Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad

filtro de mangas de tipo pulse jet para empresas cementeras de caracter frigorifico en zon, Monografías, Ensayos de Ingeniería Ambiental

filtro de mangas de tipo pulse jet para empresas cementeras de caracter frigorifico en zon

Tipo: Monografías, Ensayos

2017/2018

Subido el 25/11/2022

steve-gonzales
steve-gonzales 🇵🇪

5 documentos

1 / 56

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
TRABAJO FINAL
DISEÑO Y OPERACIÓN DE UN SISTEMA DE FILTRO DE MANGAS
Curso : Tratamiento de la Contaminación Atmosférica
Docente : M.Sc. Ing. SUAREZ VASQUEZ, Jorge Alejandro
Estudiantes :
AROSTEGUI POMA, Joceph
BENITES VASQUEZ, Liz
BUSTILLOS MORALES, Brando
CARTAGENA BAUTISTA, Tyffani
CRUZ GONZÁLES, Diana
GONZÁLES DE LA CRUZ, Steve
LINO SOTO, Saadyah Zilahy
MALLMA QUISURUCO, Yesica
MEZA AGUIRRE, Frans
RAMIREZ TRUJILLO, Jhasmin
RUBIO ESTEBAN, Diyan Carol
SALAZAR MATTO, Jhuly
SANTAMARÍA SALAZAR, Karol
SOLÓRZANO CHÁVEZ, Leidy
SOTO GRIJALVA, Lorena
URBANO MELLADO, Greiys
VALENCIA HUAMANI, Barbara
Tingo María - Huánuco - Perú
2022
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20
pf21
pf22
pf23
pf24
pf25
pf26
pf27
pf28
pf29
pf2a
pf2b
pf2c
pf2d
pf2e
pf2f
pf30
pf31
pf32
pf33
pf34
pf35
pf36
pf37
pf38

Vista previa parcial del texto

¡Descarga filtro de mangas de tipo pulse jet para empresas cementeras de caracter frigorifico en zon y más Monografías, Ensayos en PDF de Ingeniería Ambiental solo en Docsity!

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

TRABAJO FINAL

DISEÑO Y OPERACIÓN DE UN SISTEMA DE FILTRO DE MANGAS

Curso : Tratamiento de la Contaminación Atmosférica

Docente : M.Sc. Ing. SUAREZ VASQUEZ, Jorge Alejandro

Estudiantes :

AROSTEGUI POMA, Joceph

BENITES VASQUEZ, Liz

BUSTILLOS MORALES, Brando

CARTAGENA BAUTISTA, Tyffani

CRUZ GONZÁLES, Diana

GONZÁLES DE LA CRUZ, Steve

LINO SOTO, Saadyah Zilahy

MALLMA QUISURUCO, Yesica

MEZA AGUIRRE, Frans

RAMIREZ TRUJILLO, Jhasmin

RUBIO ESTEBAN, Diyan Carol

SALAZAR MATTO, Jhuly

SANTAMARÍA SALAZAR, Karol

SOLÓRZANO CHÁVEZ, Leidy

SOTO GRIJALVA, Lorena

URBANO MELLADO, Greiys

VALENCIA HUAMANI, Barbara

Tingo María - Huánuco - Perú

ÍNDICE

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Página

1. Condiciones para el dieño del sistema de filtro de mangas.............................................. 19 2. Datos de la ejecución del sistema de filtro de mangas..................................................... 26 3. Datos obtenidos en la práctica.......................................................................................... 27 4. Datos obtenidos en la práctica.......................................................................................... 28

I. INTRODUCCIÓN

El propósito del trabajo es diseñar y operar un filtro de magas. Los filtros de mangas

son uno de los dispositivos más representativos para la separación de gases sólidos a través

de medios porosos: se utilizan en todos los procesos que requieren la eliminación de

partículas sólidas de la corriente de gas. Puede ser necesario eliminar el polvo o las gotas

que transportan gas por contaminación, para llevar el gas a parámetros aceptables para su

liberación a la atmósfera, o durante la limpieza de la corriente de gas durante la producción.

Las condiciones de separación son a veces un factor de seguridad porque algunos

productos, en condiciones muy finas, forman mezclas explosivas con el aire (Merchan,

Según Donoso (2010), La captura y disposición de partículas significa una gran

problemática en varios procesos industriales que resultan en emisiones a la atmósfera. La

recuperación de productos en polvo de los gases de escape es crucial para cualquier

industria para evitar problemas de contaminación o mejorar la eficiencia de la planta. El

filtro de mangas está diseñado para forzar el gas contaminante a través del medio filtrante

(tela), creando un efecto de filtración específico, aunque su tarea principal es mantener una

capa de polvo (torta) acumulada, el cual es responsable de la filtración.

Teniendo en cuenta que la filtración de mangas es, probablemente el más

simple y eficaz procedimiento de separación de polvo de una corriente de gas

contaminante, en esta práctica se aplicó dos tipos de manga para la separación del material

particulado de una corriente de gas, en el laboratorio de calidad de aire de la Universidad

Nacional Agraria de la Selva.

II. REVISIÓN DE LITERATURA

2.1. Antecedentes

Peralta (2001), realizó una investigación como parte de su Tesis de Grado en

el Laboratorio de Calidad del Aire de la FIMCP. En la cual describe, las pruebas

experimentales se detallaron mediante un proceso automatizado con una secuencia de

filtración de aire que incluía encender y apagar el ventilador de succión y la válvula

solenoide para limpiar la manga. Se implementó un control electrónico (timer) de

características similares a los de la marca SMC (Shimbashi Minato-Ku Corporation)

modelo VXFC (12) para dirigir estos procesos automatizados por medio de una

computadora. El polvo mezclado es agitado por un pequeño ventilador, su funcionamiento

es manual, y su funcionamiento no depende de control electrónico. El dispositivo

tiene un recipiente de plástico para evitar que entre polvo en el sistema (H=50cm; Ø=40cm)

el mismo que se encontraba conectado al filtro por medio de un tubo de PVC (L=50cm;

Ø=105mm). En este tanque, el polvo se asienta y se agita manualmente usando un

pequeño ventilador ubicado en la abertura del tanque, luego la nube de polvo requerida por

el ventilador para aspirar la mezcla. A juzgar por el estado actual de la máquina, estaba

fuera de servicio y los controles eléctricos estaban rotos, por lo que tuvo que ser

llevada a un laboratorio de electrónica en la ciudad para su reparación. El

pequeño ventilador mencionado en la calificación del equipo no estaba en el banco de

pruebas, por lo que se consideró obsoleto en este proyecto; el tanque de mezcla

también resultó dañado, por lo que se utilizó otro tanque de mezcla del mismo material

y tamaño para las pruebas. Resulta que el devanado del motor del ventilador está quemado

y necesita ser rebobinado; la electroválvula, el ventilador y la carcasa metálica están

intactos. La funda dentro de la caja está hecha de poliéster y estaba muy desgastada y

obstruida con suciedad, por lo que se reemplazó durante las pruebas.

Rivera (2015), realizó la investigación titulada “Diseño de un Controlador

utilizando OPLC en máquina colectora de polvo para ahorro de recursos industriales y

reducción de contaminación ambiental en cementare Mixercon”, con el objetivo es

utilizar OPLC de bajo costo para optimizar el diseño de control para mejorar la eficiencia

del equipo colector de polvo, ahorrando así recursos industriales y reduciendo la

contaminación ambiental. Después de realizar este estudio, los resultados obtenidos

muestran que los colectores de polvo son capaces de filtrar del aire las partículas que son

contaminadas por los procesos industriales, y cuando el aire es filtrado y limpiado,

puede ser descargado al medio ambiente. Recomendación: Revisar temporalmente el

estado del cuadro eléctrico en el sistema antipolvo, evaluar su degradación y evitar la

entrada de agua y polvo al sistema.

2.2. Marco teórico

2.2.1. Límite máximo permisible de emisiones de partículas

El ministerio del Ambiente, ha establecido límites máximos

permisibles (LMP) para emisiones de partículas (D.S. N° 001 -2020-MINAM), esta norma

tiene en cuenta los LMP para hornos (existentes) en construcción. La legislación minera y

ambiental establece las disposiciones legales aplicables a la industria energética y minera.

El plan de estándares de calidad ambiental y límites máximos

permisibles para el periodo 2021 - 2023 – decreto supremo Nº 020-2021-MINAM. El

estándar nacional de calidad ambiental del aire (ECA aire), fue publicado en el diario

oficial el peruano el 24 de julio del 2021. Esta norma tiene como objetivo principal la

protección de la salud de las personas.

2.2.2. Concepto básico de material particulado

El material particulado (MP) es un término general utilizado para las

de partículas sólidas y dependiendo del tamaño (MP10, MP2.5). La agencia para la

protección ambiental (Enviroment Protection Agency - EPA) de los Estados Unidos, define,

que el MP10 presenta un diámetro nominal a 10 micrómetros, y el MP2.5 tiene un diámetro

igual o menos de 2.5 micrómetros.

Sagástegui (2012) manifiesta que las fuentes de estas emisiones son

el transporte o la industria del cemento, hormigón, cerámica o minería. Pueden

contener componentes químicos como aluminio, silicio, calcio, potasio, hierro, zinc,

vanadio, plomo, titanio y otras sustancias orgánicas altamente tóxicas. Estos

ingredientes afectan el sistema respiratorio humano y causan gran peligro y enfermedad;

también afectan el medio ambiente, los animales y las plantas.

corrosión) y las propiedades de las partículas (principalmente la adhesión) establecen

límites que afectan a la sustancia para su función y no pueden considerarse económicas. Las

variables importantes del proceso incluyen las propiedades de las partículas, las

propiedades de los gases y las propiedades de las sustancias. El parámetro de diseño más

importante es la relación aire-tela, o la cantidad de gas que entra en un metro cuadrado y en

metros cúbicos por minuto, generalmente hay una caída de presión en el sistema de

filtración.

2.2.6. Filtros de la tela Felpa

Díaz y Gonzales (2016) mencionan que los filtros de felpa están

compuestos de fibras orientadas al azar atadas a una tela tejida con pasos muy abiertos. El

grosos de las telas de felpa se controla en parte por el número de capas de fibras atadas.

Estos filtros normalmente son mucho más pesados que los de tela tejida. Los pesos varían

aproximadamente de 0,47 a 0,88 kg/m2. El uso de este tipo de construcción de tela

reduce la posibilidad de que el polvo se escape a través de la tela. Las fibras dotan a las

partículas de un gran número de dianas u objetivos que las exponen a fenómenos como

impacto inercial, desplazamiento browniano, atracción electrostática, etc. Pero incluso con

filtros de fieltro, la torta de polvo que se acumula en su superficie contribuye de manera

importante a la captura de partículas. Se utilizan principalmente en sistemas de chorro de

impulso, pero debido a su naturaleza no se recomiendan especialmente en sistemas de flujo

de aire inverso.

2.3. Marco conceptual

2.3.1. Características de las partículas.

La distribución de tamaños de las partículas y la adhesividad son las

propiedades más importantes de las partículas que afectan los procedimientos de diseño.

Los tamaños menores de partículas pueden formar una plasta más densa, lo que aumenta la

caída de presión. Tal como se muestra en las tablas 2.3 y 2.6 y en la ecuación (2.6), el

efecto del tamaño promedio de las partículas que va en disminución es un valor menor de la

relación aire-tela aplicable. Las partículas que se adhieren, tales como los residuos aceitosos

o los plásticos electrostáticamente activos, pueden requerir la instalación de equipo que

inyecte un material de recubrimiento sobre la superficie de la bolsa, el cual actúa como un

tampón que atrapa a las partículas y evita que cieguen o obstruyan permanentemente a los

poros de la tela. Una selección informada puede eliminar los problemas electrostáticos.

(Fernández, E. 2008)

El tamaño de las partículas del cemento comercial varía entre 10

micras y menos de 0,5 micras de diámetro.

2.3.2. Características de la corriente del gas.

La humedad y el contenido de sustancias corrosivas son las

características principales de la corriente de gas que requieren una consideración de diseño.

El filtro y el sistema de ductos asociado deben ser insulados y posiblemente calentados si

ocurriera la condensación. Tanto los componentes estructurales como los de la te la deben

ser considerados, ya que cualquiera de éstos puede ser dañado. En los casos en que la

corrosión estructural sea probable, la sustitución del material del equipo puede ser

requerida, siempre que no haya presencia de cloruros al usarlo. (Fernández, E. 2008).

2.3.3. Presión.

Los filtros de mangas estándares pueden ser utilizados para el

servicio por presión o al vacío, pero únicamente dentro de un rango de alrededor de ± 6.

kPa (630 milímetros de columna de H2O aprox.). Debido a la construcción de lámina

metálica del filtro, por lo general no son apropiados para servicios más severos. Sin

embargo, para aplicaciones especiales, se pueden construir cajas para presiones altas.

(Fernández, E. 2008)

2.3.4. Comportamiento de la partícula en fluidos

El comportamiento de las partículas en un fluido gaseoso es tal como

el de una esfera sumergida, el cual experimenta fuerzas de corte (de fricción) y de presión

que producen la fuerza neta debido a la acción del fluido; esta fuerza se descompone en sus

componentes paralela al movimiento llamada fuerza de arrastre, y en otra perpendicular

llamada fuerza de sustentación o Buoyantes; además se considera la fuerza debido a la

acción de la gravedad llamada fuerza gravitacional (Benitez, 1993).

2.3.5. Mecanismo de colección de partículas

Los mecanismos principales para la recolección de partículas de los

filtros de tela son la impacción inercial, la difusión por movimiento browniano, y la

interjección. Durante la filtración por tela, el gas polvoriento es aspirado a través de la tela

por ventiladores de corriente forzada. La tela es responsable de parte de la filtración, pero

actúa más significantemente como soporte para la capa de polvo que se acumula. La capa

de polvo, también conocida como pasta de polvo, es un filtro altamente eficiente , aún para

partículas sub-micrónicas. Las telas tejidas dependen de las capacidades de filtración de la

  • Membrana
  • Fibra de metal sinterizado
  • Panel cerámico

2.3.7.2. Filtro de Tejido

Un tejido está compuesto de estambres entrelazados. Los

estambres en la dirección vertical proporcionan resistencia al tejido, y los estambres en

dirección horizontal determinan las características de filtración del tejido principalmente.

Los estambres horizontales son a menudo de multifilamentos hilados (fibras múltiples) que

tienen una gran superficie. Los espacios horizontales pueden ser texturizados para ser

expuestos al pulso de aire comprimido. Estos incrementos de secciones en la constitución

de la tela permiten la formación de la capa de partículas, y además las características del

estambre vértical determinan la porosidad de la torta que se acumula en la superficie. Hay

tres modelos principales de tejido: llano, cruzado y satín. Un tejido llano es un simple cruce

de filamentos. El lado del tejido que enfrenta la capa de polvo esta igualmente compuesto

de filamentos horizontales y verticales. En tejidos de tela cruzada, los pasos de filamentos

verticales siempre se cruzan con más de dos horizontales para proceder a la conformación

del estambre. Por ejemplo, en un estambre de 3x1 de tela cruzada, los pasos de filamentos

verticales se Su mecanismo de colección es a través de impactación por inercia,

intersección directa y difusión, por lo que puede separar una amplia gama de polvos. Puede

trabajar con una amplia gama de diámetro de partículas, entre 0.05 y 20-pm; se tiene alta

eficiencia (99% o más), la cual aumenta a medida que transcurre el tiempo de filtración.

Presenta caída de presión razonablemente baja y condiciones de operación flexibles. No

puede trabajar con gases húmedos y corre riesgo de incendio y explosión cruzan con tres

horizontales; además existen estambres entrelazados diagonalmente que incluyen modelos

de 3x1, 2x1, 3x2, y 2x2. (Benitez, 1993).

El tejido satinado es un ejemplo extremo de tejido de sarga.

En este caso, el paso de hebras verticales se utiliza cuando hay al menos seis hebras ho

rizontales, cuando un lado es muy suave y necesita un buen desmoldeo de la torta. Hay

tejidos con poros mayores de 50 μm. Parte del área de polvo a menudo está bloqueada por

las fibras que sobresalen del estambre, pero pequeñas partículas pueden pasar a través de

estos poros. La formación de tortas de partículas es para filtrar adecuadamente los textiles.

Es importante. De hecho, la mayor parte del trabajo de filtración lo debe realizar la

filtración en sí, no la tela

en sí. Las mangas tejidas son de algodón, poliéster, polipropileno, acrilina, nailon,

poliamida, fibra de vidrio o metal. El peso del tejido varía entre 0,305 y 0,460 kg/m2,

dependiendo de las características del hilo y del tejido. Las telas Heaven suelen tener una

vida más larga. (Benitez, 1993).

2.3.8. Características del material usado para las mangas

La felpa o rizo es el comúnmente conocido como tejido de toalla. La

calidad de este tejido depende del tipo de hilo de algodón usado y de la cantidad de hilo que

se usa para tejerla. Cuanta más cantidad de hilo tenga, más gramaje tendrá, o sea, más

gruesa y esponjosa será la toalla en nuestras manos. La superficie que queda en contacto

con la piel, está compuesta por tela de algodón, malla, laminado o una combinación de

ambas y su centro contiene un material absorbente que por lo general se compone por

celulosa o celulosa combina- da con gel (conocido en la industria como polímero súper

absorbente o SAP. La proporción ideal es 80% de nylon y 20% de poliéster.

2.3.9. Eficiencia de sistemas de captación para material particulado

Para determinar la eficiencia global de la colección del dispositivo es

usualmente importante saber algo acerca de la distribución de tamaño de partículas. En

todos los casos, la eficiencia de colección de MP se basa en el porcentaje de masa entrante

de MP que es quitada de la corriente del gas. La eficiencia de colección se calcula como:

𝑐

𝑒

Donde:

𝜂 : Eficiencia de colección de partículas [%]

MPc: Razón de MP colectada

MPe: Razón de MP entrante.

2.3.10. Características del Flujo de Gas.

La humedad y contenido de corrosividad son las mayores

características del flujo de gas en las consideraciones de diseño requeridas; debe aislarse el

baghouse y los ductos de trabajo asociados y posiblemente calentarlos si la condensación

pudiera ocurrir; considerando los componentes de la tela deben manipularse con cuidado y

protegerlos ya que pueden rasgarse y dañarse.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

3.1. Lugar de ejecución

El desarrollo de la práctica de “Filtro de Mangas”, se desarrolló en los

laboratorios antiguos Palomar perteneciente a la Facultad de RecursosNaturales

Renovables.

3.1.1. Ubicación Política

Se encuentra ubicado en la Región de Huánuco, Provincia de Leoncio

Prado, Distritode Rupa Rupa, en las instalaciones de la Universidad Nacional Agraria de la

Selva.

3.1.2. Ubicación Geográfica

La Universidad Nacional Agraria de la Selva se encuentra en una

zona con las siguientescoordenadas; latitud: 9°18'29.35"S y latitud: 75°59'50.49"O. Así

mismo presenta una altitud media de647 m.s.n.m.

Figura 1. Laboratorios Palomar 2- UNAS

3.2. Materiales y Equipos

3.2.1. Materiales de campo

Para realizar la práctica de “Filtro de Mangas” se utilizaron los

siguientes materiales: Tubos, recipiente para material particulado, 2 baldes de 20 L,

pegamento para PVC, tela para las mangas tipo Felpa, estructura metálica para armado del

Filtro, 5 kilos de chuño, pistola de silicona industrial, limpia tipo, teflón, 4 cajas Petri,

vaselina, sikaflex y cuaderno de apuntes.

3.2.2. Equipos

Para realizar la práctica de “Filtro de Mangas” se utilizaron los

siguientes equipos: Filtro de Mangas con 4 filtros, Soporte para el filtro, Sistema de

tuberías para conexión de filtros con los materiales que entraran al sistema, Soplador de aire

marca Miyako USA 4.1 m3/min, para la limpieza manual de las mangas, laptop, celular y

cronómetro.

3.2.3. Software

  • Microsoft Word 2016
  • Microsoft Excel 2016
  • Google Earth Pro
  • AutoCAD 2021- English

- CIVIL 3D 2021

3.3. Metodología

3.3.1. Pre – campo

Antes de realizar la practica el docente mediante la plataforma de

Microsoft Teams indicó que materiales debíamos utilizar para realizar el Filtro de mangas

antes se realizó el presupuesto delaestructura del Filtro, así como equipos y materiales para

armarse, luego se compró los materiales y realización de planos, también se mandó a diseñar la

estructura del Filtro Mangas.

3.3.3. Gabinete

3.3.1.1. Diseño del sistema de filtro de mangas

Para poder realizar el diseño del filtro de mangas es

necesario conocer las condiciones de entrada del flujo de aire que se va a filtrar como:

Tabla 1. Condiciones para el dieño del sistema de filtro de mangas

Caudal 4.1m^3/min 144.789ft^3/min

Concentración 13.47g/m^3 0.381g/ft^

Temperatura del gas 50°C 122°F

Diametro de partícula 11um

Tipo de polvo chuño

Elaboración propia.

  • Determinación del tipo forma y capacidad

El conjunto de manga y canastilla que se van a usar son

del tipo cilindrica debido a su mayor uso en el mercado, para determinar la capacidad de

filtracion ndel equipo es necesario calcular en primer lugar la velocidad de filtracion.

−0.

Donde:

Vf=proporcion gas-tela

A= factor de material = 10 (chuño)

B= factor de aplicación =0.9 (

T= temperatura de operación= 122°F

C= carga de polvo a la entrada =0.381g/ft^

D= diámetro de partícula =11um

−0.

0.0853 ln

  • Cálculo del área neta de filtración

El area neta de filtracion se la obtiene tomando la razón

entre el caudal deoperacion y la velocidad de filtracion

2

  • Determinación del número de mangas

Diámetro =0.3m= 11.811 in

longitud= 0.6m= 23.622 in

Una vez obtenida el area de la manga individual y el area

neta de filtracion se puede calcular el número real de mangas

3.3.1.2. Cálculo de la eficiencia del sistema de filtro de manga felpa

y organza para la separación del material particulado de una

corriente de gas

Se organizarán los datos para determinar la eficiencia de

cada uno de los filtros de mangas de felpa y organza utilizados. Formulas a utilizar para los

cálculos de eficiencia de caga tipo de maga: