Control de Polvo

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE CONTROL DE POLVO Y COLECTORES DE POLVO TIPO MANGAS Al terminar de estudiar este módulo, el participante debe ser capaz de describir: El principio de operación y los componentes principales del colector de polvo tipo mangas. Cómo aumenta la caída de presión a través de las mangas colectoras de polvo a medida que el polvo se acumula en la superficie de las mangas. Cómo se limpia el polvo de las mangas. El principio de operación de la válvula rotatoria. El principio de operación del colector de polvo de tiro inducido.

CONTROL DE POLVO Y COLECTORES DE POLVO TIPO MANGAS Introducción Las emisiones de polvo son comunes en plantas donde se manejan materiales polvorientos y secos. Hay una serie de métodos usados para controlar el polvo en la planta. Estos métodos de control varían desde simples rociadores de agua (incluyendo camiones cisterna) a colectores de polvo más complicados.

La mayoría de los tipos de colectores de polvo utilizados en las plantas de procesamiento de minerales tienen un ventilador para mover el aire polvoriento y un colector para separar el polvo del aire. Los tipos de colectores de polvo comunes incluyen los ciclones, filtros de mangas y depuradores húmedos. La selección del tipo de colector de polvo deberá basarse en las propiedades del polvo, la velocidad de remoción requerida y el costo.

Cámara de mangas Durante el proceso de trituración se crea una gran cantidad de polvo. Además, cuando el mineral triturado cae a través del aire en los puntos de transferencia de la correa transportadora, desplaza aire. Este aire es forzado hacia fuera y lejos de la corriente de mineral, y lleva con él algo de las muy finas partículas de mineral en forma de polvo. Sin alguna medida de control, algo de este polvo fino puede escapar del sistema y ocasionar problemas de salud y operacionales. Una de las formas más comunes de controlar las emisiones de polvo es mediante el uso de un colector de polvo tipo cámara de mangas.

Colector de polvo de cámara de mangas

Una cámara de mangas es similar a una gran aspiradora. Tiene una cámara hermética consistente en una placa tubular, una cantidad de mangas de tela filtrante soportadas mediante jaulas de alambre de filtrado rígidas, las que van insertas al interior de las mangas filtrantes, y un sistema para la limpieza de las mangas. Se emplea un ventilador para proveer la succión requerida para llevar el polvo dentro de la cámara de mangas.

Esta succión provista por el ventilador de la cámara de mangas induce a la corriente de aire que contiene las partículas de polvo fino para que ingrese en la admisión de la cámara de mangas y dentro del área de la tolva debajo de las mangas filtrantes. Las partículas de polvo más pesadas decantan debido a la reducción de velocidad de la corriente de aire y cambio de dirección. Las partículas de polvo más finas aún suspendidas en la corriente de aire ingresan a la cámara de mangas donde son arrastradas hacia adentro hacia las paredes de tela de las mangas filtrantes. Las partículas entonces son atrapadas sobre la superficie de la tela filtrante mientras el aire pasa a través de la tela y al interior de las mangas. El aire ahora limpio sube a través de extremo abierto en la parte superior del conjunto de manga filtrante y jaula dentro del pleno de aire limpio. Luego, el aire limpio es extraído de la cámara de mangas a través del ventilador. El componente más importante de la cámara de mangas es el conjunto de manga filtrante y jaula. Abajo se muestra una fotografía de jaulas de mangas.

Jaulas de mangas

La jaula de varillas o alambre soporta la tela filtrante contra la presión de aire e impide el colapso. La tela filtrante cierra el tubo en el extremo inferior, pero no en el superior. La manga se desliza sobre la jaula de la manga, y manga y jaula se insertan a través de la placa tubular. Se coloca una abrazadera alrededor de la manga en la parte superior de la jaula para producir un sello estanco.

Mangas filtrantes

Los tubos de filtración están así suspendidos de la placa tubular, la cual es una parte integral de la cámara de mangas. Es una placa rígida con una serie de orificios circulares.

Vista interior de placa tubular de cámara de mangas

Una placa tubular de cámara de mangas sin mangas instaladas se muestra en la fotografía arriba. La fotografía abajo muestra la placa tubular con varias de las mangas instaladas.

Mangas instaladas en la placa tubular

El polvo acumulado en el exterior de las mangas se remueve periódicamente debido a la acción de un pulso corto de aire comprimido, el cual se introduce secuencialmente, fila por fila, a través de tuberías de soplado ubicadas sobre cada fila de mangas. Se emplea un temporizador para actuar el ciclo de limpieza. El temporizador envía señales

eléctricas a válvulas piloto de solenoide en el extremo de cada tubería de soplado y gatilla los pulsos momentáneos de aire comprimido. Cada válvula piloto hace que se abra una gran válvula de diafragma, admitiendo así el gran volumen de aire comprimido dentro de la tubería de soplado. Un venturi de diseño aerodinámico, en forma de cuerno, en la parte superior de cada manga hace que el pulso de aire comprimido induzca un flujo de aire limpio dentro de la manga. Orificios ubicados en la parte inferior de las tuberías de soplado están centrados sobre cada venturi de manga para dirigir el pulso de alta presión hacia abajo dentro de cada manga. Se crea de esta manera una onda de choque que viaja descendentemente por la manga, golpeando una placa sólida en el fondo. Esta onda de choque presuriza momentáneamente la manga, detiene el flujo de aire cargado de polvo hacia ella y flexiona la tela. La placa en el fondo aumenta este efecto. El polvo se desprende y cae dentro de la tolva para su descarga. Esta acción de limpieza instantánea procede fila por fila mientras el flujo aire cargado de polvo dentro del filtro continúa interrumpidamente. Cada fila que está siendo limpiada queda fuera de línea por un vigésimo de segundo o menos. La totalidad del área de tela de un filtro de pulsos de aire está virtualmente en operación continua. Durante la operación, a medida que la capa de polvo se acumula en el exterior de cada manga, ésta tiende a restringir la corriente de aire siendo arrastrada a través de las mangas por el ventilador del colector de polvo. Esta restricción creciente es causada por la fricción creciente causada por una caída de presión a través de la manga y capa de polvo.

Respecto de las mangas sucias en el diagrama arriba, advierta que la presión del lado limpio es muy baja y que la presión del lado sucio es bastante mayor al compararse con las presiones mostradas en el diagrama de mangas limpias. En otras palabras, la

diferencia de presión (Psucia menos Plimpia) o caída de presión, aumenta a medida que la capa de polvo se hace más y más gruesa. El operador de la cámara de mangas puede decir cómo está trabajando el sistema de limpieza de mangas al monitorear esta caída de presión. Si la caída de presión es excesiva de acuerdo con el manual del fabricante, puede aumentar la frecuencia de limpieza. Para aumentar la frecuencia, aumente el Tiempo de conexión y disminuya el Tiempo de desconexión. Sólo aumente el Tiempo de conexión si es necesario según lo justifique la caída de presión. La limpieza excesiva representa una pérdida de aire comprimido y somete a las mangas a más ciclos de flexión de los necesarios, y por ello, a un desgaste innecesario.

Válvula rotatoria Se utiliza una válvula rotatoria, o esclusa de aire rotatoria, para permitir que el polvo que se acumula en la tolva del colector de polvo descargue. La válvula rotatoria provee un sello para impedir que ingrese aire al interior del colector de polvo mientras el polvo descarga.

Válvula rotatoria

Los componentes principales de un conjunto de válvula rotatoria incluyen la caja, paletas y eje impulsor. La caja normalmente está fabricada de acero fundido y exhibe un orificio de admisión en la parte superior y una abertura de descarga en el fondo. Las paletas son accionadas por un motor conectado al eje impulsor. El espacio entre las paletas forma el bolsillo que acepta, mueve y descarga el polvo. Las puntas de las paletas encajan muy ajustadamente en el interior de la caja, formando un sello móvil de precisión. A medida que las paletas giran, cada bolsillo se llena con polvo en el punto alto de la rotación. El polvo fluye por gravedad dentro de la abertura en la parte superior de la caja. El bolsillo lleno avanza su posición de modo que queda sellado del recipiente mediante el ajuste apretado entre las paletas y la caja. Al mismo tiempo, el próximo bolsillo vacío está debajo del recipiente y se llena con polvo. A medida que la válvula

sigue girando, el bolsillo lleno llega a su punto bajo de rotación. En este punto, el polvo cae por la abertura inferior en la caja.

Ventilador del colector de polvo Normalmente, se usa un ventilador centrífugo para proveer la succión para un colector de polvo de cámara de mangas. Por lo general, el ventilador se emplea como un ventilador de tiro inducido. Esto significa que el ventilador suministra succión, como una aspiradora. En otras palabras, el colector de polvo de cámara de mangas está en el lado de succión del ventilador. Por otro lado, un ventilador empleado como un ventilador de tiro forzado, suministra presión. En el caso de un ventilador de tiro forzado, el colector de polvo de cámara de mangas estará en el lado de presión del ventilador. Este enfoque requerirá que el polvo atraviese el ventilador, desgastando las paletas del mismo.

Ventilador centrífugo

El ventilador usado para un colector de polvo de cámara de mangas es de diseño centrífugo. El ventilador consiste en un elemento giratorio, o impulsor, montado sobre un eje de accionamiento impulsado mediante un motor eléctrico. El elemento giratorio está compuesto por paletas montadas radialmente alrededor de la extensión del eje de accionamiento dentro de la caja del ventilador. El motor de accionamiento hace girar el eje, haciendo que las paletas giren, o roten, en la caja. El ventilador es algo similar a una bomba centrífuga, excepto que se usa para mover aire en vez de líquidos. Al girar, las paletas están diseñadas para empujar el aire hacia el exterior de la caja del ventilador y fuera de la descarga ubicada tangencialmente en la caja del ventilador. Esta acción de empuje, o compresión, crea un área de baja presión en el centro de las paletas alrededor del eje de accionamiento. Así, el aire es arrastrado dentro de la caja en la zona de baja presión (succión), a medida que se descarga aire bajo presión, suministrando aire continuo para ser movido por el ventilador.

El ventilador puede orientarse de varias maneras. El ventilador puede descargar aire limpio ya sea en forma horizontal o vertical. En ocasiones la descarga presentará una inclinación de 45 grados.

Filtro De Ventilación De La Tolva El filtro de ventilación de la tolva es un colector de polvo usado para limpiar aire conteniendo material particulado muy fino en forma de polvo. Es una cámara hermética que consistente en una placa para tubería, una cantidad de telas filtrantes soportadas por jaulas de alambre rígido insertadas dentro de las mangas filtrantes, y un sistema para la limpieza de las mangas. El método de limpieza emplea un flujo de aire pulsado inverso para inflar o flexionar las mangas, invirtiendo momentáneamente el flujo de aire, haciendo que las partículas de polvo adheridas a la parte externa de las mangas se desprendan. La corriente de aire de la tolva de almacenamiento, conteniendo material particulado fino, ingresa al pleno de admisión del filtro de ventilación de la tolva. Las partículas más pesadas sedimentan debido a la reducción de velocidad y cambio de dirección. Las partículas suspendidas más finas en la corriente de aire ingresan a la cámara de mangas donde son arrastradas hacia las paredes de tela de las mangas filtrantes. Las partículas más finas son atrapadas sobre la superficie de la manga filtrante, mientras que el aire limpio pasa a través de la manga filtrante, hacia arriba a través del extremo abierto en la parte superior del conjunto de manga filtrante y jaula, y dentro del pleno de aire limpio. Luego, el aire limpio es extraído desde el colector de polvo mediante el ventilador centrífugo eductor y descargado a la atmósfera. El ciclo de limpieza de las mangas consiste en una descarga momentánea descendente de aire comprimido a través de la parte superior de la manga, la cual flexiona la manga, haciendo que las partículas caigan dentro de la tolva ubicada debajo.

Libro de ejercicios 1. ¿Cuál expresión es verdadera respecto de una cámara de mangas? (A)

Se emplea un ventilador para proveer la succión requerida para llevar el polvo dentro de la cámara de mangas.

(B)

Tiene una cámara hermética consistente en una placa tubular, una cantidad de mangas de tela y un sistema para la limpieza de las mangas.

(C)

Las partículas de polvo son atrapadas sobre la superficie de la tela filtrante mientras el aire limpio pasa a través de la tela filtrante y al interior de las mangas. Todo lo anterior.

(D) 2. En una cámara de mangas, ¿qué sucede con las partículas de polvo más pesadas a medida que ingresan a la cámara de mangas? ¿Por qué?

(A)

Decantan debido a la reducción de velocidad de la corriente de aire y cambio de dirección.

(B)

Se aceleran hacia arriba debido a la succión provista por el ventilador.

(C)

Son forzadas hacia arriba debido a la presión provista por el ventilador. Nada, se mantienen con las partículas más livianas.

(D) 3. ¿Cuál es el propósito de la jaula de alambre en una cámara de mangas?

(A)

Sirve como una protección e impide que un operador alcance el interior del conjunto.

(B)

Soporta la tela filtrante contra la presión de aire e impide el colapso.

(C)

Conduce electricidad hacia la cámara de mangas. Todo lo anterior.

(D) 4. ¿Cuál expresión describe mejor la placa tubular de la cámara de mangas?

(A)

Los tubos de filtración están suspendidos de la placa tubular.

(B)

Es una parte integral de la cámara de mangas.

(C)

Es una placa rígida con una serie de orificios circulares. Todo lo anterior.

(D)

5. En una cámara de mangas, ¿cómo se remueve el polvo del exterior de las mangas a medida que es recolectado?

(A)

Dirigiendo un pulso corto de aire comprimido a través de tuberías de soplado ubicadas sobre cada fila de mangas.

(B)

Abriendo la cámara y haciendo que el operador sacuda las mangas.

(C)

Dirigiendo periódicamente un pulso corto de agua a alta presión a través de tuberías de agua ubicadas sobre cada fila de mangas. El polvo cae naturalmente cuando las mangas están totalmente cubiertas con polvo.

(D) 6. ¿Qué indicación tiene el operador de que la capa de polvo se está acumulando sobre las mangas?

(A)

Aumenta la potencia del ventilador.

(B)

Aumenta la succión en los puntos de recolección de polvo.

(C)

Aumenta la caída de presión a través de las mangas. Todo lo anterior.

(D) 7. En un colector de polvo, ¿por qué el operador habría de querer aumentar el Tiempo de conexión y disminuir el Tiempo de desconexión para la limpieza de las mangas?

(A)

La caída de presión a través de las mangas es excesiva.

(B)

La potencia del ventilador es excesiva.

(C)

La velocidad de la corriente de aire cargada de polvo es excesiva. La presión de la bomba es excesiva.

(D) 8. ¿Para qué se usa una válvula rotatoria, o esclusa de aire rotatoria, en un colector de polvo?

(A)

Para recolectar polvo selectivamente desde varios puntos de recolección de polvo.

(B)

Para detener, o bloquear, la descarga del ventilador del colector de polvo.

(C)

Para aislar ciertos puntos de recolección de polvo.

(D)

Para permitir que descargue el polvo que se acumula en la tolva del colector de polvo.

9. En general, ¿cómo se emplea un ventilador para recolectar polvo en un colector de polvo?

(A)

Como un ventilador de tiro forzado.

(B)

Como un ventilador de tiro inducido.

(C)

Como un ventilador de flujo axial. Como una bomba centrífuga.

(D) 10. ¿En qué forma puede orientarse el ventilador de un colector de polvo?

(A)

Descarga vertical.

(B)

Descarga horizontal.

(C)

A 45 grados de la descarga vertical. Todo lo anterior.

(D)

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE ELIMINACIÓN DE POLVO Al terminar de estudiar este módulo, el participante debe ser capaz de describir el principio de operación de la eliminación de polvo usando rociado fino.

ELIMINACIÓN DE POLVO Puede eliminarse el polvo además de ser recolectado por un sistema colector de polvo. Puede usarse un rociado a alta presión muy fino para eliminar el polvo. En este enfoque, se colocan boquillas atomizadoras en los puntos de transferencia de la correa transportadora y otros lugares donde se produce polvo. Las boquillas atomizadoras aseguran que el aire que escapa, llevando polvo fino, pase a través de una nube de finas gotas de agua. Las partículas de polvo que impactan con las gotas de agua se fijan a las gotas. Eventualmente, puede haber varias partículas de polvo fijadas a la gota, y la aglomeración resultante de partículas crea el peso suficiente para hacer que la gota caiga conjuntamente con la corriente de mineral principal. El sistema funciona efectivamente sólo si las gotas de agua son muy pequeñas—casi tan pequeñas como las partículas de polvo. Para ilustrar este principio,

CAPTURA DE PARTÍCULAS DE POLVO

el diagrama superior muestra una corriente de aire cargada de polvo pasando junto a una gota grande. Advierta que la partícula de polvo se mantiene en la corriente de aire mientras pasa alrededor de la gota grande. Sin embargo, en el diagrama inferior se muestra una gota pequeña. En este caso, la corriente de aire debe dar un giro mucho más apretado alrededor de la gota pequeña y de esta manera la partícula de polvo colisiona con el agua. Para producir tales gotas pequeñas, debe introducirse una corriente de agua a muy alta velocidad dentro de una boquilla atomizadora (nebulizadora) especialmente diseñada.

Libro de ejercicios 1. ¿Cuál de lo siguiente NO es correcto con respecto a la eliminación de polvo usando rociado?

(A)

Se colocan boquillas atomizadoras en los puntos de transferencia de la correa transportadora y otros lugares donde se produce polvo.

(B)

El sistema funciona efectivamente sólo si las gotas de agua son muy grandes.

(C)

Las partículas de polvo que impactan con las gotas de agua se fijan a las gotas. Eventualmente, puede haber varias partículas de polvo fijadas a la gota; la aglomeración de partículas crea el peso suficiente para hacer que la gota caiga conjuntamente con la corriente de mineral principal.

(D) 2. ¿Cuál de lo siguiente es correcto con respecto a la eliminación de polvo usando rociado?

(A)

La carga electrostática creada por la colisión entre gotas de agua pequeñas y moléculas de aire causa que las gotas pequeñas atraigan partículas de polvo.

(B)

La carga electrostática creada por la colisión entre gotas de agua grandes y moléculas de aire causa que las gotas grandes atraigan partículas de polvo.

(C)

En el caso de una gota de agua pequeña, la corriente de aire debe dar un giro mucho más apretado alrededor de la gota y de esta manera la partícula de polvo colisiona con el agua. En el caso de una gota de agua grande, la corriente de aire no puede esquivar la gota y por lo mismo la partícula de polvo colisiona con el agua.

(D) 3. ¿Cómo crea el tamaño correcto de gota de agua la boquilla atomizadora?

(A)

Se introduce una corriente de agua dentro de la boquilla atomizadora especialmente diseñada a una velocidad muy alta.

(B)

Se introduce una corriente de agua dentro de la boquilla atomizadora especialmente diseñada a una velocidad muy baja.

(C)

(D)

Se introduce una corriente de agua dentro de la boquilla atomizadora especialmente diseñada a muy baja presión. Se introduce una corriente de aceite de muy alta presión dentro de la boquilla atomizadora donde se mezcla con agua.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE SCRUBBERS HÚMEDOS Al terminar de estudiar este módulo, el participante debe ser capaz de describir: El principio de operación y los componentes principales del scrubber húmedo. El flujo del particulado dentro del scrubber húmedo. El objetivo, funcionamiento y concepto general del eliminador de neblina. Los métodos de controlar la caída de presión del scrubber húmedo.

SCRUBBERS HÚMEDOS Un scrubber húmedo consiste en una sección venturi, seguida de una sección de separación ciclónica para separar el líquido del gas. El particulado o gas cargado de gotas de pulpa de particulado ingresa a la admisión de gas del venturi y hace contacto con el agua en la restricción estrecha o garganta. La restricción estrecha produce una alta velocidad del gas, lo cual maximiza la captura de partículas. La velocidad puede ser alterada ajustando la abertura de la garganta. El agua inunda las paredes del venturi para contactar el gas y humedecer el particulado. El gas, el particulado, y las grandes gotas de agua fluyen fuera del venturi dentro de la cámara de expansión. Parte del particulado grande y neblinas son demasiado pesados y sedimentan en el fondo de la cámara venturi. El líquido recolectado fluye por un codo inundado hacia el separador. El particulado humedecido remanente y las gotas de agua ingresan al separador con el gas. El separador fuerza el gas a expandirse para ajustarse a la cámara, lo cual disminuye la velocidad del gas. Un templador de giro ajustable en la admisión aumenta la velocidad de los gases a medida que ingresan, en forma tangencial, a la sección ciclónica del scrubber. El particulado humedecido y las gotas de agua son separadas del gas debido a la acción centrífuga en el separador. Las gotas de pulpa de particulado caen a un depósito en el fondo del separador y son descargadas vía el drenaje inferior del separador. Un eliminador de neblina retira cualquier neblina fina remanente en el gas. El eliminador de neblina consiste en muchos deflectores de acero inoxidable en forma de V invertida que fuerzan el aire y las gotas remanentes a tomar un camino tortuoso a través del eliminador. El cambio en la trayectoria fuerza las gotas contra los deflectores. La neblina recolectada drena desde el eliminador de regreso al fondo del separador. La eficiencia de limpieza del gas en el scrubber depende de la caída de presión a través de la unidad. A medida que la presión disminuye, hay un aumento correspondiente de la eficiencia. La caída de presión es controlada: (1) ajustando el caudal de agua de separación, (2) ajustando el templador de giro, y (3) ajustando el templador venturi.

Libro de ejercicios 1. ¿Cuál es el propósito de la sección de separación ciclónica?

(A)

Retirar la neblina fina.

(B)

Sedimentar el particulado grande en el fondo de la cámara venturi.

(C)

Separar el líquido del gas. Todo lo anterior.

(D) 2. ¿Cómo se controla la caída de presión a través de la unidad del scrubber?

(A)

Ajustando el templador de giro.

(B)

Ajustando el templador venturi.

(C)

Ajustando el caudal de agua de separación. Todo lo anterior.

(D) 3. ¿De qué depende la eficiencia de limpieza del gas en el scrubber?

(A)

Del particulado humedecido y las gotas de agua.

(B)

De la caída de presión a través de la unidad.

(C)

De la velocidad del gas.

(D)

Ninguno de lo anterior.