EPA-452/F-03-043 Hoja de Datos - Tecnologia de Control de Contaminantes del Aire Nombre de la Tecnologia: Camaras de Asentamiento Este tipo de tecnologia es una parte del grupo de controles de la contamination del aire, conocidos colectivamente como "pre-limpiadores", debido a que a menudo se utilizan para reducir la carga de Materia Particulada (MP), a la entrada de los dispositivos finales de captura, al remover las particulas abrasivas de mayor tamano. A las camaras de asentamiento tambien se les conoce como camaras de asentamiento por gravedad, colectores porgravedad, camaras de expansion y camaras de caida (outfall). A las camaras de asentamiento de multiples bandejas tambien se les conoce como camaras Howard de asentamiento. Tipo de Tecnologia: Remocion de MP al reducir la velocidad del gas, permitiendo que el polvo se asiente por la action de la gravedad. Contaminantes Aplicables: Las camaras de asentamiento se utilizan para el control de MP, principalmente MP de diametro aerodinamico mayor de 10 micras (urn). La mayoria de los disenos solamente atrapan de manera efectiva a la MP mayor de 50 urn aproximadamente (Wark, 1981; Perry, 1984; EPA, 1998). Limites de Emisiones Alcanzables/Reducciones: La eficiencia de recoleccion de las camaras de asentamiento varian en funcion del tamano de particula y del diseno de la camara misma. Las camaras de asentamiento son mas efectivas para particulas grandes y/o densas. Se puede utilizar la fuerza de gravedad para remover particulas cuando la velocidad de asentamiento sea mayor a 13 centimetres por segundo aproximadamente (cm/seg) (25 pies por minuto (ft/min)). En general, lo anterior es aplicable a particulas mayores a 50 um si la densidad de la particula es baja, y hasta de 10 um si la densidad del material es razonablemente alta. Las particulas aun menores, requeririan distancias horizontales excesivamente grandes, lo que daria lugar a volumenes de camara excesivos. La eficiencia de recoleccion para MP de diametro aerodinamico menor o igual a 10 um (MP10), es tipicamente menor a 10 por ciento. Las camaras de bandejas multiples requieren de menor volumen para atrapar particulas tan pequenas como de 15 um (Wark, 1981; Mycock, 1995; EPA, 1998). Tipo de Fuente Aplicable: Punto. Aplicaciones Industrials Tipicas: A pesarde las bajas eficiencias de recoleccion, las camaras de asentamiento han sido muy utilizadas en el pasado. La industria de refinacion de metales ha utilizado camaras de asentamiento para recolectar particulas grandes, tales como las de trioxido de arsenico de la fundicion de minerales de cobre arsenioso. Las plantas generadoras de calor y las de electricidad han utilizado camaras de asentamiento para recolectar particulas grandes de carbon no quemado, para re-inyectarlas a los generadores de vapor. Son particularmente utiles en industrias en las que ademas se requiere enfriar la corriente de gas antes del tratamiento con filtros de tela. (Mycock, 1995). Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- Las camaras de asentamiento se han utilizado para prevenir excesiva carga de polvo y abrasion en los dispositivos de recoleccion primaria, removiendo las particulas mas grandes de la corriente de gas, las particulas extremadamente gruesas o las de las cargas muy altas de polvo, las cuales pudieran danar al colector posterior que este en serie con la camara de asentamiento. El uso de camaras de asentamiento ha disminuido a medida que se aumentan las restricciones de espacio en las plantas y que otros dispositivos de control mas eficientes mejoran su capacidad de aceptar mas carga. En los casos en los que en la corriente de gas contaminada pueden ocurrir chispas o estan presentes materiales calientes, las camaras de asentamiento aun se utilizan para que actuen como "trampas para chispas", para prevenir incendios en la casa de bolsas o el filtro corriente abajo (Wark, 1981; EPA, 1998; Josephs, 1999; Davis, 1999). Generalmente, estos dispositivos se construyen para alguna aplicacion especifica del material comunmente utilizado para fabricar los conductos, aun cuando puede utilizarse casi cualquier material. En la mayoria de las aplicaciones, las camaras de asentamiento han sido reemplazadas por ciclones, debido principalmente a la mayor eficiencia de recoleccion y al menor requerimiento de espacio de los ciclones. Las camaras de asentamiento de bandejas multiples nunca han sido utilizadas ampliamente, debido a la dificultad para remover el polvo asentado en las bandejas horizontales (Mycock, 1995; Josephs, 1999). Caracteristicas de la Corriente de Emision: a. Flujo de Aire: La construccion y el diseno simples de las camaras de asentamiento, se prestan para casi cualquier tamano y flujo de gas contaminado, aunque el tamano esta usualmente restringido a un area de embarque de 4.25 metres cuadrados (14 pies cuadrados). Las unidades con esta restriction de area de embarque tendran por lo general flujos que van hasta 50 metres cubicos por segundo a condiciones normales (m3/seg) (106,000 pies cubicos por minuto a condiciones normales (scfm)). La capacidad tipica de flujo de gas de las camaras de asentamiento es de 0.25 a 0.5 m3/seg por metro cubico de volumen de camara (15 a 30 scfm por pie cubico de volumen de camara) (Wark, 1981; Andriola, 1999). b. Temperatura: Las temperaturas de entrada del gas, estan limitadas unicamente por los materiales de construccion de la camara de asentamiento y han sido operados a temperaturas tan altas como 540C (1,000°F) (Wark, 1981; Perry, 1984). c. Carga de Contaminantes : Las cargas de contaminantes del gas a tratar pueden variar de 20 a 4,500 gramos por metro cubico a condiciones estandares (g/m3) (9 a 1,970 granos por pie cubico a condiciones estandares (gr/scf)). Las camaras de asentamiento de bandejas multiples solo pueden manejar cargas de polvo a la entrada menores a aproximadamente 2.3 g/m3 (1.0 gr/scf) (Mycock, 1995; Parsons, 1999; Steinbach, 1999; Josephs, 1999). d. Otras Consideraciones: La entrada de aire frio a la camara de asentamiento puede causar condensacion por enfriamiento subito del gas. La condensacion puede ocasionar corrosion, acumulacion de polvo y obstruction de la tolva o del sistema de remocion de polvo. El uso de aislante termico puede prevenir la condensacion, al conservar la temperatura interior del equipo porencima del punto de roc\o.(EPA, 1982). Requisites para el Pre-tratamiento de las Emisiones: Ningun pre-tratamiento se requiere para las camaras de asentamiento. Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- Informacion de Costos: Los siguientes niveles de costos (expresados en dolares deltercertrimestre de 1995), para una sola camara de asentamiento convencional del tipo de expansion, a condiciones tipicas de operacion, determinados utilizando una hoja de calculo modificada de la EPA para la estimation de costos (EPA, 1996), en base a la velocidad de flujo volumetrico de la corriente desperdicio tratada. Con el fin de calcular la eficiencia de costos en el ejemplo, los flujos se suponen que estan entre 0.25 y 50 rrrVseg (530 y 106,000 scfm), la carga de MP a la entrada se supone que es aproximadamente entre 20 y 4,500 g/m3 (9 y 1,970 gr/scf) y la eficiencia de control se supone que es del 50 por ciento. Los costos no incluyen los costos de transports y disposition del material. Los costos de capital pueden ser mayores que los de los niveles mostrados, para aplicaciones en las que se requieren materiales costosos. Como regla, las unidades mas pequenas controlando un caudal de bajas concentraciones de desperdicio, seran mas caras (por unidad de velocidad de flujo volumetrico), que una unidad grande limpiando un caudal con carga de contaminantes alta. a. Costo de Capital: $330 a $10,900 por nf/seg ($0.16 a $5.10 por scfm) b. Costo de Operacion y Mantenimiento: $13 a $470 por m3/seg ($0.01 a $0.22 por scfm), anualmente c. Costo Anualizado: $40 a $1,350 por nf/seg ($0.02 a $0.64 por scfm) anualmente. d. Eficiencia de Costo: $0.01 a $3.90 por tonelada metrica ($0.01 a $3.50 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada de contaminante controlado por ano. Teoria de Operacion: Las camaras de asentamiento, las cuales utilizan la gravedad como medio de asentamiento, son los colectores mecanicos mas simples y antiguos. Por lo general, se construyen en forma de camaras largas, horizontales, y rectangulares con la entrada en un lado y la salida en el techo o el lado del lado opuesto. El flujo dentro de las camaras debe ser uniforme y sin ningun mezclado macroscopico. El flujo uniforme se obtiene a menudo por medio de rectificadores de flujo en la entrada de la camara. Se utilizan tolvas para recolectar el polvo asentado, aunque tambien se emplean cadenas de arrastre y transportadores de tornillo. El sistema de remocion de polvo debe estarsellado para prevenirentradas de aire hacia la camara, lo que aumentaria la turbulencia, causaria levantamiento del polvo y evitaria que el polvo fuera descargado adecuadamente del equipo. (EPA, 1982; Wark, 1981; Corbitt, 1990; Perry, 1984; Mycock, 1995; Avallone, 1996; EPA 1998). Hay dos tipos primarios de camaras de asentamiento: la camara de expansion y la camara de bandejas multiples. En la camara de expansion, la velocidad de la corriente de gas se reduce significativamente a medida que el gas se expande en una gran camara. La reduction de velocidad permite que las particulas mas grandes se asienten fuera de la corriente de gas (EPA 1982; Wark, 1981; Perry, 1984; Mycock, 1995; EPA 1998). La camara de bandejas multiples es una camara de expansion con un numero de bandejas delgadas estrechamente empacadas dentro de la camara, lo cual hace que el gas fluya horizontalmente entre ellos. Mientras que la velocidad del gas es ligeramente mayor en una camara de bandejas multiples comparada con la de una sola camara de expansion, la eficiencia de recoleccion mejora porque las particulas tienen una distancia mas corta para caer antes de ser colectadas. Las camaras de bandejas multiples tienen mas bajos Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- requisites de volumen que las camaras de asentamiento del tipo de expansion para la recoleccion de particulas pequenas (15 urn o mayor (EPA, 1998). La eficiencia de las camaras de asentamiento se incrementa con el tiempo de residencia del gas contaminado dentro de la camara. Debido a esto, las camaras de asentamiento se operan a la menor velocidad posible de gas. En realidad, la velocidad del gas debe ser lo suficientemente baja como para evitar que el polvo se vuelva a arrastrar en el gas, pero no tan baja que la camara llegue a ser irrazonablemente grande. Por lo general, el tamano de la unidad esta determinado por la velocidad del gas deseada dentro de la unidad, la cual debe ser menor a 3 metres porsegundo (m/s) (10 pies porsegundo (ft/sec)), yde preferencia menor a 0.3 m/s (1 ft/sec) (Wark, 1981; Corbitt, 1990; Mycock, 1995; EPA, 1998). Ventajas: Las ventajas de las camaras de asentamiento incluyen las siguientes (Wark, 1981; Corbitt, 1990; Perry, 1984; Mycock, 1995; y EPA, 1998): Bajos costos de capital; Costos de energia muy bajos; No hay partes moviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de operacion; Excelente Funcionamiento; Baja caida de presion a traves del equipo; El equipo no esta sujeto a la abrasion, debido a la baja velocidad del gas; Proporciona enfriamiento incidental de la corriente de gas. Las limitaciones de temperatura y presion dependen unicamente de los materiales de construction ;y Recoleccion y disposition en seco. Des ventajas: Las desventajas de las camaras de asentamiento incluyen las siguientes (Wark, 1981; Mycock, 1995; y EPA, 1998): Eficiencias de recoleccion de MP relativamente bajas, particularmente para MP de tamano menor a 50 urn; No puede manejar materiales pegajosos o aglutinantes; Gran tamano fisico; y Las bandejas de las camaras de bandejas multiples se pueden deformardurante operacion a altas temperaturas. Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- Otras Consideraciones: El modo de falla mas comun de las camaras de asentamiento es la obstruction de la camara con el polvo recolectado. En las camaras de expansion, la obstruction puede resultarporqueel polvo se acampaneen la tolva o por falla de sello en la descarga de la tolva. Las camaras de asentamiento de multiples bandejas pueden experimentar obstruction de los pasajes individuales del gas. Tales fallas pueden prevenirse o minimizarse utilizando indicadores de nivel en la tolva o por monitoreo continue de la descarga del polvo. Las inspecciones de rutina del interior pueden detectar areas con entrada de aire y condensation, las cuales pueden causar que el polvo se acampane en la tolva. Generalmente, la instrumentation normal para las camaras de asentamiento incluye solamente un indicadorde diferencial de presion estatica. Un aumento en la caida de presion estatica podria indicar obstruction (EPA, 1982). Referencias: Andriola, 1999. T. Andriola, Fisher-Klosterman, Inc., (502) 572-4000, personal communication with Eric Albright, October 14, 1999. AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York, NY, 1992. Avallone, 1996. "Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers," edited by Eugene Avallone and Theodore Baumeister, McGraw-Hill, New York, NY, 1996. Corbitt, 1990. "Standard Handbook of Environmental Engineering," edited by Robert Corbitt, McGraw-Hill, New York, NY, 1990. Davis, 1999. W. Davis, Professor and Coordinator, Environmental Engineering Program, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Tennessee, (423) 974-7728, personal communication with E. Albright, October 28, 1999. EPA, 1982. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, "Control Techniques for Particulate Emissions from Stationary Sources - Volume 1," EPA-450/3-81-005a, Research Triangle Park, NC, September, 1982. EPA, 1996. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, "OAQPS Control Cost Manual," Fifth Edition, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC, February, 1996. EPA, 1998. 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, 1998. Josephs, 1999. D. Josephs, Equipment Product Manager, AAF International, (502) 637-0313, personal communication with Eric Albright, October 28, 1999. Mycock, 1995. J. Mycock, J. McKenna, and L. Theodore, "Handbook of Air Pollution Control Engineering and Technology,"CRC Press, Boca Raton, FL, 1995. Parsons, 1999. B. Parsons, Sterling Systems, Inc., (804) 316-5310, personal communication with E. Albright, October 26, 1999. Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- Perry, 1984. "Perry's Chemical Engineers' Handbook," edited by Robert Perry and Don Green, 6th Edition, McGraw-Hill, New York, NY, 1984. Steinbach, 1999. R. Steinbach, Solids Processing Equipment Co., (714) 779-9279, personal communication with E. Albright, October 26, 1999. Wark, 1981. Kenneth Wark and Cecil Warner, "Air Pollution: Its Origin and Control,"HarperCollins, New York, NY, 1981. Hoja de Datos EPA-CICA Camaras de Asentamiento ------- |