EPA-452/F-03-059
Hoja de Datos - Tecnologia de Control
de Contaminantes del Aire
Nombre de la Tecnologia:
Tipo de Tecnologia:
Filtro de Tela - Tipo de Limpieza por Chorro Pulsante
(Referido como Casa de Bolsas)
Dispositive de Control - Captura/Disposicion
Contaminantes Aplicables: Materia Particulada (MP), incluyendo materia particulada de diametro
aerodinamico menoro igual a 10 micras (|jm) (MP10), materia particulada de diametro aerodinamico menor
o igual a 2.5 urn (MP25) y Contaminantes peligrosos del aire (CPA), presentes en forma particulada, tales
como la mayoria de los metales (el mercurio es la excepcion notable, porque una porcion significante de las
emisiones son en forma de vapor elemental).
Limites de Emision Alcanzables/Reduccion:
Las eficiencias tipicas de diseno en equipo nuevo estan del 99 al 99.9%. Los equipos viejos existentes
tienen un rango de eficiencias de operacion actuales del 95 al 99.9%. Varies factores determinan la
eficiencia de recoleccion de los filtros de tela. Estos incluyen la velocidad de filtracion del gas, las
caracteristicas de las particulas, las caracteristicas de la tela y el mecanismo de limpieza. En general, la
eficiencia de recoleccion aumenta al incrementar las velocidades de filtracion y el tamano de las particulas.
Para una combination dada de polvo y de diseno del filtro, la concentracion de particulas en el efluente de
un filtro de tela es casi constante, mientras que es mas probable que la eficiencia total vane con la carga de
sustancias particuladas. Por esta razon, los filtros de tela pueden considerarse dispositivos de concentracion
de salida constante mas bien que dispositivos de eficiencia constante. La concentracion constante del
efluente se obtiene porque en cualquier momento dado, parte de los filtros de tela estan siendo limpiados.
Como resultado de los mecanismos de limpieza utilizados en los filtros de tela, su eficiencia de recoleccion
esta cambiando constante me nte. Cada ciclo de limpieza remueve al menos parte de la plasta de polvo y
afloja las particulas que permanecen en el filtro. Cuando se reinicia la filtracion, la capacidad de filtrado ha
sido disminuida, porque se ha perdido parte de la capa de polvo y las particulas sueltas son forzadas a
traves del filtro por el flujo del gas. A medida que se capturan mas particulas, la eficiencia aumenta hasta
el siguiente ciclo de limpieza. Las eficiencias promedio de recoleccion de los filtros de tela, se determinan
usualmente por pruebas que abarcan un numero de ciclos de limpieza a carga de entrada constante (EPA,
1998a).
Tipo de Fuente Aplicable: Punto
Aplicaciones Industrials Tipicas:
Los filtros de tela pueden funcionar muy efectivamente en muchas aplicaciones diferentes. En la Tabla 1
se presentan las aplicaciones comunes de los sistemas de filtros de tela con limpieza por chorro
pulsante; sin embargo, los filtros de tela pueden ser utilizados en casi cualquier proceso donde polvo es
generado y pueda ser recolectado y conducido por conductos a una localidad central.
Hoja de Datos EPA-CICA
Filtro de Tela
Del Tipo de Limpieza por Chorro Pulsante
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Tabla 1. Aplicaciones Industrials Tipicas de los Filtros de Tela Limpiados por Chorro Pulsante (
EPA, 1997; EPA 1998a))
Aplicacion Source Classification Code (SCC)
(Codigo de Clasificacion de la Fuente
en EE.UU.))
Calderas de Termoelectricas (Carbon) 1-01-002...003
Calderas Industrials (Carbon, Madera) 1-02-001...003,
1-02-009
Calderas Comerciales/lndustriales (Carbon, Madera) 1-03-001 ...003,
1-03-009
Procesamiento de Metales Ferrosos:
Production de Hierro y Acero 3-03-008...009
Fundiciones de Acero 3-04-007,-009
Productos Minerales:
Manufactura de Cemento 3-05-006...007
Limpieza de Carbon 3-05-010
Explotacion y Procesamiento de Piedra 3-05-020
Otros 3-05-003...999
Manufactura de Asfalto 3-05-001 ...002
Molienda de Grano 3-02-007
Caracteristicas de la Emision:
a. Flujo de Aire: Las casas de bolsas se separan en dos grupos, estandar y hechas a la
medida, que a su vez se separan en tres subgrupos de baja, mediana y alta capacidad. Las
casas de bolsas estandar son unidades construidas de fabrica y que se tienen en
existencia. Pueden manejardesde menos de 0.10 a mas de 50 metros cubicos estandares
por segundo (m3/s) (de "cientos" a mas de 100,000 pies cubicos estandares por minuto
(scfm)). Las casas de bolsas hechas a la medida son disenadas para aplicaciones
especificas y se construyen de acuerdo a las especificaciones establecidas por el cliente.
Estas unidades son generalmente mucho mas grandes que las unidades estandar, por
ejemplo, desde 50 hasta mas de 500 nf/s (de 100,000 a mas de 1,000,000 scfm) ( EPA,
1998b).
b. Temperatura: Tipicamente, pueden manejarse adecuadamente en forma rutinaria
temperaturas de gases hasta cerca de aproximadamente 260 °C (500 °F), con picos hasta
cerca de aproximadamente 290 °C (550 °F), con tela del material apropiado. Se pueden
utilizarenfriadores por aspersion o dilution con aire para bajar la temperatura de la corriente
del contaminante. Esto evita que se excedan los limites de temperatura de la tela. Al bajar
la temperatura, sin embargo, aumenta la humedad de la corriente del contaminante. Por
lo tanto, la temperatura minima de la corriente del contaminante debe permanecer por
encima del punto de rocio de cualquier condensable en la corriente. La casa de bolsas y
los conductos asociados a ella, deben aislarse y posiblemente calentarse, si pudiera
presentarse condensation ( EPA, 1998Jb).
Hoja de Datos EPA-CICA Filtro de Tela
2 Del Tipo de Limpieza por Chorro Pulsante
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c. Carga de Contaminantes: Las concentraciones tipicas de entrada a las casas de bolsas
son del a 23 gramos por metro cubico (g/m3) (0.5 a 10 granos por pie cubico (gr/ft3), pero
en casos extremes, las condiciones de entrada pueden variar entre 0.1 a mas de 230 g/m3
(de 0.05 a mas de 100 gr/ft3) (EPA, 19986).
d. Otras Consideraciones: El contenido de humedad y de corrosives son las caracteristicas
principales de la corriente gaseosa que requieren consideraciones de diseno. Los filtros
de tela estandar se pueden usar a presion o al vacio, pero solamente dentro del rango de
aproximadamente ± 640 mm de columna de agua (25 pulgadas de columna de agua). Se
ha demostrado que las casas de bolsas bien disenadas y operadas son capaces de reducir
las emisiones totales de particulas a menos de 0.05 g/m3 (0.010 gr/ft3), y en un numero de
casos, tan bajo como de 0.002 a 0.011 g/m3 (de 0.001 a 0.005 gr/ft3) (AWMA, 1992).
Requisites de Pre-tratamiento de las Emisiones:
Debido a la amplia variedad de tipos de filtros disponibles al disenador, usualmente no se requiere dar
tratamiento previo a la temperatura de entrada de la corriente del contaminante. Sin embargo, en algunas
aplicaciones a altas temperaturas, el costo de las bolsas resistentes a las altas temperaturas debe de
ponderarse contra el costo de bajar la temperatura de entrada con enfriadores por aspersion o con dilucion
con aire ( EPA, 1998b). Cuando gran parte de la carga del contaminante consiste de particulas
relativamente grandes, se pueden utilizar recolectores mecanicos tales como ciclones, para reducir la carga
sobre el filtro de tela, especialmente a altas concentraciones de entrada (EPA, 1998b).
Informacion de Costos:
A continuation se presentan estimaciones de costos para filtros de tela con limpieza por chorro pulsante.
Estos costos estan expresados en dolares de 2002. Para las estimaciones de costos, se supone un diseno
convencional bajo condiciones tipicas de operacion y no incluyen equipo auxiliar, tal como ventiladores y
conductos. Los costos de los sistemas limpiados con chorro pulsante, son elaborados utilizando hojas de
calculo de la EPA para estimation de costos de filtros de tela ( EPA, 1998b).
Los costos estan dictados por la proportion de flujo volumetrico de la corriente del contaminante y por la
carga del contaminantes. En general, una unidad pequena controlando una carga baja de contaminante,
no sera tan efectiva en costo como una unidad grande controlando una carga alta de contaminante. Los
costos presentados son para proporciones de flujo de 470 nf/s (1,000,000 scfm) y 1.0 m3/s (3,000 scfm),
respectivamente y para una carga del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ft3).
Los contaminantes que requieren un nivel de control inusualmente alto o que requieren que las bolsas de
tela o la unidad en si, sean construidas de materiales especiales tales como Gore-Tex o acero inoxidable,
incrementaran los costos del sistema (EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes sucias
mas complejas no estan reflejados en las estimaciones dadas mas abajo. Para estos tipos de sistemas, el
costo de capital se incrementara hasta en 75% y el costo de operacion y mantenimiento (O y M), se
incrementara hasta en 20%.
a. Costo de Capital: $13,000 a $55,000 por m3/s ($6 a $26 por scfm)
b. Costo de O y M: $11,000 a $50,000 por m3/s ($5 a $24 por scfm), anualmente.
c. Costo Anualizado: $13,000 a $83,000 por m3/s ($6 a $39 por scfm), anualmente.
d. Eficiencia de Costos: $46 a $293 portonelada metrica ($42 a $266 por ton. corta).
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Teoria de Operacion:
En un filtro de tela, el gas residual se pasa por una tela de tejido apretado o de fieltro, causando que la
materia particulada en el gas sea recolectada en la tela portamizado y por otros mecanismos. Los filtros
de tela puedenser en forma de hojas, cartuchos, obolsas, con un numerode unidadesindividualesde filtros
de tela encasilladas en grupo. Las bolsas son el tipo mas comun de filtro de tela. La plasta de polvo de la
materia particulada recolectada que se forma sobre el filtro puede aumentar la eficiencia de recoleccion
significativamente. A los filtros de tela frecuentemente se les conoce como casas de bolsas porque la tela
esta configurada por lo general en bolsas cilmdricas. Las bolsas pueden serde 6 a 9 m de largo (20 a 30
pies) y de 12.7 a 30.5 cm (5 a 12 pulgadas) de diametro. Se colocan grupos de bolsas en compartimientos
aislables para permitir la limpieza de las bolsas o el reemplazo de algunas de ellas sin tenerque parartodo
el filtro de tela ( STAPPA/ALAPCO, 1996).
Las condiciones de operacion son factores importantes para la seleccion de la tela. Algunas telas (por
ejemplo, poliolefinas, de nylon, acrilicos, poliesteres), son utiles solamente a temperaturas relativamente
bajas, de 95 a 150 °C (200 a 300°F). Para corrientes de gas residual sucio a altas temperaturas, deben
utilizarse telas mas estables termicamente, tales como la fibra de vidrio, el Teflon o el Nomex
(STAPPA/ALAPCO, 1996).
La aplicacion practica de los filtros de tela requiere el uso de una gran superficie de tela para evitar una
inaceptable caida de presion a traves de la tela. El tamano de la casa de bolsas para una unidad en
particular sedetermina por la seleccion de la relacion de aire-a-tela, o la relacion de flujo volumetricodeaire
a superficie del tejido. La seleccion de la relacion aire-a-tela depende de la carga y caracteristicas de la
materia particulada y del metodo de limpieza utilizado. Una carga alta de particulas requerira el uso de una
casa de bolsas mas grande para evitar la formacion de una capa de polvo muy pesada, lo que resultaria en
una caida de presion excesiva. Por ejemplo, una casa de bolsa para una caldera de termoelectrica de 250
MWpuede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela cercana a los 46,500 m2 (500,000
pies cuadrados) (ICAC, 1999).
El funcionamiento de las casas de bolsas esta determinado entre otros factores, por la tela seleccionada,
la frecuencia y el metodo de limpieza y las caracteristicas de las particulas. Pueden seleccionarse telas para
que intercepten una fraccion mayor de particulados y algunas telas estan recubiertas por una membrana con
aperturas muy Unas para mejorar la remocion de particulas sub-micrometricas. Estas telas suelen ser mas
caras.
La limpieza de los filtros de tela con chorro de aire pulsante es relativamente nueva en comparacion a otros
tipos de filtros de tela, puesto que apenas ha sido utilizada en los ultimos 30 anos. Este mecanismo de
limpieza ha ido ganando popularidad consistentemente, debido a que puede tratar cargas altas de polvo,
opera con una caida de presion constante y ocupa menos espacio que otros tipos de filtros de tela. Los
filtros de tela limpiados por chorro pulsante solo pueden operarcomodispositivos para la recoleccion de las
capas externas de la plasta de polvo. Las bolsas estan cerradas por el fondo, abiertas en la parte superior
y reforzadas por retenedores internes, llamados jaulas. El gas cargado de particulas fluye al interior de la
bolsa, utilizandose ocasionalmente difusores para evitar que las particulas mas grandes danen las bolsas.
El gas fluye desde afuera hacia adentro de las bolsas y de ahi hacia la salida del gas. Las particulas se
recolectan en el exterior de las bolsas y caen hacia una tolva debajo del filtro de tela. ( EPA, 1998a).
Durante la limpieza por chorro pulsante, un pulso corto, de 0.03 a 0.1 segundos de duracion, de aire a alta
presion [415 a 830 kilo-Pascales (kPa) (60 a 120 libras por pulgada cuadrada manometrica (psig))], se
inyecta dentro de las bolsas (EPA, 1998a, AWMA, 1992). El pulso se sopla a traves de una boquilla venturi
en la parte superior de las bolsas y establece una onda de cheque que continua hacia el fondo de la bolsa.
La onda dobla la tela, separandola de la jaula y despues la junta, desalojando la plasta de polvo. El ciclo
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de limpieza es regulado por un timer (instrumento de tiempo usado para regular) remote conectado a una
valvula selenoide. El pulso de aire es controlado por la valvula selenoide y se descarga a traves de tubos
de viento equipados con boquillas colocadas por encima de las bolsas. Por lo general, las bolsas se limpian
hilera por hilera ( EPA, 1998a).
La limpieza por chorro pulsante tiene varies atributos que le son unices. Debido a que el pulso de limpieza
es breve, no se necesita suspender el flujo del gas empolvado durante la limpieza. Las otras bolsas
continuan filtrando, recibiendo una carga extra, debido a los filtros que se estan limpiando. En general, la
caida de presion o el comportamiento de los filtros de tela no cambia como consecuencia de la limpieza por
chorro pulsante. Esto permite que el equipo sea operado en forma continua, siendo las valvulas selenoides
las unicas partes moviles importantes. La limpieza por chorro pulsante es tambien mas intensa y ocurre con
mayor frecuencia que los otros metodos de limpieza de filtros de tela. Esta limpieza intensa, desprende casi
toda la plasta de polvo cada vez que la bolsa es pulsada. Como resultado, los filtros con limpieza por chorro
pulsante no dependen de la capa de polvo para realizar la filtracion. Las telas de fieltro (no tejidas) son
utilizadas en los filtros con limpieza por chorro pulsante porque no requieren de una plasta de polvo para
alcanzar altas eficiencias de recoleccion. Se ha encontrado que las telas tejidas que se utilizan en los filtros
de tela con chorro pulsante, escapan mucho polvo despues de limpiarlas ( EPA, 1998a)
Puesto que las bolsas limpiadas por el metodo de chorro pulsante no necesitan aislarse para limpiarse, los
filtros de tela limpiados por chorro pulsante no necesitan compartimientos adicionales para mantener una
adecuada filtracion durante la limpieza. Ademas, debido a la naturaleza intensa y frecuente de la limpieza,
pueden tratar proportion de flujos mas altos de gas, con mayores cargas de polvo. Consecuentemente, los
filtros de tela limpiados por el metodo de chorro pulsante, pueden ser de menor tamano que otros tipos de
filtros de tela, para el tratamiento de la misma cantidad de gas y polvo, haciendo log rabies proporciones mas
altas de gas-a-tela ( EPA, 1998a).
Ventajas:
En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de filtracion tanto para materia particulada gruesa
como la de tamano fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones
de la corriente de gas. En los filtros con limpieza continua, la eficiencia y la caida de presion son
relativamente invariables porgrandes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro
es bastante limpio y en muchos casos puede ser recirculado a la planta (para la conservation de energia).
El material recolectado se recolecta seco para su procesamiento o disposition subsecuentes. Normalmente,
no son problemas la corrosion ni la oxidation de sus componentes. Su operation es relativamente simple.
A diferencia de los precipitadores electrostaticos, los sistemas de filtros de tela no requieren del uso de alto
voltaje, por lo tanto, el mantenimiento se simplifica, y puede ser recolectado el polvo inflamable con el
cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracion fibrosas o granuladas (preimpregnadas), permite
la recoleccion con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y humos de tamanos menores de una micra.
Los recolectores estan disponibles en un gran numero de configuraciones, resultando en un rango de
dimensiones y de localizaciones de las bridas de acoplamiento de entrada y salida, para cumplir con los
requisites de instalacion (AWMA, 1992).
Desventajas:
Para temperaturas muy por encima de los 290 °C (550 °F) se requiere el uso de telas metalicas o de mineral
refractario especial, las cuales pueden ser caras. Para ciertos tipos de polvo se pueden requerir telas
tratadas para reducir la percolation de los polvos o, en otros casos, para facilitar la remocion de los polvos
recolectados. Las concentraciones de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m3 (22 gr/ft3),
pueden representar un peligro de fuego o explosion, si se produce una llama o una chispa accidentalmente.
Las telas pueden arder si se recolecta polvo rapidamente oxidable. Los filtros de tela tienen requerimientos
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altos de mantenimiento (por ejemplo, reemplazo periodico de las bolsas). La vida de la tela puede ser
acortada a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o particulados acidos o
alcalinos. No pueden seroperados en ambientes humedos; los materiales higroscopicos, la condensation
de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela o requerir aditivos
especiales. Se pudiera requerir protection respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazarla
tela. Se requiere una caida de presion mediana, tipicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de
agua (4 a 10 pulgadas de columna de agua) (AWMA, 1992).
Una desventaja especifica de las unidades con chorro pulsante que utilizan velocidades muy altas del gas,
esque el polvode las bolsas limpiadas puede ser arrastradoinmediatamente hacia lasotras bolsas. Siesto
ocurre, solamente un poco del polvo cae en la tolva y la plasta de polvo sobre las bolsas se vuelve muy
gruesa. Para prevenir esto, los filtros de tela con chorro pulsante pueden serdisenados con compartimientos
separados que se puedan aislar para ser limpiados. ( EPA, 1998a).
Otras Consideraciones:
Los filtros de tela son utiles para recolectar particulas con resistividades ya sea demasiado bajas o
demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostaticos. Por lo tanto, los filtros de
tela pueden ser buenos candidates para recolectar las ceniza volante de los carbones bajos en azufre o las
ceniza volante que contengan niveles altos de carbon sin quemar, las cuales tienen alta y baja resistividad
respectivamente y son por lo tanto, relativamente dificiles de recolectar con precipitadores electrostaticos
(STAPPA/ALAPCO, 1996)
Referencias:
AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand
Reinhold, New York.
EPA, 1997. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, "Compilation of Air Pollutant
Emission Factors, Volume I, Fifth Edition, Research Triangle Park, NC., October.
EPA, 1998a. 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.
EPA, 1998b. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, "OAQPS Control Cost Manual,"
Fifth Edition, Chapter 5, EPA 453/B-96-001, Research Triangle Park, NC. December.
ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology
Information - Fabric Filters, page last updated January 11, 1999.
STAPPA/ALAPCO, 1996. State and Territorial Air Pollution Program Administrators and Association of
Local Air Pollution Control Officials, "Controlling Particulate Matter Under the Clean Air Act: A Menu of
Options," July.
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