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Filtro de mangas

Cargá el caudal, el polvo y la temperatura, y mirá al instante cuántas mangas hacen falta, cómo entran en la placa portamangas, qué tela aguanta, la velocidad del aire entre las mangas, las tolvas y el aire comprimido, con la placa y las tolvas listas para cortar. Es un predimensionado de un filtro con limpieza por pulsos: el diseño final lo cierran el proveedor de las mangas y el del sistema de pulso.

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Arrastrá para girar, rueda o dos dedos para acercar. Pasá el mouse por una pieza para ver qué es. La manga de la esquina se dibuja abierta para que se vea el canastillo de alambre que la sostiene.

Placa portamangas

Las líneas de trazos son los sopladores: uno por fila, cada uno con su válvula de diafragma.

Elevación con alturas

Parámetros

Aire con polvo
Polvo

Son valores de diseño generales de la EPA para pulso con fieltro. Con polvo fino, muchos fabricantes trabajan bastante más abajo.

La del polvo suelto, no la del material macizo: define la velocidad máxima entre mangas.

Mangas
Carcasa y tolvas
Limpieza

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Tela y mangas

Carcasa y tolvas

Limpieza y ventilador

Chapas

Avisos de este cálculo

Cómo se calcula

La tela necesaria sale del caudal y de la relación aire/tela: los metros cúbicos por minuto que pasan por cada metro cuadrado de tela, que es la velocidad con la que el aire la atraviesa. La EPA de Estados Unidos publica valores de diseño por tipo de polvo; no hay uno solo para todos.

tela = Q / (A/T)  ·  tela de una manga = π · D · L  ·  mangas = tela / (π · D · L), redondeado para arriba

Las mangas se acomodan en filas con un paso igual al diámetro más la luz entre mangas, y con eso sale la planta de la carcasa. En un filtro con entrada por la tolva, el aire sube entre las mangas: si sube muy rápido, levanta el polvo que el pulso acaba de soltar y lo vuelve a pegar en las mangas. Por eso se controla la velocidad entre mangas:

v entre mangas = Q / (área de la carcasa − n · π · D² / 4)  ·  v bajo las mangas = Q / área de la carcasa

La tolva se dibuja como una pirámide truncada con todas sus paredes al ángulo pedido; el ángulo de valle (la arista entre dos paredes) siempre queda más tendido:

H = tan α · (lado mayor − boca) / 2  ·  tan(valle) = H / √(dx² + dy²)

El aire comprimido se estima como lo hace la EPA: unos 2 pies cúbicos estándar por minuto por cada 1.000 pies cúbicos reales por minuto filtrados, es decir alrededor del 0,2 % del caudal.

De dónde sale cada número

DatoValor que usa la herramientaFuente
Relación aire/tela por polvo1,5 a 4,3 m/min (pulso, fieltro)EPA, Air Pollution Control Cost Manual, sección 6, cap. 1, tabla 1.1
Temperatura de cada telaMáxima continua; donde las fuentes difieren, la menorICAC, citado por la EPA, y fichas de fabricantes
Diámetro y largo de manga114–130 y 152–203 mm; jaulas de 2,4 y 3,0 mEPA, datos de costos de filtros de pulso
Velocidad máxima entre mangas0,3 a 1,8 m/s según la densidad aparenteRegla práctica de un fabricante (Kice, IAOM); no es norma
Luz entre mangas64 mm (2 ½") por defectoSupuesto: patente US 4.344.781 (1982) la da como la habitual en filtros convencionales
Agujero de la placaManga + 10 mm por defectoSupuesto: un proveedor da 6,25" de agujero para una manga de 5,875"; lo define la banda de la manga
Aire comprimido0,2 % del caudal, a 4–7 bar, pulsos de 0,03 a 0,1 sEPA, manual de costos y hoja técnica de filtros de pulso
Pérdida de carga del filtro1 a 2,5 kPa típico; 0,5 a 1,5 kPa en servicioEPA; fabricantes
Ángulo de la tolva60° por defectoPráctica habitual de fabricantes, no una norma
Pleno limpio, luz bajo mangas, boca, válvula rotativa900, 300, 300 y 350 mm por defectoSupuestos de predimensionado: ajustalos a tu caso

Lo que el cálculo no dice

Los valores de aire/tela de la EPA son, en sus palabras, valores de diseño generalmente seguros, y cada polvo tiene su comportamiento: con polvo fino o pegajoso conviene bajar la relación, y la decisión final la toman el proveedor de las mangas y los ensayos. La velocidad máxima entre mangas es una regla práctica de un fabricante, no una norma. Cuántas mangas limpia cada válvula, el diámetro de las toberas y el volumen del tanque pulmón los define el proveedor del sistema de pulso. Que la tolva descargue bien depende de la fricción del polvo con la pared, que se mide con un ensayo. Y la protección contra explosiones se calcula aparte, con los datos del polvo.

Antes y después del filtro

Si buena parte del polvo es grueso (la EPA habla de más de unas 20 µm) o abrasivo, o si puede llegar con chispas, conviene un preseparador adelante: un ciclón o una caja de decantación. Después del filtro el aire va limpio, y ahí el ventilador puede llevar el rotor más eficiente, de álabes inclinados hacia atrás: calculalo en la herramienta de ventiladores centrífugos, sumando la pérdida de carga del filtro.

Preguntas frecuentes

¿Qué relación aire/tela uso?

La de tu polvo: no hay una sola para todos. La EPA da para filtros de pulso con fieltro desde 1,5 m/min (cenizas volantes, negro de humo) hasta más de 4 m/min (granos). Con polvo fino, muchos fabricantes trabajan bastante más abajo, cerca de 1 a 1,2 m/min. Una relación demasiado alta sube la pérdida de carga, deja pasar más polvo, obliga a limpiar más seguido y acorta la vida de las mangas.

¿Entrada por la tolva o alta?

Con la entrada por la tolva, todo el aire sube entre las mangas, y hay que cuidar esa velocidad para que no vuelva a levantar el polvo que suelta el pulso. Con la entrada alta, el aire entra por la parte de arriba de la carcasa y, según los fabricantes, la corriente ascendente baja mucho y la tolva queda más tranquila. No hay ensayos comparativos publicados: tomalo como criterio de diseño, no como garantía.

¿Qué tela elijo?

Primero, la que aguante la temperatura del gas en forma continua: poliéster hasta unos 135 °C, polipropileno hasta unos 93 °C, PPS hasta unos 190 °C, vidrio y PTFE hasta 230–260 °C. Después, la química: el poliéster se hidroliza con gas caliente y húmedo; el polipropileno resiste muy bien ácidos y álcalis; el PPS sufre con oxígeno alto. La membrana de PTFE expandido atrapa mejor lo fino y suelta mejor la torta, pero no sube la temperatura que aguanta la tela de base.

¿Por qué importa el punto de rocío?

Si el gas se enfría por debajo de su punto de rocío, el agua o el ácido condensan en la tela y la tapan en minutos u horas. La carcasa y los ductos se aíslan y, si hace falta, se calefaccionan; el filtro se calienta antes de que llegue el polvo. Los fabricantes recomiendan trabajar de 10 a 15 °C por encima del rocío.

¿Cada cuánto se cambian las mangas?

Según la EPA, la vida típica es de 2 a 4 años, pero depende del polvo, de la temperatura y de la limpieza. La presión diferencial avisa: si sube sin parar, las mangas se tapan o la limpieza falla; si cae de golpe, hay una manga rota.

¿Y si el polvo es combustible?

Se diseña según la NFPA 660, que desde diciembre de 2024 reemplaza a las NFPA 652, 654 y 664: venteo de explosión con descarga a un lugar seguro (NFPA 68), aislación de los ductos (NFPA 69) y, si el filtro va adentro de un galpón, protección contra explosiones. La válvula rotativa bien diseñada sirve de cierre en la descarga. Y el polvo de aluminio nunca va al mismo filtro que el de acero.

¿Te fabricamos el filtro?

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