Los colectores de polvo industriales son esencialmente sistemas con capacidad para succionar un volumen de aire contaminado con partículas y filtrarlo para separar los sólidos y descargar aire limpio al ambiente. Existen esencialmente dos modalidades: colectores de polvo en seco y colectores en húmedo, también denominados scrubbers de partículas.
Es importante aclarar que, no obstante que en la mayor parte de los casos el colector no es un equipo de proceso, si es notable la labor que desempeña al mantener limpias las áreas de producción que emiten contaminantes tipo polvos o humos y que eventualmente pueden representar riesgos para la salud de los usuarios, deterioro en las instalaciones y afectar la calidad de los productos del proceso. De ahí la importancia de considerarlos como parte elemental de una excelente política ecológica de respeto al medio ambiente y laboral.
Los colectores de polvo son, mas que un equipo individual, un sistema de colección y control de contaminantes que consta de las siguientes etapas, referidas al propio contaminante: captura, transporte, filtración y disposición. Lo anterior constituye un sistema, el cual debe ser diseñado bajo principios de ingeniería de ventilación y filtración y que como un traje a la medida resuelva de modo especifico la necesidad que se pretende.
Colectores de polvo en seco
Los colectores de polvo en seco filtran el aire mediante una separación mecánica que se realiza a través de un medio filtrante. Su característica peculiar es su capacidad de operar de manera continua mediante un sistema de limpieza diseñado para remover las partículas retenidas por el medio filtrante, sin interrumpir el flujo continuo de aire de succión. Existen amplias variantes de colectores de polvos y colectores de humos industriales de filtrado en seco. Atendiendo al medio filtrante pueden ser colectores de bolsas, también llamadas mangas o colectores de cartuchos. Los primeros emplean bolsas flexibles en forma cilíndrica que se instalan mediante una canastilla metálica para evitar su colapso. Las bolsas o mangas para colectores pueden ser de una amplia variedad de medios filtrantes según sea la aplicación y pueden soportar temperaturas que van de 20 a 240 oC. Son los colectores más comunes en la industria y solo tienen aplicación limitada con polvos húmedos, higroscópicos, fibrosos o explosivos.
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Colectores de polvo de cartucho
En el caso de los colectores de cartuchos, éstos son una variante que ofrece ventajas en determinadas aplicaciones y que parten de un diseño de filtros que concentran una amplia superficie filtrante en un volumen relativamente bajo. Son ampliamente utilizados para el caso de colectores de humos de soldadura y encuentran limitaciones en corrientes de aire con altas concentraciones de polvos.
Cabe mencionar dos tipos adicionales de colectores de polvos en seco: los ciclones y los precipitadores electrostáticos. Los ciclones a menudo se utilizan como un pre-separador por su baja eficiencia característica pues emplean la fuerza centrífuga para llevar a cabo la separación de las partículas, las cuales para maximizar su separación deberán ser de alta gravedad especifica. Por su parte, los precipitadores electrostáticos emplean el principio de la ionización de las partículas mediante un campo eléctrico, para su posterior separación en placas con cargas eléctricas alternadas. Son efectivos en aplicaciones de gran volumen.
Otras múltiples variantes a definir en la selección del colector de polvos en seco adecuado son su capacidad de flujo de aire de succión, diseño de tolva para recepción de los polvos, forma cuadrada o cilíndrica, sistema de acceso para cambio de filtros y múltiples accesorios que se suman para en su conjunto resolver en su totalidad los detalles finos de la aplicación.
Colectores de polvo húmedos
Por, su parte, los colectores húmedos emplean un licor, por lo general agua, para promover un contacto intimo entre la fase liquida y la fase gaseosa que permita la transferencia del material particulado al liquido y con ello formar un lodo susceptible de ser separado por distintos medios. Existen diversos diseños enfocados todos ellos en procurar la mayor eficiencia de separación y contrarrestando diferentes características posibles de la naturaleza de los polvos. Así, encontramos sistemas altamente eficientes para procesar polvos metálicos y otros enfocados a mezclas de polvos con propiedades resinosas, fibrosas, etc. En su mayor parte, emplean bomba de recirculación del licor y tienen cierta capacidad de filtrar contaminantes en forma de neblinas o de gases.
Los colectores de polvos en húmedo, a pesar de que alcanzan una menor eficiencia de separación, comparado con colectores en seco que empleen medio filtrante, ofrecen ventajas para múltiples aplicaciones entre las que podemos enumerar: bajo costo de mantenimiento, pocos o nulos consumibles, resistencia a la temperatura, óptimos para polvos combustibles. Su consumo de agua a menudo se menciona como su desventaja; sin embargo, según la aplicación, diseño y operación, el consumo de agua puede minimizarse de igual manera.
Entre los colectores de polvo en húmedo sobresalen:
- Centrífugo húmedo: es el colector húmedo más simple porque también utiliza fuerzas centrífugas en combinación con agua espreada para separar las partículas, es una combinación de ventilador y colector de polvos en su sólo equipo, por lo que su costo es el menor en este tipo.
- Orificio sumergido: es un colector que utiliza una cama de agua a través de la cual se hace pasar el aire contaminado dirigido por un orificio de diseño especial que causa una fuerte turbulencia que permite la separación de los polvos, los cuales se precipitan al fondo de la tolva y el agua es reutilizada.
- Venturi: es el colector vía húmeda de mayor eficiencia pues puede manejar incluso partículas submicrónicas con alta eficiencia de separación, pero por su principio de operación también es el colector con mayor consumo de energía pues maneja un alto diferencial de presión.
Una aplicación para colectores de polvos que toma cada vez mayor importancia es la colección de polvos combustibles. Los polvos combustibles pueden ser de naturaleza metálica (aluminio, magnesio), orgánica (azúcar, cocoa), química, resinas plásticas, etc. Esta aplicación, regulada por normas de seguridad muy estrictas por NFPA y ATEX, demanda el empleo de registros anti-explosion, sensores, sistemas de aislamiento químico, válvulas de no retorno y otros accesorios, además de un diseño de ingeniería con control que garantice la integridad de los usuarios y de las instalaciones.