COLETORES GRAVITACIONAIS E CICLONES

Prof. Marcelo José Raiol Souza

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁUNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁCENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E TECNOLOGIACENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E TECNOLOGIA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL – ÊNFASE MADEIRAAGROINDUSTRIAL – ÊNFASE MADEIRA

O coletor de sedimentação gravitacional é um equipamento de controle de emissão de particulados cujo mecanismo de coleta é a força gravitacional. O seu uso mais comum é como pré-coletor que retira o particulado grosso diminuindo a sobrecarga do equipamento de controle final.

Este tipo de equipamento é muito utilizado como etapa prévia de outro sistema de separação ou como tratamento de particulados de diâmetro acima de 50 μm.

Adição de chicanas

Usos, vantagens e desvantagens2.1 - Usos# pré-coletor de partículas grandes (> 40 μm);# para reduzir a carga poluidora do equipamento de controle de particulado final;

2.2 - Vantagens# baixa perda de carga (< 0,5"ca: em geral na faixa de 10 a 25 mm ca);# projeto, construção e instalação simples;# baixo custo de instalação e de manutenção;# não tem limitação de temperatura, exceto pelo material de construção;# coleta a seco: permite recuperação mais fácil.

OBS: A utilização de pré-coletores resulta, em geral, na melhora da performance e aumento da vida útil dos equipamentos de coleta final (filtros de tecido, precipitadores eletrostáticos e lavadores), os quais são mais caros e complexos que os coletores mecânicos.

2.3 - Desvantagens# baixa eficiência para pequenas partículas (<10 μm )# requer espaço relativamente grande para instalação.

O Ciclone é um equipamento industrial do tipo centrifugo de separação de partículas sólidas e gotículas líquida e é o mais amplamente usado nessa finalidade.

Esse tipo de equipamento tem melhor desempenho que os separadores do tipo câmaras gravitacionais e inerciais ou de impacto.

Podem trabalhar a seco ou a úmido, tanto a baixas temperaturas e pressões, como a temperaturas de até 1000°c e pressões de 500 atm.

CICLONES

• Quanto a sua eficiência se torna muito boa para partículas maiores que 10 microns.

• Já para tamanhos menores de partículas, o diâmetro do ciclone torna-se muito pequeno.

• No entanto são menos econômicos que as câmaras gravitacionais para partículas maiores que 200 microns.

• De um modo geral os Ciclones possuem diâmetros de 3 a 6 vezes o diâmetro do duto de entrada e capturam partículas bem maiores que 50 microns.

• ciclones de pequenos diâmetros captam partículas menores, e tem sua eficiência diminuida

O ciclone baseia-se na ação da força centrifuga;

Desaceleração da velocidade dessas partículas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

Ciclones convencionais, bem projetados com diâmetro de corte = 8 μm.

Ciclones de alta eficiência com diâmetro de corte = 3 μ m.

Fator fundamental para o bom funcionamento do ciclone é o seu diâmetro.

Propriedades do resíduo a separar (diâmetro da particula)

EFICIÊNCIA DO CICLONE

Os ciclones podem ser classificados segundo a sua eficiência e perda de carga da seguinte forma:

- ciclones de baixa eficiência: 5 < PC < 10 cm H2O

- ciclones de média eficiência: 10 < PC < 20 cm H2O

- ciclones de alta eficiência (cone longo): 20 < PC < 25 cm H2O

A eficiência de ciclones é muitas vezes caracterizada pelo seu "diâmetro crítico" ou pelo seu "diâmetro de corte".

Expressões:

d corte = d(50) [μ] μg = viscosidade do gás [kg/m.s]b = largura da entrada do ciclone [m] rp = densidade da partícula [kg/m3]Vi = velocidade do gás na entrada do ciclone, de 15 a 21 [m/s] (velocidade das partículas)Nv = número de voltas do "vortex" (3 a 10) - os maiores valores devem ser utilizados para ciclones de alta eficiência (numero de revolução dadas pela partículas no interior do ciclone)

Fatores Relacionados a eficiência:

Velocidade;

Diâmetro e densidade da partícula;

Viscosidade do gás;

Diâmetro do corpo do ciclone.

MULTICICLONES

Multiciclones, formados por Ciclones de pequeno diâmetro com entrada axial utilizados em conjunto, trabalhando em paralelo;

O Multiciclone pode ser utilizado como separador definitivo, quando as exigências com relação à emissão de particulado não sejam inferiores a 100 mg/Nm³.

Sua utilização mais normal ocorre como Pré-Separador, em processos onde o fluxo a ser filtrado apresenta altas temperaturas e/ou particulados de elevada abrasividade,

O Multiciclone é um equipamento projetado e construído para operação em regimes rígidos e contínuos, ou seja, temperaturas elevadas (são comuns operações até 400ºC), instalação ao tempo sob as intempéries e, finalmente, operando/separando particulados muito abrasivos.

apresentam menor perda de carga para eficiências equivalentes;

são mais eficientes;

custam menos;

ocupam menor espaço (se comparar aos vários ciclones que seriam necessários para alcançar a mesma eficiência);

resistem melhor à erosão.

VANTAGENS DOS MULTICLONES EM RELAÇÃO AO CICLONE CONVENCIONAL

OBS: Única desvantagem do multiciclonamento em relação ao ciclonamento é a grande possibilidade de entupimento quando trata materiais higroscópico

- em geral como pré-coletor de partículas médias a

grandes (> 10 μ);

- coletor final em alguns casos;

- No campo de aplicação normal de separadores

centrífugos, emprega-se em instalações funcionando

em regime contínuo.

USOS DO CICLONE

# baixo custo de construção e manutenção;

# perda de carga média a baixa (2 a 6"coluna d’água);

# projeto relativamente simples e fácil de operar;

# exige espaço relativamente pequeno para instalação;

# não tem limitação de temperatura e pressão, exceto pelo material de construção.

VANTAGENS

# baixa eficiência para partículas pequenas;

# possibilidade de entupimento no caso de partículas

adesivas ou higroscópicas.

# possibilidade de abrasão para determinadas partículas

e determinadas velocidades;

# não deve ser utilizado para partículas adesivas.

# em geral necessita de segundo coletor para atender

emissão exigida.

DESVANTAGENS