AO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFacultad De Ingeniera De MinasEscuela Profesional De Ingeniera Qumica

TEMA: PRECIPITADORES ELECTROSTATICOS

CURSO: METALURGIA EXTRACTIVA II

PROFESOR: ING. CLAUDIO INTEGRANTES: VELASCO LA TORRE ROSA MARIA GODOS CHUMACERO INDIRA RIVERA JIMENEZ VICTOR HUGO TERRY VARGAS MARVIN CARDOZA PALOMINO JOHAN FECHA: 16 DE JULIO DEL 2015

I. RESUMENEn el presente trabajo se tratarn diversos tpicos que estn referidos a los electrofiltros, teniendo en cuenta, los principios de funcionamiento, sus caractersticas principales y diversos factores que se debern tener en cuenta para la correcta aplicacin de los mismos, de manera tal de lograr una clara interpretacin del importante papel que desarrollan dentro de los procesos industriales. Por ejemplo en una central trmica alimentada con carbn, el proceso de combustin se realiza en la caldera, donde la capacidad calorfica del combustible se libera generando calor. La mayor parte de las centrales termoelctricas utilizan el calor para producir vapor de agua a alta temperatura y presin. Este fluido operante produce el accionamiento de las turbinas que, a su vez mueven los generadores produciendo corriente elctrica. Todo el proceso de combustin produce un impacto ambiental, y en particular el de los carbones con la produccin de residuos slidos. Estos problemas no solo afectan al ordenamiento del territorio, sino que, provocan riesgo de emisiones fugitivas de partculas hacia la atmsfera y la contaminacin del terreno y de las aguas subterrneas por un proceso de lavado que realiza el agua que se infiltra en el suelo llamado lixiviacin. En funcin de la tecnologa de combustin del carbn empleada, podemos distinguir entre los residuos generados en la combustin de lecho fluidizado y los residuos originados a partir del carbn pulverizado. Aunque todas las categoras son importantes, se da particular importancia a las cenizas volantes que por si solas constituyen el mayor porcentaje, aproximadamente el 80%, de los residuos originados a partir del carbn pulverizado y principalmente porque son el material en el cual se basa el sistema de filtrado estudiado en este trabajo.

II. INTRODUCCION

Un precipitador electrosttico (PES) es un dispositivo de control de partculas que utiliza fuerzas elctricas para mover las partculas fuera de la corriente de gas y sobre las placas del colector. A las partculas se les da una carga elctrica forzndolas a que pasen a travs de una corona, una regin en la cual fluyen iones gaseosos. El campo elctrico que forza a las partculas cargadas hacia las paredes, proviene de electrodos que se mantienen a un alto voltaje en el centro de la lnea de flujo. Una vez que las partculas son recolectadas sobre las placas, deben ser removidas de las placas sin que se re-encaucen en la corriente de gas. Esto se logra usualmente desprendindolas de las placas, permitiendo que la capa de partculas recolectada se deslice hacia una tolva desde la cual son evacuadas. Algunos precipitadores remueven las partculas con lavados con aguas intermitentes o continuas.

El filtrado por precipitacin electroesttica era un fenmeno conocido ya desde los comienzos del siglo XIX a partir de los trabajos del fsico HOHFELD. Alrededor de 1900 el americano COTRELL, e independientemente el alemn MOLLER, consiguieron valorar industrialmente dicho efecto aplicndolo a la purificacin de los gases. El precipitador electrosttico, es un equipo elctrico desarrollado industrialmente a partir de 1906 utilizado para eliminar impurezas como polvo, humo o vapor que se encuentran suspendidas en el aire o en otros gases. A pesar de ser ms caros que otros colectores mecnicos, como los filtros de aire, los precipitadores electroestticos son ms eficientes, sobre todo en la eliminacin de partculas muy pequeas y permiten trabajar a mayores temperaturas que los filtros de manga.

III. DESCRIPCION DEL FENOMENO FISICO

Un precipitador electrosttico es un dispositivo utilizado para el control de partculas basado en fuerzas elctricas. Un alto voltaje (45.000 a 70.000 V) es aplicado a un alambre ubicado en el centro del precipitador. La pared externa del precipitador se conecta a tierra a potencial cero. Al alambre en el centro del precipitador se lo denomina electrodo de descarga y a la pared externa electrodo colector. El electrodo de descarga mantiene un potencial negativo respecto del electrodo colector y as el campo elctrico est dirigido hacia el alambre. El campo elctrico cerca del alambre alcanza valores suficientemente altos como para provocar una corona de descarga en torno a l y la formacin de electrones e iones negativos como por ejemplo los del O2. A medida que los electrones y los iones negativos son acelerados hacia el electrodo colector por las lneas del campo elctrico no uniforme las partculas que se encuentran suspendidas en la corriente de gas ingresante, que fluye horizontalmente y paralelo a las placas verticales, se cargan por las colisiones y la captura de iones y llegan a depositarse en la superficie de los electrodos colectores.

De este modo el gas sale del precipitador prcticamente libre de impurezas. Puesto que las partculas mayores de 10 de dimetro absorben varias veces ms iones que las menores de 1 de dimetro, las fuerzas elctricas son mucho ms fuertes en las partculas mayores. El hecho de impartir una polaridad negativa a los electrodos se debe a que una corona negativa tolera un voltaje ms alto antes de producir chispa a que una corona positiva. Debido al espacio libre necesario en la parte superior del precipitador electrosttico una fraccin del gas se desva alrededor de las zonas de carga. A este fenmeno se lo llama fuga furtiva e impone un lmite mximo a la eficiencia de recoleccin. A medida que las partculas comienzan a depositarse sobre la superficie colectora, el espesor de la capa de material particulado se incrementa.

Como consecuencia de esto el campo elctrico va disminuyendo por lo que es necesario golpear peridicamente las superficies colectoras, el material cae y se recoge en el fondo, en tolvas de recoleccin. Sin este golpe peridico y la consecuente disminucin en la recoleccin, la eficiencia del precipitador electrosttico se ve disminuida.

Todo lo dicho anteriormente puede visualizarse en la siguiente figura:

Los precipitadores electroestticos se usan mucho para eliminar la contaminacin atmosfrica de las chimeneas de los equipos industriales como, por ejemplo, las calderas de vapor y los hornos de cemento. Adems se utilizan para recoger vapores de cido sulfrico y de cido fosfrico, y para recuperar compuestos de sodio en la sosa y en molinos de pasta de sulfato.

Se lograr una precipitacin exitosa solamente si se conocen sus fundamentos y se perciben todos los factores que afectan las caractersticas adecuadas de la corriente elctrica para ese colector. Las partculas se eliminan en forma eficiente del flujo de gas por medio de las fuerzas elctricas que actan en el precipitador. La optimizacin de estas fuerzas es lo que debe buscar cada planta con el objeto de lograr una baja emisin. En la operacin de ESP (se usar la abreviatura ESP para significar Precipitador Electrosttico) debe tener claro varios aspectos principales, que son brevemente los siguientes: 1. Los factores de proceso pueden tener tanta influencia sobre el comportamiento del ESP como la condicin mecnica del mismo. 2. Por consiguiente, tanto el operador como el personal de mantenimiento deben estar al tanto de los efectos que tienen sus respectivas reas de responsabilidad sobre el comportamiento exitoso del ESP. 3. La precipitacin es un proceso que cambia continuamente y el comportamiento del ESP puede variar apreciablemente en perodos cortos. El personal de operacin y el de mantenimiento deben tener un lenguaje comn sobre la terminologa de precipitacin para asegurar una comunicacin efectiva. Una comprensin mutua de los fundamentos de los ESP y una comunicacin eficiente entre los dos grupos son esenciales para lograr una operacin exitosa del ESP. 4. Es importante tener en claro que una buena parte de las dificultades con ESP se han debido a la confusin y los distintos puntos de vista sobre su funcionamiento. Un conocimiento de los siguientes fundamentos minimizar estas dificultades. El estar bien indoctrinado sobre los fundamentos correctos le permitir identificar los cambios en la operacin y el comportamiento del ESP y tomar las medidas apropiadas para contrarrestarlos. Deben conocerse los aspectos y componentes mecnicos de los ESP, como tambin la forma en que las distintas partes se relacionan entre si. La seccin siguiente describe el sistema bsico e incluye algunos comentarios introductores sobre cada uno de los componentes.

IV. TIPOS DE PRECIPITADORES ELECTROSTATICOS

Los Precipitadores electrostticos estn configurados de varias maneras. Algunas de estas configuraciones han sido desarrolladas para una accin de control especial y otras han evolucionado por razones econmicas. Los tipos que sern descritos aqu son (1) el precipitador de placa-alambre, la variedad ms comn, (2) el precipitador de placa plana, (3) el precipitador tubular, (4) el precipitador hmedo, el cual puede tener cualquiera de las configuraciones mecnicas anteriores; y (5) el precipitador de dos etapas.

4.1. PRECIPITADORES PLACA- ALAMBRE Los PESs de placa-alambre son utilizados en una amplia variedad de aplicaciones industriales, incluyendo calderas que queman carbn, hornos de cemento, incineradores de residuos no-peligrosos, calderas de recuperacin en plantas de papel, unidades de refinacin de petrleo por desintegracin cataltica, plantas de sinterizacin, hornos bsicos de oxgeno, hornos de chimenea abierta, hornos de arco elctrico, bateras de hornos de coque y hornos de vidrio. En un PESs de placa-alambre, el gas fluye entre placas paralelas de metal y electrodos a alto voltaje. Estos electrodos son alambres largos con pesas, colgando entre las placas o soportados ah por estructuras tipo viguetas (armazones rgidas). En cada direccin de flujo, el flujo del gas debe pasar por cada alambre en secuencia a medida que fluye a travs de la unidad. 3-5 El PES de placa-alambre permite que muchas lneas de flujo operen en paralelo y cada lnea puede ser muy alta. Como resultado, este tipo de precipitador es adequado para manejar grandes volmenes de gas. La necesidad de golpetear las placas para desprender el material recolectado, ha ocasionado que la placa sea dividida en secciones, en ocasiones tres o cuatro en serie una con otra, las cuales pueden ser golpeteadas independientemente. Con frecuencia, las fuentes de energa son seccionadas de la misma manera para obtener mayores voltajes de operacin y puede emplearse un seccionamiento elctrico adicional para incrementar la seguridad de funcionamiento. El polvo tambin se deposita en el alambre electrodo de descarga y debe ser removido peridicamente en forma similar a la placa de recoleccin. Las fuentes de energa son PES convierten el voltaje industrial de corriente alterna (ca) (220 a 480 V), a voltaje pulsante de corriente directa (cd) en el rango de 20,000 a 100,000 V segn se necesite. El suministro consiste de un transformador grande, rectificadores de alto voltaje y, a veces, filtros capacitores4.2. PRECIPITADORES PLACA PLANA Un nmero importante de precipitadores ms pequeos (100,000 a 200,000 acfm), utilizan placas planas en lugar de alambres para los electrodos a alto voltaje. Estas placas planas (patente de la Corporacin United McGill), incrementa el campo elctrico promedio que puede ser usado para recolectar las partculas y proporcionan un rea superficial aumentada para la recoleccin de las partculas. Las coronas no pueden generarse sobre las placas planas por si mismas, por lo que se colocan electrodos generadores de coronas por delante de, y a veces por detrs de las zonas de recoleccin de las placas planas. Estos electrodos pueden ser agujas puntiagudas adheridas a los bordes de las placas o alambres de corona independientes. A diferencia de los PESs de placa- 3-8 alambre o de los tubulares, este diseo opera igualmente bien con polaridad ya sea negativa o positiva. Los fabricantes han escogido utilizar polaridad positiva para reducir la generacin de ozono. Un PES de placa plana opera con poca o ninguna corriente de corona fluyendo a travs del polvo recolectado, excepto directamente bajo las agujas o alambres de la corona. Esto tiene dos consecuencias. La primera es que la unidad es algo menos susceptible a la corona invertida que lo que son las unidades convencionales, porque no se genera corona invertida en el polvo recolectado y las partculas cargadas con ambas polaridades de iones tienen gran superficie de recoleccin disponible. La segunda consecuencia es que la falta de corriente en la capa recolectada causa una fuerza elctrica que tiende a remover la capa de la superficie de recoleccin; esto puede conducir a grandes prdidas por golpeteo. Los PESs de placa plana parecen tener amplia aplicacin para partculas de alta resistividad con dimetros msicos medio (DMMs) pequeos (de 1 a 2 m). Estas aplicaciones enfatizan especialmente las fortalezas del diseo porque las fuerzas elctricas desprendedoras son ms dbiles para las partculas pequeas que para las grandes. Las cenizas de carbn han sido recolectadas satisfactoriamente con este tipo de PES, pero una baja velocidad de flujo parece ser crtica para evitar prdidas altas por golpeteo.4.3. Precipitadores Tubulares Los PESs originales eran tubulares, como las chimeneas donde eran colocados, con los electrodos a alto voltaje orientados a lo largo del eje del tubo. Los precipitadores tubulares tiene aplicaciones tpicas en plantas de adicin de cido sulfrico, limpieza del gas subproducto de los hornos de coque (remocin de alquitrn), y, recientemente, plantas de sinterizacin de hierro y acero. Tales unidades tubulares an son utilizadas para algunas aplicaciones, con muchos tubos operando en paralelo para manejar mayores flujos de gas. Los tubos pueden tener forma como un panal circular, cuadrado o hexagonal con el gas fluyendo hacia arriba o hacia abajo. La longitud de los tubos puede seleccionarse segn las condiciones. Un PES tubular puede sellarse hermticamente para prevenir fugas de material, especialmente material valioso o peligroso. Un PES tubular es esencialmente una unidad de una etapa y es nica, en que tiene a todo el gas pasando a travs de la regin del electrodo. El electrodo a alto voltaje opera a un voltaje en toda la longitud del tubo y la corriente vara a lo largo de su longitud a medida que las partculas son removidas del sistema. No hay rutas de escabullimiento alrededor de la regin de recoleccin, pero las deformidades de la corona puede permitir que algunas partculas eviten cargarse en una fraccin considerable de la longitud del tubo. Los PESs tubulares son una porcin pequea de la poblacin de PES y se aplican ms comnmente donde el particulado es hmedo o pegajoso. Estos PESs, usualmente limpiados con 3-9 agua, tienen prdidas por re-encauzamiento de una magnitud menor que la de los precipitadores de particulado seco.4.4. Precipitadores Hmedos

Cualquiera de las configuraciones del precipitador discutidas anteriormente puede operar con paredes hmedas en vez de secas. El flujo del agua puede aplicarse intermitente o continuamente, para lavar las partculas recolectadas hacia un crcamo para su disposicin. La ventaja del precipitador de pared hmeda es que no tiene problemas con el reencauzamiento por golpeteo o con coronas invertidas. La desventaja es la mayor dificultad del lavado y el hecho de que el lodo recolectado debe ser manejado ms cuidadosamente que un producto seco, aumentando los gastos de disposicin.

4.5. Precipitadores de Dos Etapas

Los precipitadores descritos previamente son todos paralelos en naturaleza, v.g., los electrodos de descarga y de recoleccin estn lado a lado. El precipitador de dos etapas, inventado por Penney es un dispositivo en serie con el electrodo de descarga o ionizador, precediendo a los electrodos de recoleccin. Para aplicaciones en interiores, la unidad es operada con una polaridad positiva para limitar la generacin de ozono. Las ventajas de esta configuracin incluyen ms tiempo para cargar las partculas, menos propensin a corona invertida y construccin econmica para tamaos pequeos. Este tipo de precipitador es generalmente utilizado para volmenes de flujo de gas de 50,000 acfm y menos y se aplica a fuentes submicromtricas emitiendo rocos de aceite, humos, gases de combustin u otros particulados pegajosos, porque hay poca fuerza elctrica para retener a los particulados recolectados sobre las placas. Pueden colocarse mdulos en paralelo o en arreglos serie-paralelo, consistentes de un pre-filtro mecnico, ionizador, celda de la placa recolectora, post-filtro y caja de poder. El pre-acondicionamiento de los gases es normalmente parte del sistema. La limpieza puede ser por lavado con agua de los mdulos removidos del sistema, hasta automtico in-situ, por aspersin del colector con detergente, seguido de secado por sopleteo con aire. Se considera que los precipitadores de dos etapas son tipos de dispositivos separados y distintos comparados con los PESs grandes de una etapa, de alto volumen de gas. Los dispositivos ms pequeos son vendidos usualmente como sistemas en paquete pre-diseados.

V. ASPECTOS FSICOS DEL PRECIPITADOR La mayora de los precipitadores tienen caractersticas de diseo similares. Se observarn diferencias en los aspectos fsicos debido a que los fabricantes son distintos. Puede considerarse que el ESP consiste de tres partes principales: a) La Fuente de Poder. b) El Precipitador. c) El Sistema de Eliminacin del Material Recolectado.

a) La Fuente de Poder

Ya que el ESP efecta su trabajo por medio de fuerzas elctricas, existe un transformador y rectificador de alto voltaje para cada rea especfica del precipitador. La capacidad de cada conjunto T-R (abreviatura para transformador-rectificador) est definida por la superficie del ESP que ser energizada por ese conjunto, como tambin por la ubicacin de esa rea dentro de la disposicin fsica del precipitador. Por ejemplo, es corriente en un sistema bien diseado encontrar conjuntos T-R de mayor capacidad en los campos de salida que en los de entrada de un ESP. La placa de identificacin del conjunto T-R contiene informacin apropiada respecto a los lmites de su capacidad. Estos lmites se fijan para la proteccin del equipo y los voltajes y amperajes que se observan durante la operacin normalmente no llegan a los niveles de capacidad especificados. Las consolas de control, donde se ubican los instrumentos de panel y los circuitos de control automtico de voltaje, forman la otra parte de la fuente de poder. Los instrumentos de panel constituyen el lenguaje del ESP al indicar como se relaciona el voltaje a la corriente y otras relaciones. Algunos puntos claves:

La corriente y el voltaje de CA en el lado de bajo voltaje (primario) del conjunto T-R refleja lo que sucede en el lado de alto voltaje (secundario). Esta relacin directa puede usarse para la mayor parte del trabajo de anlisis. Es solamente necesario juzgar el comportamiento del ESP por medio de una lectura de voltaje y de corriente. Los valores de voltaje y de corriente deben estar siempre relacionados a que si hay o no una falla elctrica interna, o chispa, lo que se detecta por un movimiento rpido de la aguja del medidor. Un pequeo nmero de movimientos rpidos de la aguja por minuto es generalmente satisfactorio y, en algunos casos, necesario para lograr un comportamiento de recoleccin satisfactorio en el ESP. El transformador y el rectificador de alto voltaje estn normalmente ubicados dentro de un estanque lleno con aceite, ubicado en la parte superior del precipitador. La salida del rectificador, a potencial negativo, constituye la fuente de alto voltaje pulsante del ESP. La carga elctrica cruza el espacio interno del ESP hacia el lado de tierra del sistema. La corriente de tierra de retorno pasa a travs del ampermetro de corriente continua (CC), mostrado como MA, y este flujo de electrones regresa al rectificador para completar el circuito elctrico. Los medidores de voltaje y amperaje de corriente alterna de baja se indican como V y A respectivamente. El voltaje del precipitador se mide a veces por medio de un voltmetro de corriente continua que recibe una seal de la salida del rectificador.

b) El precipitador

La mayora de los precipitadores antiguos utilizan diseos similares de construccin con electrodos de alambre con pesas como se indica en la figura 3 y 4, actualmente estos electrodos se han sustituido por lo electrodos espiralados montados en estructuras verticales, para asegurar una operacin mas efectiva y confiable; en otras palabras, poseen ciertas ventajas sobre los electrodos con pesas que son: la aerodinmica, la fatiga mecnica debido al sacudido y la efectividad en trminos de la limpieza. El electrodo es un alambre doblado en espiral fabricado de acero inoxidable de alta aleacin.

Los electrodos van montados en las estructuras en una unidad ensamblada o se envan a terreno enrollados en bobinas con un gancho fijado a cada extremo. Durante el montaje, las bobinas son estiradas entre la parte superior, intermedia e inferior de la estructura y son conectadas firmemente a los sujetadores de cada parte de la estructura.

Las grandes estructuras en forma de cajn contienen un nmero fijo de cmaras pequeas o pasajes de gas. Estos pasajes de gas estn formados normalmente por placas metlicas colectoras, espaciadas en 254 mm entre centros. Cada uno de estos pasajes de gas maneja su porcentaje relativo del flujo total del gas del proceso. El espesor de la placa es de 26 mm aproximadamente. Mientras mayor sea el caudal de humos a tratar, la seccin transversal del ESP contendr ms pasajes de gas para satisfacer el incremento. Las placas metlicas estn a potencial cero y estn conectadas al casco del ESP. Fsicamente, la altura de estas placas puede variar entre 5,5 y 9 m, mientras que el largo en la direccin del flujo de gas vara entre 1 y 3 m. El largo total del ESP est compuesto de grupos de estas placas, cuya cantidad y disposicin dependen del comportamiento especfico que se requiere en cada sistema. En la lnea central de cada pasaje de gas hay una serie de alambres individuales que se mantienen tensos por medio de un peso de hierro fundido, el que sirve para centrarlos. El nmero de alambres por rea de placa vara pero, en general, la mayora de los diseos coloca dos alambres por cada 460 mm de largo de placa. El nmero de alambres por conjunto T-R se presentan en una variedad de formas para cada instalacin. Estos alambres constituyen los componentes de alto voltaje en los pasajes de gas, y constituyen la carga elctrica para el espacio de gas. El marco de alto voltaje, que soporta un nmero fijo de alambres, est aislado de tierra por medio de aisladores soportantes de cermica, ubicados en compartimentos en el techo del ESP. Los aisladores estn calefaccinados (normalmente en forma elctrica) para mantenerse a una temperatura superior al punto de roco del gas de combustin para evitar posibles cortocircuitos. La salida del conjunto T-R se transfiere al marco de alto voltaje, o seccin de conductores, a travs de un tubo conector protegido por un encerramiento de lmina metlica. Cada precipitador consiste de una serie de reas energizadas en la direccin del flujo de gas, llamadas campos, como tambin de reas energizadas en paralelo en algunos de los ESP.

Cada campo controlado por un conjunto T-R tiene una cierta eficiencia de recoleccin, dependiendo de su tamao fsico y los niveles de voltaje y corriente que se logren. Cada campo puede considerarse como un precipitador independiente, de modo que la disminucin de material de campo a campo determinar la emisin final por la chimenea. Por ejemplo, en un ESP de tres campos se podra asumir que el primer campo recolecta un 80% del material procedente del proceso, el campo medio otro 80% y el campo de salida tambin un 80% del material que sale del campo medio. Lo anterior se representara en la forma siguiente para un ejemplo 100 kg de partculas que entra al ESP:

La enorme estructura del ESP es necesaria para reducir la velocidad de las partculas a medida que se mueven a travs del colector con velocidades de 1,5 a 2 m/seg. Esto significa que, con un ESP de 9 m de largo, la mayora de las partculas saldran en alrededor de 5 a 6 segundos si no hubiese suficiente actividad elctrica adecuada entre el alambre y la placa. En cambio en los conductos entre el proceso y el precipitador a plena carga se tiene normalmente velocidades del gas de 15 a 18 m/seg. El cabezal o boquilla de entrada, instalado justo antes del ESP, reduce la alta velocidad del gas a travs de una serie de deflectores y placas perforadas en esta zona de transicin o expansin. El objeto de este cabezal es lograr una distribucin uniforme del flujo de gas a travs de cada paso del ESP. Por este motivo debe inspeccionarse peridicamente el cabezal de entrada para determinar si se ha producido algn cambio en la distribucin del flujo. El cabezal de salida sirve para recolectar el gas de baja velocidad del ESP y retornarlo a la condicin de alta velocidad de conduccin.

c) Eliminacin del Material (Aplicable a ESP tipo seco o caliente)

Luego que las partculas se acumulan sobre los componentes internos del ESP, el xito final del sistema depender de la eliminacin efectiva de este material. El sistema de eliminacin se compone bsicamente de tres partes: Los Golpeadores. La Tolva.

El Aparato de Evacuacin. Los golpeadores pueden ser considerados como una parte integral del ESP, constituyendo adems una compleja, como tambin interesante, fase de la precipitacin. El objeto es proporcionar un impacto o sacudida, ya sea a las superficies de placas colectoras o bien a los marcos de alto voltaje, para soltar parte de los depsitos en forma cclica. Los golpeadores de las placas colectoras afectan prcticamente todo el material recolectado en el ESP y constituyen los componentes principales.

Existen numerosos tipos y mecanismos de golpeadores, incluyendo aquellos de impulso electromagntico, vibradores elctricos y magnticos y martillos mecnicos. Los dos tipos que ms frecuentemente se encuentran en los ESP de diseo de alambres con pesas son los golpeadores de impulso electromagntico y vibradores elctricos (golpeadores electromagnticos).

Un golpeador de impacto electromagntico, normalmente aplicado a las placas colectores conectadas a tierra, utiliza un golpe nico de mbolo a un eje y sistema de soporte que controla un rea determinada de cada campo.

La mayora de estos dispositivos de martillo estn montados en forma vertical, donde el levante del mbolo determina la cantidad de energa que se transfiere al rea de la placa.

El vibrador elctrico o golpeador usa el efecto de una vibracin de 50 ciclos/seg. de su mecanismo electromagntico. Este tipo requiere un lapso de tiempo limitado, nominalmente 4 a 5 segundos, para que su accin de vibracin sea efectiva con la mayora de los depsitos. Estos vibradores se aplican generalmente a los marcos de alto voltaje, pero algunas instalaciones usan este tipo de golpeador para las superficies colectoras. El objeto de un sistema de golpeadores es de aumentar la intensidad y frecuencia del golpe con las caractersticas de adhesividad de la capa. Las caractersticas de adhesividad de la capa varan considerablemente de una instalacin a otra, de modo que los ajustes de los golpeadores se determinan generalmente luego de observaciones en el campo. Es importante mantener todos los golpeadores en funcionamiento e inspeccionarlos para determinar cualquier prdida de energa entre el golpeador y su punto de conexin final dentro del ESP. Las tolvas reciben el material que se desprende por accin de los golpeadores, el que incluye la mayor parte de los depsitos de las placas colectoras. La cantidad y disposicin de las tolvas depender del tamao del ESP. Las tolvas piramidales invertidas generalmente proporcionan una zona crtica para una precipitacin exitosa. La apertura inferior de la tolva, a menudo de 30 mm o menos de dimetro, tiende al compactamiento del material si se permite su acumulacin excesiva. El polvo proveniente de las tolvas que se encuentran equipadas con calefactores para evitar la condensacin y posterior corrosin es eliminado del precipitador por dos cadenas transportadoras. El cuerpo de los transportadores se ubica dentro de las tolvas del precipitador. Las estaciones finales y las de accionamiento se ubican fuera de ellas. Despus de cada una de las cadenas transportadoras hay un alimentador rotatorio. Estos funcionan como dispositivos dosificadores y alimentan una cadena transportadora de conexin que descarga el polvo recolectado en un depsito. El enfriamiento de cualquier depsito al fondo de la tolva tambin contribuye a que fluya con menos facilidad. El conocimiento de estas condiciones adversas contribuye a minimizar los problemas potenciales. La ltima fase de la eliminacin del material del ESP se refiere al sistema de evacuacin, que se extiende desde la brida de salida de la tolva hasta el lugar de ubicacin final del material.

VI. CAMPO DE ACCIN DE LOS SISTEMAS COMERCIALES DE FILTRADO

El siguiente grfico muestra los sistemas comerciales de filtrado y la zona de aplicacin para cada uno de ellos. Puede verse que los electrofiltros permiten la separacin incluso de las partculas ms finas, donde fallan otros sistemas.

VII. FUNDAMENTO PARA EL CLCULO DE LOS PRECIPITADORES ELECTROESTATICOS.

A continuacin se expresaran las ecuaciones matemticas que rigen el fenmeno fsico de los precipitadores electroestticos. En las proximidades de cada una de las partculas las lneas de fuerza experimentan una mayor o menor distorsin, segn sea su naturaleza. Si estas partculas o impurezas son conductoras, aparece una polarizacin por influencia que produce tambin una distorsin del campo original. La mxima carga que puede asociarse a cada partcula ser siempre, un mltiplo de la carga elemental. Segn su naturaleza y el tamao de tales partculas el valor puede variar entre unas cuantas unidades y varios millones de veces la carga elemental en cuestin:

Donde:

E: Intensidad del campo elctrico en el lugar de la partcula. [N/C] r: Radio de la partcula. [cm] o: Permitividad elctrica del material cuya dimensin es [C 2 / N.m 2 ]

De acuerdo a la frmula 1, la carga es proporcional a la intensidad de campo elctrico, E. Esta disminuye rpidamente con la distancia, desde su mximo en las inmediaciones del electrodo radiante, tanto por razones geomtricas como por la presencia de cargas especiales positivas y despus lentamente hasta el electrodo de descarga. Como tambin se desprende de la frmula 1 la carga incorporada a cada partcula es proporcional al cuadrado del radio, es por esto que las de mayor tamao son ms fcilmente captadas por los elctrodos colectores. No suelen ser esfricas, pero se puede imaginarlas sustituidas por esferas de idntica masa y volumen. Gracias a la accin de la carga incorporada, la partcula queda sometida en el campo E a una esfuerzo F funcin de E y r .

La partcula se mueve a velocidad constante en direccin al electrodo colector bajo la influencia de esta fuerza y el rozamiento con el gas. Como al mismo tiempo es arrastrada por la corriente transversal gaseosa, resulta una trayectoria inclinada hacia la salida. Figura 9. Por la friccin segn STOCKES:

Donde:

: Viscosidad dinmica. [ N. seg / m 2 ] W: Velocidad de migracin de una partcula de radio r. [ m/seg ].

Como las fuerzas F y R se equilibran podemos igualar ambas frmulas (2) y (3) obtenindose:

De aqu se deduce que la separacin de una partcula ser tanto ms rpida cuanto mayor sea su velocidad normalmente a la corriente gaseosa. Ello conduce a elevar todo lo ms posible la intensidad del campo elctrico. Atendiendo a esta consideracin se elige por regla general la polaridad negativa para el electrodo radiante, ya que entonces la tensin de descarga se presenta con un valor sustancialmente ms alto del campo. De la formula 4 se deduce asimismo que la velocidad vr es proporcional al radio r. El polvo basto se separa con mucha mayor facilidad que el fino. La calidad del filtrado depende todava de otros factores entre las cuales es de gran importancia el tipo de la corriente gaseosa. Mediante aberturas de entrada y salida cuidadosamente resueltas, y con la adicin de planchas o placas directrices en caso necesario, se procura que el flujo gaseoso sea en lo posible laminar. Por las mismas razones no conviene elegir una velocidad excesiva. Prcticamente suele hallarse comprendida entre 0,2 y 0,4 m/seg, segn las propiedades del gas a filtrar, la naturaleza de las partculas en suspensin y el rendimiento que se desea alcanzar. El dimetro de las partculas que llegan a separarse, segn las circunstancias, depende de la longitud del filtro ya que, en el caso ms desfavorable, el trayecto que han de efectuar desde el electrodo radiante hasta la superficie de descarga, durante su permanencia en la cmara, puede exigir como recorrido la longitud total del filtro. Las partculas depositadas en el electrodo de descarga se neutralizan ms o menos rpidamente segn la conductividad de las mismas. Con polvo de carcter aislante, la descarga puede llegar a hacerse difcil, requirindose una mayor tensin entre el material depositado y la superficie de asiento, capaz de provocar descargas internas en el seno de la capa depositada. Los puntos donde esto ocurre emiten iones positivos que perjudican en gran manera la eficacia del filtrado. En general se acude a alguna medida especial para desprender de la superficie el depsito de polvo. Una de las opciones ms comunes es el golpeo mediante sistema de martillo sobre la placa colectora de polvo. Para ilustrar sobre la accin del filtro se expondr algunos datos numricos. En una central trmica que quema carbn, los gases brutos de la combustin contienen hasta 50 gr/m 3 de polvo. Mediante el filtrado, esta proporcin puede reducirse a 5 gr/m 3 y an menos. El rendimiento llega pues, al 90 %. La mejor forma de formarse una idea clara del proceso de precipitacin es estudiar la relacin generalmente conocida como la ecuacin de Deutsch-Anderson. Describe los factores involucrados en la eficiencia de recoleccin del precipitador, como se muestra en su frmula ms sencilla:

Donde:

A: superficie colectora efectiva del precipitador. [m 2 ] V: flujo de gas a travs del precipitador. [m 3 /seg] e: base del logaritmo natural = 2,718. W: velocidad de migracin. [m/seg]

Si bien la relacin anterior es vlida, hay algunos parmetros de operacin que pueden hacer que el exponente se desve por un factor de dos o ms. El exponente W, conocido como la velocidad de migracin, realmente representa la velocidad de movimiento de la partcula hacia la superficie colectora bajo la influencia de un campo elctrico. Si bien se lo considera como un indicador de velocidad real, tiene un valor finito que se puede usar para fines de comparacin. Altos niveles de voltaje y energa de corona til en el precipitador, a igualdad de las otras condiciones, son sinnimos de eficiencias de recoleccin altas. Es importante recordar que pequeos cambios de voltaje pueden producir mejoras substanciales en la eficiencia de recoleccin. Esto es especialmente cierto a los niveles ms bajos de energa.

VIII. CONCLUSIONES

Los Precipitadores Electroestticos tienen alto rendimiento que oscila entre un 95 % a un 99 %.

Se consiguen reducir las emisiones de partculas de 50 gr / N m 3 a 5 gr / N m

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.