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Filtración de aire - Filtros de despolvoreo

Uso de filtros en el manejo de sólidos a granel: diseño y operación de filtros

Separación aire-sólidos industrial, despolvoreo

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Resumen de la sección
1. Introducción
2. Diseño
3. Rendimiento
4. Consideraciones importantes de diseño
5. Problemas comunes con los filtros de aire

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1. Introducción

Los filtros de despolvoreo deben colocarse en los sistemas de manejo de polvos en cada lugar donde se produzca un intercambio de aire entre el proceso y el ambiente. Permitirán:

• Evitar la contaminación del producto con polvo u otro material extraño cuando el aire se extrae del ambiente (ingesta de aire)

• Evitar la liberación de polvo en el ambiente cuando el aire necesita ser ventilado. Es necesario por razones legales, pero también para permitir un ambiente de trabajo adecuado y seguro sin polvo, y por razones económicas, ya que mantener los materiales en el proceso reduce las pérdidas de material vendible.

Los filtros pueden ser pasivos (sin sistema de limpieza) o activos (con sistema de limpieza automático, como filtros de impulso de aire), dependiendo de su ubicación en el proceso, así como del servicio para el que se utilizan.

En los procesos de manejo de materiales a granel, las aplicaciones típicas son las siguientes:

• Transporte neumático filtros ubicados al comienzo de la línea de transporte (para evitar la contaminación del proceso) y al final, en filtros de ciclón

• Filtros de ventilación para realizar la despolvoreo del aire desplazado durante el llenado de tolvas por ejemplo

• En recolectores de polvo, por ejemplo, en un proceso de secado por pulverización, estos filtros industriales de despolvoreo evitarán altos niveles de emisiones en la atmósfera y mejorarán la economía del proceso al reciclar el polvo capturado

• En unidades de manejo de aire

Figura 1: ejemplo de tipos y ubicación de filtros de aire en un proceso de manejo de materiales a granel

2. Diseño de filtros de despolvoreo

Los filtros se producen comercialmente en forma defiltros de bolsa (filtros de bolsa de tela), el material se parece a la tela, o como cartuchos , el material aquí es más rígido.Los filtros suelen lograr un

alto grado de separación utilizando el producto mismo como medio de filtración. De hecho, el filtro retendrá el polvo que formará una fina capa sobre el filtro. Esta fina capa permite alcanzar un alto grado de filtración. Sin embargo, permitir que esta capa de producto crezca demasiado conducirá a un bloqueo del aire y al aumento de la caída de presión del filtro. Por lo tanto, es necesario limpiar el

filtro a intervalos regulares. Hoy en día, dicha limpieza se realiza mediante la inyección, en contraflujo, de chorros de aire comprimido (o de otro gas si no se permite el aire) .Estos filtros se llaman filtros de impulso de aire. El chorro de gas hará que el producto acumulado en el filtro caiga de nuevo en el receptor, lo que reducirá la caída de presión generada por el filtro. Otros diseños para reducir el tamaño del pastel de producto son los filtros agitados y los filtros de flujo de aire inverso; sin embargo, estos procesos se pueden utilizar en continuo, es necesario detener el proceso, limpiar el filtro y reiniciarlo, por lo que los filtros de impulso de aire se han vuelto muy populares. Para realizar un lavado en contraflujo, es necesario tener un flujo de aire fuerte (para poder hacer caer el material), pero corto (para no perturbar el proceso de transporte). Una botella de aire se instala muy cerca del filtro y una boquilla equipada con una válvula electromagnética se instala para cada bolsa. Cuando el filtro necesita ser limpiado, las válvulas electromagnéticas se abren y la botella descarga el aire. La presión habitual de la botella está en el rango de 3-4 barg.

Dos diseños diferentes para la filtración de aire industrial se pueden encontrar en las industrias de manejo de polvos. El sistema puede ser centralizado y deportado,

con un solo filtro de bolsa de tela equipado con un ventilador que succionará el aire y el polvo de diferentes equipos a través de una red de tuberías y lo llevará a los colectores de polvo industriales (esto puede ser preferible en industrias como la química, la madera, el cemento y los plásticos), o localizado con filtros pequeños integrados directamente a las salidas de los receptores y otras tolvas (esto será preferible en la industria alimentaria, láctea, farmacéutica - ver figura 1 arriba).

3. Rendimiento del filtro de despolvoreo

El parámetro de rendimiento clave para estimar a fin de dimensionar adecuadamente un filtro es la caída de presión que se producirá a través del filtro. Debe tenerse en cuenta que la caída de presión está compuesta en realidad por la caída de presión a través del tejido del filtro + la caída de presión a través del pastel de producto que se ha depositado sobre el filtro.

Esta caída de presión es en realidad una función de la velocidad de filtración que a menudo se expresa en m/s. Si la caída de presión es demasiado alta, es necesario agregar filtros de bolsa, ya que la superficie está aumentando, la velocidad de filtración está disminuyendo y reduce la caída de presión. Las velocidades de filtración típicas para filtros equipados con lavado en contraflujo (filtros de impulso de aire) son de 0,01 a 0,075 m/s.

Este orden de magnitud permite calcular el área de filtración. Por ejemplo, si se ejecuta una línea de transporte de 500 m³/h con un receptor equipado con filtro de impulso de aire, se puede estimar la necesidad de área de filtración como A=500(m 3^{/h)/(144(m/h))=3.5m}2^{Es necesario en la práctica solicitar a una empresa especializada en filtración o transporte neumático que dimensione el filtro,}

pero los simples órdenes de magnitud anteriores son útiles para comprobar un diseño existente o una propuesta. 4. Consideraciones importantes de diseño

El lavado en contraflujo del filtro de polvo se puede considerar en función de la caída de presión o del tiempo. Incluso si se basa en el tiempo, es conveniente considerar un manómetro diferencial de presión en el colector de polvo para evaluar el estado del filtro.

Los sistemas de filtro de polvo pueden ser una fuente de contaminación en caso de que el filtro no sea una unidad independiente, deportada, sino integrada al proceso como filtro de ventilación, por ejemplo. Dado que algo de producto caerá de nuevo en la corriente de producto durante el proceso de limpieza: para productos sensibles, se debe utilizar un conjunto diferente de bolsas de filtro. En este caso, el diseño de cajas de filtro que permitan un buen acceso y un cambio rápido de filtros de bolsa es necesario.

5. Problemas comunes con los filtros de aire

Los filtros de aire suelen ser equipos fiables, sin embargo, un cierto número de problemas pueden requerir algunas correcciones:

Tabla 1: problemas comunes con la filtración de aire

Problema

Causa raíz y acción	Sobrecarga durante el transporte neumático
El filtro instalado en el receptor puede ser demasiado pequeño - controlar el tamaño del filtro	El filtro instalado en la recepción de la línea de transporte neumático puede estar sucio y bloqueado - comprobar la secuencia de limpieza, la presión del aire y la frecuencia Fuga de polvo a través del filtro
El filtro puede estar dañado o no instalado correctamente - comprobar el filtro y repararlo	The filter may be damaged or not properly installed - check the filter and repair El filtro puede no ser del tipo correcto en términos de filtración
Consumo excesivo de aire para filtros de chorro de aire	Configuración incorrecta del chorro de aire - compruebe la presión de aire, la frecuencia y si hay fugas en las válvulas solenoides del sistema de lavado de filtros