Sistemas para el control de la polución del aire

Para muchas compañías en distintos negocios de impresión y de conversión no es nuevo el empleo de un oxidador para el control de los nocivos polutantes del aire. En estas industrias, dependiendo de la ubicación, las compañías han instalado oxidadores desde comienzos de la década de los años setenta. Sin embargo, para algunas otras compañías aún está pendiente su cumplimiento con los requisitos gubernamentales acerca de la limpieza del aire. La necesidad de instalar sistemas adecuados de control de las emisiones y/o de actualizar los antiguos por otros más eficientes sigue presente en el horizonte. Muchas empresas se encuentran actualmente en el proceso de explorar las distintas opciones disponibles en equipos y tecnologías. El propósito de este artículo es facilitar una comprensión básica de las tecnologías de los oxidadores catalíticos y térmicos que comúnmente se instalan en estas industrias.

Aunque los lineamientos generales relacionados con el control y/o destrucción de los compuestos orgánicos volátiles (VOCs por las iniciales de Volatile Organic Compounds) y/o polutantes nocivos del aire (HAPs por las iniciales de Hazardous Air Pollutants) son de alguna manera consistentes dentro de cualquier industria determinada, los requisitos individuales y los deseos de una compañía en particular pueden variar en gran medida. Al elegir una tecnología que se adapte mejor a sus necesidades específicas, una compañía debe tener en cuenta que existe una diversidad de factores que pueden influir sobre el tipo de oxidador que pueda querer instalar y operar. Una parte muy importante de la decisión sobre la aplicación que debe ser considerada es, por ejemplo, el tipo y la cantidad de químicos, tintas y/o solventes utilizados en los procesos de fabricación y/o emitidos durante los procesos de producción. Son también muy importantes factores como el tipo de proceso mismo de producción, el volumen y la temperatura del aire que está siendo expelido a la atmósfera (tanto en estos momentos como en el futuro) y la manera como se opera la planta, diaria y semanalmente. Incluso, la ubicación geográfica del lugar donde va a ubicarse la unidad podría tener un impacto en la decisión sobre la selección y diseño del oxidador.

Los oxidadores, tanto los catalíticos como los térmicos, pueden usarse para controlar las emisiones de virtualmente cualquier operación de impresión y de recubrimiento de la banda. Estas tecnologías de control comprenden la destrucción de VOCs y HAPs contenidos en las emanaciones de los sistemas de escape, al someterlas a temperaturas elevadas. El método real empleado para destruir esas emanaciones, las temperaturas de operación que se requieren para asegurar un alto nivel de destrucción de VOCs/HAPs, y los índices de eficiencia de operación de la oxidadora misma son las principales diferencias entre las diferentes tecnologías de control de la polución destructora del aire.

Una reseña básica de las tecnologías
Oxidadores térmicos
Los oxidadores térmicos se diseñan para destruir por completo los VOCs/HAPs de las emanaciones de los sistemas de escape de los procesos. De manera típica, se garantizan eficiencias de destrucción de más de 98%. El concepto básico de la oxidación térmica es estimular una reacción química del VOC/HAP con oxígeno a elevadas temperaturas. Esta reacción destruye el polutante en la corriente de aire al convertirlo en CO2, H2O y calor. La tasa de reacción se controla por tres factores interdependientes y críticos: tiempo, temperatura y turbulencia.

En la operación, las emanaciones de los sistemas de escape se precalientan con el uso de una unidad integrada de intercambio de calor y un quemador de gas natural, se mezclan copiosamente con oxígeno (turbulencia) y se mantienen en la cámara de combustión a temperaturas de entre 815° C y 982° C (temperatura) por un tiempo de permanencia de entre 0.3 y 1.0 segundos (tiempo). Un oxidador térmico de recuperación utiliza una unidad de intercambio de calor multi-paso, del tipo de concha y tubo, que se fabrica en acero inoxidable de alta resistencia e incluye las juntas de expansión térmica necesarias. Dependiendo de la aplicación, las eficiencias térmicas varían de 40% a 70%. Los oxidadores térmicos regenerativos utilizan como unidad de intercambio de alta eficiencia un medio de cerámica empacado en múltiples revestimientos de lata. Los índices de eficiencia para un oxidador térmico regenerativo están comprendidos entre 85% y 95%. Para mantener bajas temperaturas externas de la concha y minimizar la pérdida de calor radiante la cámara de combustión se aísla con módulos de fibra de cerámica de larga vida.

Oxidadores catalíticos
Los oxidadores catalíticos se diseñan también para destruir por completo los VOCs/HAPs de las emanaciones de los sistemas de escape. Con ellos se garantizan generalmente eficiencias de destrucción de más de 98%. El concepto básico de la oxidación catalítica comprende el uso de un catalizador grado industrial para estimular la reacción química a más bajas temperaturas, cuando se compara con la oxidación térmica. Los VOCs/HAPs deben todavía mezclarse con oxígeno y calentarse a una temperatura elevada, destruyéndose así el polutante en la corriente de aire al convertirlo en CO2, H2O y calor. La tasa de reacción se controla por la temperatura en la cámara de catalización y por la cantidad de tiempo que el polutante pasa dentro del catalizador mismo. Debido a las más bajas temperaturas de operación, la oxidación catalítica en algunas aplicaciones puede requerir menos energía para funcionar.

En la operación, las emanaciones de los sistemas de escape se precalientan a temperaturas de entre 260ºC y 343ºC mediante el empleo de una unidad integrada de intercambio de calor y de un quemador de gas natural, se mezcla copiosamente con oxígeno y se pasa a través de la cama de un catalizador grado industrial. Un oxidador catalítico incorpora una unidad de intercambio de calor de alta eficiencia, del tipo de platina de contraflujo, que está fabricada de acero inoxidable de alta resistencia. Las eficiencias térmicas varían entre 50% y 70%. Las cámaras internas de un oxidador catalítico se fabrican enteramente de acero inoxidable de gran espesor. Se incorporan uniones de expansión térmica en aquellos lugares donde se requiere y las cámaras internas se cubren con mantillas aislantes y luego se revisten, por lo general, con láminas de aluminio.

La mayoría de los oxidadores modernos utilizan unidades de intercambio de calor de alta eficiencia, quemadores accionados con gas natural, ventiladores y sopladores grado industrial, actuadores eléctricos o neumáticos y un controlador de lógica programable (PLC), todo lo cual asegura una operación segura y eficiente en el largo plazo. El controlador PLC ofrece al oxidador un control primordial de la electricidad y de la temperatura. Un terminal de pantalla táctil brinda al operario una interfaz para operación sencilla.

Al adquirir un oxidador, el usuario estará instalando una pieza de equipo que tendrá impacto en su operación durante muchos años. Un proveedor experimentado puede ayudarle a elegir la tecnología apropiada, ofrecer costos estimados de operación y mantenimiento, y presentar propuestas formales con detalles concretos de precio. Aunque en algunos casos un sistema preempacado puede ser suficiente, en muchas situaciones, el cliente puede obtener un sistema mejorado buscando una solución adaptada a sus necesidades. Muchos fabricantes ofrecen soluciones a la medida sin cargos adicionales. Mientras más completa y precisa pueda ser su empresa al explicar los criterios de operación y diseño, mayor probabilidad existirá de que su proyecto culmine con un sistema de control de la polución del aire que pueda satisfacer sus expectativas y que le ofrezca muchos años de operación libre de contratiempos.