Introducción a la captación localizada de polvo
La captación o extracción localizada de polvo, incluida su filtración, es un proceso crucial en entornos agroindustriales para garantizar la salud y seguridad de los trabajadores, así como la eficiencia y sostenibilidad de los procesos productivos, previene daños a la maquinaria y equipos, mejorando la calidad del aire interior y contribuyendo a un entorno de trabajo más seguro y limpio.
Este método implica la extracción de contaminantes suspendidos en el aire en zonas específicas de trabajo, evitando su dispersión y minimizando los riesgos asociados con la inhalación de partículas nocivas y la contaminación del entorno.
La elección de filtros de manga o de cartucho se vuelve determinante a la hora de establecer la eficiencia del sistema elegido. En este post aprenderemos en qué casos utilizar cada una de estas tecnologías.
Historia de la captación de polvo en industria
La historia de la captación de polvo en la industria se remonta a mediados del siglo XIX, cuando la Revolución Industrial trajo consigo un aumento significativo en la producción y, por ende, en la generación de residuos y polvos nocivos.
Orígenes
En 1852, S.T. Jones, un inventor estadounidense, patentó un filtro de bolsa simple, considerado como el primer colector de polvo. Aunque su diseño era rudimentario, sentó las bases para futuras innovaciones.
Sin embargo, es Wilhelm Beth, un ingeniero alemán nacido en 1855, quien es ampliamente reconocido como el verdadero inventor y padre del sistema moderno de captación de polvo industrial. Beth, hijo de un constructor de molinos, se interesó en la fabricación de dispositivos que recogieran y redujeran el polvo en molinos y otras industrias. En 1886, inventó la primera máquina colectora de polvo con un filtro colector de polvo, marcando un hito en la historia de la captación de polvo.
Desarrollo de los filtros de manga y cartucho
Los filtros de manga se desarrollaron a partir de los primeros diseños de filtros de bolsa, como el de S.T. Jones. Estos filtros consisten en mangas de tela u otros materiales que capturan las partículas de polvo del aire. Son eficaces para partículas más grandes y son comúnmente utilizados en industrias como la agrícola, madera y la metalurgia.
Los filtros de cartucho, por otro lado, se desarrollaron más tarde y son más eficaces para partículas más finas. Estos filtros consisten en cartuchos con medias filtrantes que capturan las partículas de polvo del aire. Son comúnmente utilizados en industrias como la alimentaria y la farmacéutica, donde la pureza del aire es crucial.
La captación localizada de polvo tiene una rica historia que se remonta al siglo XIX, con innovadores como S.T. Jones y Wilhelm Beth que sentaron las bases para los sistemas de captación de polvo modernos. Los filtros de manga y cartucho se desarrollaron a lo largo de los años para atender a las necesidades específicas de diferentes industrias, contribuyendo a un entorno de trabajo más seguro y limpio.
Tipos de sistemas de filtración
Los sistemas de filtración para la captación localizada de polvo en industrias se clasifican principalmente en dos categorías: filtros de bolsas o mangas y filtros de cartuchos. Cada tipo tiene sus características específicas. En este artículo consideraremos los filtros de bolsa o manga similares dado que su única diferencia es constructiva.
Filtros de manga o de bolsa
Características constructivas
Los filtros de mangas están diseñados con mangas de tela o materiales sintéticos que se colocan en un marco o estructura metálica. Estas mangas pueden ser de diferentes materiales, como poliéster, polipropileno o telas especiales, y varían en tamaño y forma según la aplicación específica.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de los filtros de mangas se basa en la captura de partículas de polvo del aire que fluye a través de las mangas. Las partículas más grandes quedan retenidas en la superficie de las mangas, mientras que las partículas más finas pueden penetrar en los poros de la tela y ser retenidas en las capas internas.
Eficiencia de filtración
La eficiencia de filtración de los filtros de mangas depende del tamaño de las partículas y del material de la manga. Generalmente, son eficaces para partículas más grandes y pueden alcanzar eficiencias altas para partículas de tamaño grande (varias micras).
Mantenimiento y limpieza
Los filtros de mangas requieren un mantenimiento regular para asegurar su eficiencia. La limpieza se realiza bien mediante un impulso de aire comprimido, bien mediante un sistema de vibración, que sacude las partículas retenidas en las mangas, permitiendo su descarga en un contenedor de recogida.
Ventajas y desventajas
Ventajas:
- Costo efectivo: Los filtros de mangas son generalmente más económicos que los filtros de cartuchos.
- Versatilidad: Son adecuados para una amplia gama de aplicaciones industriales.
- Adecuados para grandes caudales de aire
- Se pueden usar tanto para polvo seco como húmedo
Desventajas:
- Limitaciones de eficiencia: No son tan eficaces para partículas muy finas.
- No funcionan bien con polvos muy finos o fibrosos como asbesto, sílice cristalina, madera, etc
- Requieren espacio: Necesitan un área significativa para su instalación.
- Mantenimiento costoso: el mantenimiento y limpieza de estos filtros suele ser engorroso y costoso en tiempo.
Filtros de cartucho
Características constructivas
Los filtros de cartucho están diseñados con cartuchos que contienen medias filtrantes de alta calidad, como celulosa o poliester y a veces presentan recubrimientos superficiales de nanofibras sintéticas para facilitar la carga en superficie en lugar de carga en profundidad. Estos cartuchos se colocan en un marco metálico y pueden ser de diferentes tamaños y formas según la aplicación.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de los filtros de cartuchos se basa en la captura de partículas de polvo del aire que fluye a través de los cartuchos. Las partículas más finas quedan retenidas en las capas internas de los cartuchos, mientras que las partículas más grandes quedan retenidas en la superficie. En el caso de cartuchos con recubrimiento superficial con nanofibras la mayor parte de las partículas, grandes y pequeñas, son retenidas en superficie y eliminadas mediante soplado lo que aumenta la vida útil del cartucho considerablemente.
Eficiencia de filtración
La eficiencia de filtración de los filtros de cartuchos es alta, especialmente para partículas muy finas. Pueden alcanzar eficiencias de hasta el 99.97% para partículas de tamaño muy pequeño, inferior a 1 micra.
Mantenimiento y limpieza
Los filtros de cartuchos requieren un mantenimiento regular para asegurar su eficiencia. La limpieza se realiza con un proceso de autolimpieza mediante pulsos de soplado por aire comprimido, que elimina la suciedad depositada en la superficie del cartucho y la expulsa a un lugar de decantación. Normalmente un bidón o un big bag.
Ventajas y desventajas
Ventajas:
- Alta eficiencia: Son muy eficaces para partículas muy finas.
- Compactos: Requieren menos espacio que los filtros de mangas.
- Fácil instalación: Son fáciles de instalar y mantener.
- Adecuados para polvos finos o fibrosos.
- Mantenimiento sencillo y rápido: especialmente crítico en procesos continuos donde las paradas planificadas son escasas.
Desventajas:
- Costo: Son generalmente más caros que los filtros de mangas.
- Requieren reemplazo: Los cartuchos deben ser reemplazados periódicamente.
- No adecuados para grandes caudales de aire.
En resumen, los filtros de mangas y los filtros de cartuchos tienen diferentes características y ventajas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones industriales. La elección del tipo de filtro depende de las necesidades específicas de cada industria y de la naturaleza de las partículas que se deben capturar.
Criterios de selección
La selección de filtros de mangas o cartuchos depende de varios factores, incluyendo el tipo y características del polvo a captar, los requisitos de caudal y presión, consideraciones de espacio y montaje, eficiencia de filtración, costo y presupuesto, facilidad de instalación y mantenimiento, y compatibilidad con el proceso industrial.
Tipo y características del polvo a captar
- Filtros de mangas: Se recomiendan para polvos gruesos y partículas más grandes. Son adecuados para industrias como la madera, metalurgia y cementeras, donde se generan partículas de gran tamaño.
- Filtros de cartuchos: Son ideales para polvos finos y partículas más pequeñas. Se utilizan en industrias como la alimentaria, farmacéutica y en aplicaciones donde se requiere una alta eficiencia de filtración.
Requisitos de caudal y presión para distintas aplicaciones
- Filtros de mangas: Requieren un caudal de aire más alto y pueden manejar presiones más altas. Son adecuados para aplicaciones que requieren un alto flujo de aire, como en centrales eléctricas y siderúrgicas.
- Filtros de cartuchos: Son más compactos y requieren un caudal de aire más bajo. Son ideales para aplicaciones que requieren una alta eficiencia de filtración en espacios más reducidos, como en cabinas de pintura y extracción de humos.
Consideraciones de espacio y montaje
- Filtros de mangas: Requieren más espacio para su instalación debido a su tamaño y estructura. Son adecuados para áreas donde el espacio no es un problema.
- Filtros de cartuchos: Son más compactos y fáciles de instalar en espacios reducidos. Son ideales para aplicaciones donde el espacio es limitado.
Eficiencia de Filtración
- Filtros de mangas: Tienen una eficiencia de filtración alta, pero pueden ser menos efectivos para partículas muy finas. Pueden alcanzar eficiencias de hasta el 99% para partículas de tamaño medio-grande (superior a 1 micra).
- Filtros de cartuchos: Son más eficaces para partículas muy finas y pueden alcanzar eficiencias de hasta el 99.97% para partículas de tamaño muy pequeño, inferior a 1 micra.
Costo y Presupuesto
- Filtros de mangas: Son generalmente más económicos en términos de costo inicial, pero requieren de un mantenimiento más frecuente.
- Filtros de cartuchos: Son más costosos en términos de costo inicial, pero requieren de un mantenimiento menos frecuente y son más eficientes a largo plazo.
Facilidad de Instalación y Mantenimiento
- Filtros de mangas: Requieren un mantenimiento más frecuente, su recambio es más costoso en tiempo y más complejos de instalar.
- Filtros de cartuchos: Son más fáciles de instalar y mantener, y pueden ser reemplazados con mayor facilidad.
Compatibilidad con el Proceso Industrial
- Filtros de mangas: Son adecuados para procesos industriales que generan polvos gruesos y partículas más grandes, como en la madera y ciertas aplicaciones agrícolas o mineras.
- Filtros de cartuchos: Son ideales para procesos industriales que requieren una alta eficiencia de filtración para polvos finos y partículas más pequeñas, como en la alimentaria y farmacéutica.
Recomendaciones según el Tipo de Polvo
- Polvos gruesos: Filtros de mangas son más adecuados.
- Polvos finos o fibrosos: Filtros de cartuchos son más efectivos.
- Aplicaciones con alta concentración de polvo: Filtros de mangas pueden ser más adecuados.
- Aplicaciones con baja concentración de polvo: Filtros de cartuchos pueden ser más eficientes.
- Aplicaciones con polvo húmedo: Filtros de mangas son más adecuados.
En resumen, la elección entre filtros de mangas y cartuchos depende de las características específicas del polvo a captar, los requisitos de caudal y presión, consideraciones de espacio y montaje, eficiencia de filtración, costo y presupuesto, facilidad de instalación y mantenimiento, y compatibilidad con el proceso industrial. Es crucial evaluar cuidadosamente estas consideraciones para seleccionar el tipo de filtro más adecuado para cada aplicación específica.
Tendencias futuras en sistemas de filtración de polvo
En general, los sistemas de filtración de polvo están evolucionando constantemente. Se observa que sistemas de filtración de cartuchos están siendo capaces de llegar a prestaciones que, hasta hace poco tiempo, eran exclusivas de los filtros de manga. Existen desarrollos de sistemas de filtración de cartucho que permiten ser utilizados en sectores como el agrícola o minero. Pero esto será motivo de otro artículo de nuestro blog.
