EPA-452/F-03-008
Hoja de Datos - Tecnologia de
Control de Contaminantes del Aire
Nombre de la Tecnologia: Separadores de Momento
Este tipo de tecnologia es una parte del grupo de controles de la contamination del aire, conocidos
colectivamente como "recolectores mecanicos" o "pre-limpiadores", porque 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 por medios mecanicos. A los separadores de momento tambien se
les conoce como separadores por colision, camaras con deflectores y camaras de golpe.
Tipo de Tecnologia:
Remocion de MP por asentamiento porgravedad y recoleccion por inercia. Las particulas son separadas
de la corriente de gas en movimiento, proporcionando un cambio drastico en la direction del flujo del gas,
de manera tal que el momento arrastre las particulas a traves de las lineas de la corriente del gas hacia la
tolva (EPA, 1982; Avallone, 1996).
Contaminantes Aplicables:
Los separadores de momento son utilizados para controlar la MP de mayor tamano, principalmente MP de
diametro aerodinamico de mas de10 micras (urn).
Limites de Emision Alcanzables/Reducciones:
La eficiencia de recoleccion de un separador de momento varia en funcion del tamano de particula y del
diseno del separador. Generalmente, la eficiencia del separador por momento se aumenta con (1) mayor
tamano de particula y/o densidad, (2) mayor velocidad de la corriente del gas, (3) el numero de vueltas,
deflectores u otros cambios drasticos de direction del flujo del gas. La EPA (1982) presenta una curva de
eficiencia de recoleccion porfracciones para un separador por momento utilizado para el control de ceniza
de una caldera que quema carbon pulverizado. Laseficienciasde recoleccion porfracciones son 5 omenor
por ciento para un tamano de particula de 5 urn; de 10 a 20 por ciento para un tamano de particula de 10
um y de mas de 99 por ciento para un tamano de particula 90 um o mayor.
Tipo de Fuente Aplicable: Punto.
Aplicaciones Industrials Tipicas:
Los separadores por momento por si solos no son adecuados para cumplir con las reglamentaciones mas
estrictas en materia de contamination del aire, pero cumplen un proposito importante como pre-limpiadores
antes del equipo de control final mas caro, tal como los precipitadores electrostaticos (PEs) o los filtros de
tela. Los separadores por momento son utilizados en una amplia variedad de procesos en muchas
industrias diferentes y por lo general, estan construidos para alguna aplicacion especifica del material
comunmente utilizado para fabricar los conductos. Los separadores por momento han sido reemplazados
por ciclones en la mayoria de las aplicaciones, debido principalmente al menor requerimiento de espacio
y la mayor eficiencia de recoleccion de los ciclones. (Josephs, 1999).
Hoja de Datos EPA-CICA 1 Separadores por Momento
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Caracteristicas de la Corriente de Emision:
a. Flujo de Aire: Las velocidades tipicas del flujo de gas para una unidad de separation por
momento son de 0.5 a 10 metres cubicos porsegundo a condiciones estandares (rrrVseg),
(1,060 a 21,200 pies cubicos por minuto a condiciones estandares (scfrn)). La capacidad
tipica del separador por momento es de 0.50 a 20 m3/seg por metro cuadrado de area de
entrada (100 a 3,900 scfrn por pie cuadrado de area de entrada), (Wark, 1982).
b. Temperatura: Las temperaturas de entrada del gas estan unicamente limitadas por los
materiales de construction del separador por momento y han sido operados a temperaturas
tan altas como 540°C (1,000°F) (Wark, 1982; Perry, 1994).
c. Carga de Contaminantes: Las cargas tipicas de contaminantes del gas van 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/sc/)) (Parsons, 1999; Josephs, 1999).
d. Otras Consideraciones: La entrada de aire frio a un separador por momento puede causar
condensation por enfriamiento local subito del gas. La condensation puede ocasionar
corrosion, acumulacion de polvo y obstruction de la tolva o del sistema de remocion de polvo.
El uso de aislamiento termico puede reducir la perdida de calor radiante y evitar que se opere
pordebajo del punto de rocio.(£P/A, 1982).
Requisites para el Pre-tratamiento de las Emisiones:
Ningun pre-tratamiento se requiere para los separadores por momento.
Informacion de Costos:
Los siguientes son ranges de costos (expresados en dolares del 2002), para un separador por momento a
condiciones tipicas de operation, 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 contaminada
tratada. Con el fin de calcular la eficiencia de costos en el ejemplo, los flujos se suponen que estan entre
0.5 y 10 m3/seg (1,060 y 21,200 scfrn), la carga de MP a la entrada se supone que es aproximadamente
entre 20 y 4,500 g/m3 (9 y 1,970 gr/sc/), y que la eficiencia de control se supone que es de 50 porciento. Los
costos no incluyen los costos de transports ni disposition del material recolectado. Los costos de capital
pueden ser mayores que los de los ranges mostrados, para aplicaciones en las que se requieren materiales
mas caros. 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 una carga de contaminantes alta.
a. Costos de Capital: $680 a $6,600 por m3/seg ($0.32 a $3.10 por scfrn).
b. Costos de Operacion y Mantenimiento: $318 a $6000 por m3/seg ($0.15 a $2.80 por scfrn),
anualmente.
c. Costo Anualizado: $630 a $11,000 por m3/seg ($0.3 a $5.1 por scfrn), anualmente.
d. Eficiencia de Costo: $0.01 a $2.30 portonelada metrica ($0.01 a $2.10 portonelada corta),
costo anualizado portonelada de contaminante controlado por ano.
Teoria de la Operacion:
Hoja de Datos EPA-CICA 2 Separadores por Momento
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Los separadores por momento operan forzando un cambio drastico en la direccion del gas contaminado
dentro de la camara de asentamiento por gravedad, por medio del uso de deflectores estrategicamente
colocados. Tipicamente, el gas fluye primero hacia abajo y es forzado por las deflectores a fluir subitamente
hacia arriba. El momento inercial y la gravedad, actuan hacia abajo sobre las particulas, lo que ocasiona
que las particulas mas grandes atraviesen las lineas de corriente del gas y se recolecten en la tolva en el
fondo de la camara (EPA, 1998).
El diseno de los separadores por momento debe proporcionar suficiente volumen para permitir el
asentamiento de los materiales separados de la corriente de gas con alta velocidad, asi como materiales
de construccion lo suficientemente duros para resistir demasiada abrasion. Al igual que en todos los
recolectores mecanicos, el diseno debe incluir metodos de sellado de la descarga del polvo de las tolvas,
para evitar la entrada de aire. Los metodos pueden incluir el uso de los cierres de aire rotatorios, valvulas
de compuerta o algun otro dispositive de sellado efectivo. La entrada de aire a la tolva o a la coraza, resulta
en cambios en la distribution del gas, interfere con la descarga del polvo y puede causarcondensation o
corrosion. Debido a las altas velocidades utilizadas para separar las particulas de la corriente de gas y al
impacto de estas sobre la superficie que dirige al flujo de gas, los materiales de construccion deben tener
alta resistencia a la abrasion (EP/4,1982)
Ventajas:
Los separadores por momento comparten muchas de las ventajas de otros separadores mecanicos
(Wark, 1981; EPA, 1982; Corbitt, 1990; Perry, 1994; Mycock, 1995; y EPA, 1998):
1. Bajos costos de capital;
2. Falta de partes moviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de
operacion;
3. Menos requerimientos de espacio que las camaras de asentamiento;
4. Caida de presion relativamente baja (2 a 6 pulgadas de columna de agua), comparada con la
cantidad de MP a remover;
5. Las limitaciones de temperatura y presion dependen unicamente de los materiales de
construccion; y
6. Recoleccion y disposition en seco.
Des ventajas:
Los separadores por momento, tambien comparten las desventajas de otos recolectores mecanicos
(Wark, 1981; EPA, 1982; Mycock, 1995; y EPA, 1998):
1. Eficiencias de recoleccion de MP relativamente bajas;
2. Incapaz de manejar materiales pegajosos o aglutinantes;
3. Caidas de presion mayores que las de las camaras de asentamiento; y
4. Debido a la caida de presion, pueden resultar mayores costos de operacion.
Otras Consideraciones:
El modo de falla mas comun de los separadores por momento son la obstruccion de la tolva y la erosion de
la placa de las mamparas. La obstruccion de la tolva puede reducirse utilizando indicadores de nivel en la
tolva. La erosion de la placa de los deflectores y de la coraza del colector, puede reducirse utilizando
Hoja de Datos EPA-CICA 3 Separadores por Momento
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espesores mayores en las areas expuestas a la abrasion. Se recomiendan inspecciones periodicas del
interior del colector para identificar y corregir las areas de entrada de aire y de gran abrasion. (EPA, 1982).
Referencias:
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.
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.
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.
Perry, 1984. "Perry's Chemical Engineers' Handbook," edited by Robert Perry and Don Green, 6th
Edition, McGraw-Hill, New York, NY, 1984.
Wark, 1981. Kenneth Wark and Cecil Warner, "Air Pollution: Its Origin and Control,"HarperCollins, New
York, NY, 1981.
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