corona, la inducción de cargas eléctricas en la superficie de las partículas. Este proceso se produce típicamente en menos de una décima de segundo…Las partículas así cargadas son atraídas hacia los electrodos de polaridad contraria donde quedan adheridas…Si el polvo depositado es seco, formará una capa alrededor de los electrodos que periódicamente se desaloja mediante un sistema vibrador o de golpeteo mecánico, siendo finalmente recogido en una tolva. En el caso de partículas líquidas, la propia fusión de las pequeñas gotas ocasiona el descenso de las mismas a lo largo del electrodo hasta el receptáculo de recogida….El diseño de electrofiltros presenta muchas variantes en función del tipo de aplicación y particularmente de! fabricante de los mismos. En términos generales se pueden diferenciar electrofiltros de dos etapas y de una etapa. En los de dos etapas hay una primera fase de inducción seguida de la captura en otro conjunto de electrodos. En los electrofiltros de una etapa los electrodos corona actúan también como electrodos de campo. …La eficacia de los electrofiltros es muy grande, pudiendo alcanzarse valores superiores al 99% para diámetros de partícula tan pequeños como 0,01 µm. El rango de temperatura es amplio, con un límite superior operativo de unos 400 °C. Sus principales inconvenientes son su elevado coste de instalación y mantenimiento, la necesidad de personal especializado y el peligro de incendio o explosión en el caso de ciertos gases. En conjunto es el sistema más eficaz para un porcentaje elevado de aplicaciones industriales…

Control de gases y vapores 

La gran mayoría de los contaminantes atmosféricos se hallan en fase gaseosa, bien en forma de gases permanentes o como gases condensables. Entre los vapores más representativos se encuentran los compuestos orgánicos volátiles derivados del petróleo que se emiten tanto en la industria petroquímica, como en su almacenamiento, en su posterior distribución y en su empleo en los medios de transporte e industrias químicas. Los vapores orgánicos represen tan aproximadamente un 13 % de la masa contaminante emitida…. A continuación se analizan los procedimientos más habituales para el control de gases, distinguiendo entre los sistemas de tratamiento de vapores y los de gases propiamente dichos.

El tratamiento de vapores 

Los líquidos volátiles son la fuente más importante de emisión de vapores, destacando cuantitativamente tanto los derivados del petróleo como los combustibles líquidos y los compuestos aromáticos usados en diversos procesos industriales. Por otra parte, desde un punto de vista cualitativo cabe destacar que ciertos compuestos volátiles pueden ser fuente de molestias debido a su intenso olor. Los procedimientos de control de vapores se basan en la reducción de la evaporación como método ideal, o en caso de que ésta se haya producido en la condensación de los mismos: