DISPOSITIVO ELECTROSTÁTICO PARA LIMPIAR EL AIRE
Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La invención se refiere a un dispositivo para la limpieza electrostática del aire. El dispositivo está basado en la descarga de efecto corona y en la aceleración de iones junto con la carga de partículas de polvo y que se colectan sobre los electrodos cargados de manera opuesta.
Descripción de la Técnica Relacionada Un número de patentes (véase por ejemplo, las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,689,056 y 5,055,118) describe dispositivos electrostáticos de limpieza de aire que incluyen (i) la aceleración de iones y el aire resultante generados por el método y dispositivo de descarga de efecto corona (ii) la carga y colección de partículas cargadas de aire, tales como polvo. Estos dispositivos de descarga de efecto corona aplican un potencial de alta tensión entre los electrodos de efecto corona (descarga) y los electrodos de colección (o aceleración) a fin de crear un campo eléctrico de alta intensidad y generar una descarga de efecto corona en la proximidad de los electrodos de efecto corona. Las colisiones entre los iones que son generadas por el efecto corona y las moléculas circundantes de aire transfieren el
momento de los iones al aire, con lo cual se induce un movimiento correspondiente del aire para conseguir el movimiento total en la dirección deseada de flujo de aire. La Patente de los Estados Unidos No. 4,689,056 describe el limpiador de aire del tipo de viento iónico que incluye electrodos de efecto corona que constituyen un arreglo de colección de polvo que tiene electrodos de colección y electrodos de repulsión situados en forma alterna corriente abajo del electrodo de efecto corona. Una alta tensión (por ejemplo, 10-25 kV) es suministrada por una fuente de energía entre los electrodos de efecto corona y los electrodos de colección para generar un viento iónico en una dirección de los electrodos de efecto corona hacia los electrodos de colección. A medida que las partículas presentes en el aire pasan a través de la descarga de efecto corona, una carga correspondiente con la polaridad de los electrodos de efecto corona es acumulada en estas partículas, de manera que sean atraídas y se acumulen en los electrodos de colección cargados de manera opuesta. La carga y colección de las partículas separa, de manera efectiva, los materiales particulados, tales como el polvo, de los fluidos como el aire a medida que éste pasa a través de la serie de electrodos de colección corriente abajo. Normalmente, los electrodos de efecto corona son suministrados con un alto potencial eléctrico negativo o positivo mientras que los
electrodos de colección son mantenidos en un potencial a tierra (es decir, positivo o negativo con respecto a los electrodos de efecto corona) y los electrodos de repulsión son mantenidos en un potencial distinto con respecto a los electrodos de colección, por ejemplo, un nivel intermedio de tensión. Un arreglo similar se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,055,118. Estos y similares arreglos son capaces de proporcionar un movimiento simultáneo de aire y la colección de polvo. No obstante, estos limpiadores electrostáticos de aire tienen una eficiencia de colección de polvo comparativamente baja que fluctúa entre el 25-90% de la remoción del polvo del aire (es decir, la "eficiencia de limpieza"). En contraste, la tecnología moderna con frecuencia requiere un nivel más alto de eficiencia de limpieza, normalmente, en la proximidad del 99.97% para la remoción de partículas de polvo con un diámetro de 0.3 µm y más grande. Por lo tanto, los limpiadores electrostáticos de aire del estado de la técnica no pueden competir con los filtros de tipo de filtración HEPA (de aire particulado de alta eficiencia), que de acuerdo con DOE-STD-3020-97 , tienen que cumplir con esta eficiencia de limpieza. Por consiguiente, existe la necesidad de un precipitador electrostático de fluido y de manera más particular, un dispositivo de limpieza de aire que sea
eficiente en la remoción de las partículas presentes en el aire .
Sumario de la Invención Una causa para la eficiencia de colección relativamente deficiente de los dispositivos electrostáticos es una falla general que considera que el movimiento de las partículas cargadas y su trayectoria o dirección está siendo cargada en el área de la descarga de efecto corona. De esta manera, una partícula de polvo recibe alguna carga a medida que pasa junto al electrodo de efecto corona. La partícula ahora cargada es impulsada de los electrodos de efecto corona hacia y entre los electrodos de colección y electrodos de repulsión. La diferencia de potencial eléctrico entre estas placas de electrodos crea un campo eléctrico intenso que empuja las partículas cargadas hacia el electrodo de colección. A continuación, las partículas cargadas de polvo se asientan y permanecen sobre la placa del electrodo de colección. Una partícula cargada es atraída hacia el electrodo de colección con una fuerza que es proporcional a la intensidad del campo eléctrico entre las placas de los electrodos de colección y los electrodos de repulsión: F = qE Como es expresado a través de esta ecuación, la
magnitud de esta fuerza de atracción es proporcional al campo eléctrico y por lo tanto, la diferencia de potencial entre las placas de colección y repulsión es inversamente proporcional a la distancia entre estas placas. Sin embargo, la diferencia máxima del potencial de campo eléctrico es limitada por la intensidad dieléctrica eléctrica del aire, es decir, la tensión de ruptura del fluido por medio de lo cual se presentará la formación del arco eléctrico. Si la diferencia de potencial excediera algún nivel de magnitud o umbral, entonces, sucedería la ruptura eléctrica del dieléctrico, originando la extinción del campo y la interrupción del procesamiento/operaciones de la limpieza de aire . La región más probable en donde podría presentarse la ruptura eléctrica es en la proximidad de los bordes de las placas en donde el gradiente de campo eléctrico es más grande, de manera que el campo eléctrico generado alcance un valor máximo en estas regiones. Otro factor que limita la eficiencia de la remoción del material particulado (por ejemplo, la limpieza del aire) es provocado por la existencia de un flujo de aire laminar entre los electrodos de colección y los electrodos de repulsión, este tipo de flujo limita la velocidad del movimiento de la partícula cargada hacia las placas de los electrodos de colección. Todavía otro factor que conduce a la ineficiencia de
la limpieza es la tendencia de las partículas al desalojo y dispersión, después del asentamiento inicial sobre los electrodos de colección. Una vez que las partículas entren en contacto con el electrodo de colección, sus cargas se disipan, de modo que ya no exista ninguna fuerza electrostática de atracción provocando que las partículas se adhieran al electrodo. Con la ausencia de esta adhesión electrostática, el flujo del aire circundante tiende a desalojar las partículas, regresándolas al aire (u otro fluido que esté siendo transportado) a medida que el flujo de aire pasa y transita por la serie de electrodos. Las modalidades de la invención se dirigen a varias deficiencias en la técnica anterior, tales como: una capacidad deficiente de colección, una baja intensidad del campo eléctrico, la trayectoria de las partículas cargadas y el nuevo asentamiento de las partículas de regreso sobre los electrodos de colección. De acuerdo con una modalidad, los electrodos de colección y repulsión tienen un perfil y una forma total que provoca que el movimiento adicional de aire sea generado en una dirección hacia los electrodos de colección. Esta diversidad del flujo de aire es conseguida alterando el perfil de la forma plana normal lisa y el perfil con la inserción o la incorporación de salientes o resaltes. Se observa que, como se utilizan en la presente y a menos que sea especificado de otro modo o que sea aparente a
partir del contexto de uso, los términos "saliente", "proyección" , "protuberancia" , "protusión" y "resalte" incluyen extensiones más allá de la línea o superficie normal definida por una superficie principal de una estructura. De esta manera, en el presente caso, estos términos incluyen aunque no se limitan a, estructuras que son (i) contiguas a estructuras de forma de hoja de un espesor sustancialmente uniforme que es formado de manera que incluya porciones elevadas que no son coplanares y se extienden más allá, con un plano predominante de la hoja tal como es definido por una superficie principal de la hoja (por ejemplo, una estructura de "forma de esqueleto"), y (ii) un compuesto o estructuras compuestas de espesor variable que incluye (a) una porción plana de forma de hoja o lámina de un espesor sustancialmente uniforme que define un plano predominante y (b) una o más porciones "más gruesas" que se extienden hacia afuera a partir del plano predominante (que incluye las estructuras formadas integrales con y/o sobre substrato subyacente, tal como las extensiones laterales de la porción plana) . De acuerdo con una modalidad, los salientes o resaltes corren a lo largo del ancho de los electrodos, sustancialmente transversales (es decir, ortogonales) a la dirección completa del flujo de aire a través del aparato. Los salientes sobresalen hacia afuera a lo largo de la dirección de altura de los electrodos. Los salientes podrían
incluir un material de forma de hoja o lámina que es configurado en un resalte o saliente y/o porciones de un espesor aumentado de electrodo. De acuerdo con una modalidad de la invención, un borde delantero del saliente tiene un perfil redondeado que se incrementa en forma gradual o inclinado que minimiza y/o evita la perturbación del flujo de aire (por ejemplo, mantiene y/o incita el flujo laminar) , mientras que la porción o borde trasero del saliente perturba el flujo de aire, incitando la separación del flujo de aire del cuerpo del electrodo e induciendo y/o generando un flujo turbulento y/o vórtices. Los salientes además podrían crear una región corriente abajo de velocidad reducida del aire y/o flujo de aire redirigido para aumentar la remoción de polvo y otras partículas y la colección sobre los electrodos de colección y la retención adicional de los mismos. De preferencia, los salientes son situados en los extremos o bordes de los electrodos para evitar el incremento crítico del campo eléctrico. Los salientes también podrían ser proporcionados a lo largo de las porciones centrales en los electrodos separados del borde delantero. En general, los salientes son configurados para proporcionar una geometría que genere "trampas" para las partículas. Estas trampas deben crear una resistencia mínima para el flujo de aire principal y al mismo tiempo, una zona de una velocidad relativamente baja sobre la porción plana
del electrodo de colección inmediatamente después (es decir, en el borde trasero o "a favor del viento") de los salientes. Las modalidades de la presente invención proporcionan una solución novedosa que mejora la capacidad de limpieza del aire y la eficiencia del aparato y sistemas purificadores electrostáticos de fluido (incluyendo el aire). Los salientes redondeados en los extremos de los electrodos disminuyen el campo eléctrico alrededor y en la proximidad de estos bordes mientras mantienen una diferencia de potencial y/o gradiente eléctrico entre estos electrodos en el nivel máximo de operación sin generar chisporroteo o formación de arco eléctrico. Los salientes también son efectivos para hacer turbulento el movimiento del aire. Contrario a las enseñanzas anteriores, un movimiento turbulento aunque suave se incrementa en un periodo de tiempo durante el cual está presente una partícula individual cargada entre los electrodos de colección y repulsión. El incremento de este periodo de tiempo aumenta la probabilidad de que la partícula será atrapada y colectada en los electrodos de colección. En particular, la extensión del tiempo que se requiere para que una partícula cargada transite en una región entre los electrodos de colección (y si estuvieran presentes los electrodos de repulsión) aumenta la probabilidad de que la partícula se moverá en una proximidad lo suficientemente cercana para que sea capturada por los electrodos de
colección. Las "trampas" por detrás de los salientes minimizan el movimiento de aire por detrás (es decir, inmediatamente "a favor del viento") de los salientes hasta una velocidad sustancialmente de cero, y en algunas situaciones, origina la inversión de la dirección del flujo de aire en la región de la trampa. La reducción y/o inversión de la velocidad del aire en las regiones por detrás de las trampas origina que las partículas que se asientan en la trampa no sean perturbadas por el flujo de aire principal o dominante (es decir, el flujo de aire principal) . La minimización de la perturbación origina que las partículas sea más probable que sean depositadas en el área de trampa durante algún periodo de tiempo hasta que sean intencionalmente removidas por un proceso adecuado de limpieza.
Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos de efecto corona, electrodos de colección y electrodos de repulsión que forman parte de la limpieza electrostática de aire de la técnica anterior; La Figura 2 es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en la cual los electrodos de colección tienen una porción saliente
cilindrica formada sobre el borde delantero de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 2A es una vista en perspectiva del arreglo de electrodos de acuerdo con la Figura 2 ; La Figura 2B es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en la cual los electrodos de colección tienen una porción tubular transversal de saliente formada sobre el borde delantero de acuerdo con una modalidad alterna de la invención; La Figura 2C es un dibujo esquemático en corte transversal de una estructura alterna de un electrodo de colección con un borde delantero tubular parcialmente abierto; La Figura 3 es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en la cual los electrodos de colección tienen una porción semicilíndrica de saliente formada sobre el borde' delantero de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; La Figura 3A es una vista detallada del borde delantero del electrodo de colección que se representa en la Figura 3 ; La Figura 3B es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en la cual los electrodos de colección tienen una porción tubular aplanada que es formada sobre el borde delantero de acuerdo con otra
modalidad de la invención; La Figura 3C es una vista detallada del borde delantero del electrodo de colección que se representa en la
Figura 3B; La Figura 3D es una vista detallada de una estructura alterna para un borde delantero de un electrodo de colección; La Figura 4 es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en donde los electrodos de colección tienen tanto una porción semicilíndrica de saliente formada sobre el borde delantero y una porción de rampa simétrica de forma de cuña configurada a lo largo de la porción central de los electrodos de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 4A es una vista detallada de la porción de rampa de forma de cuña de los electrodos de colección que se representan en la Figura 4 ; La Figura 4B es un dibujo esquemático en corte transversal de una serie de electrodos en la cual los electrodos de colección tienen un saliente inicial semicilíndrico, una porción trasera de forma de placa del electrodo que tiene un espesor constante formado en un número de porciones de rampa y planas; La Figura 4C es un dibujo en perspectiva detallada del electrodo de colección de la Figura 4B;
La Figura 4D es un dibujo esquemático en corte transversal de un electrodo de colección de "forma de esqueleto" alterno que puede ser aplicado a la configuración de la Figura 4B; La Figura 5 es un dibujo esquemático de una serie de electrodos que incluye los electrodos de colección de la Figura 4 con electrodos de repulsión de intervención que tienen salientes cilindricos formados en ambos de los bordes delantero y trasero de los mismos de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; La Figura 5A es un dibujo esquemático de una serie de electrodos que incluye los electrodos de colección de la
Figura 4C con los electrodos de repulsión de intervención que tienen salientes cilindricos como en la Figura 5 de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; La Figura 5B es un diagrama en corte transversal de estructuras alternas del electrodo de repulsión; La Figura 6 es un dibujo esquemático de una estructura de serie de electrodos similar a la de la Figura 5 en donde se forma un vacío en la sección intermedia de cada uno de los electrodos de repulsión; y La Figura 7 es una fotografía de una estructura de electrodo escalonado presente a lo largo del borde delantero de un electrodo de colección como se representa de manera esquemática en la Figura 2.
Descripción de las Modalidades Preferidas La Figura 1 es un dibujo esquemático de una serie de electrodos, los cuales son parte de un dispositivo electrostático de limpieza de aire de acuerdo con la técnica anterior. Como se muestra, un dispositivo electrostático de limpieza de aire incluye una alimentación de energía de alta tensión 100 conectada con una serie de electrodos 101 a través de la cual es impulsado un fluido, tal como aire, mediante la acción de los campos electrostáticos generados por los electrodos, es decir, la descarga de efecto corona generada por los electrodos de efecto corona 102 que aceleran el aire hacia los electrodos de colección 103 cargados de manera opuesta. Los electrodos son conectados con una fuente adecuada de alta tensión (por ejemplo, una alimentación de energía de alta tensión 100) en el intervalo de 10 a 25 kV para la separación normal de los electrodos. La serie de electrodos incluye tres grupos: (i) una subserie de electrodos de efecto corona de forma de alambre lateralmente separados 102 (se muestran dos) esta serie se encuentra longitudinalmente separada de (ii) una subserie de electrodos de colección de forma de placa lateralmente separados 103 (se muestran tres) mientras (iii) una subserie de electrodos de repulsión de forma de placa 104 (se muestran dos) son situados intermedios de los electrodos de colección lateralmente dispersados 103. Una alimentación de energía de
alta tensión (no se muestra) proporciona la diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos de efecto corona 102 y los electrodos de colección 103, de modo que sea generada una descarga de efecto corona alrededor de los electrodos de efecto corona 102. Como resultado, los electrodos de efecto corona 102 generan iones que son acelerados hacia los electrodos de colección 103, de esta manera, se provoca que el aire ambiental se mueva en una dirección total o predominante deseada que es indicada por la flecha 105. Cuando el aire, que tiene arrastrado en el mismo varios tipos de partículas tales como el polvo (es decir, el "aire sucio") entra en las series de una porción de entrada de dispositivo (es decir, a partir de la izquierda como se muestra en la Figura 1 para encontrar inicialmente los electrodos de efecto corona 102) las partículas de polvo son cargadas por los iones emitidos por los electrodos de efecto corona 102. Las partículas de polvo ahora cargadas entran en el pasaje entre los electrodos de colección 103 y los electrodos de repulsión 104. Los electrodos de repulsión 104 son conectados con una fuente adecuada de energía, de modo que sean mantenidos en un potencial eléctrico distinto de los electrodos de colección 103, por ejemplo, una tensión intermedia o a la mitad entre los electrodos de efecto corona 102 y los electrodos de colección 103. La diferencia en potencial provoca que el campo eléctrico asociado que es generado entre estos
electrodos acelere las partículas cargadas de polvo fuera de los electrodos de repulsión 104 y hacia los electrodos de colección 103. Sin embargo, el movimiento resultante hacia los electrodos de colección 103 sucede de manera simultánea con el movimiento total o dominante de aire hacia la porción de salida o escape del dispositivo a la derecha en el dibujo que se representa en la Figura 1. Este movimiento total resultante que es predominante hacia la salida, limita la oportunidad para que las partículas alcancen la superficie de los electrodos de colección 103 antes de salir de la serie de electrodos 101. Por lo tanto, sólo un número limitado de partículas será desplazado en base a la aproximación estrecha, contacto y asentamiento sobre la superficie de los electrodos de colección 103 y con lo cual, son removidos del aire que pasa. Por lo tanto, este arreglo de la técnica anterior es incapaz de operar con una eficiencia de limpieza de aire de un exceso del 70-80%, es decir, el 20-30% de todo el polvo transita por el dispositivo sin que sea removido, además, escapa del dispositivo y vuelve a entrar en la atmósfera. La Figura 2 muestra una modalidad de la presente invención en donde la geometría de los electrodos de colección es modificada para volver a dirigir el flujo de aire en un modo que mejore la colección y retención de las partículas y mediante los electrodos de colección. Como se
muestra, el dispositivo electrostático de limpieza de aire incluye una serie de electrodos 201 que comprende el mismo agrupamiento de electrodos como es explicado en conexión con la Figura 1, es decir, los electrodos de efecto corona de forma de alambre 102, los electrodos de colección 203 y los electrodos de repulsión 204. Los electrodos de colección 203 son sustancialmente planos, es decir, son electrodos de "forma de placa" con una porción sustancialmente plana 210 aunque tienen salientes de forma cilindrica 207 en sus bordes delanteros, es decir, la porción de los electrodos de colección más cercana a los electrodos de efecto corona 102 es de la forma de un sólido cilindrico. El diámetro nominal d de los salientes 207 es más grande que el espesor t de la porción plana 206 y de manera más preferible, es al menos dos o tres veces del espesor de t. Por ejemplo, si la porción plana 206 tuviera un espesor t = 1 mm, entonces, d > 1 mm y de preferencia, d > 2 mm, e incluso de manera más preferible d > 3 mm . Los electrodos de efecto corona 102, los electrodos de colección 203 y los electrodos de repulsión 204 son conectados con una fuente adecuada de alta tensión tal como la alimentación de energía de alta tensión 100 (Figura 1) . Los electrodos de efecto corona 102 son conectados de manera que sean mantenidos en una diferencia de potencial de 10-25 kV con referencia a los electrodos de colección 203 con los
electrodos de repulsión 204 mantenidos en algún potencial intermedio. Se observa que la diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos es importante para la operación del dispositivo más que los potenciales absolutos. Por ejemplo, cualquiera de los conjuntos de electrodos podría ser mantenido casi o en algún potencial arbitrario de referencia a tierra como podría ser deseable o preferido debido a cualquier número de razones que incluyen por ejemplo, la facilidad de distribución de energía, seguridad, protección en contra del contacto inadvertido con otras estructuras y/o usuarios, la minimización de los peligros particulares asociados con estructuras particulares, etcétera. El tipo de energía aplicada también podría variar tal como la inclusión de alguna corriente pulsante o alternante y/o componente de tensión y/o relación entre estos componentes y una constante o componente d.c., de la energía aplicada como es descrito en una o más de las solicitudes de patente referidas con anterioridad y/o como podría ser descrito por la técnica anterior. Todavía otros mecanismos podrían ser incluidos para controlar la operación del dispositivo y realizar otras funciones tales como por ejemplo, la aplicación de una corriente de calentamiento a los electrodos de efecto corona para rejuvenecer el material de los electrodos eliminando la oxidación y/o los contaminantes formados y/o la colección en los mismos, como
es descrito en las solicitudes de patente citadas con anterioridad . El arreglo de la Figura 2 además es representado en la vista en perspectiva que se muestra en la Figura 2A, aunque el ancho de los electrodos de colección 203 y los electrodos de repulsión 204 en la dirección transversal (es decir, en el papel) es abreviada para simplificar la ilustración. Como se representa en este documento, los materiales particulados 210 tales como el polvo, son atraídos y descansan por detrás o en favor del viento de un saliente de forma cilindrica 207 en la región general de la zona de quietud 209 (Figura 2) . Con referencia una vez más a la Figura 2, la geometría de los electrodos de colección 203 origina una capacidad mejorada de colección de polvo y de eficiencia de remoción del mismo. La eficiencia mejorada es debido al menos en parte a que el flujo de aire alterado se vuelve turbulento en la región 208 por detrás de los salientes de forma de cilindro 207 y entra en una zona de quietud 209 en donde las partículas cargadas se asientan sobre las superficies de los electrodos de colección 203 (Figura 2A) . Por ejemplo, mientras que la porción plana 206 presenta un número de Reynolds relativamente alto Reí (por ejemplo, Reí > 100, de preferencia, Rex > 1000) , un número de Reynolds relativamente bajo Re2 en la región turbulenta 208 y/o zona de quietud (por
ejemplo, Re2 < 100, y de preferencia, Re2 < 10 y de manera más preferible, Re2 < 5) . En segundo lugar, las partículas asentadas tienen posibilidades más grandes para permanecer en la zona de quietud y de no volver a entrar en el aire. En tercer lugar, los salientes obligan a que el aire se mueva en una trayectoria más complicada y por lo tanto, se encuentran en la proximidad y/o en contacto con una porción de "zona de colección" del electrodo de colección 203 (por ejemplo, la zona 209 y/o la región 208 de quietud) durante un periodo extendido de tiempo. En forma individual y tomadas juntas estas mejoras aumentan en forma dramática la eficiencia de la colección del dispositivo. La Figura 2B representa una construcción alternativa, de los electrodos de colección 203A que tiene una construcción de forma de esqueleto que comprende una hoja contigua de material (por ejemplo, un metal adecuado, aleación de metal, una estructura de capas, etc.) de un espesor sustancialmente uniforme que ha sido formado (por ejemplo, doblado mediante el proceso de estampado) para formar un saliente tubular delantero cerrado o abierto 207A a lo largo de un borde delantero (es decir, "en contra del viento") de los electrodos de colección 203A. Aunque el saliente tubular 207A se representa en la Figura 2B como sustancialmente cerrado a lo largo de su extensión, en su lugar, este podría ser formado de manera que incluya
porciones abiertas de distintos grados. Por ejemplo, como se representa en la Figura 2C, el saliente cilindrico 207B sólo podría subtender 270 grados o menos, de modo que la superficie exterior cilindrica esté presente orientando el aire que se mueve en la dirección dominante del flujo de aire aunque se encuentra abierto hacia la parte posterior. Las mejoras adicionales podrían ser conseguidas implementando distintas formas del electrodo de colección, tal como la geometría semicilíndrica que se muestra en las Figuras 3 y 3A. Como se representa en este documento, los electrodos de colección 303 tienen un saliente semicilíndrico 307 formado sobre el borde delantero del electrodo, la porción restante en favor del viento que comprende una porción sustancialmente plana o de forma de placa 306. El saliente semicilíndrico 307 incluye un borde delantero curveado 311 y un borde plano en favor del viento 312 que se une con la porción plana 306. El diámetro nominal del borde delantero curveado 311 sería nuevamente más grande que el espesor de la porción plana 311, y de preferencia, dos o tres veces más grande que esta dimensión. Aunque el borde en favor del viento 312 se muestra como una pared sustancialmente plana perpendicular a la porción plana 306, otros factores y geometrías de forma podrían ser utilizados, de preferencia, de manera que el borde en favor del viento 312 se encuentre dentro de la región circular 313 definida por el cilindro
extendido coincidente con el borde delantero curveado 311 como se muestra en la Figura 3A. El borde en favor del viento 312 debe proporcionar una transición abrupta para incitar el flujo turbulento y/o proteger alguna porción del saliente semicilíndrico 307 (o la de otras geometrías de saliente, por ejemplo, semielíptica) y/o la sección de la porción plana 306 del flujo predominante de velocidad directa y completa para formar una zona de colección o quietud. El establecimiento de una zona de colección y/o quietud 309 mejora la eficiencia de la colección y proporciona un entorno conducente al asentamiento y retención del polvo. Una versión de forma de esqueleto de un electrodo de colección se representa en las Figuras 3B, 3C y 3D. Como se muestra en las Figuras 3B y 3C, el electrodo de colección 303A incluye un borde delantero 307A formado como una porción tubular redondeada a la mitad que es sustancialmente cerrada excepto en los bordes laterales, es decir, en los extremos lejanos opuestos del tubo. De esta manera, las paredes en favor del viento 312A y 312B son sustancialmente completas. Una configuración alterna se representa en la Figura
3D en donde el borde delantero 307B es formado como una pared abierta, es decir, en lugar de una pared, una hendidura o apertura abierta 312D corre en el ancho del electrodo, sólo la pared a favor del viento 312C está presente. Otra modalidad de la invención se representa en las
Figuras 4 y 4A en donde, además de los salientes 407 (en este caso, de forma de sólido semicilíndrico) configurados alrededor del borde delantero del electrodo de colección 403, son formadas "trampas de polvo" adicionales 414 en favor del viento del borde delantero del electrodo de colección 403 creando zonas adicionales de quietud. Las zonas adicionales de quietud 409 formadas por las trampas de polvo 414 además mejoran la eficiencia de remoción del material particulado de los electrodos de colección y del dispositivo en su totalidad. Como se representa, las trampas de polvo 414 podrían ser porciones simétricas de cuña que tengan porciones de rampa 415 situadas sobre las superficies opuestas de los electrodos de colección 403 en un área que constituye de otro modo la porción plana del electrodo. Las porciones opuestas de rampa 415 se elevan hacia afuera a partir de la porción plana del electrodo, las porciones de rampa 415 terminan en las paredes 456. Las porciones de inclinación o de rampa 415 podrían ser del orden de 1:1 (es decir, de 45°), de manera más preferible, tienen una elevación no más grande de 1:2 (es decir, 25-30°) y todavía de la manera más preferible, más grande de 1:3 (es decir, D15 a 20°) . Las porciones de rampa 415 podrían extenderse hasta una elevación al menos de un espesor de electrodo en altura por encima de la porción plana 406, de manera más preferible, hasta una altura al menos de dos espesores de electrodo, aunque incluso podrían ser
adecuadas alturas más grandes (por ejemplo, elevándose hasta una altura al menos de tres veces el espesor de un espesor de electrodo de colección) . De esta manera, si la porción plana 406 tuviera un espesor de 1 mm, entonces, las trampas de polvo 414 podrían elevarse 1, 2, 3 o más milímetros. La zona de quietud 409 es formada en la región a favor del viento o por detrás de las paredes 416 mediante la nueva dirección del flujo de aire provocada por la trampa de polvo 414 a medida que el aire es relativamente redirigido en forma suave a lo largo de las porciones de rampa 415. En la transición relativamente abrupta de las paredes 416, es creada una región de flujo de aire turbulento. Para afectar el flujo de aire turbulento, las paredes 416 podrían ser formadas con una geometría cóncava dentro de la región 413. Mientras que las trampas de polvo 414 son mostradas como una cuña simétrica con rampas opuestas situadas en cualquier lado de los electrodos de colección 403, podría implementarse una construcción asimétrica con una porción de rampa situada sólo sobre una superficie. Además, mientras que sólo se muestra una trampa de polvo para facilidad de ilustración, podrían incorporarse múltiples trampas de polvo que incluyen trampas de polvo sobre superficies alternantes de cada uno de los electrodos de colección. Además, aunque las trampas de polvo se muestran formadas como cuñas, podrían utilizarse otras configuraciones que incluyen por ejemplo,
geometrías semicilíndricas similares a las mostradas para los salientes de borde delantero 407. Las trampas de polvo también podrían ser creadas formando una placa de espesor uniforme en la configuración deseada en lugar de utilizar un substrato plano que tenga varias estructuras formadas en el mismo originando variaciones del espesor de un electrodo. Por ejemplo, como se muestra en las Figuras 4B y 4C, los electrodos de colección 403A podrían comprender un saliente inicial semicilíndrico 407 formado como un sólido semicilíndrico sobre el borde delantero de una placa, la placa es doblada o configurada de otro modo para incluir las porciones planas 406 y las trampas de polvo 414A. Se observa que las trampas de polvo 414A comprenden una placa de metal que es del mismo espesor que las otras porciones adyacentes del electrodo, es decir, las porciones planas 406. Las trampas de polvo podrían ser formadas por cualquier número de procesos, tal como por el proceso de estampado, etcétera. Una versión completa de forma de esqueleto de un electrodo de colección 403B se representa en la Figura 4D, en donde un saliente 407A es formado como un tubo redondo a la mitad que tiene una superficie exterior curveada que se orienta contra el viento, mientras que la sección de forma de pared plana es orientada a favor del viento. Las mejoras adicionales podrían ser conseguidas
desarrollando las superficies de los electrodos de repulsión 504 para cooperar con los electrodos de colección 403 como se representa en las Figuras 5 y 5A. Con referencia a la Figura 5, los salientes 517 (se muestran dos, uno en cada lado de los bordes delantero y trasero de los electrodos de repulsión 504) crean una turbulencia adicional de aire alrededor de los electrodos de repulsión. Aunque se representan dos salientes 517, podrían utilizarse otros números y colocación. En el presente ejemplo, los salientes 517 son situados en cualquier lado (es decir, "contra el viento" y "a favor del viento") de las trampas de polvo 414 de los electrodos de colección adyacentes 403. Internos a la serie de electrodos 501, los electrodos de repulsión 504 se encuentran en paralelo y flanquean cualquier lado de los electrodos de colección 403. Los salientes 507 sirven para dos propósitos. Los salientes crean una turbulencia adicional de aire e incrementa la intensidad del campo eléctrico en las áreas entre los salientes 414 de los electrodos de colección 403. Este aumento en el campo eléctrico "empuja" las partículas cargadas hacia los electrodos de colección 403 e incrementa la probabilidad que los materiales particulados presentes en el aire (por ejemplo, el polvo) se asentarán y permanecerán sobre las superficies de los electrodos de colección 403. La Figura 5A representa una variación de la estructura de la Figura 5, en donde una forma parcialmente de
esqueleto del electrodo de colección 403A como se representa y se discute con referencia a las Figuras 4B y 4C, es sustituida para la estructura del electrodo de colección de la Figura 4A. Algunos ejemplos de otras posibles estructuras de electrodos de repulsión son representados en la Figura 5B que incluye las modalidades con protuberancias situadas sobre los bordes delantero y/o trasero de los electrodos y/o en una o más ubicaciones de sección intermedia. También se muestran ejemplos de posibles formas en corte transversal que incluyen las estructuras cilindricas y de rampa. Otra configuración del electrodo de repulsión se muestra en la Figura 6. En esta figura, los electrodos de repulsión 604 tienen vacíos o aperturas 619 (es decir, "rupturas") a través del cuerpo del electrodo, de preferencia, los vacíos son alineados »y coincidentes con los salientes 414 de los electrodos de colección 403. De esta manera, las aperturas 619 son alineadas con los salientes 414, de manera que un orificio en el electrodo de repulsión inicie en o ligeramente después (es decir, a favor del viento) y una porción inicial en contra del viento de un saliente adyacente (por ejemplo, en un electrodo de colección) , la apertura termina en una posición en o ligeramente después de una porción o el borde terminal a favor del viento del saliente. Se observa que aunque las
aperturas 619 son representadas con una geometría particular para propósitos de ilustración, la apertura podría ser realizada con distintas modificaciones que incluyen un rango amplio de agujeros y ranuras. Las aperturas 619 además animan el flujo de aire turbulento y mejoran de otro modo la remoción del material particulado. Al mismo tiempo, esta configuración evita la generación de un incremento excesivo del campo eléctrico que de otro modo pudiera ser provocado por la proximidad de los bordes filosos de los salientes 414 en los electrodos de repulsión 604. Debe observarse que los salientes de forma redonda o cilindrica 517 y 607 son situados en los extremos lejanos corriente arriba (borde delantero) y corriente abajo (borde trasero) de los electrodos de repulsión 504 y 604, de manera respectiva. Esta configuración reduce la probabilidad de ocurrencia de una ruptura eléctrica entre los bordes de los electrodos de repulsión y los electrodos de colección, de manera particular, en comparación con la ubicación de estos salientes junto a la parte intermedia de los electrodos. Los datos experimentales han mostrado que la diferencia de potencial entre los electrodos de repulsión y colección es un factor significante para maximizar la eficiencia de colección de polvo del dispositivo. La presente configuración soporta este requerimiento para mantener una diferencia máxima de
potencial entre estos grupos de electrodos sin alentar o facilitar una ruptura eléctrica del fluido de intervención, por ejemplo, mediante la formación de arco eléctrico y/o chisporroteo a través del aire. También debe observarse que, en la modalidad de la
Figura 6, los bordes corriente abajo o traseros de los electrodos de repulsión 604 se encuentran en el interior de los electrodos de colección 403, es decir, los bordes de salida son situados más cerca a la entrada que los bordes de salida de los electrodos de colección. Esta relación además mejora la capacidad de colección de polvo mientras disminuye o minimiza el flujo de iones a través de la salida o escape de la serie y el dispositivo. La Figura 7 es una fotografía de una estructura de electrodo de colección que corresponde con la Figura 2, en donde múltiples capas de material conductivo son colocadas en capas para producir una estructura redondeada de borde delantero. Aunque ciertas modalidades de la presente invención han sido descritas con referencia a las figuras, otras modalidades y variaciones de la misma caen dentro del alcance de la invención. Además, otras modificaciones y mejoras podrían ser realizadas y otras características podrían ser combinadas dentro de la presente descripción. Por ejemplo, las estructuras y métodos detallados en la Solicitud de
Patente de los Estados Unidos Número de Serie xxx,xxx (número de archivo de apoderado 432.008/10101579) presentado del 02 de Diciembre del 2003 y titulada Corona Discharge Electrode and Method of Operating. La misma describe una construcción de electrodos de descarga en corona y un método y un aparato para el rejuvenecimiento de los electrodos de efecto corona que podrían ser combinados dentro del espíritu y alcance de la presente invención a fin de proporcionar mejoras y características adicionales. Debe observarse y entenderse que todas las publicaciones, patentes y solicitudes de patente mencionadas en esta especificación son indicativas del nivel de experiencia en la técnica a la cual se refiere la invención. Todas las publicaciones, patentes y solicitudes de patente son incorporadas en la presente como referencia hasta el mismo alcance como si cada publicación, patente de solicitud de patente individual fuera indicada, específica e individualmente, para que sea incorporada como referencia en su totalidad.