5/21/2018 17 CAPTULO 3

1/69

CAPTULO 3

3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE

SISTEMAS COLECTORES DE MANGAS.

Antes de revisar las razones que afectan el funcionamiento de un filtro

de mangas, es fundamental entender el concepto sistema. En

trminos muy simples, este concepto reconoce que el equipo de control

para la contaminacin ambiental es parte de un proceso, y por lo tanto,

para prever cmo disear o evaluar el rendimiento de este tipo de

equipos es necesario considerar el proceso completo.

esde el punto de vista de diseo, la primera nocin que se debe

discutir es el concepto de ca!da de presin o de carga. En el diseo de

un sistema de evacuacin se deben considerar diversos factores, uno

de ellos es la resistencia a la presin a travs del proceso. "ngenieros

de diseo estiman que la resistencia al flu#o de aire a travs del filtro de

mangas debe ser de $%%mm a &%%mm '( a ) pulgadas* de columna de

+&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

2/69

agua del lado limpio al lado sucio de la unidad. El ob#etivo del sistema

de evacuacin es transportar el flu#o de gas desde la fuente acia el

filtro de mangas o cualquier otro tipo de sistema de control para la

contaminacin de manera eficiente y efectiva. -or lo tanto, durante el

diseo del sistema de coleccin se deben considerar los siguientes

factores entre otros el volumen de polvo y el aire que se genera en el

punto de entrada, la distancia que el flu#o de gas debe recorrer asta el

final del colector, si e/isten sistemas de acondicionamiento, la

temperatura del flu#o de gas desde el punto de entrada al de salida, la

composicin qu!mica del flu#o de gas.

Asumiendo que se cuenta con la informacin anterior, el siguiente paso

para determinar el tamao del sistema es evaluar las caracter!sticas del

ventilador de acuerdo a la resistencia que encontrar0 a lo largo del

sistema. Es importante comprender que el flu#o de aire enfrenta

resistencia desde el punto de entrada a travs del conducto y en el filtro

de mangas, como as! tambin en todas las 0reas que necesitan ser

evaluadas para asegurar un funcionamiento adecuado del filtro, como

campanas de captura y accesorios a travs de la ducter!a.

El proceso puede sufrir diversas modificaciones como por e#emplo

aumento o disminucin de la produccin, cambios en el material

+1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

3/69

recolectado, etc., que pueden alterar el buen funcionamiento del

colector. 2ualquier cambio puede afectar el volumen de los flu#os de

gas que a su vez altera el funcionamiento del filtro. 3e considera que

para evaluar de manera apropiada el funcionamiento de un filtro de

mangas, es fundamental acer una evaluacin de los elementos

localizados antes y despus de l.

3.1. Cantidad de aire requerido de auerdo a! equi"o a

de#e$"o!%ar.

4n sistema de desempolvado puede ser concebido para atender

uno o m0s puntos dentro del proceso. -or e#emplo, en el ensacado

del cemento un sistema puede encargarse desde la alimentacin al

elevador asta el sistema de limpieza de fundas, considerando

inicialmente para esto el volumen de aire que ay que ventilar en

cada uno de los puntos que se incluyen dentro del ensacado5 esto

es lo primero a determinar para cualquier sistema de

desempolvado. E/isten est0ndares recomendados de acuerdo a

cada aplicacin al aire ambiente, la suma de los vol6menes de aire

de cada uno de los puntos a desempolvar ser0 el volumen total

que el sistema mane#ar0 y el dato inicial para el diseo del colector.

+(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

4/69

7"849A 1.$. esempolvado para el ensacado de cemento.

-ara poder determinar el volumen de aire total, recurriremos a la

tabla siguiente otorgada por :olcim 8roup 3upport a travs de su

departamento de tecnolog!a mec0nica. Este documento forma

parte del :olcim esign 2riteria que se utiliza para traba#os de

ingenier!a en las plantas y que est0 basado en consideraciones

tericas y emp!ricas.

++

5/21/2018 17 CAPTULO 3

5/69

;A;"A E A"9E A E3E?-@=A9 3E8B> E= EC4"-@ E

A24E9@ A= :@=2"? E3"8> 29";E9"A

+D

5/21/2018 17 CAPTULO 3

6/69

=a tabla considera el tipo de unidad a desempolvar y su tamao,

luego de esto, se tiene el caudal necesario para el sistema.

;enemos diferentes casos tales como bandas transportadoras,

alimentadores de placas, elevadores, etc.

3.&. Ca$"ana de a"tura

El polvo generado en el proceso debe ser capturado para que

pueda ser transportado acia el filtro. -ara este fin est0n

diseadas las campanas de captura, llevar el polvo generado

dentro del sistema. -equeas variaciones en la eficiencia de

captura de la campana puede resultar en aumentos significativos

de polvo fugitivo, siendo estos siempre mayores en porcenta#e que

las emisiones provenientes de cimeneas.

7"849A 1.&. Emisiones capturadasfugitivas

+F

5/21/2018 17 CAPTULO 3

7/69

=a ubicacin de la campanaes muy importante para la captura de

las emisiones debido a que el caudal dentro del ducto del sistema

var!a con el cuadrado de la distancia entre la campana y la fuente

de contaminacin.

C G '$%H&IA* 'Ecuacin $*

e donde

C G 2audal necesario en el punto de desempolvado

H G istancia desde la cara del ducto que da acia la fuente acia

el punto m0s le#ano de la fuente.

G =a velocidad de captura a la distancia H

A G Jrea de la entrada de la campana.

El diseo de la campanade captura en los puntos de succin

deber0 otorgar el tiro suficiente para levantar las part!culas que

est0n en combinacin con el aire ambiente pero sin capturar el

material que forma parte del flu#o principal.

En la industria del cemento, se utilizan campanas de capturas

cerradas que proveen un me#or control de las emisiones5 las tapas

de inspeccin y accesos deben ser lo m0s pequeos posibles.

+)

5/21/2018 17 CAPTULO 3

8/69

7"849A 1.1. ;ipos de campanas de captura

Es posible optimizar las campanas de captura considerando los

siguientes puntos

K =a campana debe ser ubicada lo m0s cercano posible a la

fuente de contaminacin

K =a entrada de la campana debe estar ubicada de tal manera

que aga que al menos, el patrn de movimiento del fluido se

desv!e acia ella.

K El anco de la campana debe ser mayor que el de la fuente de

contaminacin.

K 3e pueden colocar aletas dentro de la campana para llevar el

flu#o acia el ducto con menores prdidas.

+L

5/21/2018 17 CAPTULO 3

9/69

-rdidas de presin en campanas 2uando el aire entra en la

campana, prdidas din0micas ocurren, causando ca!das de la

presin total. Est0n dadas por

M-eG 2%-v'Ecuacin &*

onde

M-e G -rdidas a la entrada de la campana

2%G 7actor de prdida 'de acuerdo a la geometr!a*

-vG elocidad de presin

El valor absoluto de la presin est0tica en la succin de la

campana es el siguiente

-stG -vI M-e'Ecuacin 1*

3iendo

-stG =a succin de la campana

=a succin de la campana es la presin est0tica negativa medida

apro/imadamente 1 di0metros del ducto luego de la campana.

-ara campanas simples, la frmula es la siguiente

-stG '$ I 2%*.-v'Ecuacin (*

-ara el factor de prdida, e/isten tablas de donde se obtiene su

valor de acuerdo a las dimensiones y forma de la campana.

D%

5/21/2018 17 CAPTULO 3

10/69

7"849A 1.(. 2oeficientes de prdidas en campanas colectoras

=a cantidad de campanas de capturapara puntos de transferencia

en sistemas de bandas transportadoras deber0 ser igual a 15 el

primer punto de succin en la parte superior a la ca!da de la

primera banda, el segundo en la cola de la segunda banda 'detr0s

del cute de alimentacin* y el tercero en la parte frontal al cute

de alimentacin de la segunda banda, como vemos a

continuacin.

D$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

11/69

7"849A 1.+. 2ampanas en bandas transportadoras

El mismo caso aplica para alimentadores de placas, como se

indica en la figura siguiente

7"849A 1.D. 2ampanas en alimentadores de placas

D&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

12/69

7"849A 1.F. 4bicacin de campanas de captura en alimentadores

-ara el diseo de la campana de captura, ay que considerar que

a la salida de sta y entrada al ducto, la velocidad de transporte de

las part!culas deber0 llegar a $) ms como m!nimo, siendo sta la

velocidad promedio para polvos industriales provenientes

moliendas y mane#o general de materiales.

=a velocidad de captura es el nombre con que se conoce a la

velocidad de las part!culas flotantes sobre la cama de material en

sistemas transportadores antes de entrar a la campana de captura.

El polvo se mezcla con el aire en el punto de generacin y es

transportado a lo largo del ducto5 tomas e/perimentales de datos

D1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

13/69

an determinado los valores para las velocidades de captura en

condiciones ideales para la mayor!a de operaciones en la industria.

;A8@ E E=@2"AE3 E 2A-;49A

RANGO DE 'ELOCIDADES DE CAPTURA

CONDICION DE LADISPERSI(N DELCONTAMINANTE

APLICACI(N'ELOCIDAD DECAPTURA )$*#+

3ueltas sin velocidaden el aire

Evaporacin detanques

%.&+ a %.+

3ueltas con velocidadba#a del aire

;ransportadoresde ba#a velocidad

%.+ a $.%

8eneracin activadentro de la zona de

generacin

2utes decargadescarga detransportadores,

trituradoras

$.% a &.+

Alta velocidad dentrode la zona

?olienda,sandblasting &.+ a $%

En el :olcim esign 2riteria, encontramos una tabla que indica las

dimensiones para la construccin de las campanas en base al

volumen de aire en ese punto y las velocidades de entrada y salida

deseadas de las part!culas a travs de la campana. =a velocidad

de captura utilizada es de $.( ms, que se encuentra dentro del

rango permisible para su aplicacin.

D(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

14/69

;A

5/21/2018 17 CAPTULO 3

15/69

3.3. Di#e,o de duto#

-rincipios de flu#o de aire.K El diseo de ductos se fundamenta en

la mec0nica de fluidos y sus principios. -ara los an0lisis realizados

en diseos, es necesario establecer primeramente las propiedades

de los fluidos. -ara este fin, se designar0 como T a la densidad del

aire, tomada a &%U2 y a $ atm de presin, con esto

TaireG$.&%Vgm1. =a viscosidad cinem0tica se llama a la resistencia

al fluido a fluir, representada por W, y tiene un valor de $D/$%K(

m&s.

-ara el fluido es necesario realizar las siguientes asunciones

K 3e desprecian los efectos del intercambio trmico. 3i la

temperatura dentro de los ductos es significativamente

diferente a la del aire de los alrededores del ducto, se

producir!a intercambio de calor en consecuencia se tendr!a un

cambio de temperatura del aire y por tanto se modificar!a el

caudal.

K 3e considera que el aire es incompresible. 3i la prdida global

de presin en el sistema es superior a +%% mmdca la densidad

del aire cambiar0 apro/imadamente el +X y el caudal tambin

se modificar0. ;odos los fluidos son compresibles en cierto

DD

5/21/2018 17 CAPTULO 3

16/69

grado, pero un an0lisis incompresible es satisfactorio para

gases y vapores con velocidades alrededor de los &%ms.

K 3e supone que el aire es seco. =a presencia del vapor de agua

reduce la densidad del aire. -or lo que debe efectuarse una

correccin para tener en cuenta este efecto, se debe acer un

an0lisis -sicromtrico

K 3e desprecia el peso y el volumen del contaminante presente

en la corriente de aire. 3i e/isten altas concentraciones de

slidos o cantidades significativas de gases distintos al aire,

deben efectuarse las correcciones para tener en cuenta su

efecto.

2on esto es posible aplicar la ley de la continuidad que indica

[ ]

=

== 2

3.

mAs

mV

s

mQVAmcteAV 'Ecuacin +*

Y con el principio de la conservacin de la energ!a podemos aplicar

la Ecuacin de

5/21/2018 17 CAPTULO 3

17/69

[ ] [ ]

=

=s

m

s

mVmmD

s

m

mLs

mV h

22

1000Re

'Ecuacin F*

3i 9e Z &1%%, el flu#o es considerado laminar y el factor de friccin

ser0

Re

64

=f

'Ecuacin )*

-ara &1%%Z9eZ$%%%%, en la etapa de transicin, el factor de

friccin viene dado por

25.0Re

3161.0=f 'Ecuacin L*

@ tambin por la relacin iterativa

[ ][ ]

+=

fmmD

mm

f h Re

51.2

7.3log2

1 'Ecuacin $%*

-ara 9eS$%%%%, se trata de flu#o turbulento, tenemos la siguiente

frmula para el factor de friccin

237.0Re

221.00032.0 +=f 'Ecuacin $$*

D)

5/21/2018 17 CAPTULO 3

18/69

@tra alternativa para encontrar el factor de friccin, es el iagrama

de ?oody5 con el n6mero de 9eynolds y la rugosidad absoluta

podemos encontrar el valor del factor de friccin

7"849A 1.). iagrama de ?oody

2uando se trata del diseo de ductos, es necesario encontrar las

prdidas debido a las resistencias friccional y din0mica del

sistema. -ara las prdidas por friccin tenemos la ecuacin de

arcy, a continuacin

DL

5/21/2018 17 CAPTULO 3

19/69

[ ]

[ ]mmDs

mV

m

kgmfL

Ph

f2

10002

22

3

=

'Ecuacin $&*

Y para las prdidas din0micas causadas por los accesorios en las

tuber!as, tenemos

2

2

2

2

3

= s

mV

mKgKPv 'Ecuacin $1*

3iendo V el factor de friccin por prdidas din0micas, de acuerdo a

la geometr!a del accesorio utilizado y sus dimensiones.

2ambios de presin en el sistema -ara secciones de ductos de

0rea constante, la prdida de presin total y la prdida de presin

est0tica se mantienen constantes. En los puntos de transicin en

donde aumenta o disminuye la seccin transversal, la prdida de

presin de velocidad disminuye de igual manera que la prdida de

presin total, pero la prdida de presin est0tica puede disminuir o

aumentar, dependiendo de la disminucin o aumento de la seccintransversal siguiente.

F%

5/21/2018 17 CAPTULO 3

20/69

7"849A 1.L. 2ambios de presin en el sistema

@tra manera de apreciar los cambios de presin, se encuentra en

la figura siguiente

7"849A 1.$%. 2ambios de presin en el sistema

F$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

21/69

4na vez que el volumen de aire en cada punto es determinado y

conocido, los ductos deben ser diseados correctamente. uctos

redondos son preferidos porque ofrecen mayor uniformidad a la

velocidad de transporte evitando cambios en el comportamiento de

las part!culas en el aire o gas y porque pueden soportar presiones

est0ticas m0s altas que los ductos cuadrados. 4na adecuada

velocidad del gas dentro del ducto permitir0 que el polvo sea

transportado #unto con el.

5/21/2018 17 CAPTULO 3

22/69

3iendo C el caudal necesario para el sistema, A el 0rea de la

seccin transversal del ducto y la velocidad de transporte '$)

ms*.

-rdidas en ductos -ara sistemas de desempolvado, es positivo

tener codos con la relacin r S $.+5 si la relacin es menor a esta

cantidad, la abrasin puede reducir el tiempo de vida generando

desgaste y prdidas en el sistema. 7recuentemente se encuentran

diseos de ductos con problemas en los codos y variaciones de

secciones, causando un acelerado desgaste en las paredes del

ducto.

7"849A 1.$$. 9elacin r de codos en ductos

F1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

23/69

F(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

24/69

A mayor n6mero de puntos de succin en el sistema, resulta m0s

dif!cil balancearlo para que sea efectivo. Es por esto que se

recomienda que m0/imo sean ) puntos por sistema de

desempolvado. =os ductos orizontales deber!an ser evitados5

grandes consecuencias por efecto de la abrasin y segregacin de

material se presentan cuando los ductos son orizontales. -ara

evitar la acumulacin de polvo, se recomienda que la pendiente de

los ductos para el caso de la caliza y cemento sea 1%U, y para el

cl!nQer sea (+U, con respecto al e#e vertical.

7"849A 1.$&. -endientes en ductos para caliza, cemento y cl!nQer

:olcim esign 2riteria recomienda para el diseo de codos y

ramales en ductos, la utilizacin de la siguiente informacin en la

figura 1.$1. 3abiendo que es importante mantener la misma

velocidad a lo largo de ducto por las consideraciones antes

mencionadas, en cada punto de succin se mane#ar0 un caudal

establecido y con una velocidad requerida igual para todo el

F+

5/21/2018 17 CAPTULO 3

25/69

sistema, entonces queda por determinar el 0rea de la seccin

transversal del ducto. 2ada diseo de arreglos 'codos, uniones,

etc.* tiene su coeficiente de prdidas, que deber0 ser considerado

en el diseo de la ducter!a #unto a la presin de velocidad.

7"849A 1.$1. iseo de ductos

7"849A 1.$(. 2onservacin de masa en ductos

FD

5/21/2018 17 CAPTULO 3

26/69

7"849A 1.$+. iseo de codos y ramales en ductos

FF

5/21/2018 17 CAPTULO 3

27/69

A medida que los diferentes ramales pertenecientes a los

diferentes puntos de captura se unen para llegar al filtro como uno

solo, el caudal aumenta, y si consideramos que la velocidad del

flu#o debe ser la misma, entonces el 0rea deber0 aumentar, lo que

implica que el balance neto del flu#o volumtrico debe ser igual a

cero.

7"849A 1.$D. elocidad constante en ductos

3e recomienda para establecer las dimensiones de codos y

ramales en ductos, utilizar la figura 1.$+. proveniente del :olcim

esign 2riteria, en la que en base al di0metro del ducto y el

0ngulo de inclinacin de acuerdo al material, podemos determinar

el resto de dimensiones. "ncluye codos asta los L%U de

inclinacin.

F)

5/21/2018 17 CAPTULO 3

28/69

3.-. Co!etor de "o!%o

El cuerpo principal del colector tiene 1 secciones5 una seccin de

aire limpio 'plenum limpio* en la parte superior, la c0mara de

filtrado que contiene un n6mero de mangas cil!ndricas en la parte

central, y una tolva para alo#ar el polvo en la parte inferior. =as tres

partes mencionadas est0n separadas por una l0mina que tiene

como fin mantener la c0mara de filtrado separada del plenum de

aire limpio.

El aire contaminado entra al colector pasando por un difusor, que

absorbe el impacto de las part!culas debido a su velocidad al

ingresar, distribuyendo el aire y reduciendo la velocidad. Al reducir

la velocidad de las part!culas, causa que las m0s pesadas se

precipiten a la tolva para ser descargadas posteriormente fuera del

filtro. El aire con las part!culas m0s finas fluye acia la unidad o

c0mara de filtrado depositando las part!culas del polvo fino en la

parte e/terior de las mangas. El aire limpio contin6a acia el

plenum limpio y finalmente llega a la atmsfera.

=as mangas peridicamente se limpian por un moment0neo pulso

de alta presin de aire comprimido que viene desde la parte limpia

del filtro. =as flautas, ubicadas en base a un arreglo rectangular

FL

5/21/2018 17 CAPTULO 3

29/69

formando filas sobre cada fila de las mangas, son las encargadas

de llevar el aire comprimido y generar el pulso.

7"849A 1.$F. Elementos mec0nicos en un colector de polvo

)%

5/21/2018 17 CAPTULO 3

30/69

El golpe de aire generado por el pulso se optimiza con el uso de

venturis localizados en la parte superior de las mangas, que logra

una distribucin uniforme del pulso de aire a lo largo de la manga

en las dos v!as 'ida y retorno*.

4n temporizador de control de pulsos lleva la secuencia de los

ciclos de limpieza. En este punto se utiliza control por tiempo o por

presin diferencial.

3.-.1. Entrada di#tri/ui0n de !u2o

4na buena distribucin del flu#o de gas no necesariamente

significa tener tambin una buena distribucin del polvo,

sin embargo, una buena distribucin de gas va de la mano

con una me#ora en la distribucin del polvo. El flu#o de gas

con polvo que ingresa no es muy positivo si entra en

contacto directo con las paredes internas del filtro y con

las mangas5 una mala distribucin da como resultado

cortos ciclos de limpieza, alto consumo de aire comprimido

y una vida de mangas corta.

)$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

31/69

4sualmente se acostumbra a colocar una planca

deflectora a la entrada al filtro, causando que el polvo con

gas impacte contra ella precipitando las part!culas grandes

a la parte inferior de la tolva, pero debido al tiro producido

por el ventilador, el flu#o de aire con polvo fino sigue su

camino acia las mangas pero no lo ace de manera

distribuida.

7"849A 1.$). iseo t!pico en la entrada del filtro

)&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

32/69

=a corriente de aire con polvo circula bastante cerca de las

paredes de la tolva y siempre en direccin de las mismas

mangas causando un desgaste prematuro en ellas. Este

caso es m0s cr!tico en tolvas angostas. =as tolvas y las

mangas sufren desgaste por abrasin.

4n me#or diseo consiste en colocar deflectores de

manera escalonada uniformemente,

7"849A 1.$L. iseo me#orado a la entrada del filtro

El difusor disminuye la velocidad para evitar la fluidizacin,

precipitando la ca!da. 2on esto se tiene un caudal con

)1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

33/69

mayor uniformidad reduciendo la turbulencia5 adem0s,

ampliar el di0metro del ducto a la entrada, reduce la

velocidad del gas. 3on sencillos de instalar y econmicos.

7"849A 1.&%. iseo me#orado para deflectores

@tra consideracin que se debe tener es evitar que el

n6mero de entradas al filtro sea mayor a una. 4na sola

entrada garantiza una circulacin del flu#o normal, en tanto

que si al filtro llegan & o m0s ductos, sus flu#os respectivos

se encontrar!an causando turbulencia a la entrada,

generando m0s prdidas en el sistema.

)(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

34/69

3.-.&. 'e!oidad de i!trai0n

=a m0/ima velocidad de filtracin permitida depende de la

resistencia al flu#o otorgado por la capa de material

recolectado que se forma en la manga y por la abilidad

del sistema de limpieza de las mangas. Es necesario

controlar los aumentos de la presin diferencial, que

aumenta cuando

o Aumenta la velocidad de filtracin

o Aumenta el espesor de la capa de polvo en las mangas

o Es mayor la finura del polvo

o Es mayor la umedad del polvo

o Es mayor el tiempo de servicio de las mangas

-ara una efectiva limpieza de las mangas, es necesario que

e/ista un flu#o de gas reverso acia las mangas5 esto se

puede conseguir con alta presin de limpieza en los filtros

pulseK#et, o tambin con grandes vol6menes de gas

fluyendo en la direccin contraria, como los filtros de aire

reverso. 2uando la presin diferencial a travs de las

mangas es muy alta, la limpieza es insuficiente, logrando

que las mangas se taponen r0pidamente.

)+

5/21/2018 17 CAPTULO 3

35/69

3.-.3. Re!ai0n airete!a

=a relacin aire tela es una simple relacin matem0tica

utilizada para medir la cantidad de tela filtrante disponible

para filtrar un volumen de aire dado a un caudal dado.

E/isten relaciones aireKtela est0ndares basadas en el

mecanismo de limpieza, utiliz0ndolas para determinar los

l!mites operacionales de un filtro de mangas, para el filtro

de sacudido la relacin es %.F+ K %.L% m1m&min '&.+ K

1.%$*5 para el de aire reverso es %,D% K %,F+ m1m1min

'&.% K &.+$* y para el pulse #et es $.+% K $.)% m1m&min

'+.% [ D.%$*

-ara determinar la relacin aireKtela utilizamos las

siguientes e/presiones

[ ]2

3

min/

mA

mQ

TAT

='Ecuacin $+*

e donde C es el caudal de diseo del colector y del

sistema y A;es el 0rea total filtrante, que viene dada por

mmmT xLxDxCA = 'Ecuacin $D*

3iendo 2m la cantidad de mangas en el filtro, m el

di0metro de las mangas y =mla longitud de las mangas.

)D

5/21/2018 17 CAPTULO 3

36/69

3.-.-. 'e!oidad a#endente

@ tambin llamada velocidad intersticial, es la velocidad

del gas sucio calculada tericamente entre las mangas del

filtro en la parte inferior de la manga. Esto se presenta

independientemente el diseo de entrada del gas.

7"849A 1.&$. elocidad ascendente

=a m0/ima velocidad permitida depende de la direccin

del flu#o de gas entre las mangas y la velocidad final de las

)F

5/21/2018 17 CAPTULO 3

37/69

part!culas grandes que an ca!do a la tolva por gravedad

luego de ser impactadas contra los deflectores.

4sualmente, el valor de la velocidad ascendente que debe

mantenerse en sistemas colectores au/iliares es de $.%

ms o m0/imo $.1 ms.

-ara el c0lculo de la velocidad ascendente tenemos

[ ] [ ] [ ]

[ ]

=

=

4.;

22

2

3

mDCmbmaA

mA

s

mQ

s

mV mmi

i

a

'Ecuacin

$F*

3iendo a el anco de la c0mara de limpieza del filtro y b el

largo de la c0mara.

3.-.4. Di$en#iona$iento de $an5a#

=as dimensiones de las mangas dependen de la eficiencia

de limpieza y de las dimensiones de la c0mara de filtrado.

8eneralmente el di0metro de las mangas se encuentra

entre loa $&%mm y $D%mm. -or efectos de estandarizacin

por parte de los proveedores de mangas, la mayor!a de los

filtros deben coincidir de cierta manera para que

solamente una medida y tipo de mangas sea utilizado.

))

5/21/2018 17 CAPTULO 3

38/69

A medida que aumenta la longitud de las mangas es

posible que no queden perfectamente verticales en el

monta#e, causando que se toquen las mangas en la parte

inferior de ellas, provocando desgaste debido a la friccin5

adem0s, las mangas m0s largas son m0s dif!ciles para

limpiar en caso de que un agu#ero sea la causa del ingreso

de polvo a la manga.

3e recomienda cumplir la siguiente relacin para evitar el

problema descrito anteriormente

[ ]

25mD

mL

m

m'Ecuacin $)*

3iendo =mla longitud de la manga y mel di0metro de la

manga.

En cuanto a las costuras de las mangas, deben ser

colocadas a (+U con respecto al pasillo entre mangas

debido a que por efectos del sacudido durante la limpieza,

las mangas tienden a generar un movimiento leve acia el

lado opuesto de la costura. Al colocar las mangas a (+U,

tenemos una mayor distancia entre los lados opuestos de

las costuras, evitando el contacto entre ellas.

)L

5/21/2018 17 CAPTULO 3

39/69

7"849A 1.&&. 2osturas al momento de ubicar las mangas

@tro punto importante es el denominado pellizco. Estepellizco es necesario para que la manga tenga facilidad de

movimiento ligero durante la limpieza. 3i se mantuviera

r!gida por falta del pellizco, el aire de limpieza a alta

presin no ser!a suficiente para generar una onda en

reaccin al pulso de aire.

L%

5/21/2018 17 CAPTULO 3

40/69

7"849A 1.&1. -ellizco para mangas

3.-.6. Di#tania entre $an5a#

=a distancia m!nima entre mangas debe ser +%mm y

F+mm como m!nimo entre mangas y paredes. Esta

consideracin es muy importante debido a que va de la

mano con la velocidad ascendente. 3i acercamos m0s las

mangas suceder0n dos cosas5 primeramente las mangas

en el momento de la limpieza entrar0n en contacto una

con otra reduciendo su vida 6til5 por otro lado, al reducir el

espacio entre mangas, la velocidad ascendente

aumentar0, que es un aspecto per#udicial para el momento

de la limpieza porque evitar!a que el material que es

desalo#ado por el pulso de aire descienda libremente, sino

que inmediatamente ar!a que las part!culas de polvo

vuelvan a subir, permaneciendo el diferencial de presin

L$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

41/69

alto constantemente causando desestabilizacin en el

sistema.

3.-.7. N8$ero de $an5a# "or o!u$na

El n6mero m0/imo de mangas por columna no debe ser

mayor a $+ o$D.

7"849A 1.&(. >6mero de mangas por columna

?ientras mayor sea el n6mero de mangas, la longitud de

la flauta que transporta el aire comprimido para la limpieza

ser0 mayor, y con esto las prdidas ser0n mayores al

llegar a la 6ltima columna de mangas, afectando la

limpieza. -or esto se recomienda que el n6mero m0/imo

de mangas por columna sea $D.

L&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

42/69

3.-.9. Cana#ti!!a#

=as canastillas son utilizadas con el fin de que en los

periodos de limpieza o filtracin, las mangas no colapsen

manteniendo su forma cil!ndrica a lo largo de la misma.

=as canastillas son b0sicamente un alambrado,

preferiblemente de una sola pieza y resistente a la

corrosin, que tiene forma cil!ndrica con anillos de forma

circular a lo largo de la manga y con varillas verticales

para completar la forma cil!ndrica y poder alo#arse dentro

de la manga.

7"849A 1.&+. 2anastilla para mangas

-or lo general, para mangas con di0metros menores a

$D%mm, la cantidad de varillas verticales estar0 entre ) y

$&5 mientras que para mangas con di0metros mayores a

L1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

43/69

&%%mm, ser0n desde $D asta &% varillas. =os tipos de

canastillas de acuerdo a su parte superior, se indican a

continuacin

7"849A 1.&D. ;ipos de canastillas

3.-.:. ;i2ai0n de !a# $an5a#

=as mangas se aseguran a la l0mina portamangas en la

parte superior de la c0mara de limpieza. En ning6nmomento el seguro de la manga tiene la funcin de

soportar el peso de la canastilla. =a canastilla se soporta

desde la l0mina portamangas en la parte superior de sta.

=os seguros de las mangas se utilizan para que las stas

L(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

44/69

no se suelten durante la limpieza de#ando a las canastillas

sin superficie filtrante.

7"849A 1.&F. 7i#acin de mangas con fle#e met0lico.

3.-.1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

45/69

muy alta y no aplica para los filtros de aire reverso porque

la tensin que sufren las mangas al limpiar es mayor que

en otros tipos de filtros.

7"849A 1.&). ;ipos de te/tiles para mangas

=a seleccin del te/til es un aspecto sumamente

importante para la operacin de cualquier filtro de mangas.

ependiendo de la seleccin, el sistema funcionar0

correctamente durante la operacin o presentar0

problemas, Entre los aspectos m0s importantes a

considerar para la seleccin tenemos

o ;ipo de colector, particularmente su tipo de limpieza

o >ivel de umedad

o ;emperatura

LD

5/21/2018 17 CAPTULO 3

46/69

o 2omposicin qu!mica de la mezcla gaspolvo

o Abrasividad del material

Adem0s, el medio filtrante debe satisfacer las siguientes

condiciones

o Alta permeabilidad, para menores prdidas

o 8ran capacidad para soportar esfuerzos

o Estabilidad trmica a temperatura de operacin

o Estabilidad dimensional

;A

5/21/2018 17 CAPTULO 3

47/69

;A

5/21/2018 17 CAPTULO 3

48/69

LL

5/21/2018 17 CAPTULO 3

49/69

3.-.11. 'enturi#

=os venturis son componentes integrales en la mayor!a de

colectores del tipo pulseK#et. 3e encarga de dirigir el

disparo de aire comprimido acia el centro de la manga

con el fin de prevenir abrasin provocada por posibles

desalineamientos de las flautas. 4na buena configuracin

de los venturis garantiza un eficiente desprendimiento de

la capa de polvo y aorro en el consumo de aire

comprimido al ser m0s eficiente la limpieza por cada

disparo generado.

7"849A 1.&L. enturi para filtros de mangas pulseK#et

3i los venturis sufren alg6n desperfecto, el aire

comprimido no alcanza la velocidad requerida para limpiar

efectivamente las mangas.

$%%

5/21/2018 17 CAPTULO 3

50/69

@tro punto importante del venturi, es que adem0s crea una

entrada de aire secundario a la manga. Esto se da por la

velocidad de entrada de aire comprimido y por la forma del

venturi que crea una succin en el momento que se

produce el disparo de la v0lvula.

=a ubicacin de la flauta en relacin al venturi es muy

importante5 para efectos de que se produzca la energ!a de

velocidad necesaria, su ubicacin respectiva debe cumplir

la siguiente relacin

;an FU G dH 'Ecuacin $L*

7"849A 1.1%. 4bicacin venturi vs. flauta

$%$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

51/69

3.-.1&. To!%a de de#ar5a

-or lo general, el polvo tiende a aglomerarse en las

paredes de la tolva debido a que las esquinas son rectas.

3e recomienda que las esquinas de las tolvas sean

redondeadas y que el 0ngulo de inclinacin no sea menor

a ++U.

4n problema frecuente que se presenta, es la

aglomeracin del material en tolvas piramidales debido a

la pequea abertura de descarga y a la ba#a inclinacin de

las paredes evitando que el material se mueva por

gravedad con facilidad. -ara este caso, se recomienda

modificar la salida colocando un transportador sin fin

directamente a la salida de la tolva en lugar de colocar

primeramente compuertas doble pndulo o v0lvulas

rotatorias.

7"849A 1.1$. Atoramiento de tolva

$%&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

52/69

7"849A 1.1&. ?odificacin de tolva

3.-.13. '=!%u!a# a !a #a!ida

-osterior a la tolva de descarga, se encuentran las

v0lvulas que acen el sello para evitar la entrada de aire

falso no calculado en el sistema. ;enemos las v0lvulasrotatorias y la pendulares 'dobles o triples*.

8eneralmente, las v0lvulas rotatorias se utilizan para el

cemento y caliza5 las pendulares se utilizan con el cl!nQer.

El mantenimiento de estos elementos es igual de

importante que cualquier parte del sistema5 ay que

controlar el desgaste de las aletas de las v0lvulas

rotatorias con respecto a la coraza y de igual manera, el

movimiento de las pendulares debe ser libre. Alg6n

trabamiento de una pendular podr!a generar atoramientos

$%1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

53/69

en las tolvas si es que fall cerrada, o entrada constante

de aire falso si fall abierta.

3.-.1-. C=$ara !i$"ia

El uso de una c0mara de gas limpio en lugar de simples

compuertas superiores resulta en una me#or pr0ctica para

mantenimiento. =a altura de la c0mara limpia debe ser

mayor que la longitud de las mangas con el fin de poder

sacar las canastillas acia arriba y adem0s para permitir el

ingreso del personal de mantenimiento.

En una c0mara de gas limpio del tipo \alQ in plenum se

tiene una sola compuerta para entrada y salida, mientras

que ante la ausencia de una c0mara de este tipo, son

varias las compuertas en la parte superior que ay que

abrir para el mantenimiento, no olvidando que ay mayor

posibilidad de entrada de aire falso al sistema.

3.4. Se!ei0n de! %enti!ador

El ventilador es el corazn del sistema. 2ontrola el flu#o de gas en

el punto de generacin de la contaminacin y en el resto del

$%(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

54/69

sistema y sus componentes. -roveen la energ!a necesaria para

que el flu#o logre vencer la resistencia 'o ca!da de presin* a travs

de la ducter!a y colector.

E/isten & tipos de ventiladores a/iales y centr!fugos. En sistemas

de control de la contaminacin, los ventiladores centr!fugos son los

mayormente utilizados.

7"849A 1.11. entilador centr!fugo

4n ventilador centr!fugo tiene una turbina compuesta por un

n6mero de aletas montadas alrededor de la manzana. El gas

desde el lado de la turbina, gira L%U, acelera y pasa acia las

aletas del ventilador. =os ventiladores centr!fugos pueden alcanzar

altas presiones en el flu#o de gas, por lo tanto, son los m0s

eficaces para procesos industriales y para los sistemas de control

de la contaminacin.

$%+

5/21/2018 17 CAPTULO 3

55/69

El uso de dampers a la entrada o salida del ventilador es

frecuente5 son utilizados para controlar el flu#o de gas al o desde el

ventilador.

=os dampers en la salida imponen una resistencia al flu#o que es

utilizado para el control del flu#o de gas5 mientras que los dampers

colocados a la entrada se a#ustan a las diferentes condiciones del

proceso de acuerdo al flu#o de gas que el ventilador debe mane#ar.

;ipos de turbinas en ventiladores centr!fugos

E/isten 1 tipos de turbinas

K Curvas hacia delante.K En el sentido de la rotacin del

ventilador. 3on afectados enormemente por flu#os de gas con

material particulado. >o son utilizados en sistemas colectores.

K Curvas hacia atrs.K Este tipo de ventiladores est0n diseados

para mane#ar flu#os de gases con una pequea concentracin

de material particulado. 3on m0s eficientes.

K Radiales.K =as aletas radiales son las que me#or desempeo

tienen para flu#o de gases con alta concentracin de material

particulado.

$%D

5/21/2018 17 CAPTULO 3

56/69

7"849A 1.1(. ;ipos de turbinas

=eyes de los ventiladores

3on ecuaciones que ayudan a simplificar el estudio de ventiladores

similares o de un mismo equipo en diferentes condiciones.

3e convierten en reglas de conversin para calcular par0metros

desconocidos a partir de variables conocidas

3u mayor utilidad se da al probar nuevos diseos en

laboratorio, mediante modelos y cuando se tienen que suponer

nuevas condiciones de operacin de un equipo e/istente

5/21/2018 17 CAPTULO 3

57/69

&. =a presin cambia en razn directamente proporcional a un

cambio de densidad

-]G 'T ^ T* P - 'Ecuacin &$*

1. =a presin es cuadr0ticamente proporcional a un cambio en el

di0metro del rodete impulsor de la velocidad

-]G ']*& P 'n]n* & P - 'Ecuacin &&*

(. =a potencia consumida >, varia proporcionalmente a la quinta

potencia en un cambio de di0metro, c6bicamente cuando varia

la velocidad y en forma proporcional directa si cambia la

densidad del flu#o

>]G ']*+ P 'n]n*1 P 'T] T* P > 'Ecuacin &1*

9egulacin en ventiladores

=os procesos industriales requieren que un ventilador sea vers0til y

sea capaz de adaptarse a las variaciones que en el sistema

aerodin0mico se presentan por

$. 2ambios en los requerimientos de flu#o por variaciones en la

calidad o cantidad de produccin

&. 2ambios durante el arranque o paro de las l!neas de

produccin, etc.

$%)

5/21/2018 17 CAPTULO 3

58/69

7"849A 1.1+. 2omportamiento de un ventilador

Uso de compuerta en la descarga:

K 8eneracin de otras curvas de sistema

K

5/21/2018 17 CAPTULO 3

59/69

Uso de compuerta en la succin:

K 8eneracin de otras curvas de comportamiento

K =as compuertas en succin pueden considerarse m0s

f0cilmente como parte del ventilador que las de da descarga.

K

5/21/2018 17 CAPTULO 3

60/69

7"849A 1.1). @peracin con velocidad variable

4na vez revisados los conceptos que tienen que ver con

ventiladores industriales, podemos indicar que para la seleccin de

un ventilador, debemos basarnos en la presin est0tica del sistema

que le corresponde compensar al ventilador, de acuerdo a la

siguiente frmula

0,PPP

tst = 'Ecuacin &(*

3iendo -st la presin est0tica del ventilador, -W,% la presin de

velocidad a la salida de ventilador y -t la presin total del

ventilador, que viene dada por la e/presin

dnup

Fi

t

Fi

tt nniPPPdn

i

up

i+=+=

,......2,01; 'Ecuacin &+*

$$$

5/21/2018 17 CAPTULO 3

61/69

onde 7upy 7dnson las secciones de ductos que est0n flu#o arriba y

flu#o deba#o de un ventilador y -tes la presin total.

En un sistema como el siguiente por e#emplo

;enemos 1 puertos destino ), D, + y tenemos & puertos origen $,

&. 3on L secciones en total en D arreglos posibles que se indican a

continuacin

K Arreglo $ $, 1, (, L, F, +.

K Arreglo & $, 1, (, L, F, D.

K Arreglo 1 $, 1, (, L, )

K Arreglo ( &, (, L, F, +

K Arreglo + &, (, L, F, D.

K Arreglo D &, (, L, ).

e donde, en base a la frmula que se indic anteriormente,

podemos formar un sistema de ecuaciones para encontrar - t, tal

como se indica

$$&

5/21/2018 17 CAPTULO 3

62/69

8942

67942

57942

89431

679431

579431

PPPPP

PPPPPP

PPPPPP

PPPPPP

PPPPPPP

PPPPPPP

t

t

t

t

t

t

+++=

++++=

++++=

++++=

+++++=

+++++=

3.6. Con#ideraione# "ara !a >i$enea

-or lo general, en sistemas pulse #et au/iliares, no se utilizan

cimeneas. =a salida del ventilador es directamente a la

atmsfera, pero cuando se requiera utilizar cimeneas, ay que

considerar lo siguiente

K ebe ser m0s alta que cualquier edificio cercano a ella.

K =os gases deben disiparse con el viento

K El uso del llamado gorro cino ace que el posible polvo que

salga debido a alg6n mal funcionamiento del sistema, se

precipite acia el suelo, pero su ubicacin es importante

porque podr!a sofocar al colector, aumentando la presin en

funcin de la altura en la que se encuentra con respecto a la

parte superior de la cimenea.

K En casos de lluvia, cierto material es segregado acia aba#o, es

por esto que se recomienda el uso de tubos concntricos, para

que este material circule entre ellos.

$$1

5/21/2018 17 CAPTULO 3

63/69

3.7. Contro! de !i$"ie?a

En colectores tipo pulseK#et, el ob#etivo de la limpieza no es solo

remover el polvo colectado, sino que con esto, se produce un

cambio en la presin diferencial del filtro. En unidades con altas

velocidades ascendentes, la separacin de finas part!culas de

polvo puede ocurrir, creando una capa de polvo muy densa. Este

tipo de situaciones crea una resistencia al flu#o de aire y mayores

presiones diferenciales.

7"849A 1.1L. =impieza por aire comprimido para pulseK#et

Es esencial para una buena operacin del sistema, libre de

problemas, que la calidad del aire comprimido sea buena, es decir

que este sea seco, adem0s de un buen volumen de aire.

4sualmente la presin requerida para la limpieza es de D bar.

$$(

5/21/2018 17 CAPTULO 3

64/69

3ecuencia de pulsos

=a secuencia de pulsos #uega un papel importante en la limpieza,

b0sicamente porque puede provocar el reingreso de material

recolectado a la manga. -ulsar una columna que est0 #unto a otra

de manera secuencial, puede causar que las part!culas finas

migren acia la columna que fue limpiada previamente. Alternar

los pulsos entre las columnas puede me#orar la limpieza.

7"849A 1.(%. 3ecuencia incorrecta y correcta de pulsacin

Adem0s de eso, una manga limpia presenta menor resistencia al

flu#o, por lo tanto, la velocidad en las cercan!as de esa manga

aumentar0 y con esto, si la columna siguiente #unto a esa entra en

etapa de limpieza, el material sacudido en lugar de ir acia la

tolva, va a tender a ir acia las mangas limpias, evitando que la

presin diferencial ba#e notablemente, aumentando los pulsos y

consumos de aire comprimido.

$$+

5/21/2018 17 CAPTULO 3

65/69

2iclos de pulsacin

=os ciclos de limpieza para colectores pulse #et deben ser

diseados de manera que la duracin produzca una corto y directo

pulso para crear una efectiva onda en la manga. -or lo general, la

duracin debe estar entre %.$% y %.$+ segundos.

=a frecuencia de la limpieza es importante para tener una

adecuada retencin de la capa de polvo. -uede variar entre F y 1%

segundos, pero lo ptimo es utilizar manmetros de presin

diferencial para que controlen las frecuencias de limpieza por

demanda dependiendo de la presin y no por tiempo, entre la

c0mara limpia y la c0mara de limpieza, como se observa a

continuacin

7"849A 1.($. ?anmetro diferencial.

$$D

5/21/2018 17 CAPTULO 3

66/69

Este tipo de sistemas autom0ticamente iniciar0 el proceso de

limpieza cuando la presin diferencial llegue al m0/imo permitido y

se detendr0 cuando llegue al m!nimo establecido en el

manmetro.

@tro aspecto importante es la utilizacin de un sistema con

capacidad de memoria para que al inicio de la secuencia de

limpieza lo aga por la siguiente columna correspondiente al orden

establecido inicialmente, evitando que reinicie la limpieza siempre

en la misma columna a termino de cada ciclo.

iafragmas y v0lvulas solenoides

3i las v0lvulas o los diafragmas est0n averiados, el sistema de

limpieza no traba#a adecuadamente.

7"849A 1.(&. 7uncionamiento de la v0lvula solenoide y diafragma

$$F

5/21/2018 17 CAPTULO 3

67/69

0lvula de purga

=as v0lvulas de purga est0n concebidas para eliminar el e/ceso de

umedad en el tanque de aire comprimido antes de que entre a la

unidad de limpieza, para evitar corrosin, y polvo 6medo en la

parte superior de las mangas.

7"849A 1.(1. 0lvula de purga

Actualmente e/isten v0lvulas de purgas autom0ticas localizadas

en la parte inferior del tanque y conectadas a una v0lvula de pulso.

2uando esta dispara, la v0lvula de purga se abre removiendo la

e/cesiva umedad.

3.9. @a!aneo de !u2o#

4n procedimiento pr0ctico para realizar el balanceo de sistemas

en funcionamiento es a travs de la colocacin de una placa

orificio en determinada seccin del ducto que lo necesite.

$$)

5/21/2018 17 CAPTULO 3

68/69

7undamentalmente, esto surge por la necesidad de mantener una

velocidad constante del flu#o a lo largo de la ducter!a, para nuestro

caso entre $) ms y &% ms. En base a esto procedemos a la toma

de velocidades con un ;ubo de -itot en diferentes puntos de la

ducter!a, pero siempre comenzando por la parte m0s cercana al

colector. El ob#etivo es determinar la velocidad del flu#o que est0

circulando por ese punto e ir a#ust0ndola por medio de una

compuerta guillotina que en base a la distancia que se introduce la

compuerta, podemos obtener la geometr!a de la placa orificio a ser

colocada perennemente.

El procedimiento b0sicamente es el siguiente

K Abrir todas las compuertas del sistema al m0/imo

K eterminar los puntos a tomar velocidades empezando por el

m0s cercano al colector

K ;omar la lectura de la velocidad y acer los a#ustes necesarios

para obtener la velocidad requerida en caso de no tenerla.

K ?edir la longitud de la placa guillotina que ingres para obtener

la velocidad requerida.

K ;omar la lectura de velocidad en el punto siguiente, medir la

longitud y repetir para los puntos siguientes.

$$L

5/21/2018 17 CAPTULO 3

69/69

2on las longitudes de la placa guillotina, podemos obtener el

di0metro de la placa orificio mediante la siguiente relacin

'Ecuacin &D*

e donde

7"849A 1.(( -laca orificio y guillotina

$&%