Separadores de Particulas

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Separadores de partculas 29 Maio 2010

SEPARADORES DE PARTCULAS E GASES

(Apontamentos elaborados com base no Livro Ventilao Industrial - Macintyre)

1 PURIFICAO DO AR

1.1 Genrico

Os vapores, gases e poeiras contidos no ar e capturados com os dispositivos estudados, devem ser

removidos do mesmo, a fim de que o ar possa ser liberado na atmosfera ambiente devidamente

purificado e permitindo muitas vezes a recuperao dos produtos separados para outros fins.

Os equipamentos para este fim, podem dividir-se nos seguintes grupos:

a) Filtros de ar

So empregados, normalmente na tomada de ar exterior, nas instalaes de ventilao e ar

condicionado. So usados tambm na reteno de poeiras produzidas em ambientes fechados e

instalados prximo do local de captura.

b) Colectores de poeiras

Destinados a remover cargas considerveis de poeiras oriundas de processos industriais. A

amplitude do grau de concentrao de poeiras muito grande e pode variar de 100 at 20.000

vezes o teor de concentrao para os quais os filtro de ar so destinados a operar.

c) Lavadores de gases, torres de absoro, condensadores, depuradores, incineradores.

Destinam-se remoo de gases e vapores do ar antes da liberao do mesmo. Quando se trata

de dissoluo de gases ou vapores na gua, pode vir a ser necessrio um tratamento qumico

complementar.

1.2 Factores a considerar na escolha do equipamento

Na escolha do tipo de equipamento, devem levar-se em considerao alguns pontos importantes,

nomeadamente:

a) Concentrao e tamanho das partculas do contaminante.

Os contaminantes em sistemas de exausto abrangem uma faixa muito extensa de concentraes

e dimenses de partculas. As Tabelas em anexo, neste Captulo, permitem uma avaliao quanto

ao tamanho das partculas e os mtodos de eliminao dos poluentes de acordo com a natureza

das partculas.

b) Grau de purificao exigida.

Para muitos tipos de agentes poluidores, existem recomendaes e regulamentos que fixam os

teores de concentrao e grau de purificao, dependentes da natureza e propriedades do

contaminante e do risco de dano para a sade e ecologia.

c) Caractersticas do ar ou gs transportadores do poluente.

Exercem um papel importante na seleco e tipo de purificador a adoptar. (Correntes de ar ou



vapores acima de 80C, limitam o uso de colectores de tecido de algodo. A ocorrncia de

condensao de vapor de gua pode empastelar ou impedir a passagem do ar ou das partculas

em colectores do tipo centrfugo. A resistibilidade elctrica das partculas pode impedir a

precipitao electrosttica. A composio qumica da mistura gasosa poder ser factor

determinante da corroso de colectores metlicos de tipo seco).

Em relao s propriedades do gs transportador devem atender-se aos seguintes pontos:

a) Viscosidade

Influi na potncia requerida do equipamento mecnico e no rendimento da operao de coleta.

b) Combustibilidade

No caso do gs transportador ser inflamvel ou explosivo, aconselha-se o emprego de lavadores

ou depuradores em vez dos precipitadores electrostticos.

c) Agressividade qumica

Os gases e vapores transportados no devem reagir com o material que constitui os filtros, dutos

e equipamentos.

Em relao s propriedades do contaminante, devem atender-se aos seguintes pontos:

a) Concentrao.

Uma elevada concentrao ou carga de p conduz s vezes ao entupimento de filtros e ciclones.

Pode ter que realizar-se a reteno em estgios sucessivos, comeando-se pela reteno das

poeiras mais grossas.

b) Solubilidade

O rendimento de um lavador de gases maior quando o gs se dissolve facilmente na gua.

c) Combustibilidade

Quando se pretende que o poluente seja incinerado, deve atender-se a eventuais riscos de

exploso.

Agressividade qumica

Do mesmo modo que para o caso do gs transportador, o poluente no deve reagir com os

materiais dos filtros, colectores, ventiladores, dutos etc.

1.3 Eliminao das Partculas

Em geral os equipamentos que realizam a operao de separao e eliminao das partculas so

classificados, de acordo com o princpio fsico ou mecnico segundo o qual o objectivo alcanado. A

separao dos poluentes da corrente de ar pode ser obtida por:

Aco de filtragem atravs de um meio poroso: filtros planos e de saco. (Dimenses at ~5

, para os filtros planos e de ~1 at ~50 , para os filtros de saco).

Aco de foras de inrcia: colectores inrciais. (Dimenses de ~ 50 at 200 ).

Aco da gravidade: colectores gravitacionais. (Dimenses de ~ 100 at 200 ).

Aco das foras centrfugas: colectores centrfugos, conhecidos como ciclones. (> a 5 )



Aco de humedecimento ou lavagem pela gua. Realizam uma aco de impactao,

intercepo, dissoluo, difuso e condensao. So os lavadores, cmaras ou torres de

borrifo, ou precipitadores dinmicos hmidos. Os lavadores ou absorvedores por via hmida

so designados genericamente, por scrubbers. (Dimenses de ~ 1 at 10 ).

Aco de ionizao e atraco electrosttica. So os precipitadores electrostticos (~ 0,1 at

100 ).

1.4 Separao de Contaminantes Gasosos

Quando o contaminante forma uma soluo gasosa com o ar, necessrio recorrer a operaes fsicas

para conseguir a separao e colecta do mesmo e que so:

Absoro por um lquido no qual o gs seja solvel. Baseiam-se neste fenmeno fsico as

torres de enchimento, as torres de prato, as torres de borrifo, os absorvedores tipo Venturi

etc.

Adsoro, que vem a ser a capacidade que certas substncias de alta porosidade possuem de

captao de determinados poluentes pela aco de foras de atraco moleculares

superficiais. As mais empregues dentre estas substncias, denominadas adsorvedoras, so o

carvo activado, a alumina activada e a slica-gel.

Incinerao de resduos gasosos, desde que os gases resultantes no sejam, por sua vez

tambm poluidores. So os queimadores de chama directa e os ps-queimadores catalticos.

Condensao de vapores, por efeito de arrefecimento dos mesmos, realizado em

condensadores.

2 COLECTORES GRAVITACIONAIS Consistem essencialmente numa cmara, em geral metlica, de dimenses grandes relativamente s

do ducto que nela insufla o ar com as partculas em suspenso, a fim de reduzir a velocidade de

escoamento, permitindo a deposio das partculas

de grande dimetro, em consequncia do peso das

mesmas.

Fazem assim recurso interrupo brusca do

movimento das partculas, de modo a que estas

deixem de ser suportadas aerodinmicamente pelo

fluxo de ar e fiquem sujeitas aco da gravidade e

possam cair.

So utilizados partculas relativamente grandes (100

a 200 microns).

O escoamento nos colectores gravitacionais realiza-

se em regime turbulento, devido existncia de



componentes verticais no movimento, o que explica a dificuldade das partculas pequenas em se

depositarem acabando por ser transportadas pelo fluxo de ar para o exterior.

Os colectores de cmara gravitacional ou de sedimentao, so os mais simples e de mais fcil

operao.

A Fig. Anterior mostra um colector gravitacional de cmara nica. O p acumulado periodicamente

retirado pela abertura A.

Para que as partculas pequenas e mdias fossem retidas, seria necessrio que as dimenses da

cmara fossem muito grandes, pelo que, quando existem partculas numa grande escala de

dimenses, prefere usar-se

a cmara gravitacional

como um primeiro estgio

de um colector de filtragem.

Consegue-se uma mais

efectiva deposio de

partculas mdias e at

pequenas com o emprego

de cmaras gravitacionais

mltiplas, nas quais o

escoamento se aproxima do

regime laminar. A Fig. ao

lado mostra um colector

desse tipo.

Uma soluo encontrada

para se conseguir uma

maior deposio de ps

finos consiste em usar-se

uma cmara com

"chicanas", isto , com

placas dispostas alternadamente, de modo a se formarem redemoinhos de eixo perpendicular

direco do escoamento. o que se v representado de modo esquemtico na Fig anterior

2.1 Aplicaes dos colectores de cmaras gravitacionais

Apesar do considervel espao que ocupam e de no reterem satisfatoriamente partculas pequenas,

este tipo de colector apresenta certas vantagens que o recomendam pelo menos como um pr-

colector em indstrias alimentcias (cascas e pelculas), na colecta de cinzas em caldeiras a carvo e

em operaes de refinagem de metais.

So de baixo custo, simples de projectar e construir, desgastam pouco, consomem pouca potncia e

podem receber gases em elevadas temperaturas.



3 COLECTORES DE CMARAS INERCIAIS Os colectores de cmaras inerciais funcionam para partculas de no mnimo 50 a 200 mcrones.

Devido inrcia, uma partcula tende a conservar sua trajectria rectilnea e esta trajectria s ser

alterada pela aplicao de uma fora ou oposio directa por um obstculo.

Com base no facto, de que as partculas tendem a conservar sua trajectria rectilnea, constroem-se

cmaras em que se faz desviar o sentido do fluxo e onde as partculas mais pesadas, pela sua maior

inrcia, seguem em linha recta, caindo em um dispositivo de captao.

Os colectores de cmaras inerciais funcionam satisfatoriamente para partculas de no mnimo 50 a 200

microns, conforme o tipo e tamanho do colector.

O rendimento das cmaras inerciais, aproximadamente o mesmo que o das cmaras gravitacionais.

A perda de carga ir depender do nmero e forma dos anteparos ou deflectores, da velocidade do ar.

do material de fabricao e do acabamento das superfcies. Varia em geral de 25 a 75 mm ca.

3.1 Aplicaes dos colectores de cmaras inerciais

As cmaras inerciais so em geral usadas para colectar as partculas de maior tamanho e elevado

peso especfico, funcionando como pr-colectores, de modo a reduzir a carga de colecta no colector

principal. Requerem pouca potncia dos ventiladores, so fceis de construir, de baixo custo e podem

ser usadas com gases em temperaturas elevadas.

4 COLECTORES CENTRFUGOS OU CICLONES

4.1 Princpio de funcionamento

Nos separadores centrfugos estabelece-se um movimento rotativo para o ar, de modo que a fora

centrfuga aplicada s partculas. sendo maior que as foras de resistncia aerodinmica e da

gravidade, faz com que as mesmas sejam lanadas de encontro as paredes, retirando-as do



escoamento. Para que seja alcanado este resultado, faz-se com que o ar penetre tangencialmente

periferia da parte superior de um cilindro ou cone, de modo a criar um fluxo helicoidal descendente

que, ao atingir a parte inferior de um cone, e devido presso do ar retoma um fluxo helicoidal

ascendente central at a boca de sada na parte superior do cilindro, designado normalmente por fluxo

reverso.

A figura anexa representa esquematicamente um ciclone muito empregado, possuindo um cilindro e

uma parte inferior cnica. O caudal de ar, Q, contendo partculas penetra tangencialmente de modo

que suas molculas descrevem hlices cilndricas inicialmente e cnicas ao penetrarem no trecho

cnico inferior. Em virtude do movimento helicoidal descendente assumido pelo ar e do escoamento

de uma pequena vazo de ar pela parte inferior do cone, as partculas slidas encaminham-se para

essa abertura no vrtice do cone, sendo ento

captadas em sacos ou outros dispositivos.

Os ciclones so separadores muito eficientes para as

partculas de dimetro elevado, at 200 , como as

que resultam das indstrias de madeiras,

metalomecnica cimenteiras, produo qumica de

granulados e em p, e desde que tenham elevada

eficincia substituem com vantagem outros

separadores de custo mais elevado. Em processos

em que o ar sai a temperatura elevada, so os

nicos separadores que se podem aplicar.

4.2 Definio de partcula separvel dimetro d0

Podemos definir um dimetro d0 , (cut-off), para as

partculas, tal que:

Partculas com dimetro acima de d0:

devido elevada fora centrfuga, por terem

peso elevado, sero projectadas contra as

paredes do separador e como tal separadas do

escoamento.

Partculas com dimetro abaixo de d0:

devido reduzida fora centrfuga, por

terem pouco peso, manter-se-o em suspenso

no escoamento e voltaro a sair do separador,

sem que tenham sido ento separadas.

A expresso que permite estimar este dimetro d0, pode determinar-se se admitirmos por

simplificao de demonstrao, que todo o separador cilndrico e que o canal interior tem uma coroa



circular dada pela diferena dos dimetros r1 e r2 , que correspondem largura da boca de entrada

be = r2 - r1.

O movimento da partcula regido em todo o seu percurso, pelo equilbrio entre a fora centrfuga,

que puxa a partcula para fora da linha de velocidade

do escoamento e a fora da resistncia

aerodinmica, que contraria esta tendncia

obrigando a partcula a manter-se na linha de

escoamento, ou seja Fc = Fr.

Neste movimento no se considera o efeito da fora

da gravidade, pelo facto das duas anteriores foras

terem um peso substancialmente superior ao da

gravidade.

A fora centrfuga dada por:

r

vdr

vv

r

vmFc tp

tparticulaesfera

t2322

..

6... pi ===

sendo vt a velocidade tangencial, (ou de transporte),

dada pela expresso Nrrvt ==

com N, velocidade angular da partcula e r o raio da

trajectria.

A fora de resistncia aerodinmica dada pela lei

de Stocks, expressa pela expresso:

dtdrdFr pi3=

sendo a viscosidade do ar; d o dimetro da

partcula e dr/dt a velocidade de aproximao da

partcula parede.

Pelo equilbrio destas foras, centrfuga e de

resistncia aerodinmica, ao longo do movimento da

partcula, ser:

FcFr = ou seja r

vddtdrd tp

23

63 pipi =

ou separando as variveis e integrando as mesmas:,

= drrvddt

tp22

18

.



Esta integrao pode dar o tempo que a partcula mais desfavorvel, ou seja a que entra no

alinhamento do raio r2, leva a atingir o raio r1, ao longo do seu movimento, suspensa no escoamento.

Ser dado por:

)(9 22212212 rrvd tprr=

.

O que se pretende encontrar a partcula d0, a que entra alinhada com o raio r2 e d as voltas

completas no interior do separador, ou seja N voltas, at atingir o raio r1 e ser capturada pela fora

centrfuga, no limite do seu percurso e demora um tempo total dado por Total , ou seja:

)(9 2221220

rrvd tp

Total =

, ou seja

Ttp v

rrd

2

22

212

0)(9

=

Esta partcula suficientemente pequena e mantm-se em suspenso no escoamento, e tem portando

uma velocidade idntica a este, ao passo que as partculas maiores no o acompanham, atrasando-se

e como tal so apanhadas pela fora centrfuga e seguramente separadas.

Podemos calcular a velocidade desta partcula a partir da velocidade do escoamento entrada, ve,a

qual se mantm ao longo do raio mdio do canal de escoamento, rm, ou seja:

entrdae A

Qv = e tambm pela expresso

v

m

e

rv

1

2

pi= ,

sendo 2

21 rrrm+

= e v1 = tempo de uma volta no separador

O percurso da partcula d0, demora assim um tempo total Total , dado por :

eee

mvTotal

v

rrNNrrv

Nv

rN )(.2

.

2.

2.

21211

+=

+===

pipipi

Substituindo o valor do tempo total, total na expresso d0 ser:

)()(9

212

21

222

0rrNv

vrrdtp

e

+

=

pi

Como para as partculas mais pequenas, onde se inclui d0, a velocidade de transporte vt, coincide com

a velocidade do escoamento, definido pela velocidade entrada do separador, ve, podemos ter a

expresso de d0, dada por:



Nvvrrd

ep

e

pi

221

0)(9

= ou seja Nvrrd

ep pi )(9 21

0

=

e designado por be a largura da boca de entrada, be = r1 r2, pode estimar-se a fronteira das

partculas a separar em funo do dimetro d0.

Nvbd

ep

e

pi9

0 =

Constata-se assim que:

Para partculas de pequeno dimetro, so mais eficazes os ciclones de cilindro e cone grande, (N

elevado).

Para partculas de dimetro superior a 60 m, (casos do p de serragem de madeira, fibras txteis

e p de esmeril), os ciclones podero ter cilindro e cone mais pequeno, com dimetros da ordem

dos 3,5 a 5 vezes o dimetro do tubo de entrada.

4.3 Perdas de carga nos separadores centrfugos

A perda de carga do separador pode ser dada pela expresso geral dos captores, ou seja

2

..

2s

v

vFpFp == , sendo F o Factor de perda de carga, que depende da relao entre as reas

do tubo de entrada Ae, e a rea do tubo de sada, As, podendo exprimir-se ainda pela relao

s

e

AAFF .0= , e quando Ae=As, 25,10 = FF e vs a velocidade no tubo de sada.

4.4 Problema de aplicao -1

Considere um separador centrfugo, onde so tratados 7.200 m3/h, de ar a 20 C, com poeiras de

limalha de ferro em suspenso.

Alnea a)

Qual o dimetro da menor partcula a separar, considerando os seguintes dados:

Velocidade entrada Ve =18 m/s

Largura da boca de entrada be=0,25 m

Nmero mximo de voltas N=5

Densidade das partculas p=7,85 x 103 kg/m3

Viscosidade do ar a 20 C - = 1,8 x 10-5 kg/ms

Alnea b)



Se a densidade das partculas fosse apenas metade da anterior, qual o dimetro da menor partcula

separvel ?

Resoluo:

Alnea a) 2,4102,4514,31810.85,7

25,010.8,19 63

5

0 ===

xxxx

xxd

Alnea b) 191019514,318210.85,7

25,010.8,19 63

5

0 ===

xxxx

xxd

4.5 Problema de aplicao -2

Calcular a perda de carga do separador anterior, admitindo que as reas de sada e de entrada

apresentam a seguinte relao: As/Ae = 1,5, para as temperaturas do ar a 20c e a 150 C.

83,05,1

1.25,1.0 ===

s

e

AAFF

( ) PavFpFp sv 25,73225,125,1/18

.83,02

..

22

====

com o valor da densidade do a 1,225 kg/m3.

Para 150 C, necessrio fazer a correco da densidade do ar, pela lei dos gases perfeitos:

RTp =1

. ou seja 2211 TT = e portanto 2

112 .T

T =

e para o valor da perda de carga, ser:

2

11

1

212 .. T

Tppp ==

e substituindo Pap 73,50)273150()27320(

.25,732 =++

=

A estudar em captulo separado, em face da importncia e utilizao frequente deste separador.

5 FILTROS DE MANGAS Tm a forma de sacos alongados tubulares. O ar pode entrar pelo interior ou pelo exterior e neste

caso tomam o nome de filtros de manga reversos. Os filtros podem ser constitudos por sacos verticais

ou cmaras horizontais.

Em ambos os tipos, o ar antes de entrar nos sacos propriamente ditos, passa por um espao de pr

separao, pr-separador, para conduzir as partculas mais pesadas ao colector ou tremonha, de



modo a que apenas as partculas mais finas passem pelo tecido das mangas tubulares.

Os compartimentos onde se instalam os filtros de manga so conhecidos pela designao de "bag-

houses".

Para a limpeza do filtro, so empregadas as seguintes solues:

- Agitao ou raspagem das mangas, manual ou

mecanicamente, aps a interrupo da passagem do ar.

- Limpeza das mangas ou sacos pela introduo de ar

comprimido, em sentido contrrio. o sistema de fluxo

reverso.

Os filtros de mangas de fluxo reverso, tem a

configurao conforme figuras abaixo. O ar penetra,

nestes casos, de fora para dentro e sai pela parte

superior, atravs da boca colocada lateralmente.

Possuem igualmente um pr-colector na parte inferior.

As mangas so sustentadas por uma armao interna de vergalhes, que mantm a forma cilndrica,

mas com uma deformao cncava nas paredes laterais, devido fora de impulso do escoamento de

ar. A poeira aglomera-se assim na superfcie externa. Periodicamente, uma injeco de ar comprimido

no Venturi, introduz um grande volume de ar, que insuflando fortemente a manga, de dentro para

fora, obriga a poeira aglomerada em partculas maiores e portanto mais pesadas a cair para a parte

inferior do colector. Nos desenhos anexos mostram-se estas duas situaes.



5.1 Tipo de poeiras a filtrar

As poeiras a separar nos filtros em saco , podem classificar-se em trs grandes grupos:

Ps finos, com menos de 1 :

Negro de fumo, fumaas, leite em p, tinta de papel, argila, amido, pigmentos de tintas,

corantes

Ps maiores que 3 :

Alumnio, pigmentos de cermica, carvo de

pedra, argila, ps de pedra, acar, calcrio,

cimento, gesso

Ps maiores que 10 :

P de papelo, flor, poeira de sementes,

serragem, areia, forragem, tabaco, asbesto, etc.

Os filtros de manga, so em geral, dispostos em

baterias ou conjuntos, de modo a se conseguir a

rea de filtragem necessria Quando a instalao

contm vrias seces de mangas de filtro

dispostas em ziguezague, pode realizar-se a

limpeza dos filtros de uma das seces, mantendo as demais em operao normal.

A taxa de filtragem de um filtro de mangas de 200 a 300 m3/h de ar por m2 de superfcie filtrante.

6 FILTROS ELECTROSTTICOS Embora no se podendo incluir-se no capitulo de filtragem em meio poroso, introduzido nestes

apontamentos um captulo sobre este tipo de filtros.

Os filtros electrostticos usam como processo de filtragem, a propriedade das cargas elctricas

positivas ou negativas serem atradas por placas carregadas electricamente com sinal contrrio. Estes

filtros so constitudos de duas seces.

Seco de Ionizao:

Uma malha de fios elctricos de pequeno dimetro com tenses at 25 kV DC, so suspensos entre

placas planas, criando um campo elctrico de ionizao que carrega as partculas que passam na sua

zona de influncia. Essa carga d-se atravs dos ies liberados pelo campo de ionizao que chocam

com as partculas da corrente de ar, aderindo a elas e carregando-as positivamente.

Seco de Separao:

Formada por conjunto de placas equidistantes estando alternadamente ligadas ao terra ou a fonte

positiva de corrente contnua com voltagem at 10 KV. Criam-se assim campos elctricos. As



partculas carregadas que vm da seco de ionizao so desviadas para uma ou outra placa,

dependendo do sinal da sua carga.

Alguns filtros, em vez de terem placas carregadas positivamente, usam cargas negativas. O

funcionamento similar, porm gera-se mais ozono no ar.

Os filtros electrostticos modernos

possuem entre as armaduras um

filtro electrosttico constitudo por

um meio filtrante capaz de

constituir um dielctrico, o qual

aumenta a capacidade entre as

placas. Este dielctrico

normalmente em vidro ou celulose

evita as descargas rpida entre as

placas.

A grande vantagem dos filtros

electrostticos a de poderem reter

partculas extremamente pequena

(arerosois), bactrias e outros

vrus, o que garante uma

purificao muito elevada do ar,

para partculas inferiores a 0,1 .

Porm no funciona para impurezas gasosas do ar, que transportam odores ou gases txicos.

Contrariamente aos filtros de fibras, onde a eficincia aumenta e quanto o filtro vai "sujando", nos

filtros electrostticos, ocorre exactamente o oposto. As placas ao carregarem-se de p fazem diminuir

o campo elctrico, gerado pela diferena de potencial.

A eficincia calorimtrica dos filtros electrostticos comparvel aos filtros de bolsas com 85 a 95%

de eficincia, atingindo os valores maiores para velocidades de 0,8 a 1,8 m/s, inferiores assim

velocidade 2,5 m/s nominal para os filtros de fibras.

Os filtros electrostticos tm perdas de carga baixas, da ordem dos 50 Pa e consumos da ordem dos

100 W, para caudais mdios de 10.000 m3/h.

7 COLECTORES HMIDOS LAVADORES DE GASES Destinam-se separao de p ou gases poluentes, com temperaturas elevadas ou com alguma

tendncia para a combustibilidade.

Quando se trata da captao de p, a lama ou iodo que se formam so removidos com facilidade,

podendo em certos casos ser reaproveitado o p, aps secagem ou filtragem do mesmo em filtro-

prensa.



Tratando-se de gases solveis, aps a dissoluo na gua, submete-se cada gs a um tratamento

qumico prprio, a fim de ser obtido um sal ou composto insolvel, o qual filtrado para remoo e

reutilizao final da pasta ou lama formada.

As torres lavadoras so usadas para a remoo

de grande variedade de contaminantes,

nomeadamente as acetonas, o cido actico, os

lcoois, o dixido de carbono, os cianetos, os

formaldedos, o cido sulfdrico, o cido

sulfrico, a ureia, etc.

7.1 Lavador de ar convencional (air washer). Existe uma grande variedade de colectores hmidos ou lavadores:

Este lavador, tambm designado por colector hmido, usado quando a concentrao de p grande

e as partculas so maiores de 10 , mas serve razoavelmente para partculas de 1 a 10..

A Figura em anexo representa um lavador de ar. O ar com poeira recebe gua pulverizada, bombeada

do prprio tanque do lavador. As partculas em contacto com as gotculas de gua caem, formando

lodo, que periodicamente recolhido. Um eliminador de gotas, semelhante ao que se usa em torres

de resfriamento de gua, impede as gotculas de seguirem alm do lavador. Os eliminadores so, em

geral, fabricados em resina de polister com fibra de vidro. O ar que sai do lavador arrefecido devido

ao processo de vaporizao das partculas de gua que absorvem o calor latente de vaporizao

7.2 Lavador tipo torre com enchimento (scrubber). No lavador tipo torre com enchimento, o ar atravessa de baixo

para cima, uma camada de enchimento, que em certos casos

lembra uma colmeia e fabricada, em geral, de polipropileno,

poliestireno, fibra de vidro ou ao inoxidvel, a qual recebe o

borrifo de gua de aspersores colocados acima do

enchimento.

Este enchimento destina-se eliminar as gotas de gua

remanescentes no fluxo de ar.

8 RESUMO DE FUNCIONALIDADES DOS COLECTORES Na tabela anexa, apresenta-se um resumo e caractersticas mais frequentes nos separadores



utilizados na actividade industrial:

tamanho das

partculas (m)

velocidade normal

Tipo

concentrao ideal

(g/m3) m / s atravs de

perda

de carga

Eficincia

%

SE

PA

RA

DO

RE

S D

E P

OE

IRA

S

por gravidade cmara de sedimentao > 200,0 > 180,0 1,5 a 3 cmara 2,5 50

por fora de

inrcia

cmara de choque 50 a 150 > 180,0 5 a 10 entrada 13 50

ciclone > 10,0 > 35,00 10 a 20 entrada 50 80

Ciclone de peq. dimetro > 5,0 > 35,00 10 a 20 entrada 100 90

separadores

hmidos

de choque > 5,0 > 35,00 15 a 30 tubeiras 50 80

da jacto > 5,0 > 3,50 10 a 15 entrada 200 90

turbina submergida > 2,0 > 3,50 10 a 20 tubeiras 50 90

electrosttico alta tenso > 2,0 > 3,50 1 a 3 chapas 8 90

baixa tenso > 1,0 > 0,03 1,5 a 2,2 chapas 25 90

FIL

TR

OS

filtros de ar

normais > 0,5 > 0,04 ,1 a 2,5 2 a 25 50 a 95

absoluto > 1,0 > 0,04 0,1 a 2,5 25 a 65 99,95

carvo activado molecular > 0,04 0,1 a 0,6 8 95

9 EFICINCIA DE SEPARAO

9.1 Eficincia de um separador ou colector

Define-se eficincia parcial de um separador, ou seja a eficincia para um determinado tipo de

partculas, por:

e

se

e

se

CC

CCC /

=

=

sendo: Ce - concentrao entrada do separador, expressa por [mg/m3] e

Cs - concentrao sada do separador, expressa por [mg/m3]

Define-se eficincia global de um separador, ou seja a eficincia para um conjunto de partculas, de

vrios tamanhos e consequentemente de peso, por:

ii .= sendo: i rendimento parcial para a partcula de dimetro i

i percentagem em peso, das partculas de dimetro i

9.2 Problema de aplicao - Eliminao de partculas slidas

Considere um caudal de ar transportando uma poeira com uma concentrao global de 5 gr/m3, com

20% de partculas com dimetro de 10; 30% de partculas com dimetro de 20 e 50% de partculas

com dimetro de 50 , (percentagem em peso), conforme tabela anexa.

O despoeirador a utilizar, apresenta uma eficincia de 50% para partculas de 10 , 80% para

partculas de 20 e 90% para partculas de 50 , (eficincia parcial).

1. Calcular a eficincia global do separador para a poeira em tratamento.



2. Verificar o valor da eficincia global, com base no valor da concentrao global sada.

3. Qual o peso da poeira retida.

Resoluo:

De acordo com o enunciado do problema, poder ser feita a seguinte tabela:

a) b) c) d) e) f)

conc. geral dimetro i i Cei Csi

(mg/m3) (m) (%) (rend) (mg/m3) (mg/m3)

10 0,2 0,5 1000 500

5000 20 0,3 0,8 1500 300

50 0,5 0,9 2500 250

Totais : 5000 1050

em que as colunas e) e f), foram assim calculadas:

coluna e) = a) x c), ou seja: Cei = Cgeral x i

coluna f) = e) x [1-d)], ou seja: Csi = Cei x (1- i), por definio de eficincia parcial

p/ o componente i

alnea 1

O rendimento ser calculado pela expresso do rendimento global ii .= ou seja: = 0,5 x 0,2 + 0,8 x 0,3 + 0,9 x 0,5 = 0,79

alnea 2

O rendimento tambm pode ser calculado pela expresso referente eficincia parcial,

e

se

CCC

=

se tomarmos os valores totais da tabela anexa, ou seja

79,0000.5050.1000.5

=

=

alnea 3

O peso das poeiras retidas a diferena entre a concentrao entrada e a concentrao sada, ou

seja

se CC = 5.000 1.050 = 3.950 mg / m3 de caudal de ar que atravessa o separador.



10 TABELA DE TAMANHOS DE POEIRAS E GASES

Poeira Dimetro mdio (em mcron)

Cabelo humano 50 a 100

Limite de visibilidade pelo olho humano 10 a 40

Poeiras atmosfrica em geral 0,5

Poeira de alumnio 2,2

Poeira de minas de carvo: 0,9

Poeira de carregamento de carvo 0,8

Carvo 50 a 10

Fumo de cloreto de amnio 0,05 a 1

Cimento 0,5 10 - 50

Slica 0,1 a 1

Ar em fundies 1,2

Moinho de trigo 1,5

Fumo de central trmica 0,1 a 3

xido de ferro 0,5 a 2

Pigmentos 0,2 a 2

Jacto de areia 1,4

Talco 10

Fumaa de tabaco 0,2

Fumo de xido de zinco 0,05

cido sulfrico 0,5 a 15

Corte de granito ou mrmore 1,4 a 1,5

11 COLECTORES RECOMENDADOS PARA OPERAES INDUSTRIAIS Em tabela anexa, sendo anotadas as utilizaes mais frequentes para cada tipo de actividade

industrial.

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