La función principal de un separador de filtros es limpiar el gas de proceso para alcanzar los estándares de limpieza deseados.

Las impurezas típicas que se encuentran en el gas contaminado que el separador de filtros puede eliminar incluyen:

• Líquidos como agua e hidrocarburos
• Arena, abrasivos y sólidos corrosivos
• Productos químicos presentes en tuberías y plantas

Una excelente eliminación de los contaminantes protegerá otros componentes del sistema aguas abajo de daños y corrosión.

El separador de filtros elimina contaminantes sólidos y de agua del flujo de gas utilizando tres métodos diferentes.

En la primera etapa, el gas contaminado entrante impacta en el soporte de los elementos filtrantes, también conocido como elevadores.

El impacto reduce drásticamente la velocidad del gas, lo que ayuda a eliminar contaminantes más pesados a través de la impacción, la desviación y la acción de la gravedad.

Además, el flujo de gas luego procede a las etapas de los elementos, donde el gas pasa a través de elementos filtrantes coalescentes de flujo exterior a interior.

Asimismo, los elementos retienen contaminantes particulados y algunas gotas de líquido.

El gas luego entra en la etapa final de separación, que contiene ya sea un eliminador de niebla de malla metálica, un dispositivo centrífugo, una aleta o un conjunto de malla y aleta.

Sistema de separador de filtros

1) Malla Metálica

Los eliminadores de malla metálica pueden eliminar gotas de hasta 2 micrones, aunque la mayoría de los modelos eliminan gotas de más de 8 micrones.

Un eliminador de malla metálica tricotada debe tener diferentes grosores y densidades.

El flujo de gas impacta verticalmente en las almohadillas de malla metálica, lo que les permite coalescer las gotas de líquido.

A medida que el gas asciende hacia la salida, el líquido cae en el sumidero.

No debe usar almohadillas de malla metálica en procesos que puedan formar hidratos o ensuciarse.

De manera similar, evite usarlas para procesos más corrosivos.

Aunque puede utilizar varios materiales para construir almohadillas de malla metálica, el acero inoxidable es más adecuado porque previene cualquier posible oxidación.

En comparación con otros tipos de dispositivos de separación, los eliminadores de malla metálica tienen una caída de presión muy baja y son rentables.

2) Eliminadores de Niebla de Aletas

El eliminador de niebla de aletas obliga al flujo de gas a través de un camino tortuoso.

A medida que el flujo de gas pasa a través del dispositivo, impacta en las paredes de las aletas, que eliminan las gotas mediante la fuerza de inercia.

Puede utilizar varios materiales, como acero al carbono, aluminio y acero inoxidable, para construir un eliminador de niebla tipo aleta.

Los eliminadores de niebla tipo aleta pueden encajar fácilmente en separadores de filtros de pequeño tamaño porque no requieren mucho espacio.

En consecuencia, pueden lograr una eficiencia de filtración similar a la de los separadores de malla metálica.

Al igual que los separadores de malla metálica, debe limitar su uso en aplicaciones de proceso que tengan impurezas pegajosas y que ensucien.

Los principales beneficios de usar eliminadores de niebla tipo aleta son la longevidad, el diseño compacto y una menor caída de presión. A diferencia de los separadores de malla metálica, los extractores de niebla tipo aleta no se tapan fácilmente.

3) Dispositivos Centrífugos

Debería considerar las características de su aplicación de proceso para poder seleccionar el diseño más apropiado de un eliminador de niebla centrífugo.

Este dispositivo tiene una mayor caída de presión y menor eficiencia de filtración en comparación con los extractores de niebla de malla metálica y los separadores de niebla de aletas.

También tienen un rango de operación más estrecho y algunos diseños son menos adecuados para aplicaciones con un golpe.

La principal diferencia entre los dos diseños de separadores de filtros es la orientación. Sin embargo, ambos diseños de separadores de filtros se ajustan a los mismos principios de operación.

· Vertical Filter Separator

Separador vertical

Este diseño es adecuado cuando la relación líquido-gas es alta. El separador de filtros puede tener un solo compartimento o dos compartimentos con dos sumideros diferentes o un solo sumidero.

Deberás aumentar la altura del recipiente si necesitas aumentar la capacidad para retener líquido coalescido.

Cuenta con un sensor de nivel de líquido sensible que activa una alarma para apagarlo en caso de que el líquido en el sumidero supere el nivel preestablecido.

Los separadores de filtros verticales ocupan menos espacio en el suelo y son adecuados para sistemas con área de instalación limitada.

· Horizontal Filter Separator

Separador de filtro horizontal

Esta orientación es adecuada para aplicaciones que tienen un gran volumen de gas disuelto y líquidos arrastrados presentes en la corriente de fluido del proceso.

Los separadores horizontales pueden manejar aplicaciones de proceso con tasas de flujo más altas y proporcionan amplio espacio para la liberación de gotas de líquido suspendidas.

Aunque requieren un espacio de instalación en el suelo más grande en comparación con un separador de filtro vertical, el tamaño puede reducirse significativamente cuando se construyen como un recipiente de doble barril.

El barril inferior proporcionará suficiente espacio para la recolección de líquidos eliminados.

Un recipiente de filtro horizontal también ofrece una menor caída de presión si se instala en línea en comparación con una configuración vertical.

Puedes usar un separador de filtro en un gas que ya ha pasado por un demister.

También puedes utilizar el dispositivo en un proceso sensible para proteger el equipo aguas abajo.

Algunas de las aplicaciones comunes de un separador de filtro incluyen:

• Sistemas de distribución de gas
• Instalaciones de almacenamiento de gas
• Compresores de gas
• Estaciones de medición
• Estaciones de reducción de presión
• Refinerías
• Plantas de energía
• Planta de gas natural
• Oleoductos de distribución
• Deshidratadores de glicol
• Plantas petroquímicas
• Plantas químicas
• Protección de lechos deshidratantes

Un buen separador de filtro debe poseer las siguientes características:

• Separación eficiente de vapor, agua, aceite, sólidos y otras impurezas del flujo de gas
• Conformidad con las normas regionales de la industria y regulaciones correspondientes
• Compatible con una amplia gama de aplicaciones
• Poseer manómetros de presión diferencial y transmisores de nivel de líquido
• Fácil de abrir para un rápido reemplazo de elementos
• Diseños flexibles para adaptarse a las restricciones de espacio y condiciones de aplicación
• Rendimiento garantizado, es decir, eficiencia y durabilidad
• Elementos filtrantes de alta eficiencia con gran capacidad de retención de suciedad
• Resistente a la corrosión

Se beneficiará de las siguientes ventajas al usar separadores de filtro:

• Adecuado para aplicaciones tanto en alta mar como en tierra
• Puedes lograr una eficiencia de eliminación de contaminantes del 99.98% hasta un tamaño de partícula de 0.3 micrones
• Permite un rápido y fácil reemplazo de elementos
• Fácil de mantener
• Diseños premium aumentan la producción y reducen los costos de inactividad
• No requiere herramientas ni habilidades especiales para operar
• Protege los componentes del sistema de daños debido a la filtración eficiente
• Seguro de usar
• Ahorra espacio en la instalación
• Puedes operar en condiciones adversas gracias a materiales de construcción de calidad

Un separador de filtro consta de los siguientes componentes principales:

• Puertos: El puerto de entrada permite que el gas contaminado ingrese al recipiente del filtro y el puerto de salida permite que el gas limpio salga del filtro.
• Válvula de alivio de presión: Libera el exceso de presión dentro de la carcasa.
• Tapa/Cubierta: Proporciona acceso rápido a los elementos del filtro para su reemplazo.
• Sumidero: Recopilación de líquidos removidos.
• Placa divisoria del sumidero: Separa el sumidero para recoger líquido coalescido y líquido separado.
• Soportes de tubería: Soporta los elementos del filtro coalescente. También actúan como una barrera primaria para la eliminación de gotas de líquidos grandes libres y contaminantes particulados grandes.
• Elementos filtrantes coalescentes: Atrapan contaminantes sólidos y coalescen pequeñas gotas de líquido en gotas grandes que pueden ser eliminadas por fuerza gravitacional.
• Dispositivos de extracción de neblina: Eliminan pequeñas gotas de líquido coalescidas que pueden reentrar en el gas limpio.
• Carcasa: Alojamiento de todos los componentes del separador de filtro.
• Manómetro de presión diferencial: Proporciona lecturas de caída de presión a través del elemento filtrante.
• Transmisores de nivel de líquido: Detectan el nivel de fluido dentro del sumidero dentro del recipiente.
• Desagües: Remueven el líquido coalescido y separado del sumidero.

Solo hay dos tipos de separadores de filtro que dependen del diseño, es decir, separadores de filtro verticales y horizontales.

También puede elegir entre las opciones disponibles sobre el tipo de cartuchos de elemento, construcciones de aleación y recubrimientos, y el tipo de dispositivos de extracción de neblina.

Dependiendo de la naturaleza de la aplicación, puede elegir un filtro separador de agua y aceite o un separador de filtro coalescente.

El tamaño de un separador de filtro depende de los requisitos de filtración y del diseño del dispositivo.

Los separadores de filtro que eliminan agua serán más pequeños en comparación con los separadores de filtro que eliminan hidrocarburos ligeros.

Generalmente, el compartimento del elemento coalescente tiene una gran influencia en el tamaño del equipo en comparación con la sección de separación.

Debes determinar el tamaño del separador de filtro matemáticamente, dependiendo de la orientación del dispositivo y del dispositivo de eliminación de neblina que estés utilizando.

El diámetro es muy crítico, especialmente para los recipientes verticales, que tienen una mayor fuerza de arrastre de corriente en comparación con los recipientes horizontales.

Debes calcular el diámetro mínimo necesario para permitir que el agua coalescida y separada se asiente en el sumidero.

Los siguientes factores también afectarán el tamaño de un separador de filtro:

• Velocidad del fluido
• Tamaño de las gotas
• Nivel de contaminación
• Propiedades de los contaminantes líquidos, como la tensión superficial y la viscosidad

Al conectar el separador de filtro a la tubería, debes tener en cuenta las siguientes restricciones para asegurar que la tubería no afecte la eficiencia del equipo.

• Evita utilizar contracciones, expansiones de tubería y válvulas en el diámetro de la tubería conectada a la boquilla de entrada, ya que crearán pequeñas gotas de líquido. Utiliza una válvula de compuerta o bola completamente abierta en circunstancias que no permitan la exclusión de la válvula. Además, ubica las válvulas que reducen la presión más río arriba, en lo posible, en la tubería de alimentación donde no puedas evitarlas.

• Evita usar codos en las tuberías que conectan las boquillas de entrada, ya que afectarán la distribución del flujo de gas dentro del separador de filtro.
• Puedes usar un reductor de tubería en la tubería conectada a los puertos de salida. Sin embargo, la ubicación debe estar a una distancia igual al doble del diámetro de la boquilla de salida desde la parte superior del recipiente.
• El diseño y la disposición del reductor no deben tener bolsillos que puedan fomentar la acumulación de líquidos y aumentar el flujo de golpes.

Deberías cambiar periódicamente los elementos filtrantes dependiendo de la caída de presión de cambio recomendada por el fabricante (OEM).

Por lo general, la caída de presión de cambio varía entre 7 y 10 psi.

Asegúrate de reemplazar el elemento filtrante al menos una vez al año, incluso si no ha alcanzado la caída de presión de cambio.

El período para la caída de presión de cambio varía significativamente según las tasas de flujo y el nivel de contaminación del gas.

El recipiente puede durar hasta 25 años cuando se somete a condiciones de trabajo adecuadas y un mantenimiento adecuado, por lo que no requerirá reemplazo periódico.

Al seleccionar un separador filtrante, debes considerar los siguientes factores clave:

Sistema de separador filtrante

·         Velocidad del Flujo de Gas

Los componentes internos y la configuración del equipo no deben acelerar la velocidad del flujo de gas una vez que entra en el recipiente.

Esto es importante para evitar el corte de las gotas líquidas en gotas pequeñas que pueden reentrar fácilmente al gas limpio.

·         Caída de Presión

Debes seleccionar separadores filtrantes que tengan la menor caída de presión a través de los elementos filtrantes, pero que aún así ofrezcan una filtración eficiente.

Para recipientes que operan por debajo de 500 psi, asegúrate de elegir separadores filtrantes que tengan una caída de presión de al menos 1 psi o menor.

De manera similar, la caída de presión no debe exceder 2 psi para recipientes que operan más allá de 500 psi.

No debes elegir ningún separador filtrante que tenga más de 0.5 psi de caída de presión en la disposición del elemento.

Esta caída de presión se multiplicará por cuatro cuando el elemento esté 50% obstruido con contaminantes particulados.

·         Vida Útil de la Carcasa

Debes examinar cuidadosamente la idoneidad de la carcasa para los requisitos de tu proceso.

Seleccionar un recipiente de alta calidad construido con un material duradero y resistente a la corrosión durará más y te brindará un mejor servicio.

Por lo general, un buen recipiente puede durar entre 20 y 25 años cuando se utiliza en condiciones adecuadas con un mantenimiento apropiado.

·         Rendimiento

Debes considerar el nivel de filtración deseada y el costo de no lograrlo.

De esta manera, puedes tener en cuenta el riesgo de exponer el equipo aguas abajo a un cierto nivel de líquido reentrado.

¿Valen la pena los costos de reparación, mantenimiento y tiempo de inactividad al instalar el separador filtrante que estás eligiendo?

Debes tomar una decisión basada en la relación costo-beneficio asociada con la instalación de un dispositivo menos eficiente.

·         Costo

El costo de propiedad es uno de los aspectos más importantes al seleccionar el separador filtrante. Debes sumar todos los costos enumerados a continuación para determinar si estás dentro de tu presupuesto operativo y evitar pérdidas.

• El precio de compra inicial del recipiente filtrante.
• Costo de instalación, reemplazo de elementos y mantenimiento.
• El costo de energía requerido para superar la caída de presión del recipiente y del elemento.
• Costos de operación y tiempo de inactividad.
• Costo ambiental.
• Costo de disposición de los elementos.

·         Condiciones de Operación del Sistema

El separador filtrante que elijas debe ser compatible con el flujo de aplicación del proceso, la clasificación de presión y el rango de temperatura para permitir un flujo de operaciones fluido.

El separador filtrante de flujo inverso es un separador autolimpiante que optimiza el flujo de gas y reduce el costo del ciclo de vida del elemento.

El gas de proceso entrante pasará primero por el plenum, luego procederá a los tubos de recolección y después a los elementos filtrantes.

La velocidad del gas se reduce significativamente en la sección de desincrustación mediante dimensionamiento para facilitar la eliminación de cualquier contaminante particulado restante.

Las partículas o bien caen o se adhieren a las grandes gotas de líquido y drenan hacia el sumidero.

Un separador filtrante de calidad debe cumplir con los requisitos de los siguientes estándares y códigos de la industria:

• ASME Sec U, U2 o VIII
• PED 2014/68/UE
• ASME B16.5
• ASME B16.47
• NACE MR0175
• API 14C
• EN 10204 tipo 3.1

Sistema de separador filtrante

Puedes probar la eficiencia de filtración de un separador filtrante utilizando varias pruebas.

Puedes realizar una prueba de eficiencia de puntos de polvo para determinar el porcentaje de retención de contaminantes particulados.

En el caso de contaminantes líquidos, puedes llevar a cabo dos pruebas, incluyendo:

• Prueba de coalescencia de agua gruesa.
• Prueba de coalescencia de agua emulsionada.

También puedes realizar una prueba confirmatoria en la carcasa del filtro y los elementos para verificar si la eficiencia de filtración coincide con la descrita por el fabricante.

Estas pruebas incluyen:

• Prueba de presión de prueba y ruptura
• Prueba de fuga de helio
• Prueba de migración de medios
• Prueba de capacidad de retención de suciedad
• Prueba de colapso

Otras examinaciones que puedes realizar incluyen examen ultrasónico, pruebas hidráulicas en seco y húmedo, prueba hidrostática, prueba de rayos X y prueba de alivio de tensiones.

El material para construir el medio de un separador dependerá del tipo de gotas líquidas que desees eliminar.

El material para construir el elemento coalescente debe atraer las gotas líquidas para facilitar el proceso de amalgamación.

Al construir un medio para eliminar gotas de agua, deberías optar por un material hidrofílico como fibra de vidrio y acero inoxidable.

Sin embargo, cuando deseas eliminar contaminantes de hidrocarburos livianos, como el aceite, entonces deberías seleccionar un material oleofílico como polipropileno y fluoropolímeros.

Sin embargo, el gas de proceso generalmente está contaminado con impurezas de agua y aceite.

Por lo tanto, algunos de los medios más adecuados y de alto rendimiento comprenden una mezcla de materiales oleofílicos e hidrofílicos.

Además, dichos medios que comprenden diferentes materiales con diversas propiedades son generalmente más efectivos debido a la sinergia en comparación con los medios de un solo material.

También puedes usar nylon, microfibra y poliéster.

La fibra de vidrio es el tipo de medio más común porque el material está ampliamente disponible y es más barato.

Sí, puedes limpiar el cuerpo del separador de filtros, los elementos coalescentes y los recolectores de neblina.

Dado que los elementos filtrantes son los más sensibles, confirma con los fabricantes del producto las mejores técnicas para limpiarlos.

También puedes considerar separadores de filtros autolimpiantes que utilizan diversas tecnologías para eliminar la suciedad de la superficie externa de los cartuchos de profundidad y los recipientes periódicamente.

Debes consultar al fabricante al diseñar el separador de filtros, dado que el diseño de un separador de filtros es propietario.

Los siguientes factores afectarán la elección de un diseño determinado.

· Características de los Contaminantes

Las características de los contaminantes determinarán la elección del material para construir el medio y la carcasa del separador de filtros.

La elección de un diseño dependerá de la composición de la mezcla de fluidos.

Por ejemplo, utilizarás diferentes materiales para construir el medio que elimine hidrocarburos suspendidos y gotas de agua.

· Velocidad del Gas

La velocidad del gas de proceso al entrar en el área de separación puede pasarse por alto al diseñar el separador de filtros.

Si la velocidad del gas supera la velocidad máxima de gas permitida, entonces las gotas finas se cortarán de nuevo en la neblina y volverán a entrar en el gas filtrado.

· Rendimiento y Eficiencia de Filtración

El rendimiento general del filtro en la eliminación de impurezas presentes en el gas depende en gran medida del diseño del filtro.

Al diseñar un separador de filtros, debes considerar la naturaleza y el tamaño de las impurezas que deseas eliminar.

Las pruebas de laboratorio pueden revelar que el separador de filtros puede lograr una eliminación del 99.98% de gotas de agua y contaminantes particulados de una clasificación de micrones específica.

Sin embargo, esta eficacia no puede garantizarse en condiciones de campo debido a numerosas influencias ambientales y externas.

Debes seleccionar un separador de filtros horizontal con diferentes compartimentos de sumidero cuando el gas de proceso esté fuertemente contaminado con líquidos.

El separador seleccionado debe eliminar y verter el líquido coalescido y el líquido libre en sumideros separados.

· Área de Superficie para Filtración

El área de superficie para la filtración depende de la capacidad de retención de suciedad de los cartuchos de filtro coalescentes que estás utilizando.

Puedes obtener esta información de las especificaciones del producto y los gráficos de capacidad de filtración que se suministran junto con los elementos.

Si el gas de proceso entrante está altamente contaminado, entonces deberías seleccionar un filtro con el doble o triple del área de superficie de filtración aproximada.

· Caída de Presión

El conjunto del separador de filtros debe mantener una caída de presión muy baja y alcanzar el nivel deseado de eficiencia de filtración.

La caída de presión variará de un modelo de separador de filtros a otro.

Normalmente, un separador de filtros limpio tiene una caída de presión entre 1 y 2 psi.

Puedes programar el reemplazo o limpieza regular de elementos cuando la caída de presión supere los 10 psi.

Debes tener cuidado de no exceder el nivel de caída de presión más allá del cual los cartuchos colapsarán.

En la mayoría de los casos, la caída de presión máxima es de 25 psi, aunque puede variar entre fabricantes.

· Calificación de Presión y Temperatura

Asegúrate de que el diseño del separador de filtros sea capaz de soportar la presión y temperatura del sistema.

El conjunto del separador de filtros debe someterse a pruebas no destructivas, como pruebas de presión, ultrasonido y radiografía.

Además, el diseño debe tener en cuenta los picos de presión que probablemente ocurran en la aplicación del sistema, así como la presión mínima.

También, el material de construcción debe ser capaz de soportar la temperatura de la aplicación del proceso.

· Propósito y Uso

El diseño debe encajar en la aplicación del proceso, incorporando todas las necesidades especiales que la aplicación pueda requerir.

Necesitas saber qué tipo de equipo estarás protegiendo y el tipo de contaminante que deseas eliminar.

También debes saber dónde estará operando el separador de filtros.

Este conocimiento te ayudará a ajustar el diseño a todas las condiciones ambientales del lugar de instalación.

Por ejemplo, no puedes usar un filtro diseñado para aplicaciones en alta mar en sistemas que están sumergidos en agua salina o lagos alcalinos.

· Material de Construcción

Seleccionar el material más apropiado es fundamental para garantizar la fiabilidad y seguridad de operación.

Debes considerar la temperatura y presión de operación del sistema, la resistencia a la corrosión y la compatibilidad química.

Además, considera las opciones de tratamiento de superficie disponibles para el material que selecciones.

· Tubería y Conexión del Sistema

Debes determinar y considerar las caídas de presión y límites de velocidad como resultado de la transmisión de fluidos a través de la tubería.

La ubicación de los puertos de entrada y salida también debe tener en cuenta las características del fluido para evitar problemas imprevistos.

Asegúrate de conectar el equipo de manera apropiada para garantizar la máxima filtración.

· Mantenimiento

Debes diseñar el sistema para permitir un servicio y mantenimiento fácil y rápido.

Coloca adecuadamente el acceso para apoyar el fácil acceso a todos los ensamblajes.

Al instalar los recipientes de filtro, debes proporcionar información clara sobre el modelo y la información adecuada en la carcasa para evitar posibles confusiones.

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