Sistemas de Captación de Partículas y Control de Emisiones Industriales

Ciclones Industriales: Funcionamiento y Aplicaciones

Los ciclones son ampliamente utilizados para capturar cenizas. Se basan en la acción de las fuerzas centrífugas sobre la partícula; están formados por un cuerpo principal cilíndrico-cónico donde los gases son alimentados tangencialmente. Al interior del equipo se forman dos vórtices (remolinos que separan el sólido del gas): uno periférico, que es descendente, y otro central, que es ascendente.

Las partículas más pesadas son lanzadas hacia las paredes, depositándose en la parte inferior del cono; el resto del gas forma un vórtice central que circula hacia arriba y sale por la parte superior del cilindro. La capacidad de separación del ciclón aumenta con la velocidad tangencial de la alimentación.

Parámetros de Diseño y Factores de Separación

El factor de separación “S” depende de la velocidad tangencial “VT” y del diámetro del cilindro “d”.

Los parámetros típicos para ciclones convencionales son:

• Diámetro (d): 30 cm.
• Velocidad Tangencial (VT): 15 m/s.
• Factor de separación (S): varía en el rango de 10 a 2500, siendo menor en aquellos sistemas de mayor diámetro y menor pérdida de carga.

Los ciclones permiten recuperar los sólidos secos de manera eficiente.

Ventajas y Desventajas de los Ciclones

La principal ventaja de los ciclones radica en su gran sencillez de construcción y bajos costos de instalación, operación y mantenimiento. Sin embargo, puede surgir un deterioro debido a la circulación de sólidos abrasivos a alta densidad.

Su principal desventaja es la baja eficiencia de remoción para granulometrías pequeñas (menores a 10 µm).

Filtros Industriales: Eficiencia en la Retención de Sólidos

Los filtros son ampliamente utilizados a escala industrial para el tratamiento de corrientes gaseosas.

El gas se hace circular a través de la unidad filtrante donde los sólidos quedan retenidos. A medida que la operación transcurre, se forma una película de sólidos que incrementa la capacidad de filtración, pero que aumenta progresivamente la pérdida de carga. Por lo tanto, los filtros deben ser limpiados periódicamente, ya que una vez que se colmatan (se saturan), la pérdida de carga puede ser hasta 10 veces mayor que la del filtro limpio.

Métodos de Limpieza y Materiales Filtrantes

• Sistemas mecánicos: incluyen vibración, uso de aire en contracorriente y choques de aire comprimido.
• Diseño modular: generalmente se diseñan los filtros en módulos separados, de modo que algunos mantienen su operación mientras otros son sometidos a limpieza.
• Medios filtrantes: se utilizan fibras naturales (lana y algodón) y fibras sintéticas (poliéster, fibra de vidrio).

Los factores que determinan su selección son: el costo, la permeabilidad, la resistencia mecánica, la resistencia contra ácidos y gases, y la resistencia a altas temperaturas.

Rendimiento y Limitaciones

Se pueden lograr altas eficiencias de depuración, llegando a remover el 100% de las partículas de un micrómetro (1 µm). Además, se recupera el producto seco y no se generan efluentes líquidos. Sin embargo, su uso está restringido por las altas temperaturas y los peligros de explosiones e incendios en el caso de polvos de alta combustibilidad.

Precipitación Electrostática: Tecnología de Alto Rendimiento

La precipitación electrostática se basa en la acción de un campo eléctrico sobre las partículas sólidas cargadas eléctricamente. Las partículas son cargadas mediante una corriente de electrones que circula entre los electrodos por efecto corona, gracias al alto voltaje existente entre ellos.

Las partículas son atraídas hacia electrodos colectores, donde se depositan y separan del resto de la corriente gaseosa. El gas fluye en dirección paralela a los electrodos.

Eficiencia y Consideraciones Operativas

Estos sistemas son altamente eficientes para remover partículas de tamaño pequeño, incluso menores a 1 µm, y presentan mínimas pérdidas de carga. Pueden recolectar más del 99% de las cenizas de los gases de combustión.

Si la cantidad de material fino es grande, es conveniente instalar primero un ciclón antes del precipitador electrostático para reducir la acumulación de material particulado al interior del equipo. Los precipitadores electrostáticos son muy caros y tienen costos de operación elevados debido a los altos requerimientos de energía eléctrica. Este tipo de equipo no es recomendable cuando se tiene presencia de compuestos combustibles o explosivos.