precipitadores electrostÁticos (diseño ambiental) (1) (2)

7/30/2019 PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS (diseo Ambiental) (1) (2)

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PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS

Integrantes:

Esmeralda Alvarado CI: 12435064

Geisa Sivira CI:17033492

Ismar Fernndez CI: 17379002

Jonathan Lucena CI:13267096

Oriana Saavedra CI:


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1.-PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS:

El precipitador electrosttico es un dispositivo utilizado para la descontaminacin delaire que utiliza las fuerzas elctricas para la remonicin de la fraccin slida de un efluente,dirigiendo las partculas hacia las placas del colector. Las partculas se cargan mediante elchoque con iones gaseosos creados por la ionizacin del aire creado entre los electrodos,tras la carga las partculas siguen las lneas de campo producidas por el alto voltaje hasta lasuperficie del electrodo colector. Las partculas deben ser eliminadas de las placas yrecolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen en la corriente gaseosa.

2.-TIPOS DE PRECIPITADORES:

2.1.-PRECIPITADOR DE PLACA-ALAMBRE:Consta de placas paralelas y alambres entre las placas. Esta disposicin permite muchaslneas de flujo operando en paralelo, y a su vez pueden ser muy altas, lo que permite a estetipo de precipitador tratar grandes volmenes de flujo. Las placas son el electrodo colector,que deben ser golpeteadas peridicamente para desprender el material recolectado. Hay quetener en cuenta la resistividad del material recolectado, ya que altas resistividades provocanla situacin de corona invertida (se inyectan iones de polaridad contraria que disminuyen laeficiencia de recoleccin), si la resistividad es muy baja, las partculas se mantienen en laplaca muy disgregadas, lo que provoca fenmenos de resuspensin, lo que tambindisminuye la eficiencia. En el clculo de la resistividad del material influyen muchos

factores como: naturaleza del gas y del material recolectado, temperatura, humedad,caractersticas de la superficie recolectora, etc.

2.2.-PRECIPITADOR DE PLACAS PLANAS.

En este tipo de precipitadores electrostticos, de menor tamao, se sustituyen los alambrespor placas planas para los electrodos de alto voltaje. Esto incrementa el campo elctricopromedio usado para recolectar partculas y proporciona una mayor rea superficial. Lascoronas no pueden formarse entre placas planas, por lo que hay que incorporar electrodosadicionales a la entrada de las placas que generen las coronas. Los precipitadores de placasplanas son menos susceptibles a la formacin de corona invertida, siendo especialmentetiles para la recoleccin de material con gran resistividad. Adems, son menos propensos ala formacin de chispas, por lo que suelen ser de polaridad positiva, para minimizar laformacin de ozono.


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2.3.-PRECIPITADOR TUBULAR.

Los precipitadores tubulares tienen forma de tubo, o tubos en paralelo con forma de panal,con el electrodo de alto voltaje en forma de alambres. Normalmente son lavados con agua,

por lo que son ms utilizados con particulados hmedos o pegajosos.

3.-DISEO DEL PRECIPITADOR ELECTROSTTICO

3.1.-AREA ESPECFICA DE RECOLECCIN.

El specific collection area - SCA (rea especfica de recoleccin) es un parmetro utilizado para comparar PESs y estimar burdamente su eficiencia de recoleccin. El SCA es el reatotal de la placa recolectora dividida por la rapidez de flujo volumtrico del gas y tieneunidades de s/m o s/pie. Puesto que el SCA es la relacin A/Q, es con frecuencia expresadacomo m2/(m3/s) oft2/kacfm, donde kacfm son mil acfm. El SCA es tambin uno de los

factores ms importante al determinar el capital y varios de los costos anuales del PES (porejemplo, costos de mantenimiento y de disposicin del polvo), porque determina el tamaode la unidad. Debido a los varios modos en los cuales puede expresarse el SCA, en lasiguiente Tabla se proporcionan SCAs equivalentes en las diferentes unidades para la quepuede ser considerada como SCA chica, mediana y grande.

Unidades Pequeas Mediana Grandeft2/kacfma 100 400 900S/m 19.7 78.8 177S/ft 6 24 54

5.080 ft2/kacfm = 1 (s/m)

3.2.-VELOCIDAD DE FLUJO.

El rea normal a la direccin del flujo debe calcularse en base a las acomodaciones internas(distancia entre placas) del precipitador, a la velocidad de flujo que se requiere y al SCA. Sila velocidad de flujo es elevada puede ocurrir el fenmeno de reencauzamiento continuo(sin necesidad de golpeteo). La velocidad de flujo que se suele usar para calcular el rea dediseo de un precipitador est entre 1,5 y 1 m/s, o incluso velocidades menores cuando setrata de materiales de baja resistividad.

3.3.-PRDIDA DE PRESIN.

La cada de presin total es la suma de las cadas de presin individuales, pero cualquierade estas fuentes puede dominar a todas las otras contribuciones de la cada de presin. steno es un factor determinante en el diseo de los precipitadores, ya que suele ser bastantebaja, en comparacin con el resto del sistema asociado (conductos y sistema de


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recoleccin). Aun as, este trmino debe mantenerse en valores aceptables, para noincrementar los ya elevados costos de operacin.

Cadas de presin tpica (mmH2O)

Componente Baja Alta

Difusor 0.254 2.286

Transicin deentrada

1.778 3.556

Transicin de salida 0.178 0.381

Deflectores 0.015 3.124

Placas de coleccin 0.007 0.203

Total 2.285 9.652


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Los cuatro factores principales que contribuyen a la cada de presin se describen

brevemente enseguida.

La placa difusora es utilizada para igualar el flujo del gas a lo ancho de la cara del PES. Consiste tpicamente de una placa plana cubierta de hoyos redondos de 5 a 7 cm dedimetro (2 a 2.5 in.), teniendo un rea abierta de 50 a 65 % del total. La cada de presindepende fuertemente del por ciento de rea abierta, pero es casi independiente del tamaode los hoyos.

La cada de presin debida al agrandamiento gradual en la entrada es causada por los efectos combinados de la separacin del flujo y la friccin en la pared y es dependiente dela forma del ensanchamiento. En la salida del PES, la cada de presin causada por unacontraccin gradual, corta, bien dirigida, es pequea.

Los deflectores estn instalados sobre las placas de recoleccin para escudar al polvo recolectado del flujo del gas y proporcionar un efecto reforzador para mantener las placasalineadas paralelas una a la otra. La cada de presin debida a los deflectores depende delnmero de deflectores, de su protuberancia en la corriente del gas con respecto a ladistancia electrodo-aplaca y a la velocidad del gas en el PES.

La cada de presin de las placas planas de recoleccin es debida a la friccin del gas arrastrndose a lo largo de las superficies planas y es tan pequea comparada con otrosfactores que usualmente puede ser despreciada en problemas de ingeniera.

3.4.-CARACTERSTICAS DE LA PARTCULA.

Varias caractersticas de la partcula son importantes para la recoleccin de la partcula. Se supone generalmente que las partculas son esfricas o suficientemente esfricas para serdescritas por algn dimetro esfrico equivalente. Las partculas altamente irregulares oalargadas pueden no comportarse en formas que puedan ser fcilmente descritas.

La primera caracterstica importante es la masa de las partculas en la corriente de gas, v.g., la carga (cantidad) de partculas. Esta cantidad usualmente se determina colocando unfiltro en la corriente de gas, recolectando un volumen conocido de gas y determinando laganancia en peso del filtro. Debido a que el PES opera en un amplio rango de cargas comoun dispositivo de eficiencia constante, la carga a la entrada determinar directamente lacarga a la salida. Si la carga se vuelve muy alta, la operacin del PES se alterar,usualmente para empeorar.


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La segunda caracterstica es la distribucin del tamao de las partculas, con frecuencia expresada como la masa acumulada por debajo de un tamao de partcula dado. Ladistribucin de tamao describe cuantas partculas hay de un tamao dado, lo cual esimportante porque la eficiencia del PES vara con el tamao de partcula. En trminosprcticos, un PES recolectar todas las partculas de dimetro mayor a 10 m, mejor que lasmenores a 10 m. Solo si la mayor parte de la masa en las partculas est concentrada por

arriba de 10 m, sera necesaria la distribucin real de partculas por arriba de 10 m.

3.5.-CARACTERSTICAS DEL GAS.

Las caractersticas del gas ms necesarias para el diseo del PES son el flujo volumtrico del gas y la temperatura del gas. El flujo volumtrico, multiplicado por el SCA de diseo,da el rea total de placa requerida por el PES. Si el flujo volumtrico es conocido a una

temperatura, puede ser conocido a otra temperatura aplicando la ley del gas ideal. Lasincertidumbres en temperatura y volumen compensarn las inexactitudes de la aplicacinde la ley del gas ideal.

La temperatura del gas afecta directamente a la viscosidad del gas, la cual se incrementacon la temperatura. La viscosidad del gas se afecta en menor grado por la composicin elgas, particularmente por el contenido de vapor de agua. En lugar de los valores deviscosidad para una composicin particular del gas, puede usarse la viscosidad del aire.

La temperatura y composicin del gas tiene un efecto fuerte en la resistividad del materialparticulado recolectado.El diseador debe estar consciente de la sensibilidad potencial del tamao del PES a laresistividad y a los factores que la influyen.

3.6.-LIMPIEZA.

La limpieza de los materiales recolectados de las placas frecuentemente es acompaada,intermitente o continuamente, de golpeteo severo de las placas con martillos automticos opistones, usualmente a lo largo de los bordes superiores, excepto en el caso del PES

hmedo que utiliza agua. El golpeteo desprende al material, el cual cae a lo largo de laplaca hasta que se asienta en una tolva para polvo. Las caractersticas del polvo, laintensidad del golpeteo y la frecuencia delgolpeteo, determinan que tanto material es reencauzado y que tanto llega a la tolvapermanentemente.


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La tolva debe disearse de modo que todo el material en ella se deslice hasta el mero fondo,donde puede ser evacuado peridicamente, a medida que la tolva se llena. El polvo esremovido a travs de una vlvula hacia un sistema de manejo de polvo, tal como untransportador neumtico. Las tolvas son con frecuencia suministradas con calor auxiliarpara prevenir la formacin de grumos o plasta y la obstruccin subsecuente del sistema de

manejo de polvo.

4.-EFICIENCIA DE LOS PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS.

Los precipitadores electrostticos son equipos que presentan una elevada eficiencia decaptacin (entre 95% y 99 %) para todo el espectro de tamaos de partculas de materialparticulado. Sin embargo presentan una gran sensibilidad a variables elctricas como son elvoltaje y frecuencia de suministro de electricidad. En el siguiente ejemplo se muestra la

eficiencia de un precipitador de tres campos, con una entrada de 100Kg de partculas.

5.-COSTOS DE PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS.

Los costos pueden ser sustancialmente ms altos que los rangos expuestos para loscontaminantes que requieran un nivel extremadamente alto de control, o que requieran quelos PE sean construidos con materiales especiales tales como el acero inoxidable o eltitanio.


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En general, las unidades ms pequeas que controlen corrientes residuales de bajaconcentracin no sern tan eficientes en costo como lo ser una unidad ms grande quepurifique una emisin con un contenido alto en contaminantes.

a. Costo de Capital: $21,000 a $70,000 porsm 3 /s ($10 a $33 porscfm )

b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $6,400 a $74,000 porsm 3 /s ($3 a $35porscfm ), anualmente.

c. Costo Anualizado: $9,100 a $81,000 porsm 3 /s ($4 a $38 porscfm ), anualmente

d. Eficiencia en el Costo: $38 a $260 por tonelada mtrica ($35 a $236 por tonelada corta).

CONCLUSION

Los precipitadores electrostticos tienen un alto rendimiento que oscila entre los95% y 99%.

Se consiguen reducir las emisiones de partculas de 50 gr/N m3 a 5 gr/N m3. Se logran retenciones de partculas que van de 0,01 a 10. Son los ms aptos para el filtrado de partculas en instalaciones que operan a

temperaturas superiores a los 200 C.


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A N E X O S


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PRECIPITADOR ELECTROSTTICO


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PRECIPITADOR DE PLACA-ALAMBRE

PRECIPITADOR DE PLACA PLACA


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PRECIPITADOR TUBULAR

PARMETROS BSICOS DE DISEOS


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