NORMAS PARA LA TCNICA DE CONTROL DE CONTAMINANTES DEL AIRE SEGN LA EPA (ENVIROMENTAL PROTECTION AGENCY UNITED STATES)

Contenido: 1 - Filtro de tela 2 2 - Filtro de tela tipo limpieza con aire invertido y mejorada con bocina sonica. 5 3 - Filtro de tela tipo limpieza con sacudimiento mecnico mejorada con o sin bocina sonica... 10 4 - Filtro de papel / material no tejido ... 14 5 - Filtro de papel / material no tejido filtro de aire de alta eficiencia 18 6 - Ciclones... 23 7 - Separadores de momento. 26 8 - Separadores con ayuda mecnica .. 28 9 - Elutriadores..... 30 10 - Cmara de asentamiento.. 32 11 - Depurador por condensacin.. 35 12 - Depurador con lecho de fibra .... 37 13 - Depurador placa de impacto / torre de bandejas .... 39 14 - Depurador con ayuda mecnica . 42 15 - Depurador de orificio. 44 16 - Depurador con lecho empacado . 46 17 - Depurador en hmedo cmara de aspersin. 50 18 - Depurador tipo venturi.. 54 19 - Depurador electroesttico hmedo parte 1. 56 20 - Depurador electroesttico hmedo parte 2.... 59 21 - Precipitador electroesttico seco (pes) 61 22 - Precipitador electroesttico seco (pes) parte II... 64 23 - Efluentes gaseosos.. 67 24 - Antorchas.. 70 25 - Desulfuracion del gas de chimenea. 73 26 - Tecnicas de control de contaminantes del aire. 78 27 - Recintos totales permanentes.. 81 28 - Seleccionando un sistema de adsorcin de compuestos voltiles orgnicos (Parte 1). 84 29 - Seleccionando un sistema de adsorcin de compuestos voltiles orgnicos (Parte 2). 90 30 - Reduccion catalitica selectiva... 96 31 - Revestimientos, tintas y adhesivos curados con ultravioleta (Parte 1)10089099903.doc 1

32 - Revestimientos, tintas y adhesivos curados con ultravioleta (Parte 2)108 33 - Revestimientos, tintas y adhesivos curados con ultravioleta (Parte 3)116

FILTRO DE TELANombre de la Tecnologa : Filtro de tela Tipo de limpieza por chorro Pulsante (referido como casa de bolsas) Tipo de Tecnologa: Dispositivo de Control - Captura / disposicin. Contaminantes Aplicables: Materia Particulada (MP), incluyendo materia partculada de dimetro aerodinmico menor o igual a 10 micras (m) (MP10 ), materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 2.5 m (MP2.5 ) y contaminantes peligrosos del aire (CPA), presentes en forma particulada, tales como la mayora de los metales (el mercurio es la excepcin notable, porque una porcin significante de las emisiones son en forma de vapor elemental). Lmites de Emisiones Alcanzables / reducciones: Las eficiencias tpicas de diseo en equipo nuevo estn del 99 al 99.9%. Los equipos viejos existentes tienen un rango de eficiencias de operacin actuales del 95 al 99.9%. Varios factores determinan la eficiencia de recoleccin de los filtros de tela. Estos incluyen la velocidad de filtracin del gas, las caractersticas de las partculas, las caractersticas de la tela y el mecanismo de limpieza. En general, la eficiencia de recoleccin aumenta al incrementar las velocidades de filtracin y el tamao de las partculas. Para una combinacin dada de polvo y de diseo del filtro, la concentracin de partculas en el efluente de un filtro de tela es casi constante, mientras que es ms probable que la eficiencia total vare con la carga de sustancias particuladas. Por esta razn, los filtros de tela pueden considerarse dispositivos de concentracin de salida constante mas bien que dispositivos de eficiencia constante. La concentracin constante del efluente se obtiene porque en cualquier momento dado, parte de los filtros de tela estn siendo limpiados. Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los filtros de tela, su eficiencia de recoleccin est cambiando constantemente. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta de polvo y afloja las partculas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la filtracin, la capacidad de filtrado ha sido disminuida, porque se ha perdido parte de la capa de polvo y las partculas sueltas son forzadas a travs del filtro por el flujo del gas. A medida que se capturan ms partculas, la eficiencia aumenta hasta el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recoleccin de los filtros de tela, se determinan usualmente por pruebas que abarcan un nmero de ciclos de limpieza a carga de entrada constante ( EPA, 1998a). Aplicaciones Industriales Tpicas: Los filtros de tela pueden funcionar muy efectivamente en muchas aplicaciones diferentes. En la Tabla 1 se presentan las aplicaciones comunes de los sistemas de filtros de tela con limpieza por chorro pulsante; sin embargo, los filtros de tela pueden ser utilizados en casi cualquier proceso donde polvo es generado y pueda ser recolectado y conducido por conductos a una localidad central. Aplicacin Calderas de termoelctricas (a carbn) Calderas industriales (a carbn o madera) Calderas comerciales / industriales (a carbn o madera) Procesamiento de metales ferrosos Produccin de hierro y acero Fundiciones de acero Productos minerales Manufactura de cemento 89099903.doc Source Classification Code (SCC) (Cdigo de clasificacin de la fuente en EEUU) 1-01-002...003 1-02-002...003 1-02-009 1-03-001...003 1-03-009 3-03-008...009 3-04-007...009 3-05-006...007 2

Limpieza de carbn Explotacin y procesamiento de piedras Otros Manufactura de asfalto Molienda de grano Caractersticas de la emisin:

3-05-010 3-05-020 3-05-008...009 3-05-001...002 3-02-007

a. Flujo de Aire: Las casas de bolsas se separan en dos grupos, estndar y hechas a la medida, que a su vez se separan en tres subgrupos de baja, mediana y alta capacidad. Las casas de bolsas estndar son unidades construidas de fbrica y que se tienen en existencia. Pueden manejar desde menos de 0.10 a ms de 50 metros cbicos estndares por segundo (m3/s) (de cientos a ms de 100,000 pies cbicos estndares por minuto (scfm)). Las casas de bolsas hechas a la medida son diseadas para aplicaciones especficas y se construyen de acuerdo a las especificaciones establecidas por el cliente. Estas unidades son generalmente mucho ms grandes que las unidades estndar, por ejemplo, desde 50 hasta ms de 500 m3/s (de 100,000 a ms de 1,000,000 scfm) (EPA, 1998b). b. Temperatura: Tpicamente, pueden manejarse adecuadamente en forma rutinaria temperaturas de gases hasta cerca de aproximadamente 260 C (500 F), con picos hasta cerca de aproximadamente 290 C (550 F), con tela del material apropiado. Se pueden utilizar enfriadores por aspersin o dilucin con aire para bajar la temperatura de la corriente del contaminante. Esto evita que se excedan los lmites de temperatura de la tela. Al bajar la temperatura, sin embargo, aumenta la humedad de la corriente del contaminante. Por lo tanto, la temperatura mnima de la corriente del contaminante debe permanecer por encima del punto de roco de cualquier condensable en la corriente. La casa de bolsas y los conductos asociados a ella, deben aislarse y posiblemente calentarse, si pudiera presentarse condensacin (EPA, 1998b). c. Carga de Contaminantes: Las concentraciones tpicas de entrada a las casas de bolsas son de1 a 23 gramos por metro cbico (g/m3) (0.5 a 10 gramos por pie cbico (gr/ft3), pero en casos extremos, las condiciones de entrada pueden variar entre 0.1 a ms de 230 g/m3 (de 0.05 a ms de 100 gr/ft3) (EPA, 1998b). d. Otras Consideraciones: El contenido de humedad y de corrosivos son las caractersticas principales de la corriente gaseosa que requieren consideraciones de diseo. Los filtros de tela estndar se pueden usar a presin o al vaco, pero solamente dentro del rango de aproximadamente 640 mm de columna de agua (25 pulgadas de columna de agua). Se ha demostrado que las casas de bolsas bien diseadas y operadas son capaces de reducir las emisiones totales de partculas a menos de 0.05 g/m3 (0.010 gr/ft3), y en un nmero de casos, tan bajo como de 0.002 a 0.011 g/m3 (de 0.001 a 0.005 gr/ft3) (AWMA, 1992). Requisitos de Pre-tratamiento de las emisiones: Debido a la amplia variedad de tipos de filtros disponibles al diseador, usualmente no se requiere dar tratamiento previo a la temperatura de entrada de la corriente del contaminante. Sin embargo, en algunas aplicaciones a altas temperaturas, el costo de las bolsas resistentes a las altas temperaturas debe de ponderarse contra el costo de bajar la temperatura de entrada con enfriadores por aspersin o con dilucin con aire (EPA, 1998b). Cuando gran parte de la carga del contaminante consiste de partculas relativamente grandes, se pueden utilizar recolectores mecnicos tales como ciclones, para reducir la carga sobre el filtro de tela, especialmente a altas concentraciones de entrada (EPA, 1998b). Informacin de costos: A continuacin se presentan estimaciones de costos para filtros de tela con limpieza por chorro pulsante. Estos costos estn expresados en dlares de 2002. Para las estimaciones de costos, se supone un diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin y no incluyen equipo auxiliar, tal como ventiladores y conductos. Los costos de los sistemas limpiados con chorro pulsante, son elaborados utilizando hojas de clculo de la EPA para estimacin de costos de filtros de tela ( EPA, 1998b). Los costos estn dictados por la proporcin de flujo volumtrico de la corriente del contaminante y por la carga de los contaminantes. En general, una unidad pequea controlando una carga baja de contaminante, no ser tan efectiva en costo como una unidad grande controlando una carga alta de contaminante. Los costos presentados son para proporciones de flujo de 470 m3/s (1,000,000 scfm) y 1.0 m3/s (3,000 scfm), respectivamente y para una carga del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ft3). Los contaminantes que requieren un nivel de control inusualmente alto o que requieren que las bolsas de tela o la unidad en s, sean construidas de materiales especiales tales como Gore-Tex o acero inoxidable, incrementarn los costos del sistema ( EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes sucias ms complejas no estn reflejados en las estimaciones dadas ms abajo. Para estos tipos de sistemas, el costo de capital se incrementar hasta en 75% y el costo de operacin y mantenimiento (O y M), se incrementar hasta en 20%. a. Costo de Capital: $13,000 a $55,000 por m3/s ($6 a $26 por scfm) b. Costo de O y M: $11,000 a $50,000 por m3/s ($5 a $24 por scfm), anualmente. c. Costo Anualizado: $13,000 a $83,000 por m3/s ($6 a $39 por scfm), anualmente. 89099903.doc 3

d. Eficiencia de Costos: $46 a $293 por tonelada mtrica ($42 a $266 por ton. corta). Teora de Operacin: En un filtro de tela, el gas residual se pasa por una tela de tejido apretado o de fieltro, causando que la materia particulada en el gas sea recolectada en la tela por tamizado y por otros mecanismos. Los filtros de tela pueden ser en forma de hojas, cartuchos, o bolsas, con un nmero de unidades individuales de filtros de tela encasilladas en grupo. Las bolsas son el tipo ms comn de filtro de tela. La plasta de polvo de la materia particulada recolectada que se forma sobre el filtro puede aumentar la eficiencia de recoleccin significativamente. A los filtros de tela frecuentemente se les conoce como casas de bolsas porque la tela est configurada por lo general en bolsas cilndricas. Las bolsas pueden ser de 6 a 9 m de largo (20 a 30 pies) y de 12.7 a 30.5 cm (5 a 12 pulgadas) de dimetro. Se colocan grupos de bolsas en compartimientos aislables para permitir la limpieza de las bolsas o el reemplazo de algunas de ellas sin tener que parar todo el filtro de tela (STAPPA/ALAPCO, 1996). Las condiciones de operacin son factores importantes para la seleccin de la tela. Algunas telas (por ejemplo, poliolefinas, de nylon, acrlicos, polisteres), son tiles solamente a temperaturas relativamente bajas, de 95 a 150 C (200 a 300F). Para corrientes de gas residual sucio a altas temperaturas, deben utilizarse telas ms estables trmicamente, tales como la fibra de vidrio, el Tefln o el Nomex (STAPPA/ALAPCO, 1996). La aplicacin prctica de los filtros de tela requiere el uso de una gran superficie de tela para evitar una inaceptable cada de presin a travs de la tela. El tamao de la casa de bolsas para una unidad en particular se determina por la seleccin de la relacin de aire-a-tela, o la relacin de flujo volumtrico de aire a superficie del tejido. La seleccin de la relacin aire-a-tela depende de la carga y caractersticas de la materia particulada y del mtodo de limpieza utilizado. Una carga alta de partculas requerir el uso de una casa de bolsas ms grande para evitar la formacin de una capa de polvo muy pesada, lo que resultara en una cada de presin excesiva. Por ejemplo, una casa de bolsa para una caldera de termoelctrica de 250 MW puede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela cercana a los 46,500 m2 (500,000 pies cuadrados) (ICAC, 1999). El funcionamiento de las casas de bolsas est determinado entre otros factores, por la tela seleccionada, la frecuencia y el mtodo de limpieza y las caractersticas de las partculas. Pueden seleccionarse telas para que intercepten una fraccin mayor de particulados y algunas telas estn recubiertas por una membrana con aperturas muy finas para mejorar la remocin de partculas sub-micromtricas. Estas telas suelen ser ms caras. La limpieza de los filtros de tela con chorro de aire pulsante es relativamente nueva en comparacin a otros tipos de filtros de tela, puesto que apenas ha sido utilizada en los ltimos 30 aos. Este mecanismo de limpieza ha ido ganando popularidad consistentemente, debido a que puede tratar cargas altas de polvo, opera con una cada de presin constante y ocupa menos espacio que otros tipos de filtros de tela. Los filtros de tela limpiados por chorro pulsante slo pueden operar como dispositivos para la recoleccin de las capas externas de la plasta de polvo. Las bolsas estn cerradas por el fondo, abiertas en la parte superior y reforzadas por retenedores internos, llamados jaulas. El gas cargado de partculas fluye al interior de la bolsa, utilizndose ocasionalmente difusores para evitar que las partculas ms grandes daen las bolsas. El gas fluye desde afuera hacia adentro de las bolsas y de ah hacia la salida del gas. Las partculas se recolectan en el exterior de las bolsas y caen hacia una tolva debajo del filtro de tela. (EPA, 1998a). Durante la limpieza por chorro pulsante, un pulso corto, de 0.03 a 0.1 segundos de duracin, de aire a alta presin [415 a 830 kilo-Pascales (kPa) (60 a 120 libras por pulgada cuadrada manomtrica (psig))], se inyecta dentro de las bolsas (EPA, 1998a, AWMA, 1992). El pulso se sopla a travs de una boquilla venturi en la parte superior de las bolsas y establece una onda de choque que contina hacia el fondo de la bolsa. La onda dobla la tela, separndola de la jaula y despus la junta, desalojando la plasta de polvo. El ciclo de limpieza es regulado por un timer (instrumento de tiempo usado para regular) remoto conectado a una vlvula solenoide. El pulso de aire es controlado por la vlvula solenoide y se descarga a travs de tubos de viento equipados con boquillas colocadas por encima de las bolsas. Por lo general, las bolsas se limpian hilera por hilera (EPA, 1998a). La limpieza por chorro pulsante tiene varios atributos que le son nicos. Debido a que el pulso de limpieza es breve, no se necesita suspender el flujo del gas empolvado durante la limpieza. Las otras bolsas continan filtrando, recibiendo una carga extra, debido a los filtros que se estn limpiando. En general, la cada de presin o el comportamiento de los filtros de tela no cambian como consecuencia de la limpieza por chorro pulsante. Esto permite que el equipo sea operado en forma continua, siendo las vlvulas solenoides las nicas partes mviles importantes. La limpieza por chorro pulsante es tambin ms intensa y ocurre con mayor frecuencia que los otros mtodos de limpieza de filtros de tela. Esta limpieza intensa, desprende casi toda la plasta de polvo cada vez que la bolsa es pulsada. Como resultado, los filtros con limpieza por chorro pulsante no dependen de la capa de polvo para realizar la filtracin. Las telas de fieltro (no tejidas) son utilizadas en los filtros con limpieza por chorro pulsante porque no requieren de una plasta de polvo para alcanzar altas eficiencias de recoleccin. Se ha encontrado que las telas tejidas que se utilizan en los filtros de tela con chorro pulsante, escapan mucho polvo despus de limpiarlas (EPA, 1998a) Puesto que las bolsas limpiadas por el mtodo de chorro pulsante no necesitan aislarse para limpiarse, los filtros de tela limpiados por chorro pulsante no necesitan compartimientos adicionales para mantener una adecuada filtracin durante la limpieza. Adems, debido a la naturaleza intensa y frecuente de la limpieza, pueden tratar proporcin de flujos ms altos de gas, con mayores cargas de polvo. Consecuentemente, los filtros de tela limpiados por el mtodo de chorro pulsante, pueden ser de menor tamao que otros tipos de filtros de tela, para el tratamiento de la misma cantidad de gas y polvo, haciendo posible proporciones mas altas de gas-a-tela (EPA, 1998a). Ventajas: En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de filtracin tanto para materia particulada gruesa como la de tamao fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. En los filtros con limpieza continua, la eficiencia y la cada de presin son relativamente invariables por grandes cambios 89099903.doc 4

en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser recirculado a la planta (para la conservacin de energa). El material recolectado se recolecta seco para su procesamiento o disposicin subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosin ni la oxidacin de sus componentes. Su operacin es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostticos, los sistemas de filtros de tela no requieren del uso de alto voltaje, por lo tanto, el mantenimiento se simplifica, y puede ser recolectado el polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracin fibrosas o granuladas (preimpregnadas), permite la recoleccin con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y humos de tamaos menores de una micra. Los recolectores estn disponibles en un gran nmero de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de acoplamiento de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalacin (AWMA, 1992). Desventajas: Para temperaturas muy por encima de los 290 o C (550 o F) se requiere el uso de telas metlicas o de mineral refractario especial, las cuales pueden ser caras. Para ciertos tipos de polvo se pueden requerir telas tratadas para reducir la percolacin de los polvos o, en otros casos, para facilitar la remocin de los polvos recolectados. Las concentraciones de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m 3 (22 gr/ft3), pueden representar un peligro de fuego o explosin, si se produce una llama o una chispa accidentalmente. Las telas pueden arder si se recolecta polvo rpidamente oxidable. Los filtros de tela tienen requerimientos altos de mantenimiento (por ejemplo, reemplazo peridico de las bolsas). La vida de la tela puede ser acortada a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o particulados cidos o alcalinos. No pueden ser operados en ambientes hmedos; los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela o requerir aditivos especiales. Se pudiera requerir proteccin respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazar la tela. Se requiere una cada de presin mediana, tpicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 pulgadas de columna de agua) (AWMA, 1992). Una desventaja especfica de las unidades con chorro pulsante que utilizan velocidades muy altas del gas, es que el polvo de las bolsas limpiadas puede ser arrastrado inmediatamente hacia las otras bolsas. Si esto ocurre, solamente un poco del polvo cae en la tolva y la plasta de polvo sobre las bolsas se vuelve muy gruesa. Para prevenir esto, los filtros de tela con chorro pulsante pueden ser diseados con compartimientos separados que se puedan aislar para ser limpiados. (EPA, 1998a). Otras Consideraciones: Los filtros de tela son tiles para recolectar partculas con resistividades ya sea demasiado bajas o demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostticos. Por lo tanto, los filtros de tela pueden ser buenos candidatos para recolectar las ceniza volante de los carbones bajos en azufre o las ceniza volante que contengan niveles altos de carbn sin quemar, las cuales tienen alta y baja resistividad respectivamente y son por lo tanto, relativamente difciles de recolectar con precipitadores electrostticos (STAPPA/ALAPCO, 1996) Referencias: AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York. EPA, 1997. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume I, Fifth Edition, Research Triangle Park, NC., October. EPA, 1998a. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Stationary Source Control Techniques Document for Fine Particulate Matter, EPA-452/R-97-001, Research Triangle Park, NC., October EPA, 1998b. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, OAQPS Control Cost Manual, Fifth Edition, Chapter 5, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. December. ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology Information - Fabric Filters, page last updated January 11, 1999. STAPPA/ALAPCO, 1996. State and Territorial Air Pollution Program Administrators and Association of Local Air Pollution Control Officials, Controlling Particulate Matter Under the Clean Air Act: A Menu of Options, July.

Nombre de FILTRO DE la Tecnologa:

TELA TIPO LIMPIEZA CON AIRE INVERTIDO Y MEJORADA CON BOCINA SONICA

Filtro de Tela. Tipo Limpieza con Aire-Invertido / Tipo Limpieza con Aire-Invertido y Mejorada con Bocina Snica./ Tipo Limpieza con Chorro-Invertido (Referido como Casa de Bolsas). 89099903.doc 5

Tipo de Tecnologa: Dispositivo de Control - Captura / disposicin. Contaminantes Aplicables: Materia Particulada (MP), incluyendo materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 10 micras (m) (MP10), materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 2.5 m (MP2.5) y contaminantes peligrosos del aire (CPA), en forma particulada, tales como la mayora de los metales (el mercurio es la excepcin notable, porque una porcin significante de las emisiones son en forma de vapor elemental). Lmites de Emisin Alcanzables / reduccin: Las eficiencias tpicas de diseo en equipo nuevo estn del 99% al 99.9%. Los equipos viejos existentes tienen un rango de eficiencias de operacin actuales del 95% al 99.9%. Varios factores determinan la eficiencia de recoleccin de los filtros de tela. Estos incluyen la velocidad de filtracin del gas, las caractersticas de las partculas, las caractersticas de la tela y el mecanismo de limpieza. En general, la eficiencia de recoleccin aumenta al incrementarse la velocidad de filtracin y el tamao de las partculas. Para una combinacin dada de polvo y de diseo del filtro, la concentracin de partculas en el efluente de un filtro de tela es casi constante, mientras que es ms probable que la eficiencia total vare con la carga de sustancias particuladas. Por esta razn, los filtros de tela pueden considerarse dispositivos de concentracin de salida constante mas bien que de equipos de eficiencia constante. La concentracin constante del efluente se obtiene porque, en un momento dado, parte de los filtros de tela estn siendo limpiados. Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los filtros de tela, su eficiencia de recoleccin est cambiando constantemente. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta de polvo y afloja las partculas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la filtracin, la capacidad de filtrado ha sido disminuida porque se ha perdido parte de la plasta de polvo y las partculas sueltas son forzadas a travs del filtro por el flujo del gas. A medida que las partculas son capturadas, la eficiencia aumenta hasta el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recoleccin de los filtros de tela se determinan usualmente por pruebas que abarcan un nmero de ciclos de limpieza a carga de entrada constante (EPA, 1998a). Aplicaciones Industriales Tpicas: Los filtros de tela pueden funcionar muy efectivamente en muchas aplicaciones diferentes. En la Tabla 1 se presentan aplicaciones comunes de los sistemas de filtros de tela con limpieza con aire a la inversa; sin embargo, los filtro de tela pueden ser utilizados en casi cualquier proceso en el que se genere polvo y pueda ser recolectado y conducido por conductos a una localidad central. Otros tipos de limpieza tambin pueden ser utilizados en estas aplicaciones. En aplicaciones con materia particulada densa, tales como calderas de termoelctricas, procesamiento de metales y productos minerales, generalmente se utiliza limpieza por sacudimiento mecnico mejorado con bocina snica. Tabla 1: Aplicaciones industriales tpicas de los filtros de tela limpiados con aire a la inversa (EPA 1997, EPA 1998a). Aplicacin Calderas de termoelctricas (carbn) Calderas industriales (carbn, madera) Calderas comerciales / institucionales (carbn, madera) Procesamiento de metales no ferrosos (primario y secundario) Cobre Plomo Zinc Aluminio Produccin de otros metales 3-03-005 3-04-002 3-03-010 3-04-004 3-03-030 3-04-008 3-03-000...002 3-04-001 3-03-011...014 3-04-005...006 3-04-010...022 Procesamiento de metales ferrosos Coque Produccin de aleaciones de hierro Produccin de hierro y acero 89099903.doc 3-03-003...004 3-03-006...007 3-03-008...009 6 Source classification code (Cdigo de clasificacin de la fuente en EEUU) 1-01-002...003 1-02-001...003 1-02-009 1-03-001...003 1-03-009

Fundiciones de hierro gris Fundiciones de acero Productos minerales Manufactura de cemento Limpieza de carbn Explotacin y procesamiento de piedra Otros Manufactura de asfalto Molienda de granos Caractersticas de la Emisin:

37683 3-04-007...009 3-05-006...007 40241 43894 3-05-003...999 3-05-001...002 39142

Flujo de Aire: Las casas de bolsas se separan en dos grupos, estndar y hechas a la medida, que a su vez se separan en tres subgrupos de baja, mediana y alta capacidad. Las casas de bolsas estndar son unidades construidas de fbrica y que se tienen en existencia. Estas puedenmanejar desde menos de 0.10 a ms de 50 metros cbicos estndares por segundo (m3/s) (de cientos a ms de 100,000 pies cbicos estndares por minuto (scfm)). Las casas de bolsas hechas a la medida son diseadas para aplicaciones especficas y se construyen de acuerdo a las especificaciones establecidas por el cliente. Estas unidades son generalmente ms grandes que las unidades estndar, por ejemplo, desde 50 hasta ms de 500 m 3/s (de 100,000 a ms de 1,000,000 scfm) (EPA, 1998b). Temperatura: Tpicamente, pueden manejarse en forma rutinaria temperaturas de gases hasta de aproximadamente 260 C (500 F), con picos hasta cerca de aproximadamente 290 C (550 F), con tela del material apropiado. Se pueden utilizar enfriadores por aspersin o dilucin con aire para bajar la temperatura de la corriente del contaminante. Esto evita que se excedan los lmites de temperatura de la tela. Al bajar la temperatura, sin embargo, aumenta la humedad de la corriente del contaminante. Por lo tanto, la temperatura mnima de la corriente del contaminante debe permanecer por encima del punto de roco de cualquier condensable en la corriente. La casa de bolsas y los conductos asociados deben aislarse y posiblemente calentarse si pudiera presentarse condensacin (EPA, 1998b). Carga de Contaminantes: Las concentraciones tpicas de entrada a las casas de bolsas son de 1 a 23 gramos por metro cbico (g/m3) (0.5 a 10 granos por pie cbico (gr/ft3), pero en casos extremos, las condiciones de entrada pueden variar entre 0.1 a ms de 230 g/m3 (de 0.05 a ms de 100 gr/ft3) (EPA, 1998b). Otras Consideraciones: El contenido de humedad y de corrosivos son las caractersticas principales de la corriente gaseosa que requieren consideraciones de diseo. Los filtros de tela estndar se pueden usar a presin o al vaco, perosolamente dentro del rango de aproximadamente 640 mm de columna de agua (25 pulgadas de columna de agua). Se ha demostrado que las casas de bolsas bien diseadas y operadas son capaces de reducir las emisiones totales de partculas a menos de 0.05 g/m 3 (0.010 gr/ft3), y en un nmero de casos, hasta tan bajo como de 0.002 a 0.011 g/m3 (de 0.001 a 0.005 gr/ft3) (AWMA, 1992).

Requerimientos de Pre-Tratamiento de las Emisiones Debido a la amplia variedad de tipos de filtros disponibles al diseador, por lo general no se requiere dar tratamiento previo para modificar la temperatura de entrada de la corriente del contaminante. Sin embargo, en algunas aplicaciones a altas temperaturas, el costo de las bolsas resistentes a las altas temperaturas debe de ponderarse contra el costo de disminuir la temperatura de entrada por medio de enfriadores por aspersin o con dilucin con aire ( EPA, 1998b). Cuando gran parte de la carga del contaminante consiste de partculas relativamente grandes, se pueden utilizar recolectores mecnicos tales como los ciclones, para reducir la carga sobre el filtro de tela, especialmente a altas concentraciones de entrada (EPA, 1998b). Informacin de Costos A continuacin se presentan costos estimados para filtros de tela tipo limpieza con aire-invertido; tipo limpieza con chorro-invertido mejorada con bocina snica; y para filtros de tela tipo limpieza con aire-invertido (referido como casa de bolsas). Los costos estn expresados en dlares de 2002 para los filtros de tela tipo limpieza con chorro-invertido mejorada con bocina snica. Para las estimaciones de costos, se supone un diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin. En los costos no se incluye equipo auxiliar tal como ventiladores y conductos. Los costos para los sistemas limpiados con aire invertido, son elaborados utilizando hojas de clculo de la EPA para estimacin de costos de filtros de tela (EPA, 1998b). Los costos estimados para mejoramiento con bocina snica, se obtienen de cotizaciones del fabricante, dadas en el Manual de Costos de Control de la OAQPS (EPA, 1998b). Las bocinas snicas son presentadas como un costo incrementado al costo de capital para un sistema limpiado con aire invertido. El costo de operacin y mantenimiento (O y M), para sistemas limpiados con aire a la inversa, se reduce de 1 a 3 % con mejoramiento con bocina snica. El costo de capital para las casas de bolsas de tela limpiadas con chorro invertido, se basa en cotizacin del fabricante (Carrington, 2000). Esta cotizacin incluye solo el costo de equipo comprado de la casa de bolsa. No se estimaron los costos de O y M, los costos anualizados ni la eficiencia de costo 89099903.doc 7

para chorro invertido. En general, el chorro invertido tiene costos de capital y de O y M ms altos que el aire invertido, debido a su complejidad (vea la Seccin 10, Teora de Operacin). Los costos estn dictados principalmente por la proporcin de flujo volumtrico de la corriente del contaminante y por la carga del contaminante. En general, una unidad pequea controlando una carga baja de contaminante, no ser tan efectiva en costo como una unidad grande controlando una carga alta de contaminante. Los costos presentados son para proporcin de flujo de 470 m3/s (1,000,000 scfm) y 1.0 m3/s (2,000 scfm), respectivamente y para una carga del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ft3). Para chorro invertido, el costo de capital presentado es para una casa de bolsas de 378,000 m3/s (800,000 scfm). Los contaminantes que requieren un nivel de control inusualmente alto o que requieren que las bolsas de tela o la unidad en s, sean construidas de materiales especiales tales como Gore-Tex o acero inoxidable, incrementarn los costos del sistema (EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes ms complejas de contaminantes, no estn reflejados en las estimaciones dadas ms abajo. Para estos tipos de sistemas, el costo de capital podra incrementarse tanto como 40% y el costo de O y M podra incrementarse tanto como 5%.

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Costo de Capital: $19,000 a $180,000 por m3/s ($9 a $85 por scfm) $1,000 a $1,300 por m3/s ($0.51 a $0.61 por scfm), costo adicional por mejoramiento con bocinas snicas $2,000 a $4,200 m3/s ($1 a $2 por scfm), costo de equipo comprado de chorro a la inversa. Costo de O y M: $14,000 a $58,000 por m3/s ($6 a $27 por scfm), anualmente. Costo Anualizado: $16,000 a $106,000 por m3/s ($8 a $50 por scfm), anualmente. Eficiencia de Costos: $58 a $372 por tonelada mtrica ($53 a $337 por tonelada corta).

Teora de Operacin En un filtro de tela, el gas residual se pasa por una tela de tejido apretado o de fieltro, causando que la MP en el gas sea recolectada en la tela por tamizado y por otros mecanismos. Los filtros de tela pueden ser en forma de hojas, cartuchos o bolsas, con un nmero de unidades individuales de filtros de tela encasillados en grupo. Las bolsas son el tipo ms comn de filtro de tela. La plasta de polvo que se forma sobre el filtro por la MP recolectada puede aumentar la eficiencia de recoleccin significativamente. A los filtros de tela se les conoce frecuentemente como casas de bolsas porque la tela est configurada por lo general en bolsas cilndricas. Las bolsas pueden ser de 6 a 9 m de largo (20 a 30 pies) y de 12.7 a 30.5 cm (5 a 12 pulgadas) de dimetro. Se colocan grupos de bolsas en compartimientos aislables para permitir la limpieza de las bolsas o el reemplazo de algunas de ellas sin tener que interrumpir todo el filtro de tela. (STAPPA/ALAPCO, 1996). Las condiciones de operacin son factores importantes para la seleccin de la tela. Algunas telas (por ejemplo, poliolefinas, de nylon, acrlicos, polisteres), son tiles solamente a temperaturas relativamente bajas de 95 a 150 oC (200 a 300oF). Para corrientes de gas residual a altas temperaturas, deben utilizarse telas ms estables trmicamente, tales como la fibra de vidrio, el Tefln o el Nomex. (STAPPA/ALAPCO, 1996). La aplicacin prctica de los filtros de tela requiere el uso de una gran superficie de tela para evitar una inaceptable cada de presin a travs de la tela. El tamao de la casa de bolsas para una unidad en particular se determina por la seleccin de la relacin de aire-a-tela o la relacin de flujo volumtrico de aire a la superficie del tejido. La seleccin de la relacin de aire-a-tela depende de la carga y caractersticas de la materia particulada y del mtodo de limpieza utilizado. Una carga alta de partculas requerir el uso de una casa de bolsas ms grande para evitar la formacin de una plasta de polvo muy pesada, lo que resultara en una cada de presin excesiva. Por ejemplo, una casa de bolsa para una caldera de termoelctrica de 250 MW puede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela cercana a los 46,500 m2 (500,000 pies cuadrados) (ICAC, 1999). El funcionamiento de las casas de bolsas est determinado entre otros factores, por la tela seleccionada, la frecuencia y el mtodo de limpieza y las caractersticas del particulado. Pueden seleccionarse telas para que intercepten una fraccin mayor del particulado y algunas telas estn recubiertas con una membrana con aperturas muy finas para mejorar la remocin de las partculas sub-micromtricas. Estas telas suelen ser ms caras. La intensidad y la frecuencia de la limpieza son variables importantes que determinan la eficiencia de remocin. Debido a que la plasta de polvo puede proporcionar una fraccin significativa de la capacidad de remocin de partculas finas de una tela, la limpieza demasiado frecuente o demasiado intensa disminuir la eficiencia de remocin. Por otra parte, si la remocin es demasiado infrecuente o inefectiva, entonces la cada de presin de la casa de bolsas llegar a ser muy alta (ICAC, 1999). La limpieza con aire invertido es un mtodo popular de limpieza de filtros de tela que ha sido utilizado extensamente y siendo mejorado a travs de los aos. Es un mecanismo limpiador ms ligero que el sacudimiento mecnico pero a veces menos efectivo. La mayora de los filtros de tela con aire invertido operan de una manera similar a los filtros de tela limpiados por sacudimiento. Tpicamente, las bolsas estn abiertas en el fondo, cerradas en la parte superior y el gas fluye de la parte interior a la parte exterior de las bolsas, el polvo siendo capturado en el interior. Sin embargo, algunos diseos con aire invertido recolectan el polvo en el exterior de las bolsas. En cualquiera de los diseos, la limpieza con aire invertido se lleva a cabo forzando aire limpio a travs de los filtros en la direccin opuesta al flujo del gas empolvado. El cambio de direccin del flujo del gas causa que la bolsa se doble y quiebre la plasta de polvo. En la recoleccin de la plasta interna, se permite que las bolsas se desintegren hasta cierto grado durante la limpieza con aire 89099903.doc 8

invertido. Por lo general, se evita que las bolsas se desintegren por completo mediante algn tipo de soporte, tal como anillos que son cosidas a las bolsas. Este soporte permite que la plasta de polvo caiga de las bolsas hacia la tolva. El desprendimiento de la plasta de polvo es propiciado tambin por el flujo invertido del gas. Debido a que las telas de fieltro retienen el polvo ms que las telas tejidas, y por lo tanto, son ms difciles de limpiar, las felpas no son usadas comnmente en sistemas con aire invertido (EPA, 1998a). Existen varios mtodos para invertir el flujo a travs de los filtros. Tal como con los filtros de tela limpiados con un sacudidor mecnico, el enfoque ms comn es tener compartimientos separados dentro del filtro de tela, de manera que cada compartimiento pueda ser aislado y limpiado por separado mientras los otros compartimientos continan tratando el gas cargado de polvo. Un mtodo para proporcionar el flujo invertido del aire es por medio del uso de un ventilador secundario o de gas limpio de los otros compartimientos. La limpieza solo con aire invertido es utilizada nicamente en casos en los que el polvo se desprende fcilmente de la tela. En muchos casos, el aire invertido se utiliza en conjunto con sacudimiento, pulsos o bocinas snicas (EPA, 1998a). Las bocinas snicas se utilizan cada vez ms para mejorar la eficiencia de recoleccin de los filtros de tela limpiados por sacudimiento mecnico o con aire invertido (AWMA, 1992). Las bocinas snicas utilizan aire comprimido para hacer vibrar un diafragma metlico, produciendo una onda sonora de baja frecuencia en la campana de la bocina. El nmero de bocinas que son requeridas est determinado por la superficie de la tela y el nmero de compartimientos de la casa de bolsas. Tpicamente, son requeridas de 1 a 4 bocinas por compartimiento operando de 150 a 200 hertz. El aire comprimido para las bocinas se suministra de 275 a 620 kilo-Pascales (kPa) (40 a 90 libras por pulgada cuadrada manomtricas (psig)). Las bocinas snicas se activan de 10 a 30 segundos aproximadamente durante cada ciclo de limpieza (Carr, 1984). La limpieza con bocinas snicas reduce significativamente la carga residual de polvo en las bolsas. Esto disminuye de 20 a 60% la cada de presin a travs del filtro de tela. Tambin aminora el esfuerzo mecnico que se requiere para limpiar las bolsas, resultando en una vida de operacin ms larga (Carr, 1984). Tal como se mencion previamente, esto puede reducir el costo de O y M de 1 a 3% anualmente. Los compartimientos de las casas de bolsas son fcilmente reconvertidos a bocinas snicas (EPA, 1998a). La limpieza con chorro a la inversa es un mtodo desarrollado en los 50's para proporcionar una mejor remocin del polvo residual. En este mtodo, el aire a la inversa se conecta por tubera a un anillo alrededor de la bolsa, que cuenta con una ranura angosta. El aire fluye por la ranura, creando una corriente de aire de alta velocidad que flexiona la bolsa en ese punto. El anillo est montado en un transportador accionado por un sistema de motor y cable, que sube y baja por la bolsa. Este mtodo proporciona una limpieza excelente del polvo residual. Debido a su complejidad, sin embargo, los requerimientos de mantenimiento son muy altos. Adicionalmente, el golpe del aire en las bolsas resulta en mayor desgaste (Billings, 1970). La aplicacin de limpieza con chorro a la inversa ha ido disminuyendo (EPA, 1998a). Ventajas En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de recoleccin tanto para materia partculada gruesas como para la de tamao fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. En el caso de filtros con limpieza continua, la eficiencia y la cada de presin permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser re-circulado dentro de la planta (para la conservacin de energa). El material recolectado se recolecta seco para su procesamiento o disposicin subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosin ni la oxidacin de sus componentes. Su operacin es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostticos, los sistemas de filtros de tela no requieren del uso de alto voltaje, por lo tanto, el mantenimiento se simplifica y podra recolectarse el polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracin granulares o fibrosas (pre-impregnado), permite la recoleccin con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y humos de tamaos menores de una micra. Los recolectores estn disponibles en un gran nmero de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalacin (AWMA, 1992). Desventajas Para temperaturas muy por encima de los 290 o C (550 o F) se requiere el uso de telas metlicas o de mineral refractario especial, las cuales pueden ser caras. Para ciertos tipos de polvo se pueden requerir telas tratadas para reducir la percolacin de los polvos o, en otros casos, para facilitar la remocin de los polvos recolectados. Las concentraciones de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m3 (22 gr/ft3), pueden representar un peligro de fuego o explosin, si se produce una llama o una chispa accidentalmente. Las telas pueden arder si se recolecta polvo rpidamente oxidable. Los filtros de tela tienen requerimientos altos de mantenimiento (por ejemplo, reemplazo peridico de las bolsas). La vida de la tela puede ser acortada a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o particulados cidos o alcalinos. No pueden ser operados en ambientes hmedos; los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela o requerir aditivos especiales. Se pudiera requerir proteccin respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazar la tela. Se requiere una cada de presin mediana, tpicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 pulgadas de columna de agua) (AWMA, 1992). Otras Consideraciones

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Los filtros de tela son tiles para recolectar partculas con resistividades ya sean demasiado bajas o demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostticos. Por lo tanto, los filtros de tela pueden ser buenos candidatos para recolectar las cenizas volantes de los carbones bajos en azufre o las cenizas volantes que contengan niveles altos de carbn sin quemar, las cuales tienen alta y baja resistividad respectivamente y son por lo tanto, relativamente difciles de recolectar con precipitadores electrostticos (STAPPA/ALAPCO, 1996). Referencias AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York. Billings, 1970. Billings, Charles, et al, Handbook of Fabric FIlter Technology Volume I: Fabric Filter Systems Study, GCA Corp., Bedford MA, December. Carr, 1984. Carr, R. C. and W. B. Smith, Fabric Filter Technology for Utility Coal-Fired Power Plants, Part V: Development and Evaluation of Bag Cleaning Methods in Utility Baghouses, J. Air Pollution Control Assoc., 34(5):584, May. Carrington, 2000. Personal communication from W. Edson of Carrington Engineering Sales Co. to P. Hemmer of The Pechan-Avanti Group, Division of E.H. Pechan and Assoc., Inc, January 21. EPA, 1997. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume I, Fifth Edition, Research Triangle Park, NC., October. EPA, 1998a. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Stationary Source Control Techniques Document for Fine Particulate Matter, EPA-452/R-97-001, Research Triangle Park, NC., October. EPA, 1998b. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, OAQPS Control Cost Manual, Fifth Edition, Chapter 5, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. December. ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology Information - Fabric Filters, page last updated January 11, 1999. STAPPA/ALAPCO, 1996. State and Territorial Air Pollution Program Administrators and Association of Local Air Pollution Control Officials, Controlling Particulate Matter Under the Clean Air Act: A Menu of Options, July.

Nombre de la Tecnologa: FILTRO DE

TELA TIPO LIMPIEZA CON SACUDIMIENTO MECANICO MEJORADA CON O SIN BOCINA SONICA

Filtro de Tela - Tipo Limpieza con Sacudimiento Mecnico y Tipo Limpieza con Sacudimiento Mecnico y Mejorada con Bocina Snica (Referido como Casa de Bolsas) Tipo de Tecnologa: Dispositivo de Control - Captura / disposicin Contaminantes Aplicables Materia Particulada (MP), incluyendo materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 10 micras (m) (MP10), materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 2,5 m (MP2,5 ) y contaminantes peligrosos del aire (CPA), en forma particulada, tales como la mayora de los metales ( el mercurio es la excepcin notable, porque una porcin significante de las emisiones son en forma de vapor elemental). Contaminantes Aplicables Las eficiencias tpicas de diseo en equipo nuevo son del 99 y al 99,9%. Los equipos viejos existentes tienen un rango de eficiencias de operacin actuales del 95 al 99,9%. Varios factores determinan la eficiencia de recoleccin de los filtros de tela. Estos incluyen la velocidad de filtracin del gas, las caractersticas de las partculas, las caractersticas de la tela y el mecanismo de limpieza. En general, la eficiencia de recoleccin aumenta al incrementar la velocidad de filtracin y el tamao de las partculas. Para una combinacin dada de polvo y de diseo del filtro, la concentracin de partculas en el efluente de un filtro de tela es casi constante, mientras que es ms probable que la eficiencia total vare con la carga de sustancias particuladas. Por esta razn, los filtros de tela pueden considerarse equipos de control de concentracin de salida constante mas bien que de equipos de eficiencia constante. La concentracin constante del efluente se obtiene porque, en un momento dado, parte de los filtros de tela estn siendo limpiados. Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los filtros de tela, su eficiencia de recoleccin est cambiando constantemente. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta de polvo y afloja las partculas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la 89099903.doc 10

filtracin, la capacidad de filtrado ha sido disminuida porque se ha perdido parte de la plasta de polvo y las partculas sueltas son forzadas a travs del filtro por el flujo del gas. A medida que las partculas son capturadas, la eficiencia aumenta hasta el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recoleccin de los filtros de tela se determinan usualmente por pruebas que abarcan un nmero de ciclos de limpieza a carga de entrada constante (Ref. EPA, 1998a). Aplicaciones Industriales Tpicas Los filtros de tela pueden funcionar muy efectivamente en muchas aplicaciones diferentes. En la Tabla 1 se presentan aplicaciones comunes de los sistemas de filtros de tela con limpieza por sacudimiento mecnico; sin embargo, los filtro de tela pueden ser utilizados en casi cualquier proceso en el que se genere polvo y pueda ser recolectado y conducido por conductos a una localidad central. En aplicaciones con materia particulada densa, tales como calderas de termoelctricas, procesamiento de metales y productos minerales, generalmente se utiliza limpieza por sacudimiento mecnico mejorado con bocina snica.

Tabla 1: Aplicaciones industriales tpicas de los filtros de tela limpiados por sacudimiento mecnico (Ref. EPA 1998a) Aplicacin Calderas de termoelctricas (carbn) Procesamiento de metales no ferrosos (primario y secundario) Cobre Plomo Zinc Aluminio Produccin de otros metales Source classification code (Cdigo de clasificacin de la fuente en EEUU) 1-01-002...003 3-03-005 3-04-002 3-03-010 3-04-004 3-03-030 3-04-008 3-03-000...002 3-04-001 3-03-011...014 3-04-005...006 3-04-010...022 Procesamiento de metales ferrosos Coque Produccin de aleaciones de hierro Produccin de hierro y acero Fundiciones de hierro gris Fundiciones de acero Productos minerales Manufactura de cemento Limpieza de carbn Explotacin y procesamiento de piedra Otros Manufactura de asfalto Caractersticas de la Emisin 3-05-006...007 3-05-010 3-05-020 3-05-003...999 3-05-001...002 3-03-003...004 3-03-006...007 3-03-008...009 3-04-003 3-04-007...009

a.

b.

Flujo de Aire: Las casas de bolsas se separan en dos grupos, estndar y hechas a la medida,que a su vez se separan en tres subgrupos de baja, mediana y alta capacidad. Las casas de bolsas estndar son unidades construidas en fbrica y que se tienen en existencia. Estas pueden manejar desde menos de 0.10 a ms de 50 metros cbicos estndares por segundo (m3/s) (de cientos a ms de 100,000 pies cbicos estndares por minuto (scfm)). Las casas de bolsas hechas a la medida son diseadas para aplicaciones especficas y se construyen de acuerdo a las especificaciones establecidas por el cliente. Estas unidades son generalmente mucho ms grandes que las unidades estndar, por ejemplo, desde 50 hasta ms de 500 m3/s (de 100,000 a ms de 1,000,000 scfm) (Ref. EPA, 1998a) Temperatura: Tpicamente, pueden manejarse temperaturas de gases hasta cerca de aproximadamente 260 C (500 F), con picos hasta cerca de aproximadamente 290 C (550 F), con tela del material apropiado. Se pueden utilizar enfriadores por aspersin o dilucin con aire para bajar la temperatura de la corriente del contaminante. Esto evita que se excedan los lmites de temperatura de la tela. Al bajar la temperatura, sin embargo, aumenta la humedad de la corriente del contaminante. Por lo tanto, la temperatura mnima de la corriente del contaminante debe permanecer por encima del punto de roco de cualquier condensable en la corriente. La casa de bolsas y los conductos asociados deben aislarse y posiblemente calentarse si pudiera presentarse condensacin (Ref. EPA, 1998b).

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c. d.

Carga de Contaminantes: Las concentraciones tpicas de entrada de las casas de bolsas son de 1 a 23 gramos por metro cbico (g/m3) (0.5 a 10 granos por pie cbico (gr/ft3), pero en casos extremos, las condiciones de entrada pueden variar entre 0.1 a ms de 230 g/m3 (de 0.05 a msde 100 gr/ft3) (EPA, 1998b). Otras Consideraciones: El contenido de humedad y de corrosivos son las caractersticas principales de la corriente gaseosa que requieren consideraciones de diseo. Los filtros de tela estndar se pueden usar a presin o al vaco, pero solamente dentro del rango de aproximadamente 640 mm de columna de agua (25 pulgadas de columna de agua). Se ha demostrado que las casas de bolsas bien diseadas y operadas son capaces de reducir las emisiones totales de partculas a menos de 0.05 g/m3 (0.010 gr/ft3) y en un cierto nmero de casos, hasta tan bajo como de 0.002 a 0.011 g/m3 (de 0.001 a 0.005 gr/ft3) (Ref. AWMA, 1992).

Requerimientos de Pre-Tratamiento de las Emisiones Debido a la amplia variedad de tipos de filtros disponibles al diseador, por lo general no se requiere dar tratamiento previo para modificar la temperatura de entrada de la corriente del contaminante. Sin embargo, en algunas aplicaciones a altas temperaturas, el costo de las bolsas resistentes a las altas temperaturas debe de ponderarse contra el costo de disminuir la temperatura de entrada con enfriadores por aspersin o con dilucin con aire (Ref. EPA, 1998b). Cuando gran parte de la carga del contaminante consiste de partculas relativamente grandes, se pueden utilizar recolectores mecnicos tales como ciclones, para reducir la carga sobre el filtro de tela, especialmente a altas concentraciones de entrada (Ref. EPA, 1998b). Informacin de Costos A continuacin se presentan los costos estimados, expresados en dlares de 2002, para filtros de tela tipo limpieza con sacudimiento mecnico y tipo limpieza con sacudimiento mecnico mejorado con bocina snica. Para las estimaciones de ambos costos se supone un diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin. En los costos no se incluye equipo auxiliar, tal como ventiladores y conductos. Los costos para los sistemas limpiados con sacudidor, son elaborados utilizando hojas de clculo de la EPA para estimaciones de costos de filtros de tela (Ref. EPA, 1998b). Los costos estimados para mejoramiento con bocina snica, se obtienen de cotizaciones del fabricante, dadas en el Manual de Costos de Control de la OAQPS (Ref. EPA, 1998b). Las bocinas snicas son presentadas como un costo incrementado al costo de capital para un sistema limpiado por sacudimiento. El costo de operacin y mantenimiento (O y M) para sistemas limpiados por sacudimiento se reduce de 1 a 3 % con el mejoramiento que proporciona la bocina snica. Los costos estn dictados principalmente por la proporcin de flujo volumtrico de la corriente del contaminante y por la carga del contaminante. En general, una unidad pequea controlando una carga baja de contaminante, no ser tan efectiva en costo como una unidad grande controlando una carga alta decontaminante. Los costos presentados son para proporcin de flujo de 470 m3/s (1,000,000 scfm) y 1.0 m3/s (2,000 scfm), respectivamente y para una carga del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ft3). Los contaminantes que requieren un nivel de control inusualmente alto o que requieren que las bolsas de tela o la unidad en s, sean construidas de materiales especiales tales como Gore-Tex o acero inoxidable, incrementarn los costos del sistema (Ref. EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes ms complejas de contaminantes, no estn reflejados en las estimaciones dadas ms abajo. Para estos tipos de sistemas, el costo de capital podra incrementarse tanto como 30% y el costo de O y M podra incrementarse tanto como 7%

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Costo de Capital: $17,000 a $153,000 por m3/s ($8 a $72 por scfm) $1,000 a 1,300 por m3/s ($0.51 a $0.61 por scfm); costo adicional para bocinas snicas Costo de O y Ml: $9,300 a $51,000 por m3/s ($4 a $24 por scfm), anualmente Costo Anualizado: $11,000 a $95,000 por m3/s ($5 a $45 por scfm), anualmente Eficiencia de Costos: $41 a $334 por tonelada mtrica ($37 a $303 por tonelada corta)

Teora de Operacin En un filtro de tela, el gas residual se pasa por una tela de tejido apretado o de fieltro, causando que la materia particulada en el gas sea recolectada en la tela por tamizado y por otros mecanismos. Los filtros de tela pueden ser de forma de hojas, cartuchos o bolsas, con un nmero de unidades individuales de filtros de tela encasillados en grupo. Las bolsas son el tipo ms comn de filtro de tela. La plasta de polvo que se forma sobre el filtro por la MP recolectada, puede aumentar la eficiencia de recoleccin significativamente. A los filtros de tela se les conoce frecuentemente como casas de bolsas porque la tela est configurada por lo general en bolsas cilndricas. Las bolsas pueden ser de 6 a 9 m de largo (20 a 30 pies) y de 12.7 a 30.5 cm (5 a 12 pulgadas) de dimetro. Se colocan grupos de bolsas en compartimientos aislables para permitir la limpieza de las bolsas o el reemplazo de algunas de ellas sin tener que parar todo el filtro de tela. (Ref. STAPPA/ALAPCO, 1996). Las condiciones de operacin son factores importantes para la seleccin de la tela. Algunas telas (por ejemplo, poliolefinas de nylon, acrlicos, polisteres), son tiles solamente a temperaturas relativamente bajas, de 95 a 150 oC

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(200 a 300oF). Para flujos de gases de combustin a altas temperaturas, deben utilizarse telas ms estables trmicamente, tales como la fibra de vidrio, el TeflnR NomexR. (Ref. STAPPA/ALAPCO, 1996). La aplicacin prctica de los filtros de tela requiere el uso de una gran superficie de tela para evitar una inaceptable cada de presin a travs de la tela. El tamao de la casa de bolsas para una unidad en particular se determina por la seleccin de la relacin de aire-a-tela, o por la relacin del flujo volumtrico de aire a la superficie del tejido. La seleccin de la relacin de aire-a-tela depende de la carga y caractersticas de la materia particulada y del mtodo de limpieza utilizado. Una carga alta de partculas requerir el uso de una casa de bolsas ms grande para evitar la formacin de una plasta de polvo muy pesada, lo que resultara en una cada de presin excesiva. Por ejemplo, una casa de bolsa para una caldera de termoelctrica de 250 MW puede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela cercana a los 46,500 m2 (500,000 pes cuadrados) (Ref. ICAC, 1999). El funcionamiento de las casas de bolsas est determinado entre otros factores, por la tela seleccionada, la frecuencia y el mtodo de limpieza y las caractersticas del particulado. Pueden seleccionarse telas para que intercepten una fraccin mayor de particulado y algunas telas estn cubiertas con una membrana con aperturas muy finas para mejorar la remocin de partculas sub-micromtricas. Estas telas suelen ser ms caras. La frecuencia e intensidad de la limpieza son variables importantes que determinan la eficiencia de recoleccin. Debido a que la plasta de polvo puede proporcionar una fraccin significativa de la capacidad de remocin de las partculas finas de la tela, la limpieza que es demasiado frecuente o demasiado intensa disminuir la eficiencia de remocin. Por otra parte, si la limpieza es poco frecuente o poco efectiva, entonces la cada de presin de la casa de bolsas ser muy alta (Ref. ICAC, 1999). El sacudimiento mecnico ha sido un mtodo muy popular de limpieza por muchos aos, debido a su simplicidad as como a su efectividad. En una operacin tpica, el gas empolvado se introduce por un conducto de entrada al filtro de tela limpiado por sacudimiento y las partculas ms grandes son removidas de la corriente de gas cuando golpean un deflector en el conducto de entrada y caen en la tolva. El gas cargado de partculas es succionado por debajo de una placa de celda en el piso y hacia las bolsas del filtro. El gas procede del interior de las bolsas al exterior y a travs del conducto de salida. Las partculas son recolectadas en la superficie interior de las bolsas y se acumula una plasta del filtro. En las unidades con sacudimiento mecnico, la parte superior de las bolsas est unida a una barra sacudidora, la cual se mueve abruptamente (normalmente en direccin horizontal), para limpiar las bolsas. Las barras sacudidoras son operadas por motores mecnicos o a mano, en aplicaciones en las que la limpieza no se requiere frecuentemente (Ref. EPA, 1998b). El mtodo de limpieza por vibracin es similar a las unidades con sacudimiento mecnico. Utiliza una vibracin del marco de la bolsa generada neumticamente, de alta frecuencia y baja amplitud, para limpiar las bolsas. Este mtodo tiene aplicaciones limitadas debido a su limpieza de baja energa y al diseo ms pequeo de la casa de bolsas (Ref. Billings, 1970). Las bocinas snicas se utilizan cada vez ms para mejorar la eficiencia de recoleccin de los filtros de tela limpiados por sacudimiento mecnico o con aire a la inversa (Ref. AWMA, 1992). Las bocinas snicas utilizan aire comprimido para hacer vibrar un diafragma, produciendo una onda sonora de baja frecuencia en la campana de la bocina. El nmero de bocinas que se requieren est determinado por la superficie de la tela y el nmero de compartimientos de la casa de bolsas. Tpicamente, se requieren de 1 a 4 bocinas por compartimiento operando de 150 a 200 hertz. El aire comprimido para las bocinas se suministra de 275 a 620 kilo-Pascales (kPa) (40 a 90 libras por pulgada cuadrada manomtricas (psig)). Las bocinas snicas se activan de 10 a 30 segundos aproximadamente durante cada ciclo de limpieza (Ref. Carr, 1984). La limpieza con bocinas snicas reduce significativamente la carga residual de polvo en las bolsas. Esto disminuye de 20 a 60% la cada de presin a travs del filtro de tela. Tambin aminora el esfuerzo mecnico requerido para limpiar las bolsas, resultando en una vida de operacin ms larga (Ref. Carr, 1984). Tal como se mencion previamente, esto puede reducir el costo de O y M de 1 a 3% anualmente. Los compartimientos de las casas de bolsas son fcilmente reconvertidos a bocinas snicas. El apoyo snico es frecuentemente utilizado con filtros de tela en calderas de termoelctricas que queman carbn (Ref. EPA, 1998a). Ventajas: En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de recoleccin tanto para materia partculada gruesas como para la de tamao fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. En el caso de filtros con limpieza continua, la eficiencia y la cada de presin permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser re-circulado dentro de la planta (para la conservacin de energa). El material recolectado se recolecta seco para su procesamiento o disposicin subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosin ni la oxidacin de sus componentes. Su operacin es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostticos, los sistemas de filtros de tela no requieren del uso de alto voltaje, por lo tanto, el mantenimiento se simplifica y podra recolectarse el polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracin granulares o fibrosas (pre-impregnado), permite la recoleccin con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y humos de tamaos menores de una micra. Los recolectores estn disponibles en un gran nmero de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalacin (Ref. AWMA, 1992). Desventajas: Para temperaturas muy por encima de los 290 o C (550 o F), se requiere el uso de telas metlicas o de mineral refractario especial, las cuales pueden resultar muy caras. Para ciertos tipos de polvos, se pueden requerir telas tratadas para reducir la percolacin de los polvos o en otros casos, para facilitar la remocin del polvo recolectado. Las concentraciones de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m3 (22 gr/ft3), pueden representar un peligro de fuego o explosin, si se produce una llama o una chispa accidentalmente. Las telas pueden arder si se recolecta 89099903.doc 13

polvo rpidamente oxidable. Los filtros de tela tienen requerimientos altos de mantenimiento (por ejemplo, reemplazo peridico de las bolsas). La vida de la tela puede ser acortada a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o particulados cidos o alcalinos. No pueden ser operados en ambientes hmedos; los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela o requerir aditivos especiales. Se pudiera requerir proteccin respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazar la tela. Se requiere una cada de presin mediana, tpicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 pulgadas de columna de agua) (Ref. AWMA, 1992). Otras Consideraciones Los filtros de tela son tiles para recolectar partculas con resistividades ya sea demasiado bajas o demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostticos. Por lo tanto, los filtros de tela pueden ser buenos candidatos para recolectar las cenizas volantes de los carbones bajos en azufre o las cenizas volantes que contengan niveles altos de carbn sin quemar, las cuales tienen alta y baja resistividad respectivamente y son por lo tanto, relativamente difciles de recolectar con precipitadores electrostticos (Ref. STAPPA/ALAPCO, 1996). Referencias AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York. EPA, 1998a. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Stationary Source Control Techniques Document for Fine Particulate Matter, EPA-452/R-97-001, Research Triangle Park, NC., October. EPA, 1998b. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, OAQPS Control Cost Manual, Fifth Edition, Chapter 5, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. December. Billings, 1970. Billings, Charles, et al, Handbook of Fabric FIlter Technology Volume I: Fabric Filter Systems Study, GCA Corp., Bedford MA, December. Carr, 1984. Carr, R. C. and W. B. Smith, Fabric Filter Technology for Utility Coal-Fired Power Plants, Part V: Development and Evaluation of Bag Cleaning Methods in Utility Baghouses, J. Air Pollution Control Assoc., 34(5):584, May. ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology Information - Fabric Filters, page last updated January 11, 1999. STAPPA/ALAPCO, 1996. State and Territorial Air Pollution Program Administrators and Association of Local Air Pollution Control Officials, Controlling Particulate Matter Under the Clean Air Act: A Menu of Options, July.

Nombre de la Tecnologa : FILTRO

DE PAPEL / MATERIAL NO TEJIDO

Filtro de papel / Material No tejido - Colector tipo Cartucho con limpieza por Chorro Pulsante (tambin referido como Medio Extendido) Tipo de Tecnologa: Dispositivo de Control - Captura / disposicin Contaminantes Aplicables: Materia Particulada (MP), incluyendo materia particulada de dimetro aerodinmica menor o igual a 10 (m) (MP 10 ), materia particulada de dimetro aerodinmico menor o igual a 2.5 m (MP 2.5 ), y Contaminantes Peligrosos del Aire (CPA) en forma particulada, tales como la mayora de los metales (con la notable excepcin del mercurio, ya que una porcin importante de las emisiones se hallan en forma de vapor elemental). Lmites de Emisiones Alcanzables / reducciones: Los colectores tipo cartucho ms viejos que an existen, tienen un rango actual de eficiencias de operacin de 99 a 99.9% para MP 10 y MP 2.5. Los eficiencias tpicas de diseo de equipo nuevo estn entre 99.99 y 99.999+% (Ref. EPA , 1998b). Adems, los diseos disponibles comercialmente son capaces de controlar MP submicromtrica (de dimetro 0.8 m o mayor), con una eficiencia de remocin de 99.999+% (Ref. AAF , 1999; Torit, 1999).

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Varios factores determinan la eficiencia de recoleccin de los filtros de cartucho, incluyendo la velocidad de filtracin del gas, las caractersticas de partcula, las caractersticas del medio filtrante y el mecanismo de limpieza. En general, la eficiencia de recoleccin aumenta con incrementos en la velocidad de filtracin y del tamao de partcula. Para una combinacin dada de diseo de filtro y polvo, la concentracin de partculas del efluente de un colector de cartucho es casi constante, mientras que la eficiencia global es ms probable que vare con la carga de particulado. Por esta razn, los colectores de cartucho pueden considerarse dispositivos de concentracin de salida constante en vez de dispositivos de eficiencia constante. La concentracin constante del efluente se obtiene porque, en un momento dado, parte del medio filtrante est siendo limpiado. Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los colectores de cartucho, la eficiencia de recoleccin est cambiando constantemente. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta del filtro y afloja las partculas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la filtracin, la capacidad de filtrado se ha reducido, porque la plasta y las partculas sueltas han sido empujadas a travs del filtro por el flujo del gas. A medida que las partculas son capturadas, la eficiencia de recoleccin se incrementa hasta el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recoleccin de los colectores de cartucho se determinan usualmente de pruebas que cubren un nmero de ciclos de limpieza a carga de entrada constante. (Ref. EPA, 1998a) Aplicaciones Industriales Tpicas: Los colectores de cartucho funcionan muy efectivamente en muchas aplicaciones diferentes. En la Tabla 1 se presentan aplicaciones comunes de sistemas de filtros de cartucho con limpieza por chorro pulsante. Adems de estas aplicaciones, los colectores de cartucho pueden utilizarse en cualquier proceso donde se genere polvo y que pueda ser atrapado y conducido a una localizacin central. Aplicacin Source Classification Code (SCC) (Cdigo de clasificacin de la fuente en EEUU)

Productos de metal fabricado Limpieza abrasiva 37323 Maquinado 3-09-300 Soldadura 3-09-005 3-00-040...050 Esmerilado y fresado de pigmentos 3-01-014-30...41 3-01-020-30...41 3-01-035-50...54 Productos minerales Manufactura de cemento 3-05-006...007 Purificacin del carbn 40241 Explotacin y procesamiento de piedras 40241 Otros 3-05-008...009 Manufactura de asfalto 3-05-001...002 Molienda de grano 39142 Caractersticas de las Emisiones: Flujo de Aire: Los colectores de cartucho estn actualmente limitados a aplicaciones con baja capacidad de flujo de aire. Los colectores de cartucho estndar son unidades construidas de fbrica, en existencia. Pueden manejar flujos de aire de menos de 0.10 a ms de 5 metros cbicos estndar por segundo (sm 3 /sec)(cientos a ms de 10,000 pies cbicos estndar por minuto ( scfm )). (Ref. EPA , 1998b) b) Temperatura: Las temperaturas estn limitadas por el tipo de medio filtrante y de sellador utilizados en los cartuchos. Los cartuchos estndar que utilizan medios filtrantes de papel, pueden manejar temperaturas del gas hasta cerca de 95C (200F) (Ref. EPA, 1998b). Los filtros de cartucho utilizando un medio de material sinttico, no tejido, tales como fieltros perforados por aguja fabricados de polister o Nomex , pueden soportar temperaturas hasta cerca de 200 C (400 F) con selladores de material apropiado (Ref. IFF, 1999). Se puede utilizar enfriadores por aspersin o dilucin con aire para bajar la temperatura de la corriente del contaminante. Esto evita que se excedan los lmites de temperatura del medio filtrante. Bajar la temperatura puede resultar en mayor humedad de la corriente del contaminante. Por lo tanto, la temperatura mnima de la corriente del contaminante debe permanecer por encima del punto de roco de cualquier condensable en la corriente. El colector de cartucho y los conductos asociados deben de aislarse y posiblemente calentarse si pudiera ocurrir condensacin (Ref. EPA , 1998b). c) Carga de Contaminante: Las concentraciones tpicas de entrada de los colectores de cartucho son de 1 a 23 gramos por metro cbico (g/m3) (0.5 a 10 gramos por pie cbico (gr/ ft3 )) (Ref. EPA, 1998b). Los filtros de cartucho, los cuales utilizan medios de material sinttico no tejido, tales como los fieltros perforados por aguja, fabricados de polister o Nomex , son capaces de manejar concentraciones de entrada hasta de 57 g/m 3 (25 gr/ ft3 ) (Ref. IFF, 1999).

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Otras Consideraciones: El contenido de humedad y de corrosivos en la corriente gaseosa son las principales consideraciones de diseo. Los filtros de cartucho estndar se pueden utilizar en servicios a presin o a vaco, pero solamente dentro del rango de aproximadamente 640 milmetros de columna de agua (25 pulgadas de columna de agua) (Ref. AWMA, 1992). Se ha demostrado que las casas de bolsas son capaces de reducir las emisiones totales de partculas a menos de 0.05 g/m3 (0.010 gr/ ft3 ) * (Ref. AWMA, 1992). La penetracin de MP en los colectores de cartucho es generalmente varias veces menos que en los diseos tradicionales de casas de bolsas. (Ref. Heumann, 1997). Requisitos de pre-tratamiento de las corriente de emisiones: Debido a la amplia variedad de filtros disponibles al diseador, por lo general, la temperatura de entrada de la corriente del contaminante no requiere pre-tratamiento. Sin embargo, en algunas aplicaciones a temperaturas altas, el costo de filtros de cartucho resistentes a altas temperaturas debe de ponderarse contra el costo de disminuir la temperatura de entrada con enfriadores por aspersin o con dilucin con aire (Ref. EPA , 1998b). Cuando gran parte de la carga del contaminante consiste de partculas relativamente grandes se pueden utilizar colectores mecnicos tales como los ciclones para reducir la carga en el medio filtrante, especialmente a altas concentraciones de entrada (Ref. EPA, 1998b). Informacin de costos: A continuacin se presentan los costos estimados, expresados en dlares del 2002, para colectores de cartucho con limpieza por chorro pulsante. Para las estimaciones de los costos, se supone un diseo convencional a condiciones tpicas de operacin. No se incluye equipo auxiliar, tales como ventiladores y conductos. Los costos son elaborados utilizando una s hoja s de clculo de la EPA para estimacin de costos de filtros de tela (Ref. EPA, 1998b). Los costos estn dictados primordialmente por la relacin de flujo volumtrico de la corriente residual y la carga del contaminante. En general, una unidad pequea controlando una carga baja de contaminantes, no ser tan efectiva en costo como una unidad grande controlando una carga alta de contaminantes. Los colectores de cartucho estn actualmente limitados a aplicaciones con bajas relaciones de flujo. El costo de capital de un colector de cartucho es significativamente menor que el de una casa de bolsas; sin embargo, los costos de operacin y mantenimiento (O y M), tienden a ser mayores. Los costos presentados son para relaciones de flujo de 5 m3 /s (10,000 scfm) y 1.0 m3 /s (2,000 scfm), respectivamente y para cargas del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ ft3 ). Los contaminantes que requieren un nivel de control inusualmente alto o que requieren que los medios filtrantes o la unidad en s, sean construidas de materiales especiales tales como Nomex o acero inoxidable, incrementarn los costos del sistema (Ref. EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes residuales ms complejas, no estn reflejados en las estimaciones dadas ms abajo. Para estos tipos de sistemas, el costo de capital podra incrementarse tanto como 75% y los costos de O y M se podran incrementar tanto como 10%. a. Costo de Capital: $15,000 a $28,000 por m 3 /s ($7 a $19 por scfm ) b. Costo de O y M: $20,000 a $52,000 por m 3 /s ($9 a $265por scfm ), anualmente c. Costo Anualizado: $26,000 a $80,000 por m 3 /s ($13 a $38 por scfm ), anualmente d. Eficiencia de Costos: $94 a $280 por ton. mtrica ($85 a $286 por ton. corta) Teora de operacin: Los filtros de cartucho contienen medios filtrantes ya sea de papel o de material fibroso no tejido. Los medios de papel son generalmente fabricados de materiales naturales o sintticos tales como celulosa o fibra de vidrio. Los medios de materiales no tejidos son generalmente fabricados de materiales sintticos tales como Nomex , polister o polipropileno (Ref. EPA , 1998a; Heumann, 1997). El medio filtrante se soporta por marcos de alambre, internos y externos. Se pasa la corriente de gas residual a travs del medio filtrante fibroso, ocasionando que la MP en la corriente de gas sea recolectada en el medio por tamizado y otros mecanismos. La plasta de polvo que se forma en el medio filtrante por la MP recolectada, puede aumentar significativamente la eficiencia de recoleccin (Ref. EPA, 1998a). En general, el medio filtrante est plisado para proporcionar una mayor rea superficial por la relacin de flujo volumtrico. Por esta razn, a los filtros de cartucho tambin se les conoce como medios filtrantes extendidos. Sin embargo, un plisado muy cerrado puede causar que la MP cubra el fondo de los pliegues, reduciendo en forma efectiva el rea superficial (Ref. EPA, 1998a). Con frecuencia se emplean separadores corrugados de aluminio para evitar el colapso del medio filtrante (Ref. Heumann, 1997). La profundidad de los pliegues puede variar desde 2.5 centmetros (cm) (1 pulgada) hasta 40 centmetros (cm) (16 pulgadas) (Ref. EPA, 1998a). Generalmente, el espaciamiento del plisado es entre 12 y 16 pliegues por pulgada, aunque ciertas condiciones requieren menos pliegues, de 4 a 8 pliegues por pulgada (Ref. EPA, 1998b). Existe una amplia variedad de diseos y dimensiones de cartuchos. Los diseos tpicos incluyen panales planos, paquetes en forma de V o paquetes cilndricos (Ref. Heumann, 1997). Los paquetes cilndricos disponibles comercialmente son de 15 a 35 centmetros (cm) (6 a 14 pulgadas) de dimetro aproximadamente y de 40 a 122 cm (16 a 48 pulgadas) de longitud (Ref. EPA, 1998a). El cartucho est cerrado por uno de sus extremos con una tapa de metal. El medio se sella a la tapa utilizando poliuretano plstico, resina epxica u otro sellador disponible comercialmente. En algunas aplicaciones se pueden colocar dos cartuchos en serie. Los cartuchos se colocan en un marco construido de metal o de madera. Un empaque 89099903.doc 16

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de neopreno o de silicn sella el marco al lado del plenum del aire limpio del colector. Cuando se reconvierte una casa de bolsas, los cartuchos pueden montarse horizontalmente o verticalmente (Ref. EPA, 1998a). El reemplazo de los cartuchos se realiza generalmente afuera del colector. Esto reduce el riesgo de exposicin de los trabajadores de mantenimiento a la MP. Esta particularidad es especialmente importante para aplicaciones de CPA. En muchas aplicaciones con CPA, la Occupational Safety and Health Administration (OSHA - Administracin de Salud y Seguridad Ocupacionales), requiere procedimientos especiales para el reemplazo de filtros, comnmente conocidos como procedimientos bag in/bag out (bolsa puesta/bolsa quitada) (Ref. Heumann, 1997). Las condiciones de operacin son factores importantes en la seleccin del medio filtrante y de los selladores utilizados en los cartuchos. Algunos medios filtrantes, tales como los filtros de papel de celulosa, son tiles solo a temperaturas relativamente bajas de 95 a 150C (200 a 300F). Para corrientes de gas de combustin a alta temperatura, deben utilizarse medios filtrantes ms estables trmicamente, tales como los de polister no tejido, polipropileno o Nomex (Ref. EPA, 1998a). Una variedad de selladores disponibles comercialmente, tales como el plstico poliuretano y las resinas epxicas, permitirn temperaturas de operacin hasta de 150C (300F). Algunos selladores especiales, como el Plasitcol curado con calor, soportarn temperaturas de operacin hasta de 200C (400F) (Ref. EPA, 1998a; IFF, 1999). La aplicacin prctica de los colectores de cartucho, requiere el uso de una gran superficie del medio, para evitar inaceptables cadas de presin a travs del medio filtrante. El nmero de cartuchos utilizados en un colector en particular, est determinado por la seleccin de la relacin de aire-a- tela, o por la relacin de flujo volumtrico a la superficie del medio filtrante (Ref. ICAC, 1999). La seleccin de la relacin de aire-a-tela depende de la carga de particulado, de las caractersticas del particulado y del mtodo de limpieza utilizado. Una carga alta de particulado requerir el uso de un nmero mayor de cartuchos para evitar la formacin de una plasta pesada de polvo, lo que resultara en una cada de presin excesiva (Ref. ICAC, 1999). Los medios filtrantes de papel y de material no tejido utilizados en los filtros de cartucho, tienen cadas de presin ms grandes que las telas tejidas utilizadas en las bolsas. Por esta razn, los colectores de cartucho se utilizan con velocidades de flujo volumtrico y cargas de particulado ms bajas que las de los diseos tradicionales de las casas de bolsas (Ref. Heumann, 1997). Algunas de los determinantes del funcionamiento de los colectores de cartucho incluyen al medio filtrante seleccionado, la frecuencia y mtodo de limpieza y las caractersticas del particulado. Se pueden escoger medios filtrantes que interceptarn una fraccin ms grande de particulado, y algunos medios filtrantes se recubren con una membrana con aberturas muy finas para mejorar la remocin de particulado submicromtrico. Tales medios filtrantes tienden a ser ms caros (Ref. ICAC, 1999). La limpieza de los filtros de cartucho con chorros pulsantes es relativamente nueva, habiendo sido utilizada solo durante los ltimos treinta aos. Este mecanismo de limpieza ha crecido en popularidad consistentemente, porque puede tratar grandes cargas de polvo, operar con cadas de presin constantes y ocupar menos espacio que los filtros de tela tradicionales tipo bolsa. Los filtros de cartucho limpiados con chorro pulsante, pueden solamente operar como dispositivos de recoleccin externa de la plasta. Los cartuchos estn cerrados por el fondo y abiertos por la tapa. El gas cargado de particulado fluye hacia el colector, utilizndose difusores frecuentemente para prevenir que las partculas de gran tamao daen el medio filtrante. El gas fluye del exterior al interior del cartucho y de ah a la salida del gas. Las partculas son recolectadas en la parte exterior del medio filtrante y caen hacia una tolva por debajo del cartucho despus de la limpieza (Ref. EPA, 1998b). Durante la limpieza por chorro pulsante, un pulso corto, de 0.03 a 0.1 segundos de duracin, de aire a alta presin, de 415 a 830 kilo Pascales (kPa) (60 a 120 libras por pulgada cuadrada manomtricas (psig)), se inyecta dentro de los cartuchos (Ref. EPA, 1998b; AWMA, 1992). El pulso se sopla a travs de una boquilla vnturi en la parte superior de los cartuchos y establece una onda de choque que contina hacia el fondo de los cartuchos. La onda flexiona al medio filtrante, desalojando la plasta de polvo. El ciclo de limpieza es regulado por un reloj remoto, conectado a una vlvula solenoide. El pulso de aire es controlado por la vlvula solenoide y se descarga a travs de tubos de viento que tienen boquillas localizadas por encima de los cartuchos (Ref. EPA, 1998b). La limpieza con chorro pulsante tiene varios atributos que le son nicos. Debido a que el pulso de limpieza es muy breve, no se necesita suspender el flujo de gas sucio durante la limpieza. Los otros cartuchos continan filtrando, aceptando una carga extra, debido a los cartuchos que se estn limpiando. En general, no hay cambio en la cada de presin ni en el funcionamiento del filtro como resultado de la limpieza por chorro pulsante. Esto permite a los colectores de cartucho con limpieza por chorro pulsante operar sobre base continua, con vlvulas solenoide como las nicas partes mviles importantes. La limpieza por chorro pulsante es tambin ms intensa y se ocurre con mayor frecuencia que los otros mtodos de limpieza de filtros. Esta limpieza intensa desprende casi toda la plasta de polvo cada vez que el cartucho es pulsado. Como resultado, los filtros con limpieza por chorro pulsante no dependen de la plasta de polvo para realizar el filtrado. En los colectores de cartucho con limpieza por chorro pulsante, se utilizan medios filtrantes de papel o de material no tejido, porque no requieren de la formacin de una plasta de polvo para alcanzar altas eficiencias de recoleccin (Ref. EPA, 1998b). Puesto que los cartuchos limpiados por el mtodo de chorro pulsante no necesitan aislarse para limpiarse, el colector no necesita compartimientos adicionales para mantener una adecuada filtracin durante la limpieza. Adems, el plisado del medio filtrante proporciona una mayor rea de filtracin por volumen de la coraza. Consecuentemente, los colectores de cartucho limpiados por el mtodo de chorro pulsante, pueden ser de menor tamao que las casas de bolsas de tela tradicionales, en el tratamiento de la misma cantidad de gas y polvo (Ref. EPA, 1998b). Un colector de cartucho es aproximadamente cuatro veces mas pequeo que las casas de bolsas diseadas para corrientes similares de gas (Ref. Heumann , 1997). Ventajas: En general, los filtros de cartucho proporcionan altas eficiencias de recoleccin tanto para materia particulada gruesa como para la de tamao fino (submicras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la 89099903.doc 17

corriente de gas. En los filtros con limpieza continua, la eficiencia y la cada de presin permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro est muy limpio y en muchos casos puede ser recirculado a la planta (para la conservacin de energa). La MP se recolecta seca para su procesamiento o disposicin subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosin ni la oxidacin de los componentes. La operacin es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostticos, los sistemas de filtros de cartucho no requieren de altos voltajes, por lo que su mantenimiento se simplifica y puede recolectarse polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracin granulares o fibrosas, (pre-impregnado), permite la recoleccin con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y de humos de tamaos submicromtricos. Los colectores de cartucho estn disponibles en un gran nmero de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalacin (Ref. AWMA, 1992). Desventajas: Para temperaturas muy por encima de los 95C (200F), se requieren medios filtrantes especiales, los cuales pueden ser caros (Ref. EPA , 1998a). Para ciertos tipos de polvos se pueden requerir medios filtrantes tratados para reducir la percolacin de los polvos, o en otros casos, para ayudar a la remocin del polvo recolectado. La concentracin de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m 3 (22 gr/ft3 ), puede representar un peligro de fuego o explosin, si se admite accidentalmente una chispa o flama. Los filtros de cartucho pueden arder si se recolecta polvo rpidamente oxidable. Los filtros de cartucho tienen requisitos de mantenimiento relativamente altos (v.g., cambio frecuente de los cartuchos). La vida de los filtros puede ser acortada a altas temperaturas y en presencia de constituyentes cidos o alcalinos que puedan estar presentes como gases o particulados. Los filtros de cartucho no pueden operarse en ambientes hmedos; los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los componentes adhesivos espesos, pueden causar una plasta quebradiza, taponamiento del medio o requerir del uso de aditivos especiales. Se requieren una cada de presin mediana, tpicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 in . de columna de agua) (Ref. AWMA, 1992). Una desventaja especfica de las unidades con chorro pulsante que utilizan velocidades muy altas de gas, es que el polvo de los cartuchos que se han limpiado, puede ser arrastrado inmediatamente a los otros cartuchos. Si esto ocurre, solamente un poco de polvo cae en la tolva y la capa de polvo en los cartuchos se vuelve muy gruesa. Para evitar esto, los colectores de cartucho con limpieza por chorro pulsante, pueden ser diseados con compartimientos separados que se puedan aislar para la limpieza (Ref. EPA, 1998b). Otras Consideraciones: Los colectores de cartucho son tiles para recolectar partculas con resistividades ya sean demasiado bajas o demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostticos (Ref. STAPPA/ALAPCO, 1996). Son ideales para aplicaciones con CPA, debido a que el procedimiento de reemplazo cartuchos se realiza por fuera de la coraza del colector. Para velocidades similares de flujo de aire, los colectores de cartucho son de tamao compacto en comparacin con las casas de bolsas tradicionales. La aplicacin de los colectores de cartucho est limitada a bajas velocidades de flujo de aire (Ref. Heumann, 1997). Referencias: AAF, 1999. AAF International, Inc., internet web page www.aafintl.com/equipment/, Core Products Information, last updated December. AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York. EPA, 1997. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume I, Fifth Edition, Research Triangle Park, NC., October. EPA, 1998a. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, OAQPS Control Cost Manual, Fifth Edition, Chapter 5, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. December. EPA, 1998b. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, Stationary Source Control Techniques Document for Fine Particulate Matter, EPA-452/R-97-001, Research Triangle Park, NC., October. Heumann, 1997. W. L. Heumann, Industrial Air Pollution Control Systems, McGraw Hill Publishers, Inc., Washington, D.C. ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology Information - Fabric Filters, page last updated January 11, 1999. IFF, 1999. Industrial Filter Fabric,