EPA-452/F-03-060
Hoja de Datos - Tecnologia de Control
de Contaminantes del Aire
Nombre de la Tecnologia: Filtro de Tela
- Tipo Limpieza con Sacudimiento Mecanico
- Tipo Limpieza con Sacudimiento Mecanico
y Mejorada con Bocina Sonica
(Referido como Casa de Bolsas)
Tipo de Tecnologia: Dispositive de Control - Captura/Disposicion
Contaminantes Aplicables: Materia Particulada (MP), incluyendo materia particulada de diametro
aerodinamico menor o 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), 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 son del 99 y 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 la velocidad 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 equipos de control de
concentracion de salida constante mas bien que de equipos de eficiencia constante. La concentracion
constante del efluente se obtiene porque, en un 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 constantemente. 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 plasta de polvo y las particulas sueltas son
forzadas a traves del filtro por el flujo del gas. A medida que las particulas son capturadas, 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 (Ref. 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 aplicaciones comunesde los sistemasde filtros de tela con limpieza porsacudimiento mecanico;
sin embargo, los filtro de tela pueden ser utilizados en casi cualquier proceso en el que se genere polvo y
pueda ser recolectado y conducido por conductos a una localidad central. En aplicaciones con materia
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Filtro de Tela
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particulada densa, tales como calderasde termoelectricas, procesamiento de metales y productos minerales,
generalmente se utiliza limpieza por sacudimiento mecanico mejorado con bocina sonica.
Tabla 1. Aplicaciones Industrials Tipicas de los Filtros de Tela Limpiados por Sacudimiento
Mecanico (Ref. EPA, 1998a)
Aplicacion Source Classification Code (SCC)
(Codigo de Clasification de la Fuente en
EE.UU.)
Calderas de Termoelectricas (Carbon) 1-01-002...003
Procesamiento de Metales No Ferrosos (Primario y
Secundario:
Cobre 3-03-005,3-04-002
Plomo 3-03-010,3-04-004
Zinc 3-03-030,3-04-008
Aluminio 3-03-000...002
3-04-001
Produccion de Otros Metales 3-03-011 ...014
3-04-005...006
3-04-010...022
Procesamiento de Metales Ferrosos:
Coque 3-03-003...004
Produccion de Aleaciones de Hierro 3-03-006...007
Produccion de Hierro y Acero 3-03-008...009
Fundiciones de Hierro Gris 3-04-003
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
Otro 3-05-003...999
Manufactura de Asfalto 3-05-001 ...002
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 en fabrica y que se tienen en existencia. Estas pueden
manejardesde menos de 0.10 a mas de 50 metros cubicos estandares porsegundo (m3/sj (de
"cientos" a mas de 100,000 pies cubicos estandares por minuto (scfrn)). 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 m3/s (de 100,000
a mas de 1,000,000 scfm) (Ref. EPA, 1998a).
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b. Temperatura: Tipicamente, pueden manejarse 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 utilizar enfriadores por aspersion o dilucion 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 deben aislarse y posiblemente calentarse si pudiera
presentarse condensation (Ref. EPA, 1998b).
c. Carga de Contaminantes: Las concentraciones tipicas de entrada de las casas de bolsas son
de 1 a 23 gramos por metro cubico (g/m3) (0.5 a 10 granos por pie cubico (gr/ff3), pero en casos
extremes, las condiciones de entrada pueden variar entre 0.1 a mas de 230 g/m3 (de 0.05 a mas
de100gr//f)(ER4, 1998b).
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//f) y en un cierto numero de
casos, hasta tan bajo como de 0.002 a 0.011 g/m3 (de 0.001 a 0.005 grift3) (Ref. AWMA, 1992).
Requerimientos de Pre-Tratamiento de las Emisiones:
Debido a la amplia variedad de tipos de filtros disponibles al disenador, por lo general no se requiere dar
tratamiento previo para modificar 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 disminuir la temperatura de entrada con enfriadores por aspersion
o con dilucion con aire (Ref. 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 (Ref. EPA, 1998b).
Informacion de Costos:
A continuation se presentan los costos estimados, expresados en dolares de 2002, para filtros de tela tipo
limpieza con sacudimiento mecanico y tipo limpieza con sacudimiento mecanico mejorado con bocina
sonica. Para las estimaciones de ambos costos se supone un diseno convencional bajo condiciones tipicas
de operacion. En los costos no se incluye equipo auxiliar, tal como ventiladores y conductos.
Los costos para los sistemas limpiados con sacudidor, son elaborados utilizando hojas de calculo de la EPA
para estimaciones de costos de filtros de tela (Ref. EPA, 1998b). Los costos estimados para mejoramiento
con bocina sonica, se obtienen de cotizaciones del fabricante, dadas en el Manual de Costos de Control de
la OAQPS (Ref. EPA, 1998b). Las bocinas sonicas son presentadas como un costo incrementado al costo
de capital para un sistema limpiado por sacudimiento. El costo de operacion y mantenimiento (O y M) para
sistemas limpiados por sacudimiento se reduce de 1 a 3 % con el mejoramiento que proporciona la bocina
sonica.
Los costos estan dictados principalmente por la proportion de flujo volumetrico de la corriente del
contaminante y por la carga del contaminante. 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
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contaminante. Los costos presentados son para proportion de flujo de 470 m3/s (1,000,000 scfm) y 1.0 m3/s
(2,000 scfm), respectivamente y para una carga del contaminante de 9 g/m3 (4.0 gr/ff3).
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 (Ref. EPA, 1998b). Los costos adicionales para controlar corrientes
mas complejas de contaminantes, no estan reflejados en las estimaciones dadas mas abajo. Para estos
tipos de sistemas, el costo de capital podria incrementarse tanto como 30% y el costo de O y M podria
incrementarse tanto como 7%.
a. Costo de Capital: $17,000 a $153,000 por nf/s ($8 a $72 por scfm)
$1,000 a 1,300 por nf/s ($0.51 a $0.61 por scfm); costo adicional
para bocinas sonicas
b. Costo deOyM: $9,300 a $51,000 por nf/s ($4 a $24 por scfm), anualmente
c. Costo Anualizado: $11,000 a $95,000 por m3/s ($5 a $45 por scfm), anualmente
d. Eficiencia de Costos: $41 a $334 portonelada metrica ($37 a $303 portonelada corta)
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 pueden serde forma de hojas, cartuchos o bolsas, con un numero de unidades individuales de filtros
de tela encasillados en grupo. Las bolsas son el tipo mas comun de filtro de tela. La plasta de polvo que se
forma sobre el filtro por la MP recolectada, puede aumentar la eficiencia de recoleccion significativamente.
A los filtros de tela se les conoce frecuentemente 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. (Ref.
STAPPA/ALAPCO, 1996).
Las condiciones de operation son factores importantes para la selection 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 flujos de gases de combustion a altas temperaturas, deben
utilizarse telas mas estables termicamente, tales como la fibra de vidrio, el Teflon" 6 NomexR. (Ref.
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 se determina por la selection de la relation de aire-a-tela, o por la relation del flujo volumetrico
de aire a la superficie del tejido. La selection de la relation de 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 formation de una plasta 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 MW puede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela
cercana a los 46,500 m2 (500,000 pies cuadrados) (Ref. 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 del particulado. Pueden seleccionarse telas para
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que intercepten una fraccion mayor de particulado y algunastelas estan cubiertas con una membrana con
aperturas muy Unas para mejorar la remocion de particulas sub-micrometricas. Estas telas suelen ser mas
caras. La frecuencia e intensidad de la limpieza son variables importantes que determinan la eficiencia de
recoleccion. Debido a que la plasta de polvo puede proporcionar una fraccion significativa de la capacidad
de remocion de las particulas Unas de la tela, la limpieza que es demasiado frecuente o demasiado intensa
disminuira la eficiencia de remocion. Por otra parte, si la limpieza es poco frecuente o poco efectiva,
entonces la caida de presion de la casa de bolsas sera muy alta (Ref. ICAC, 1999).
El sacudimiento mecanico ha sido un metodo muy popular de limpieza por muchos anos, debido a su
simplicidad asi como a su efectividad. En una operacion tipica, el gas empolvado se introduce por un
conducto de entrada al filtro de tela limpiado por sacudimiento y las particulas mas grandes son removidas
de la corriente de gas cuando golpean un deflector en el conducto de entrada y caen en la tolva. El gas
cargado de particulas es succionado pordebajo de una placa de celda en el piso y hacia las bolsas del filtro.
El gas precede del interior de las bolsas al exterior y a traves del conducto de salida. Las particulas son
recolectadas en la superficie interior de las bolsas y se acumula una plasta del filtro. En las unidades con
sacudimiento mecanico, la parte superiorde las bolsas esta unida a una barra sacudidora, la cual se mueve
abruptamente (normalmente en direccion horizontal), para limpiar las bolsas. Las barras sacudidoras son
operadas por motores mecanicos o a mano, en aplicaciones en las que la limpieza no se requiere
frecuentemente (Ref. EPA, 1998b).
El metodo de limpieza por vibracion es similar a las unidades con sacudimiento mecanico. Utiliza una
vibracion del marco de la bolsa generada neumaticamente, de alta frecuencia y baja amplitud, para limpiar
las bolsas. Este metodo tiene aplicaciones limitadas debido a su limpieza de baja energia y al diseno mas
pequeno de la casa de bolsas (Ref. Billings, 1970).
Las bocinas sonicas se utilizan cada vez mas para mejorar la eficiencia de recoleccion de los filtros de tela
limpiados por sacudimiento mecanico o con aire a la inversa (Ref. AWMA, 1992). Las bocinas sonicas
utilizan aire comprimido para hacer vibrar un diafragma, produciendo una onda sonora de baja frecuencia
en la campana de la bocina. El numero de bocinas que se requieren esta determinado por la superficie de
la tela y el numero de compartimientos de la casa de bolsas. Tipicamente, se requieren de 1 a 4 bocinas por
compartimiento operando de 150 a 200 hertz. El aire comprimido para las bocinas se suministra de 275 a
620 kilo-Pascales (kPa) (40 a 90 libras por pulgada cuadrada manometricas (psig)). Las bocinas sonicas se
activan de 10 a 30 segundos aproximadamente durante cada ciclo de limpieza (Ref. Carr, 1984).
La limpieza con bocinas sonicas reduce significativamente la carga residual de polvo en las bolsas. Esto
disminuye de 20 a 60% la caida de presion a traves del filtro de tela. Tambien aminora el esfuerzo mecanico
requerido para limpiar las bolsas, resultando en una vida de operacion mas larga (Ref. Carr, 1984). Tal
como se menciono previamente, esto puede reducir el costo de O y M de 1 a 3% anualmente. Los
compartimientos de las casas de bolsas son facilmente reconvertidos a bocinas sonicas. El apoyo sonico
es frecuentemente utilizado con filtros de tela en calderas de termoelectricas que queman carbon (Ref. EPA,
1998a).
Ventajas:
En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de recoleccion tanto para materia particulada
gruesas como para la de tamano fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las
condiciones de la corriente de gas. En el caso de filtros con limpieza continua, la eficiencia y la caida de
presion permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire
de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser re-circulado dentro de 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
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operacion 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 podria recolectarse
el polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtracion granulares o fibrosas
(pre-impregnado), 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 entrada y salida, para cumplir
con los requisites de instalacion (Ref. 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 resultar muy caras. Para ciertos tipos de polvos, se pueden
requerir telas tratadas para reducir la percolacion de los polvos o en otros casos, para facilitar la remocion
del polvo recolectado. 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 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 ser operados 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 reemplazar la 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) (Ref. AWMA, 1992).
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 cenizas volantes de los carbones bajos en azufre o
las cenizas volantes 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 (Ref. STAPPA/ALAPCO, 1996).
14. Referencias:
AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand
Reinhold, New York.
EPA, 1998a. U.S. EPA, Office ofAir 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.
Billings, 1970. Billings, Charles, etal, Handbook of Fabric Filter Technology Volume I: Fabric Filter Systems
Study, GCA Corp., Bedford MA, December.
Can, 1984. Carr, R. C. and W. B. Smith, Fabric Filter Technology for Utility Coal-Fired Power Plants, Part
V: Development and Evaluation of Bag Cleaning Methods in Utility Baghouses, J. Air Pollution Control
Assoc., 34(5):584, May.
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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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