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).
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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