Tipos de precipitador electrostático

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

Los precipitadores electrostáticos son sistemas de control de emisiones que utilizan electricidad para capturar partículas sólidas y líquidas de gases de combustión. Estos dispositivos se han convertido en una herramienta esencial en la industria para reducir las emisiones de partículas y mejorar la calidad del aire. Existen diferentes tipos de precipitadores electrostáticos que se utilizan para diferentes aplicaciones y condiciones de operación. En esta presentación se describirán los diferentes tipos de precipitadores electrostáticos, sus características y su funcionamiento. Además, se discutirán las ventajas y desventajas de cada tipo de precipitador electrostático y se darán ejemplos de su aplicación en diferentes industrias.

Funcionamiento

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos que se utilizan para eliminar partículas sólidas y líquidas suspendidas en aire o gas. Estos dispositivos se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde la eliminación de partículas de humo en chimeneas industriales hasta la purificación de aire en espacios interiores.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un precipitador electrostático se basa en la carga eléctrica y la atracción electrostática. En un precipitador electrostático, el aire o gas sucio se hace pasar por una serie de placas cargadas eléctricamente, que crean un campo electrostático. Este campo electrostático crea una carga eléctrica en las partículas suspendidas en el aire o gas.

Las partículas cargadas eléctricamente son atraídas hacia las placas cargadas opuestamente, donde se adhieren a la superficie de las placas y se eliminan del flujo de aire o gas. Los precipitadores electrostáticos pueden eliminar hasta el 99% de las partículas suspendidas en el aire o gas, lo que los convierte en una herramienta efectiva para la purificación del aire.

Tipos de precipitador electrostático

Existen varios tipos de precipitadores electrostáticos, cada uno con su propia configuración y diseño. A continuación, se describen algunos de los tipos más comunes:

1. Precipitador electrostático de placa plana

Este es el tipo más básico de precipitador electrostático. Consiste en una serie de placas cargadas eléctricamente colocadas en paralelo. El aire o gas sucio se hace pasar entre las placas, donde las partículas cargadas son atraídas hacia las placas y eliminadas del flujo de aire o gas.

2. Precipitador electrostático de tubo

Este tipo de precipitador electrostático se utiliza comúnmente en aplicaciones de alta temperatura. Consiste en un tubo cargado eléctricamente en el centro, rodeado por un tubo de tierra. El aire o gas sucio se hace pasar por el tubo cargado, donde las partículas cargadas son atraídas hacia el centro y eliminadas del flujo de aire o gas.

3. Precipitador electrostático húmedo

Este tipo de precipitador electrostático se utiliza para eliminar partículas líquidas suspendidas en aire o gas. Consiste en un recipiente lleno de líquido, donde las partículas cargadas son atraídas hacia la superficie del líquido y eliminadas del flujo de aire o gas. Este tipo de precipitador electrostático es comúnmente utilizado en aplicaciones de purificación de gases de escape de motores diesel.

Conclusión

Los precipitadores electrostáticos son herramientas efectivas para la eliminación de partículas suspendidas en aire o gas. Existen varios tipos de precipitadores electrostáticos, cada uno con su propia configuración y diseño. Es importante seleccionar el tipo de precipitador electrostático adecuado para la aplicación específica.

Tipos

Precipitador Electrostático de Placa

El precipitador electrostático de placa es el tipo más común y utiliza placas cargadas eléctricamente para atraer y capturar partículas de polvo del aire. Estas placas están dispuestas en pares dentro del precipitador, con una carga eléctrica opuesta en cada placa. Cuando el aire pasa a través del precipitador, las partículas de polvo se cargan eléctricamente y son atraídas hacia las placas cargadas, donde se adhieren y se acumulan.

Precipitador Electrostático de Tubo Venturi

El precipitador electrostático de tubo Venturi utiliza un tubo Venturi para acelerar el flujo de aire a través del precipitador. A medida que el aire acelera a través del tubo, se carga eléctricamente y las partículas de polvo se adhieren a los electrodos cargados. Este tipo de precipitador es eficaz para la eliminación de partículas finas y ultrafinas.

Precipitador Electrostático de Placa Tubular

El precipitador electrostático de placa tubular combina las características de los precipitadores de placa y de tubo. Las placas cargadas eléctricamente están dispuestas en un arreglo tubular y el aire pasa a través de los espacios entre las placas. Las partículas de polvo se cargan eléctricamente y se adhieren a las placas cargadas, donde se acumulan y caen en una tolva de recolección.

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Precipitador Electrostático Húmedo

El precipitador electrostático húmedo utiliza un medio líquido para capturar partículas de polvo. El aire se hace pasar a través de un baño de líquido, donde las partículas de polvo se adhieren a las gotas de líquido cargadas eléctricamente. Este tipo de precipitador es eficaz para la eliminación de partículas finas y ultrafinas, así como para la eliminación de gases y vapores.

Precipitador Electrostático de Flujo Cruzado

El precipitador electrostático de flujo cruzado utiliza un flujo de aire cruzado para capturar partículas de polvo. Las partículas de polvo se cargan eléctricamente y se adhieren a los electrodos cargados que están dispuestos perpendicularmente al flujo de aire. Este tipo de precipitador es eficaz para la eliminación de partículas finas y ultrafinas en flujos de aire con alta carga de polvo.

Características

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos diseñados para eliminar partículas sólidas y líquidas del aire. A continuación, se presentan algunas de sus principales características:

1. Eficiencia

Los precipitadores electrostáticos son muy eficientes para eliminar partículas finas, con un tamaño de entre 0,01 y 10 micrómetros. Esto se debe a que utilizan campos eléctricos para atraer y capturar las partículas, lo que permite una mayor eficiencia que otros sistemas de filtración.

2. Versatilidad

Los precipitadores electrostáticos pueden utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, desde la eliminación de partículas en plantas de energía hasta la purificación de gases en procesos industriales. Además, pueden adaptarse a diferentes tamaños y necesidades de flujo de aire.

3. Bajo mantenimiento

Los precipitadores electrostáticos requieren un bajo mantenimiento en comparación con otros sistemas de filtración. Esto se debe a que no utilizan filtros que necesiten ser reemplazados regularmente, sino que las partículas se eliminan mediante descarga eléctrica.

4. Reducción de emisiones

Los precipitadores electrostáticos son una herramienta efectiva para reducir las emisiones de partículas en el aire, lo que contribuye a una mejora de la calidad del aire y a la protección del medio ambiente.

5. Costo efectivo

Si bien los precipitadores electrostáticos pueden ser más costosos en términos de inversión inicial, a largo plazo son una opción rentable debido a su bajo mantenimiento y alto nivel de eficiencia.

6. Limitaciones

Los precipitadores electrostáticos tienen algunas limitaciones, como su eficacia en la eliminación de partículas de tamaño muy pequeño o muy grande. Además, pueden generar ozono como subproducto de la descarga eléctrica, lo que puede ser perjudicial para la salud humana.

Sin embargo, es importante tener en cuenta sus limitaciones y considerar cuidadosamente su uso en cada aplicación particular.

Aplicaciones

Los precipitadores electrostáticos son ampliamente utilizados en diversas industrias para la eliminación de partículas sólidas y líquidas en la emisión de gases. A continuación, se describen algunas de las aplicaciones más comunes:

Industria del petróleo y gas

  • Eliminación de partículas de ceniza y carbón en la combustión de la caldera.
  • Eliminación de partículas de sulfuro de hidrógeno (H2S) en la producción de gas natural.
  • Eliminación de partículas de dióxido de azufre (SO2) en la producción de petróleo.

Industria alimentaria

  • Eliminación de partículas en la cocción de alimentos.
  • Eliminación de partículas en la producción de bebidas.

Industria química

  • Eliminación de partículas en la producción de ácido sulfúrico.
  • Eliminación de partículas en la producción de ácido clorhídrico.
  • Eliminación de partículas en la producción de ácido nítrico.

Industria del cemento

  • Eliminación de partículas en la producción de cemento.
  • Eliminación de partículas en la producción de cal.

Desde la industria del petróleo y gas hasta la industria alimentaria, química y del cemento, estos dispositivos son una solución efectiva y rentable para reducir la contaminación atmosférica y mejorar la calidad del aire.

Ventajas

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos que se utilizan para eliminar partículas contaminantes del aire mediante la aplicación de una carga eléctrica. Existen diferentes tipos de precipitadores electrostáticos, cada uno con sus propias características, ventajas y desventajas.

Precipitadores de placa

  • Alta eficiencia de eliminación de partículas, hasta un 99%.
  • Bajo costo de mantenimiento.
  • No requieren de un agente químico para la eliminación de partículas.
  • Adecuados para la eliminación de partículas de tamaño pequeño o mediano.

Precipitadores de tubo

  • Mayor eficiencia de eliminación de partículas que los precipitadores de placa.
  • Mayor capacidad de recolección de partículas.
  • Menor resistencia al flujo de aire que los precipitadores de placa.
  • Se pueden utilizar para la eliminación de partículas de diferentes tamaños.

Precipitadores húmedos

  • Eliminan partículas y gases contaminantes.
  • Alta eficiencia de eliminación de partículas y gases.
  • Se pueden utilizar para la eliminación de partículas de diferentes tamaños.
  • Permite la recuperación de algunos materiales valiosos de los gases de escape.

Precipitadores de placa tubular

  • Combinan las ventajas de los precipitadores de placa y de tubo.
  • Mayor eficiencia de eliminación de partículas que los precipitadores de placa.
  • Mayor capacidad de recolección de partículas que los precipitadores de tubo.
  • Menor resistencia al flujo de aire que los precipitadores de placa.

Desventajas

  • Los tipos de precipitador electrostático tienen varias desventajas:
  • Limitaciones en la eficiencia: Aunque son eficaces en la eliminación de partículas grandes, tienen dificultades para capturar partículas más pequeñas.
  • Necesitan mantenimiento constante: Si no se limpian regularmente, las placas de los precipitadores pueden obstruirse y disminuir su eficacia.
  • Consumen mucha energía: Los precipitadores electrostáticos requieren una gran cantidad de energía eléctrica para funcionar, lo que puede aumentar los costos de energía.
  • No son eficaces para algunos contaminantes: Los precipitadores electrostáticos solo son eficaces para capturar partículas y no son efectivos para la eliminación de gases contaminantes como el dióxido de azufre o el monóxido de carbono.
  • Requieren un espacio significativo: Los precipitadores electrostáticos son grandes y requieren bastante espacio para su instalación, lo que puede ser un problema en instalaciones más pequeñas.
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Es importante tener en cuenta el tamaño de la instalación, los costos de energía y la eficacia deseada al seleccionar un tipo de precipitador electrostático.

Mantenimiento

El mantenimiento es una parte crucial en el funcionamiento de los precipitadores electrostáticos, ya que su correcto cuidado asegura su eficiencia y prolonga su vida útil.

Tipo de mantenimiento

Existen dos tipos de mantenimiento: preventivo y correctivo.

Mantenimiento preventivo

Este tipo de mantenimiento se realiza de manera programada antes de que ocurra algún fallo o avería en el equipo. Su objetivo es prevenir problemas y mantener el equipo en óptimas condiciones de operación.

Algunas actividades que se realizan en el mantenimiento preventivo son:

  • Limpieza de las placas colectoras.
  • Cambio de los electrodos que se encuentren en mal estado.
  • Verificación de los sistemas de control y monitoreo.
  • Revisión de los sistemas de enfriamiento y lubricación.

Mantenimiento correctivo

Este tipo de mantenimiento se realiza cuando ya ha ocurrido alguna avería o fallo en el equipo. Su objetivo es reparar el equipo para que vuelva a funcionar correctamente.

Algunas actividades que se realizan en el mantenimiento correctivo son:

  • Reemplazo de piezas dañadas.
  • Reparación de sistemas de control y monitoreo.
  • Cambio de los sistemas de enfriamiento y lubricación.

Importancia del mantenimiento

El mantenimiento es importante porque:

Un mantenimiento adecuado asegura una operación confiable y prolonga la vida útil del equipo.

Además, un equipo que no recibe mantenimiento regular puede:

  • Reducir su eficiencia.
  • Aumentar el consumo de energía eléctrica.
  • Generar emisiones contaminantes.
  • Provocar fallas y averías.
  • Costar más dinero en reparaciones.

Conclusión

El mantenimiento es una parte fundamental en el funcionamiento de los precipitadores electrostáticos. Un mantenimiento adecuado asegura que el equipo opere de manera eficiente y prolonga su vida útil. Por lo tanto, es importante realizar tanto el mantenimiento preventivo como el correctivo de manera regular para prevenir fallos y averías.

Mantenimiento

El mantenimiento es una parte crucial en el funcionamiento de los precipitadores electrostáticos, ya que su correcto cuidado asegura su eficiencia y prolonga su vida útil.

Tipo de mantenimiento

Existen dos tipos de mantenimiento: preventivo y correctivo.

Mantenimiento preventivo

Este tipo de mantenimiento se realiza de manera programada antes de que ocurra algún fallo o avería en el equipo. Su objetivo es prevenir problemas y mantener el equipo en óptimas condiciones de operación.

Algunas actividades que se realizan en el mantenimiento preventivo son:

  • Limpieza de las placas colectoras.
  • Cambio de los electrodos que se encuentren en mal estado.
  • Verificación de los sistemas de control y monitoreo.
  • Revisión de los sistemas de enfriamiento y lubricación.

Mantenimiento correctivo

Este tipo de mantenimiento se realiza cuando ya ha ocurrido alguna avería o fallo en el equipo. Su objetivo es reparar el equipo para que vuelva a funcionar correctamente.

Algunas actividades que se realizan en el mantenimiento correctivo son:

  • Reemplazo de piezas dañadas.
  • Reparación de sistemas de control y monitoreo.
  • Cambio de los sistemas de enfriamiento y lubricación.

Importancia del mantenimiento

El mantenimiento es importante porque:

Un mantenimiento adecuado asegura una operación confiable y prolonga la vida útil del equipo.

Además, un equipo que no recibe mantenimiento regular puede:

  • Reducir su eficiencia.
  • Aumentar el consumo de energía eléctrica.
  • Generar emisiones contaminantes.
  • Provocar fallas y averías.
  • Costar más dinero en reparaciones.

Conclusión

El mantenimiento es una parte fundamental en el funcionamiento de los precipitadores electrostáticos. Un mantenimiento adecuado asegura que el equipo opere de manera eficiente y prolonga su vida útil. Por lo tanto, es importante realizar tanto el mantenimiento preventivo como el correctivo de manera regular para prevenir fallos y averías.

Componentes

Tipos de precipitador electrostático

Los precipitadores electrostáticos son dispositivos utilizados para la eliminación de partículas en suspensión en gases. Estos equipos suelen estar compuestos por una serie de componentes que permiten llevar a cabo el proceso de eliminación de partículas. A continuación, se describen los componentes más comunes en los diferentes tipos de precipitadores electrostáticos:

1. Electrodo de descarga

Este componente es el encargado de generar un campo eléctrico de alta tensión para ionizar las partículas presentes en el gas. El electrodo de descarga puede estar compuesto por una serie de electroimanes, placas o alambres. La elección del tipo de electrodo dependerá de la aplicación y de las características del gas a tratar.

Ejemplo: En un precipitador electrostático de placas, los electrodos de descarga son placas de metal dispuestas perpendicularmente al flujo del gas.

2. Colector de partículas

El colector de partículas es el componente encargado de atraer las partículas ionizadas hacia su superficie y recolectarlas. El colector de partículas puede estar compuesto por una serie de placas, tubos, cilindros o mallas. La elección del tipo de colector dependerá de la aplicación y de las características del gas a tratar.

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Ejemplo: En un precipitador electrostático de tubos, los colectores de partículas son tubos de metal dispuestos paralelamente al flujo del gas.

3. Sistema de limpieza

El sistema de limpieza es el encargado de retirar las partículas acumuladas en el colector de partículas. El sistema de limpieza puede estar compuesto por una serie de sistemas mecánicos, neumáticos o hidráulicos. La elección del tipo de sistema de limpieza dependerá de la aplicación y de las características del gas a tratar.

Ejemplo: En un precipitador electrostático de sistemas mecánicos, el sistema de limpieza está compuesto por una serie de rastrillos o cepillos que barren la superficie del colector de partículas.

4. Fuente de alimentación

La fuente de alimentación es el componente encargado de suministrar la energía eléctrica necesaria para generar el campo eléctrico de alta tensión. La fuente de alimentación puede estar compuesta por una serie de transformadores, rectificadores o inversores. La elección del tipo de fuente de alimentación dependerá de la aplicación y de las características del gas a tratar.

Ejemplo: En un precipitador electrostático de inversores, la fuente de alimentación está compuesta por una serie de inversores que convierten la energía eléctrica de bajo voltaje en energía eléctrica de alta tensión.

La elección de los componentes dependerá de la aplicación y de las características del gas a tratar.

Materiales

Introducción

El precipitador electrostático es un dispositivo utilizado para eliminar partículas sólidas y líquidas de gases de escape procedentes de procesos industriales. Está compuesto por diferentes materiales que cumplen funciones específicas en su funcionamiento.

Electrodos

Los electrodos son los elementos principales del precipitador electrostático. Están hechos de diferentes materiales, como acero inoxidable, aleaciones de cobre y titanio, y tungsteno. Los electrodos emiten una carga eléctrica que atrae las partículas cargadas en el gas de escape.

Placas de soporte

Las placas de soporte son utilizadas para mantener los electrodos en su lugar. Están hechas de materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable y aleaciones de aluminio. Las placas de soporte también proporcionan una superficie para que las partículas cargadas se adhieran antes de ser eliminadas.

Material aislante

El material aislante se utiliza para separar los electrodos de las placas de soporte y evitar cortocircuitos. Los materiales aislantes comunes incluyen mica, vidrio, cerámica y materiales poliméricos.

Colectores de partículas

Los colectores de partículas son utilizados para capturar las partículas cargadas y eliminarlas del gas de escape. Están hechos de diferentes materiales, como acero inoxidable, aleaciones de aluminio y plásticos reforzados con fibra de vidrio.

Resistencias eléctricas

Las resistencias eléctricas se utilizan para calentar el gas de escape antes de que ingrese al precipitador. Esto ayuda a reducir la resistencia eléctrica del gas de escape y aumentar la eficiencia del precipitador. Las resistencias eléctricas están hechas de diferentes materiales, como aleaciones de níquel-cromo y cerámica.

Conclusiones

El precipitador electrostático está compuesto por diferentes materiales que cumplen funciones específicas para su funcionamiento. Los electrodos y las placas de soporte son los elementos principales, mientras que el material aislante, los colectores de partículas y las resistencias eléctricas también son importantes para su eficiencia. La elección de los materiales adecuados es crucial para garantizar la durabilidad y el rendimiento del precipitador.

En conclusión, los precipitadores electrostáticos son una tecnología altamente efectiva para controlar la emisión de partículas en la industria. La elección del tipo de precipitador dependerá de las características específicas de la emisión y de los procesos industriales. Los precipitadores de placa plana son ideales para partículas gruesas y de baja resistividad, mientras que los de tubo de descarga son más adecuados para partículas finas y de alta resistividad. Por otro lado, los precipitadores húmedos son la mejor opción cuando se trata de emisiones de gases y partículas finas. Con el uso adecuado de los precipitadores electrostáticos, la industria puede reducir significativamente su impacto ambiental y contribuir a un futuro más sostenible.

En conclusión, los precipitadores electrostáticos son una herramienta eficaz para la eliminación de contaminantes atmosféricos en procesos industriales. Existen diferentes tipos de precipitadores electrostáticos, cada uno con sus propias características y aplicaciones específicas. Los precipitadores de placa y los de tubo son los más comunes, pero los precipitadores húmedos y de lecho fluidizado también son importantes en la eliminación de partículas y gases contaminantes. Es importante seleccionar el tipo de precipitador adecuado para cada aplicación para garantizar una eliminación eficaz de los contaminantes y una operación eficiente y rentable.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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