Filtros electrostáticos: dispositivo, principio de funcionamiento, áreas de aplicación.

La capacidad de respirar aire puro es nuestra necesidad fisiológica, garantía de salud y longevidad. Sin embargo, las poderosas empresas industriales modernas contaminan el medio ambiente y la atmósfera con emisiones industriales que son peligrosas para los humanos.

Garantizar la pureza del aire durante los procesos tecnológicos en las empresas y eliminar las impurezas nocivas en la vida cotidiana: estas son las tareas que realizan los filtros electrostáticos.

El primer diseño de este tipo se registró en la patente estadounidense n.º 895729 en 1907. Su autor, Frederick Cottrell, se dedicaba a investigar métodos para separar partículas suspendidas de medios gaseosos.

Para ello utilizó la acción de las leyes básicas del campo electrostático, haciendo pasar mezclas gaseosas con finas impurezas sólidas a través de electrodos con potencial positivo y negativo. Los iones de carga opuesta con partículas de polvo son atraídos por los electrodos, se depositan en ellos y los iones del mismo nombre son repelidos.

Este desarrollo sirvió como prototipo para la creación de filtros electrostáticos modernos.

Los potenciales de signos opuestos de una fuente de corriente continua se aplican a electrodos de láminas laminares (comúnmente denominados con el término «precipitación») ensamblados en secciones separadas y colocados entre ellos rejillas de filamentos metálicos.

La magnitud del voltaje entre la red y las placas en los electrodomésticos es de varios kilovoltios. Para filtros que funcionan en instalaciones industriales, se puede aumentar en un orden de magnitud.

A través de estos electrodos, los ventiladores pasan a través de conductos especiales un flujo de aire o gases que contienen impurezas mecánicas y bacterias.

Bajo la influencia de alto voltaje, se forma un fuerte campo eléctrico y la descarga de corona superficial fluye desde los filamentos (electrodos de corona). Esto conduce a la ionización del aire adyacente a los electrodos con la liberación de aniones (+) y cationes (-), se crea una corriente iónica.

Los iones con carga negativa bajo la acción de un campo electrostático se mueven hacia los electrodos colectores, cargando simultáneamente los contadores de impurezas. Estas cargas reciben la acción de fuerzas electrostáticas que crean una acumulación de polvo en los electrodos colectores. De esta manera, se purifica el aire impulsado a través del filtro.

Cuando el filtro está funcionando, la capa de polvo en sus electrodos aumenta constantemente. Periódicamente debe ser eliminado. Para estructuras domiciliarias, esta operación se realiza manualmente. En plantas de producción potentes, los electrodos de sedimentación y la corona se agitan mecánicamente para dirigir los contaminantes a una tolva especial, de donde se extraen para su eliminación.

Características de diseño del precipitador electrostático industrial

Los detalles de su cuerpo pueden estar hechos de bloques de hormigón o estructuras metálicas.

En la entrada del aire contaminado y en la salida del aire purificado se instalan pantallas de distribución de gas, que dirigen de forma óptima las masas de aire entre los electrodos.

La recolección de polvo se lleva a cabo en silos, que generalmente tienen el fondo plano y están equipados con un transportador raspador. Los colectores de polvo se producen en forma de:

• bandejas;

• pirámide invertida;

• cono truncado.

Los mecanismos de agitación de electrodos funcionan según el principio de un martillo que cae. Se pueden ubicar debajo o encima de las placas. El funcionamiento de estos dispositivos acelera significativamente la limpieza de los electrodos. Los mejores resultados se obtienen con diseños en los que cada martillo actúa sobre un electrodo diferente.

Para crear una descarga de corona de alto voltaje, se utilizan transformadores estándar con rectificadores que operan desde una red de frecuencia industrial o dispositivos especiales de alta frecuencia de varias decenas de kilohercios. Los sistemas de control por microprocesador están involucrados en su trabajo.

Entre los diferentes tipos de electrodos de descarga, los espirales de acero inoxidable funcionan mejor para una tensión de filamento óptima. Están menos contaminados que todos los demás modelos.

Las construcciones de los electrodos colectores en forma de placas con un perfil especial se combinan en secciones creadas para la distribución uniforme de las cargas superficiales.

Filtros industriales para la captura de aerosoles altamente tóxicos

En la foto se muestra un ejemplo de uno de los esquemas de funcionamiento de dichos dispositivos.

Estas estructuras utilizan una zona de purificación de aire de dos etapas contaminada con impurezas sólidas o vapores de aerosol.Las partículas más grandes se depositan en el prefiltro.

Luego, el flujo se dirige a un ionizador con un cable de corona y placas de tierra. Aproximadamente 12 kilovoltios se suministran desde la unidad de alto voltaje a los electrodos.

Como resultado, se produce una descarga de corona y las partículas de impureza se cargan. La mezcla de aire soplado pasa a través de un precipitador, en el que las sustancias nocivas se concentran en placas puestas a tierra.

Un postfiltro ubicado después del precipitador captura las partículas restantes sin sedimentar. El cartucho químico limpia adicionalmente el aire de las impurezas restantes de dióxido de carbono y otros gases.

Los aerosoles aplicados a las placas simplemente fluyen por el eje bajo la influencia de la gravedad.

Aplicaciones de los precipitadores electrostáticos industriales

La purificación del aire contaminado se utiliza en:

• plantas eléctricas de carbón;

• sitios para la producción de fuel oil;

• plantas de incineración de residuos;

• calderas industriales para recuperación química;

• hornos industriales de piedra caliza;

• calderas tecnológicas para quemar biomasa;

• empresas de metalurgia ferrosa;

• producción de metales no ferrosos;

• sitios de la industria del cemento;

• empresas agrícolas y otras industrias.

Posibilidades de limpieza de un ambiente contaminado

Los diagramas de funcionamiento de potentes filtros electrostáticos industriales con diversas sustancias nocivas se muestran en el diagrama.

Características de las estructuras de filtro en dispositivos domésticos.

La purificación del aire en locales residenciales se lleva a cabo:

• acondicionadores de aire;

• ionizadores

El principio de funcionamiento del aire acondicionado se muestra en la foto.

El aire contaminado es impulsado por los ventiladores a través de los electrodos a los que se les aplica un voltaje de aproximadamente 5 kilovoltios. Los microbios, ácaros, virus, bacterias en la corriente de aire mueren y las partículas de impureza, cargadas, vuelan hacia los electrodos de recolección de polvo y se depositan sobre ellos.

Al mismo tiempo, el aire se ioniza y se libera ozono. Dado que pertenece a la categoría de los oxidantes naturales más fuertes, se destruyen todos los organismos vivos en el acondicionador de aire.

Superar la concentración normativa de ozono en el aire es inadmisible según las normas sanitarias e higiénicas. Este indicador es monitoreado de cerca por las autoridades supervisoras de los fabricantes de acondicionadores de aire.

Características de un ionizador doméstico

El prototipo de los ionizadores modernos es el desarrollo del científico soviético Alexander Leonidovich Chizhevsky, que creó para restaurar la salud de las personas agotadas en prisión por el trabajo más duro y las malas condiciones de detención.

Debido a la aplicación de voltaje de alto voltaje a los electrodos de una fuente suspendida del techo en lugar de la lámpara de iluminación, se produce la ionización en el aire con la liberación de cationes saludables. Fueron llamados "iones de aire" o "vitaminas de aire".

Los cationes dan energía vital al cuerpo debilitado y el ozono liberado mata a los microbios y bacterias que causan enfermedades.

Los ionizadores modernos están desprovistos de muchas deficiencias que se encontraban en los primeros diseños. En particular, la concentración de ozono ahora está estrictamente limitada, se toman medidas para reducir el efecto de un campo electromagnético de alto voltaje y se utilizan dispositivos de ionización bipolar.

Vale la pena señalar, sin embargo, que muchas personas todavía confunden el propósito de los ionizadores y los ozonizadores (producción de ozono en la cantidad máxima), utilizando estos últimos para otros fines que perjudican enormemente su salud.

De acuerdo con el principio de su funcionamiento, los ionizadores no realizan todas las funciones de los acondicionadores de aire y no purifican el aire del polvo.