Filtrado de partículas para la industria primaria del aluminio: Tipos, tecnologías y ecoeficiencia de los filtros de mangas

En la industria primaria del Aluminio, los Filtros de Mangas tienen diversos puntos de aplicación. Algunos de estos puntos, tal vez los más importantes, son los Dry Scrubbers (lavadores secos de gases), encargados de filtrar los gases de las cubas electrolíticas y absorber el flúor mediante Alúmina fresca.
En algunas fábricas estos filtros son de tipo convencional, es decir, con mangas tubulares y jaulas de soporte interior. En otras, los filtros son Bolsas Multi Canales “Vibrair” con maniquíes, unos modelos desarrolados en los años 50 y 60, más compactos y concebidos para trabajar con ratios aire/tela moderados. El objetivo de estos filtros es ofrecer gran eficacia de retención, incluso cuando la instalación se encuentra en un espacio reducido y, por consiguiente, es necesario colocar mucha superficie filtrante. Los filtros en forma de bolsa, de poca anchura y canales paralelos son la solución. Los diseños de diferentes medidas de las Bolsas Multi Canales permiten cubrir prácticamente cualquier necesidad de filtración.
En la actualidad, para mejorar la eficacia y al mismo tiempo atender las nuevas condiciones de producción de aluminio, se han desarrollado las bolsas de 32 canales. Con una superficie un 13% superior, estas bolsas pueden ser utilizadas sin necesidad de modificar los filtros actuales, con bolsas de 29 canales.
En estos nuevos filtros, el gas a filtrar llega a las bolsas por su exterior. En estas circunstancias hay que eliminar el riesgo de deformación y colapso debido a la presión, lo que se consigue aplicando un soporte metálico en cada uno de los canales. Este soporte es conocido con el nombre de “maniquí”.
CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO
Las condiciones de trabajo y la eficiencia de los Filtros de Mangas no son iguales en todas las fábricas. No obstante, es posible definir unos parámetros orientativos. Así, la temperatura de trabajo es del orden de 100ºC, con un ratio aire/tela por debajo de 1,8 m³/min/m², una concentración de Alúmina fresca de aproximadamente 20 g/Am³, con emisiones de sólidos menor de 45 mg/Nm³ y de flúor inferior a 90 mg/Nm³.
Estos parámetros y los objetivos de filtrado definirán el tipo y las características del textil a utilizar. Asimismo, los procesos de fabricación y acabado del fabricante del filtro influirán de forma decisiva en la ecoeficiencia del sistema filtrante.
TEXTILES UTILIZADOS
Actualmente, los textiles utilizados son fieltros punzonados. El gran tamaño de estas bolsas unido a la cantidad de polvo que retienen -en ocasiones se inyecta hasta 18/20 g/m³ de Alúmina fresca para absorber el flúor- hace que el peso de una de esta bolsas sea realmente notable durante el filtrado.
Debido a esto, el fieltro utilizado en la confección de estas bolsas ha de tener alta resistencia mecánica.
Paralelamente, las condiciones de temperatura y contenido de humedad generalmente permiten la utilización de la fibra poliéster con éxito, aunque en determinadas ocasiones es aconsejable utilizar fibra acrílica.
En cuanto al peso (g/m²) y la permeabilidad al aire del fieltro, son parámetros que deben elegirse considerando el sistema de limpieza de las bolsas, que a lo largo del tiempo ha evolucionado desde la contra corriente “Pulsada” a baja presión hasta el aire comprimido “Plenum Pulse” o los sistemas contra corriente por ventilador secundario, entre otros.
Para evitar los efectos causados por las oscilaciones de la temperatura y al mismo tiempo otorgarle mayor estabilidad dimensional, el fieltro debe estar siempre termo fijado.
Además, según las condiciones de utilización, en la mayoría de los casos es conveniente que el fieltro reciba acabados superficiales, como el gaseado por la cara del polvo o un tratamiento químico repelente a humedades que además facilite el desprendimiento del polvo.
CONFECCION  DE  BOLSAS MULTI  CANALES
El proceso de confección es fundamental para que el montaje de las bolsas sea simple, el funcionamiento del filtro sea adecuado y la vida de las bolsas sea la más larga posible.
Para alcanzar estos objetivos, la maquinaria de coser convencional no es válida. El fabricante debe disponer de maquinaria especialmente diseñada para este tipo de producción. Y no sólo por las exigencias de los resultados deseados sino también por la complejidad y exigencias de fabricación de estos productos, pues se manejan textiles de dos piezas de unos 3,5 x 2,6 metros, las costuras de los canales deben ser perfectamente paralelas, los pliegues superiores e inferiores han de ser herméticos, y la repetitividad debe asegurar que todas las bolsas sean iguales.
Solamente unos procesos de diseño, fabricación y acabado gestionados por profesionales expertos pueden asegurar la calidad adecuada a cada necesidad, una alta rentabilidad y ecoeficiencia de los filtros y una relación calidad/precio altamente competitiva.
MEJORA DE FILTROS DE MANGAS
En ocasiones, las condiciones de trabajo de los Filtros de Mangas varían respecto el diseño original. Cuando estas nuevas necesidades coinciden con las detalladas a continuación, la solución puede ser aumentar la superficie filtrante, la solución que incorporann las nuevas generaciones de Bolsas Multi Canales o las Mangas-Cartucho.

• Pérdida de carga alta debido a un alto ratio de filtrado.
• Pérdida de carga alta debido a que el textil filtrante se tapona por polvo demasiado fino.
• Pérdida de carga alta debido a que la velocidad de ascensión “Can Velocity” es alta.
• Emisiones demasiado altas.
• Interesa aumentar el volumen de gases para mejorar la aspiración.
• Interesa incrementar el volumen de gases para aumentar la producción.
• Interesa reducir la velocidad de filtración para reducir la emisión de flúor.
• Existen problemas de abrasión.

CÓMO AUMENTAR LA SUPERFICIE FILTRANTE
Como hemos visto anteriormente, en los Filtros con Bolsas de 29 canales se puede aumentar la superficie filtrante aproximadamente un 13% utilizando bolsas de 32 canales.
En los Filtros de Mangas Tubulares, la opción es sustituir las mangas y jaulas  por las Mangas-Cartucho (Mangas Plisadas tipo MaxiAer). Se trata de cartuchos filtrantes con una geometría especialmente concebida para una limpieza eficaz mediante aire comprimido. Son rígidos, no precisan jaula soporte y se pueden fabricar en la longitud que cada instalación exija. Gracias a su estructura plisada, la superficie filtrante es entre 3 y 5 veces mayor que la de una manga de diámetro y longitud semejantes.
Cuando utilizamos mangas plisadas MaxiAer conseguimos:

• Aumentar de 2 a 4 veces la superficie filtrante.
• Filtrar en superficie en lugar de en profundidad.
• Mayor eficiencia de filtración.
• Utilizar elementos filtrantes entre un 30% y un 50% más cortos que las mangas.
• Suprimir la necesidad de jaulas de soporte.
• Mayor facilidad y rapidez de montaje.
• Prescindir de aire comprimido de limpieza a alta presión
• Ahorros en costes de explotación.
• Adaptación a la instalación, sin necesidad de modificarla.
• Trabajar a temperatura máxima de 180ºC.

Para que la utilización de las Mangas-Cartucho ofrezca resultados óptimos es imprescindible un estudio previo de las necesidades reales de la instalación.
TECNOLOGÍA ICT FILTRACIÓN
Para responder a las exigentes normativas internacionales sobre emisión de partículas de la industria primaria del Aluminio a la atmósfera, ICT Filtración diseña, confecciona y produce elementos filtrantes textiles y accesorios para los filtros de mangas, desde Bolsas Multi Canales Vibrair hasta mangas convencionales para Filtros JET, pasando por Mangas-Cartucho y accesorios, como jaulas, maniquíes, polvo protector de mangas, polvo detector de fugas, equipamiento neumático o actuadores eléctricos de electro válvulas por pérdida de carga, entre otros.
Como socio-especialista de la industria del Aluminio primario en España -donde existen diversas plantas con un elevado volumen de producción-, el departamento técnico de ICT Filtración tiene experiencia, conocimiento y capacidad para estudiar y mejorar la eficacia de las instalaciones filtrantes utilizadas en la industria europea.
La tecnología de fabricación y los innovadores acabados de los filtros de ICT Filtración permiten a la compañía española proveer al mercado europeo de gran variedad de bolsas de alta precisión y perfecto acabado, para todos los puntos de aplicación en los procesos de la industria primaria del Aluminio.
Finalmente, para que la solución filtrante supere los resultados esperados, el departamento técnico de ICT Filtración recomienda estudiar cada proyecto para averiguar la calidad textil idónea a las condiciones de trabajo y poder, de este modo, asegurar el rendimiento y la ecoeficiencia del sistema filtrante y todos sus componentes.Bag filters are used at different points in the primary aluminium industry. Among these points, and perhaps the most important, are the dry scrubbers which filter the gases from the potlines and absorb fluorine using fresh alumina.
In some plants these filters are of the conventional type, i.e. with tubular bags and inner cage supports. In others the filters are Vibrair multi-channel bags with metal supports, models developed in the 50’s and 60’s, more compact and designed to work with moderate air/cloth ratios. The purpose of these filters is to offer high efficiency of retention, even when the installation is fitted in a small space and therefore the maximum filter surface must be fitted. Pocket filters, small in width with parallel channels, are the solution. Multi-channel designs in different sizes cover practically any filtering requirement.
Today, to improve efficiency and at the same time respond to new aluminium production conditions, 32-channel bags have been developed. With 13% more surface area, these bags can be used without needing to modify existing filters built for 29-channel bags.
In these new filters, the gas to be filtered reaches the bags from the outside. Under these circumstances the risk of distortion and collapse due to pressure needs to be countered, and this is done by fitting a metal support in each of the channels.
OPERATING CONDITIONS
The working conditions and efficiency of bag filters are not the same in all plants. However, it is possible to define some parameters for guidance. Thus, the working temperature is of the order of 100ºC, with an air to fabric ratio of less than 1.8m³/min/m², a concentration of fresh alumina of about 20g/Am³, with emissions of solids less than 45mg/Nm³ and of fluorine of less than 90mg/Nm³.
These parameters together with the filtration targets will determine the type and features of the fabric to be used. Moreover, the manufacturing and finishing processes of the filter manufacturer will be crucial to the eco-efficiency of the filter system.
TEXTILES USED
The textile currently used are needle-punched felts. The large size of these bags together with the amount of dust they retain – on occasions, up to 18/20g/m³ of fresh alumina is injected to absorb the fluorine – makes the weight of these bags quite considerable during filtering.
For this reason, the felt used to make these bags must have a high mechanical strength.
Alongside this, the conditions in terms of temperature and humidity generally allow the successful use of polyester fibre, though in some cases it is advisable to use acrylic fibre.
As regards the weight (g/m²) and permeability to air of the felt, these are factors which must be chosen in the light of the bag cleaning system, which has developed over time from the low-pressure “pulsed” contraflow to “Plenum Pulse” compressed air or contraflow systems using a secondary fan, among others.
To avoid the effects of oscillations in temperature and at the same time to increase its dimensional stability, the felt must always be heat sealed.
Moreover, depending on the conditions of use, in most cases it is a good idea for the felt to have surface finishes, such as singeing on the dust side or a chemical treatment to repel humidity, also helping dust to be released.
MAKING MULTI-CHANNEL BAGS
The manufacturing process is essential to ensure simple fitting of bags, proper operation of the filter and maximum life for the bags.
To achieve these goals, conventional sewing machinery is not suitable. The manufacturer must have machinery specially designed for this type of production, not only to ensure the results meet the desired standards but also because of the complexity and manufacturing requirements for these products, as two cloths measuring some 3.5 x 2.6 metres have to be handled, the stitching of the channels must be exactly parallel, the top and bottom folds must be hermetic and the process must be consistent enough for all the bags produced to be the same.
Only design, production and finishing processes managed by expert professionals can assure the quality required to meet each need, plus high profitability and eco-efficiency for the filters, together with highly competitive value for money.
IMPROVING BAG FILTERS
The working conditions of bag filters may not always be what they were originally designed for. When these new requirements coincide with those listed below, the answer may be to increase the filter surface area, and this is the solution offered by the new generations of multi-channel bags or cartridge filters.

• High load loss due to a high ß-ratio.
• High load loss due to the filter cloth being clogged by powder which is too fine.
• High load loss due to a high “Can Velocity”.
• Excessive emissions.
• A need to increase gas volume in order to improve suction.
• A need to increase gas volume in order to increase production.
• A need to reduce filtration velocity in order to reduce fluorine emissions.
•  Abrasion issues.

HOW TO INCREASE THE FILTER SURFACE AREA
As we have seen previously, filter surface area can be increased by up to 13% by using 29-channel bag filters.
In tubular bag filters, the option is to replace the bags and cages with cartridge filters (MaxiAer type pleated filters). This involves filter cartridges with a geometry specially designed for efficient cleaning by means of compressed air. They are rigid, do not require a supporting cage and can be manufactured in the length required for each installation. Thanks to their pleated structure, the filter surface area is 3 to 5 times greater than that of a bag with a similar diameter and length.
Using MaxiAer pleated bags achieves the following:

• The filter surface area is increased from 2 to 4 times.
• Filtration is on the surface instead of in depth.
• Filtration efficiency is increased.
• The filter elements used are between 30% and 40% shorter than bags.
• There is no need for supporting cages.
• They are faster and easier to fit.
• High-pressure compressed air for cleaning is not needed.
• Operating costs are lower.
• They adapt to the installation without any need to modify it.
• They work at a maximum temperature of 180ºC.

For ideal results using cartridge filters, a prior study of the actual requirements of the installation is essential.
ICT FILTRACIÓN TECHNOLOGY
To meet the demanding international requirements on particle emissions into the atmosphere by the primary aluminium industry, ICT Filtración designs, makes up and produces textile filter elements and accessories for bag filters, ranging from Vibrair multi-channel bags for JET filters to cartridge bags and accessories such as cages, supports, bag protection powder, leak detection powder, pneumatic equipment and electrical solenoid actuators for load loss, among others.
As a specialist partner in the primary aluminium industry in Spain – where several plants with high production volumes exist – the ICT Filtración technical department has the experience, know-how and capacity it needs to assess and improve the efficiency of the filter installations used in the industry at European level.
The manufacturing technology and ground-breaking finishes in ICT Filtración filters enable this Spanish company to supply the European market with a wide variety of high-precision bags with perfect finishes, for all the points at which they are used in primary aluminium industry processes.
Finally, so that the filter solution exceeds the expected results, the ICT Filtración technical department recommends a study of each product to determine the right textile quality for the working conditions and so assure the performance and eco-efficiency of the filter system and all its components.L’industrie primaire de l’aluminium utilise des filtres à tubes dans plusieurs dispositifs. Parmi ces dispositifs, les plus importants sont probablement les Dry scrubbers (des dispositifs de lavage à sec des gaz) qui permettent de filtrer les gaz des cuves d’électrolyse et d’absorber le fluor avec de l’alumine fraîche.
Dans certaines usines, ces filtres sont de type conventionnel, c’est-à-dire avec des conduites tubulaires et des caissons de support interne. D’autres usines ont recours à des sacs multi-canaux Vibrair avec des supports appelés également mannequins, des modèles mis au point dans les années 50 et 60, plus compacts et conçus pour travailler avec des rapports air/toile modérés. L’objectif de ces filtres est d’apporter une grande efficacité de rétention, y compris lorsque l’espace de l’installation est réduit, ce qui oblige par conséquent à installer une grande surface filtrante. Les filtres en forme de sacs étroits et de canaux parallèles sont la solution. Les conceptions de sacs multi-canaux de différentes dimensions permettent de répondre pratiquement à tous les besoins de filtrage.
Actuellement, pour améliorer l’efficacité tout en répondant aux nouvelles conditions de production d’aluminium, des sacs à 32 canaux ont été mis au point. Avec une surface optimisée de 13 %, ces sacs peuvent être utilisés sans avoir à modifier les filtres déjà existants équipés de sacs à 29 canaux.
Pour ces nouveaux filtres, le gaz à filtrer rejoint les sacs par l’extérieur. Dans ce cas, il convient d’éviter le risque de déformation et de blocage dû à la pression, ce qui est possible grâce à la pose d’un support métallique sur chacun des canaux. Ce support est connu sous le terme de mannequin.
CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT
Les conditions de fonctionnement et l’efficience des filtres à tubes varient selon les usines. Cependant, des paramètres communs et génériques peuvent être définis. En effet, la température de fonctionnement est de l’ordre de 100 ºC, avec un rapport air/toile inférieur à 1,8 m³/min/m², une concentration d’alumine fraîche d’environ 20 g/Am³, avec des émissions de corps solides inférieures à 45 mg/Nm³ et de fluor inférieures à 90 mg/Nm³.
Ces paramètres et les objectifs de filtrage détermineront le type et les caractéristiques du textile à utiliser. De plus, les procès de fabrication et de finition du fabricant du filtre conditionneront en grande mesure l’éco-efficience du système de filtrage.
TEXTILES UTILISÉS
Actuellement, les textiles utilisés sont des feutres poinçonnés. Les grandes dimensions de ces sacs et la quantité de poussière qu’ils peuvent retenir – parfois, jusqu’à 18/20 g/m³ d’alumine fraîche est injectée pour absorber le fluor – font que le poids d’un seul sac peut devenir considérable pendant le filtrage.
Le feutre utilisé pour la confection de ces sacs doit donc offrir une grande résistance mécanique.
En parallèle, les conditions de température et le taux d’humidité permettent en général d’utiliser sans problème une fibre polyester même si, dans certains cas, le recours à une fibre acrylique est recommandé.
Quant au poids (g/m²) et à la perméabilité à l’air du feutre, ce sont des paramètres qui doivent être définis en tenant compte du système de nettoyage des sacs, système qui a évolué avec le temps, depuis la méthode à contre-courant pulsé à basse pression jusqu’à l’air comprimé plenum pulse ou encore les systèmes à contre-courant par ventilateur secondaire, entre autres.
Pour éviter les effets provoqués par les variations de température et obtenir par la même une meilleure stabilité, le feutre doit toujours être bien thermo-fixé.
De plus, en fonction des conditions d’utilisation, dans la majorité des cas, le feutre doit faire l’objet d’une finition de surface comme le gazage du côté en contact avec la poussière, ou d’un traitement chimique anti-moisissures qui permet également de mieux décoller la poussière.
CONFECTION DE SACS MULTI-CANAUX
Le procès de fabrication est essentiel pour que le montage des sacs soit simple, pour que le filtre fonctionne correctement et que la durée de vie des sacs soit la plus longue possible.
En ce sens, les machines à coudre conventionnelles ne peuvent pas être utilisées. Le fabricant doit disposer de machines spécialement conçues pour ce type de production. Et non seulement du fait de la qualité finale exigée : également de par la complexité et les exigences de fabrication de ces produits car deux pièces textiles de 3,5 x 2,6 mètres doivent être manipulées, les coutures des canaux doivent être parfaitement parallèles, les plis supérieurs et inférieurs doivent être hermétiques, et la répétitivité doit permettre d’obtenir des sacs parfaitement identiques.
Seuls des procès de conception, fabrication et finition assurés par des professionnels experts en la matière peuvent garantir la qualité adaptée à chacun des besoins, le niveau de rentabilité suffisant, l’éco-efficience des filtres, et donc un rapport qualité/prix compétitif.
AMÉLIORATION DES FILTRES À TUBES
Parfois, les conditions réelles de fonctionnement des filtres à tubes sont différentes de celles retenues lors de la conception d’origine. Lorsque ces nouveaux besoins coïncident avec les cas de figure ci-dessous, la solution peut consister à augmenter la surface filtrante ou à installer les sacs multi-canaux de nouvelle génération ou des tubes-cartouches.

• Perte importante de charge due à un rapport de filtrage élevé.
• Perte importante de charge due à l’obstruction du textile filtrant par la poussière trop fine.
• Perte importante de charge due à la vitesse d’ascension trop rapide Can velocity.
• Émissions trop importantes.
• Besoin d’augmenter le volume de gaz pour améliorer l’aspiration.
• Besoin d’augmenter le volume de gaz pour augmenter la production.
• Besoin de réduire la vitesse de filtrage pour réduire par la même l’émission de fluor.
• Problèmes d’abrasion.

COMMENT AUGMENTER LA SURFACE FILTRANTE
Comme nous l’avons vu précédemment, pour les filtres avec des sacs de 29 canaux, il est possible d’augmenter la surface filtrante d’environ 13 % en utilisant des sacs de 32 canaux.
Pour ces filtres à conduites tubulaires, la solution est de remplacer les tubes et les caissons par des tubes-cartouches (tubes plissés de type MaxiAer). Il s’agit de cartouches filtrants avec une géométrie conçue spécifiquement pour permettre un nettoyage efficace par air comprimé. Ils sont rigides, ne requièrent aucun caisson de support et peuvent être fabriqués en fonction de la longueur de l’installation. Grâce à leur structure plissée, la surface filtrante est 3 à 5 fois supérieure à celle d’un tube d’un diamètre et d’une longueur similaires.
L’utilisation des tubes plissés MaxiAer apporte les avantages suivants :

• La surface filtrante est 3 à 4 fois supérieure.
• Le filtrage a lieu en surface et non en profondeur.
• Un filtrage plus efficient.
• Des éléments filtrants entre 30 et 50 % plus courts que les tubes.
• Les caissons de support ne sont plus nécessaires.
• Un montage plus simple et rapide.
• L’air comprimé pour un nettoyage à haute pression n’est plus nécessaire.
• Réduction des frais d’exploitation.
• Adaptation à l’installation sans avoir à la modifier.
• Fonctionnement à des températures pouvant atteindre 180 ºC.

Pour que les tubes-cartouches offrent tout leur potentiel, une étude préalable des besoins réels de l’installation doit être menée.
TECHNOLOGIE ICT FILTRACIÓN
Pour être conforme aux normes internationales de plus en plus exigeantes quant à l’émission dans l’atmosphère de particules de l’industrie primaire de l’aluminium, ICT Filtración conçoit, confectionne et produit des éléments filtrants en textile et des accessoires pour filtres à tubes depuis les sacs multi-canaux Vibrair jusqu’aux tubes conventionnels pour filtres JET, en passant par les tubes-cartouches et des accessoires comme les caissons, les supports, une poudre de protection des tubes, une poudre de détection de fuites, des dispositifs pneumatiques et des actionneurs électriques à électrovannes de perte de charge, entre autres.
En tant que partenaire-expert de l’industrie primaire de l’aluminium en Espagne, avec la présence de nombreuses usines et un grand volume de production, le Service technique d’ICT Filtración détient l’expérience, les connaissances et la capacité nécessaires pour analyser et améliorer l’efficacité des installations de filtrage utilisées par l’industrie européenne.
La technologie de fabrication et les finitions innovantes des filtres d’ICT Filtración lui permettent de proposer sur le marché européen toute une gamme de sacs de haute précision, avec une finition parfaite, pour tous les points d’application du procès de production de l’industrie primaire de l’aluminium.
De plus, pour que la solution filtrante aille au-delà des résultats attendus, le Service technique d’ICT Filtración recommande d’étudier chaque projet afin de d’identifier le type de textile le mieux adapté aux conditions de travail, pour pouvoir garantir le rendement et l’éco-efficience du système filtrant et de tous les composants.