CONTROLE DE EMISSÕES ATMOSFÉRICAS Prof. Hermes Vazzoler Junior CEFET-ES PROMINP - Programa de...

CONTROLE DE CONTROLE DE EMISSÕES EMISSÕES

ATMOSFÉRICASATMOSFÉRICAS

Prof. Hermes Vazzoler Prof. Hermes Vazzoler JuniorJunior

CEFET-ESCEFET-ESPROMINP - Programa de Mobilização PROMINP - Programa de Mobilização da Indústria Nacional de Petróleo e da Indústria Nacional de Petróleo e Gás Natural Gás Natural

PROBLEMÁTICA DA PROBLEMÁTICA DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICAPOLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

(1) (2) (3)Fontes Poluidoras Atmosfera Receptores

Emissão de contaminantes

Transporte, mistura e

transformação química

SISTEMA RESPIRATÓRIO: SISTEMA RESPIRATÓRIO: ORGANISMO HUMANOORGANISMO HUMANO

POLUENTES DO AR E POLUENTES DO AR E EFEITOS NO ORGANISMO EFEITOS NO ORGANISMO

HUMANOHUMANOPoluente Possíveis efeitos sobre o organismo humanoMonóxido de carbonoCO

Interfere no transporte de oxigênio pelo sangue, combinando-se com as moléculas de hemoglobina. É mortal a partir de certos níveis de concentração.

Dióxido de enxofreSO2

Provoca irritações freqüentes no aparelho respiratório, aumenta o grau de incidência de enfermidades cardiovasculares, modifica o ritmo respiratório e a pressão sangüínea, causa bronquite.

Dióxido de nitrogêneo NO2

Irrita os alvéolos, podendo se combinar no interior dos pulmões com diversos compostos, formando em alguns casos substâncias cancerígenas.

O3 e Hidrocarbonetos oxigenados

Irritação dos olhos, estreitamento das vias respiratórias.

Materiais particulados As partículas com tamanho entre 0,1 e 5 µm alcançam os brônquios. As menores que 0,1 µm tem alta probabilidade de penetrar nos alvéolos, provocando assim danos graves a saúde

OBJETIVOS DO CONTROLE OBJETIVOS DO CONTROLE DAS EMISSÕES DAS EMISSÕES ATMOSFÉRICASATMOSFÉRICAS

• PREVENÇÃOPREVENÇÃO - Evitar que as - Evitar que as substâncias nocivas alcancem a substâncias nocivas alcancem a atmosfera ;atmosfera ;

• PROTEÇÃOPROTEÇÃO - Caso as ações de - Caso as ações de prevenção falhem, busca-se prevenção falhem, busca-se evitar que as substâncias evitar que as substâncias nocivas atinjam o homem e lhe nocivas atinjam o homem e lhe proporcione danos.proporcione danos.

Os instrumentos típicos de prevenção Os instrumentos típicos de prevenção da poluição, para o uso sustentável dos da poluição, para o uso sustentável dos recursos, são melhor sintetizados pelas recursos, são melhor sintetizados pelas seguintes atividades, ordenadas por seguintes atividades, ordenadas por prioridade:prioridade:

• RReduçãoedução de poluição na fonte;de poluição na fonte;• RReuso;euso;• RReciclagem;eciclagem;• RRecuperação energética do resíduo.ecuperação energética do resíduo.

Modelo dos 4Rs

PREVENÇÃO DA PREVENÇÃO DA POLUIÇÃOPOLUIÇÃO

PROTEÇÃO DA PROTEÇÃO DA POLUIÇÃOPOLUIÇÃOAs atividades de proteção contra as emissões As atividades de proteção contra as emissões

atmosféricas consistem muitas vezes na atmosféricas consistem muitas vezes na aplicação de medidas indiretas de controle da aplicação de medidas indiretas de controle da poluição do ar, que consistem em evitar que ar poluição do ar, que consistem em evitar que ar poluído chegue ao homem. Algumas dessas poluído chegue ao homem. Algumas dessas medidas são: medidas são: • Planejamento da ocupação das áreas urbanas;Planejamento da ocupação das áreas urbanas;• Projeto eficiente das dimensões das chaminés;Projeto eficiente das dimensões das chaminés;• Substituição de matérias-primas, Substituição de matérias-primas, combustíveis e equipamentos tecnologicamente combustíveis e equipamentos tecnologicamente defasados;defasados;• Operação e manutenção adequada dos Operação e manutenção adequada dos equipamentos produtivos.equipamentos produtivos.

EQUIPAMENTOS DE EQUIPAMENTOS DE CONTROLE DE EMISSÕES CONTROLE DE EMISSÕES

ATMOSFÉRICASATMOSFÉRICAS• Os equipamentos de proteção ambiental Os equipamentos de proteção ambiental

relacionados ao controle das emissões relacionados ao controle das emissões atmosféricas são chamados atmosféricas são chamados popularmente de “Filtros de Ar” ou popularmente de “Filtros de Ar” ou “Coletores”.“Coletores”.

• Os principais equipamentos de controle Os principais equipamentos de controle de emissões atmosféricas são: de emissões atmosféricas são: Filtros de Filtros de Manga, Lavadores de Gases, Manga, Lavadores de Gases, Precipitadores Eletrostáticos, Ciclones e Precipitadores Eletrostáticos, Ciclones e Multiciclones, Câmaras de Multiciclones, Câmaras de Sedimentação e Pós-Queimadores de Sedimentação e Pós-Queimadores de Gases.Gases.

Fatores de influencia na Fatores de influencia na escolha do coletor de escolha do coletor de

poluentes atmosféricospoluentes atmosféricos• Grau de purificação desejado;Grau de purificação desejado;• Concentração, tamanho e distribuição Concentração, tamanho e distribuição granulométrica das partículas;granulométrica das partículas;• Propriedades físicas dos contaminantes Propriedades físicas dos contaminantes (viscosidade, umidade e densidade);(viscosidade, umidade e densidade);• Propriedades químicas do contaminante;Propriedades químicas do contaminante;• Condições do ar de transporte Condições do ar de transporte (temperatura, pressão e umidade);(temperatura, pressão e umidade);• Facilidade de limpeza e manutenção;Facilidade de limpeza e manutenção;• Fatores econômicos.Fatores econômicos.

EFICIÊNCIA EFICIÊNCIA GRAVIMÉTRICA DE UM GRAVIMÉTRICA DE UM

COLETORCOLETOR

coletor no entra que tecontaminan de Massacoletado tecontaminan de Massa

e

se

CCC

EXEMPLO 1: CÁLCULO DA EXEMPLO 1: CÁLCULO DA EFICIENCIA EFICIENCIA

GRAVIMÉTRICAGRAVIMÉTRICAUma amostragem de dutos/chaminés foi realizada Uma amostragem de dutos/chaminés foi realizada com o objetivo de se determinar a eficiência com o objetivo de se determinar a eficiência gravimétrica de um coletor de material particulado. gravimétrica de um coletor de material particulado. A amostragem consistiu de três coletas e os A amostragem consistiu de três coletas e os resultados obtidos estão ilustrados na tabela abaixo. resultados obtidos estão ilustrados na tabela abaixo. Calcule a eficiência média do coletor: Calcule a eficiência média do coletor:

Coleta 1 Coleta 2 Coleta 3

Concentração de entrada no coletor

1210 g/Nm3 1370 g/Nm3 1150 g/Nm3

Concentração de saída no coletor

85 g/Nm3 92 g/Nm3 78 g/Nm3

EFICIÊNCIA EFICIÊNCIA GRAVIMÉTRICA DE GRAVIMÉTRICA DE

COLETORES EM SÉRIECOLETORES EM SÉRIE

)1)...(1).(1).(1(1 321 nT

A eficiência total (T) de n coletores distintos em série pode ser calculada como

EXEMPLO 2: CÁLCULO DA EXEMPLO 2: CÁLCULO DA EFICIENCIA EFICIENCIA

GRAVIMÉTRICAGRAVIMÉTRICAO fabricante de um ciclone afirma que O fabricante de um ciclone afirma que sua eficiência é de no mínimo 72%, sua eficiência é de no mínimo 72%, enquanto que um outro fabricante enquanto que um outro fabricante afirma que a eficiência mínima do filtro afirma que a eficiência mínima do filtro de mangas que ele produz é de 94%. de mangas que ele produz é de 94%. Assumindo que os fabricantes estão Assumindo que os fabricantes estão corretos em suas afirmações, diga qual é corretos em suas afirmações, diga qual é a eficiência mínima deste sistema, caso a eficiência mínima deste sistema, caso os coletores sejam montados em série:os coletores sejam montados em série:

CÂMARAS DE CÂMARAS DE SEDIMENAÇÃO OU SEDIMENAÇÃO OU

CÂMARAS CÂMARAS GRAVITACIONAISGRAVITACIONAIS• As Câmaras Gravitacionais fazem o uso da As Câmaras Gravitacionais fazem o uso da

ação da gravidade atuando sobre partículas ação da gravidade atuando sobre partículas carregadas pelo fluxo de ar.carregadas pelo fluxo de ar.• Com o fim de se obter um tempo de Com o fim de se obter um tempo de permanência adequado para a partícula permanência adequado para a partícula ficar no interior da câmara, deve-se ficar no interior da câmara, deve-se procurar controlar a velocidade do ar procurar controlar a velocidade do ar contaminado, de tal modo, que ele passe tão contaminado, de tal modo, que ele passe tão lentamente quanto o possível para ocorrer a lentamente quanto o possível para ocorrer a decantação (deposição) do material decantação (deposição) do material particulado por efeito da gravidade particulado por efeito da gravidade


CÂMARAS CÂMARAS GRAVITACIONAISGRAVITACIONAIS

As vantagens deste tipo de coletor sobre os outros é que ele pode ser facilmente construído, apresentando baixo custo de fabricação e de manutenção. Como desvantagem, ele necessita de uma grande área livre.


CÂMARAS CÂMARAS GRAVITACIONAISGRAVITACIONAIS• De forma geral, as câmaras De forma geral, as câmaras

gravitacionais não devem ser utilizadas gravitacionais não devem ser utilizadas para coletar partículas de tamanho para coletar partículas de tamanho médio inferior a 100 µm. médio inferior a 100 µm.

• Outra questão importante, é que quando Outra questão importante, é que quando a distribuição de tamanho do material a distribuição de tamanho do material particulado contido no ar contaminado particulado contido no ar contaminado for muito grande, a câmara gravitacional for muito grande, a câmara gravitacional deve ser usada como um pré-coletor.deve ser usada como um pré-coletor.

CICLONES E CICLONES E MULTICICLONESMULTICICLONES

Os ciclones ou coletores Os ciclones ou coletores centrífugos são centrífugos são equipamentos de coleta equipamentos de coleta de material particulado, de material particulado, cujo mecanismo de cujo mecanismo de ação á da utilização da ação á da utilização da força centrífuga que força centrífuga que atua sobre as partículas atua sobre as partículas do próprio do próprio contaminante. contaminante.


• Os ciclones possuem eficiência de Os ciclones possuem eficiência de coleta superior a da câmara de coleta superior a da câmara de sedimentação, contudo, seu custo sedimentação, contudo, seu custo operacional e de aquisição é superior, operacional e de aquisição é superior, mas somente um pouco mais elevado;mas somente um pouco mais elevado;

• Os ciclones substituem as câmaras de Os ciclones substituem as câmaras de sedimentação com grande vantagem, sedimentação com grande vantagem, tornando as últimas raramente tornando as últimas raramente empregadas nas áreas industriais empregadas nas áreas industriais próximas aos grandes centros urbanos.próximas aos grandes centros urbanos.


Esquema de um ciclone (esquerda) e uma fotografia real de Esquema de um ciclone (esquerda) e uma fotografia real de conjunto de ciclones.conjunto de ciclones.


Esquema de um muliciclone Esquema de um muliciclone (esquerda) e uma imagem (esquerda) e uma imagem tridimensional de um tridimensional de um multiciclone (acima).multiciclone (acima).

FILTRO DE MANGASFILTRO DE MANGAS O processo de filtragem é um dos mais O processo de filtragem é um dos mais antigos métodos de remoção de partículas de antigos métodos de remoção de partículas de um fluxo de ar contaminado, apresentado um fluxo de ar contaminado, apresentado altas eficiências para uma ampla gama de altas eficiências para uma ampla gama de tamanhos de partículas. tamanhos de partículas.

FILTRO DE MANGASFILTRO DE MANGASCom o uso, as Com o uso, as mangas dos mangas dos filtros de filtros de mangas mangas começam a se começam a se impregnar de impregnar de partículas, partículas, reduzindo-se a reduzindo-se a eficiência deste eficiência deste tipo de coletor. tipo de coletor. Daí, a Daí, a necessidade de necessidade de se limpar se limpar constantemente constantemente as mangas.as mangas.

FILTRO DE MANGASFILTRO DE MANGAS

Uma das formas de se limpar as mangas é através de sacudidas, que ocorrem por intermédio de um martelo acionado por um motor elétrico (método antigo, pouco eficiente).

FILTRO DE MANGASFILTRO DE MANGASO outro método de limpeza das mangas é através de pulsos de ar comprimido contra a corrente, que é o modo mais confiável e eficiente de limpeza.

FILTRO DE MANGASFILTRO DE MANGAS• Os filtros de manga são o modo mais Os filtros de manga são o modo mais

barato de coleta de contaminantes de barato de coleta de contaminantes de pequena granulometria;pequena granulometria;

• Em geral, os filtros de manga são Em geral, os filtros de manga são montados em série com um ciclone montados em série com um ciclone que o antecede, produzindo assim, que o antecede, produzindo assim, uma otimização no processo de coleta uma otimização no processo de coleta (ciclone coleta partículas maiores e o (ciclone coleta partículas maiores e o filtro de manga as maiores).filtro de manga as maiores).

PRECIPITADORES PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOSELETROSTÁTICOS

Nestes coletores o ar contaminado com Nestes coletores o ar contaminado com material particulado é submetido a uma material particulado é submetido a uma elevada diferença de potencial elétrico, desta elevada diferença de potencial elétrico, desta forma, as partículas se ionizam e se forma, as partículas se ionizam e se depositam nas placas coletoras que possuem depositam nas placas coletoras que possuem sinal elétrico oposto ao delas. sinal elétrico oposto ao delas.


Para que a coleta de Para que a coleta de contaminantes contaminantes ocorra por ocorra por eletrostática, de eletrostática, de forma eficiente, o forma eficiente, o poluente deve ser poluente deve ser susceptível a susceptível a ionização, pois ionização, pois materiais que não materiais que não responderem a estes responderem a estes estímulos elétricos estímulos elétricos não serão coletados não serão coletados pelas placas. pelas placas.


O custo de um precipitador eletrostático O custo de um precipitador eletrostático industrial é bem alto, e assim poucas empresas industrial é bem alto, e assim poucas empresas terão condições de fazer tal investimento. terão condições de fazer tal investimento. Porém, ele apresenta uma série de vantagens, Porém, ele apresenta uma série de vantagens, entre elas podemos citar:entre elas podemos citar:• Pequena perda de carga em comparação com Pequena perda de carga em comparação com a perda encontrada nos filtros de mangas;a perda encontrada nos filtros de mangas;• Facilidade de limpeza das placas com Facilidade de limpeza das placas com vibração (normalmente feitas por meio de vibração (normalmente feitas por meio de marteletes mecânicos);marteletes mecânicos);• Vida útil bastante longa;Vida útil bastante longa;• Capacidade de operarem com gases quentes.Capacidade de operarem com gases quentes.

LAVADORES DE GASESLAVADORES DE GASES São equipamentos coletores que usam São equipamentos coletores que usam a ação de lavagem, ou seja, o gás a ação de lavagem, ou seja, o gás contendo o contaminante deve entrar contendo o contaminante deve entrar em contato com o líquido lavador e em contato com o líquido lavador e assim o contaminante se agregará ao assim o contaminante se agregará ao líquido por impactação inercial (caso o líquido por impactação inercial (caso o contaminantes sejam partículas) ou por contaminantes sejam partículas) ou por absorção (caso os contaminantes sejam absorção (caso os contaminantes sejam gasosos).gasosos).

LAVADORES DE GASESLAVADORES DE GASES

Lavador aplicado a captura de partículas por meio da Lavador aplicado a captura de partículas por meio da impactação inercial.impactação inercial.

LAVADORES DE GASESLAVADORES DE GASESUm outro sistema de lavagem consiste em forçar o fluxo de ar contaminado para dentro de um banho com líquido lavador. Esse liquido trabalha como um absorvedor de contaminantes, mantendo-o no banho.

LAVADORES DE GASESLAVADORES DE GASES

QUEIMADORES DE QUEIMADORES DE GASESGASES

Quando os contaminantes gasosos são Quando os contaminantes gasosos são perigosos (reativos, combustíveis, perigosos (reativos, combustíveis, nocivos) ou de forte odor, e ainda, os nocivos) ou de forte odor, e ainda, os lavadores de gases com líquidos lavadores de gases com líquidos absorvedores não forem eficientes, a absorvedores não forem eficientes, a única solução possível é efetuar a única solução possível é efetuar a queima do contaminante, numa queima do contaminante, numa caldeira por exemplo, e se produzir caldeira por exemplo, e se produzir energia por meio de uma turbina.energia por meio de uma turbina.

QUEIMADORES DE QUEIMADORES DE GASESGASES

Caldeiras IndustriaisSistema de Queima de gases por meio de uma Caldeira industrial

COMPARAÇÃO ENTRE OS COMPARAÇÃO ENTRE OS COLETORES DE COLETORES DE

CONTAMINANTESCONTAMINANTESTIPOTIPO EFICIÊNCIAEFICIÊNCIA CUSTO DE CUSTO DE

AQUISIÇÃOAQUISIÇÃOCUSTO CUSTO OPERACIONAOPERACIONALL

Câmara de Câmara de SedimentaçãoSedimentação

60%60% 11 11

CicloneCiclone 85%85% 22 22Torre de Torre de LavagemLavagem

95%95% 66 66

Precipitador Precipitador eletrostáticoeletrostático

99%99% 1010 55

Filtro de Filtro de Manga Manga (moderno)(moderno)

99%99% 77 99

Escala de valor: 1 – menor valor, ...., 10 – maior valor.

ESCOLHA DO COLETORESCOLHA DO COLETOR1) PADRÕES DE EMISSÃO

2) DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA MÍNIMA DE COLETA

3) LISTAR OS COLETORES QUE ATENDAM AOS ITENS 1 E 2.

4) CARACERIZAR O PROCESSO PRODUTIVO E SUAS CONDIÇÕES.

5) MENSURAR OS CUSTOS DE CONTROLE DE CADA OPÇÃO DE COLETOR.

6) ESCOLHER O COLETOR, TOMANDO COMO BASE AS INFORMAÇÕES DOS ITENS 1 A 5.

MUITO SUCESSO A TODOS, FIM!

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