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  DISPENSE TECNICHE
 
  CASI DI APPLICAZIONE
 
  DEPURAZIONE DELL'ARIA. FILTRI II
 
 
       
 
  1. Separatori per gravità
  2. Separatori per forza d'inerzia
  3. Separatori umidi
 
 

In questa seconda parte della Depurazione dell'Aria verranno descritti, soprattutto qualitativamente, i diversi tipi di separatori di polvere e filtri (vedi Tabella 6 prima parte). In linea generale verranno indicati i casi di applicazione più frequenti, rimettendo a aziende specializzate le richieste di filtrazioni e applicazioni particolari.

 
 
 
  1. Separatori per gravità
 
 
 
1.1 Camere di sedimentazione
 

Questi dispositivi sono i più utilizzati per la loro semplicità. Il loro utilizzo è limitato all'estrazione di polvere relativamente grossa, dell'ordine dei 200 µm e come fase precedente a una depurazione più fine.

Lo schema del loro funzionamento (Fig. 1): laria carica di polvere entra nella camera di sedimentazione diminuendo in tal modo la sua velocità, per cui una parte delle particelle abbandona la corrente d'aria a causa della forza gravitazionale. Il rendimento di questo tipo di separatori è relativamente basso, inferiore al 50%. Nella tabella citata si può vedere un insieme di parametri relativi a questo tipo di separatore.

Fig. 1. Camere di sedimentazione

 
 
 
 
  2. Separatori per forza d'inerzia
 
 
 
2.1 Separatori ad inerzia d'urto
 

Il separatore ad inerzia più semplice è il Separatore ad inerzia d'urto, molto simile a una camera di sedimentazione in cui sono stati inseriti degli schermi contro cui urta l'aria carica di particelle. La dimensione delle particelle che è in grado di separare questo tipo di separatore va da 50 a 150 µm, e gli altri parametri che lo definiscono sono indicati in Tabella 6. La Fig. 2 indica uno schema di questo tipo di separatore.

Fig. 2. Separatori ad inerzia d'urto

 
2.2 Cicloni
 

Quando è necessario separare delle particelle con un diametro superiore a 5 µm in genere si utilizza il dispositivo denominato ciclone. È molto semplice, compatto, di facile manutenzione ed alta efficacia; il suo funzionamento è visibile nella Fig. 3.

Fig. 3. Cicloni

L'aria carica di polvere entra in modo tangenziale dalla parte superiore cilindrica. La corrente d'aria segue una traiettoria a spirale che prima va verso il fondo del tronco di cono per poi risalire lungo il centro dello stesso. L'aria, una volta depurata, esce dal ciclone dalla parte superiore. Le particelle separate vengono scaricate dal fondo del ciclone.

Il rendimento di un ciclone dipende dal diametro dello stesso e dalle dimensioni delle particelle da separare, come si può osservare nella Tabella 1.

Diametro del ciclone Rendimento totale % Rendimento % a seconda delle dimensioni delle particelle
Dimensione particelle µm Rendimento % Dimensione particelle µm Rendimento %
150 90 <5 66 <5 98
230 83 <10 60 <10 99
610 70 <20 47 <20 98
Tabella 1. Rendimento di un ciclone

Un altro elemento fondamentale per un rendimento ottimale di questo tipo di separatore di polvere è il corretto dimensionamento dello stesso. Nella Fig. 3 sono state disegnate le dimensioni relative per il progetto di un ciclone. I parametri relativi ai separatori del tipo a ciclone si possono vedere nella Tabella 6.

 
2.3 Multicicloni
 

Nella Tabella 1 viene indicato che il diametro delle ciclone è determinante per aumentare sia il rendimento che il potere di separazione di particelle piccole. La velocità tangenziale nella spirale principale può essere varie volte quella del flusso dell'aria. Esiste un gradiente di velocità dalla tangenziale fino alla velocità quasi zero sul fondo del ciclone. I cicloni con un diametro piccolo hanno dei piccoli raggi di curvatura per cui producono maggiori accelerazioni radiali per una stessa velocità tangenziale (m/s). Tutto ciò, assieme alla minore distanza radiale che la polvere deve percorrere fino a raggiungere la parete del ciclone fa sì che i piccoli cicloni siano molto più efficienti per raccogliere particelle piccole rispetto ai cicloni più grandi.

Diversamente, i cicloni di piccole dimensioni sono adeguati solo per il trattamento di piccole quantità d'aria. Una soluzione al precedente dilemma è stata ottenuta installando un insieme di piccoli cicloni in parallelo per cui, senza diminuire il rendimento e il potere di separazione, si possono trattare portate d'aria di qualsiasi ordine. La Fig. 4 indica uno schema di un impianto di questo tipo chiamato multiciclone.

Fig. 4. Multicicloni

 
 
 
 
  3. Separatori umidi
 
 
 

Quando le particelle da separare sono inferiori a 5 µm si utilizzano dei separatori umidi in cui il liquido utilizzato è generalmente l'acqua.

Il rendimento e la capacità di purificazione dipende soprattutto dall'energia utilizzata per convogliare il gas. Pertanto, nel caso di separatori con ugelli sommersi, la dimensione delle particelle separate varia in base alla velocità dell'aria, come si può osservare nella Tabella 2.

Velocità dell'aria m/s Dimensione delle gocce d'acqua µm Dimensione delle particelle di polvere che si potranno separare
1,5 366 >5
30 205 >2
60 125 >1
120 72 <1
Tabella 2. Separatori umidi

La scelta del tipo di separatore umido dipenderà:

  • Dalla dimensione delle particelle da separare.
  • Dalla perdita di carico consentita del rendimento desiderato.

Un altro vantaggio da prendere in considerazione in questo tipo di separatori è la diminuzione notevole del rischio di esplosione o ignizione, che è sempre presente in altri tipi di processi di separazione delle polveri.

Un'altra caratteristica dell'aria che esce da questi separatori è l'alto livello di umidità che li caratterizza, prossimo alla saturazione, per cui si può sfruttare come fonte di raffreddamento. Tutte queste caratteristiche possono presentare degli aspetti positivi ma anche negativi, per cui bisogna considerarle attentamente quando si tratta di prendere una decisione.

Tra i Separatori Umidi evidenziamo:

 
3.1 Torri a nebulizzazione
 

Sono i separatori umidi più semplici e sono costituiti da una camera in cui sono installati dei nebulizzatori d'acqua che impregnano l'aria di umidità. L'entrata d'aria nel separatore viene effettuata dal fianco, nella parte bassa, ed esce dalla parte superiore, Fig. 5.

Fig. 5. Torri a nebulizzazione

La perdita di carico di questo tipo di depuratore è compresa tra 12 e 40 mm c.d.a., E la dimensione minima delle particelle da separare è di 10 µm. La pressione dell'acqua per essere adeguatamente nebulizzata può variare da 1 a 25 atmosfere e la velocità dell'aria che attraversa la camera umida deve essere compresa tra 0,6 e 1,2 m/s. Il consumo idrico è dell'ordine di 10 l/min per 1000 m³/h di aria trattata.

 
3.2 Separatori umidi ad inerzia d'urto
 

Sono costituiti da una camera all'interno della quale si trovano una serie di schermi perforati in modo che i fori di uno di questi non corrispondano a quelli del successivo. Dei nebulizzatori lanciano un getto d'acqua sugli schermi che trascina le particelle solide. Vedi Fig. 6.

Fig. 6. Separatori umidi ad inerzia d'urto

La perdita di carico di questo tipo di separatori è di circa 40 mm c.d.a. per ogni schermo, con un consumo idrico da 7 a 11 litri/min e 1.000 m³/h di gas trattato. La dimensione minima delle particelle da separare è di 5 µm e può arrivare in alcuni casi fino a 1 µm.

 
3.3 Separatori a getto
 

Questo tipo di separatori si basa su un iniettore d'acqua ad alta velocità al centro di un ugello venturi a cui viene collegata l'entrata d'aria a pressione carica di polvere o sporcizia. Il getto d'acqua si scompone in gocce molto piccole a causa dell'azione dell'aria a pressione. Mano a mano che questo decelera nel diffusore, il materiale da separare si deposita nelle gocce d'acqua per impatto, diffusione e condensa. Le gocce con la sporcizia dentro si uniscono e facilitano la successiva separazione o raccolta da parte di collettori semplici.

Il consumo idrico va da 110 a 220 litri/min per ogni 1.000 m³/h di gas trattato.

Fig. 7. Separatori a getto

 
3.4 Separatori con ugelli sommersi
 

Sono costituiti da un recipiente d'acqua all'interno del quale si inserisce il gas da purificare, facendolo borbottare nel liquido prima di lanciarlo all'esterno. Alcune particelle si scontrano con la superficie dell'acqua e vengono trattenute dalla stessa. L'aria, passando dall'acqua, raccoglie una notevole quantità di umidità, per cui può essere considerata adeguata per un possibile uso di condizionamento. Anche se molte particelle di sporcizia rimangono all'interno del serbatoio d'acqua a causa dell'azione della turbolenza della stessa, altre richiederanno l'uso di un'azione addizionale di raccolta o separazione. Vedi Fig. 8.

Fig. 8. Separatori con ugelli sommersi

La capacità di ritenzione di particelle dipende dalla velocità dell'aria, Tabella 2 e le caratteristiche degli stessi si possono osservare nella Tabella 6 della Scheda Tecnica precedente.

 
 
 
 
 
 
 
 
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