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EMA - Apostila 2 - equipamentos de coleta - 2015

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UNIVERSIDADE DE RIBEIRÃO PRETO – UNAERP 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, NATURAIS E DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
Engenharia do Meio Ambiente 
Apostila Teórica 2 
Equipamentos de separação sólido particulado-gás 
 
 
 
Prof. Dr. Murilo Daniel de Mello Innocentini 
 http://lattes.cnpq.br/5681181471077426 
muriloinnocentini@yahoo.com.br 
 
 
 
 
Ribeirão Preto – SP 
Agosto de 2015 
 
 
 
 
 2 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
SUMÁRIO 
 
2.1. INTRODUÇÃO 3 
2.2. FATORES DETERMINANTES NA ESCOLHA DO COLETOR DE MATERIAL 
PARTICULADO 
3 
2.3. BALANÇO DE MASSA EM COLETORES DE PARTÍCULAS 10 
2.3.1. Balanço de massa para a fase gasosa 11 
2.3.2. Balanço de massa para a fase particulada 13 
2.4. EFICIÊNCIA GLOBAL DE COLETA 13 
2.5. EFICIÊNCIA DE COLETA FRACIONÁRIA 14 
2.6. DIÂMETRO DE CORTE 16 
2.7. CÁLCULO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE CORRENTES GASOSAS 16 
2.8. LISTA DE EXERCÍCIOS 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
2.1. INTRODUÇÃO 
 
 A separação e a coleta dos contaminantes particulados de uma corrente gasosa podem ser 
realizadas por ações físicas, químicas ou ainda pela combinação de ambas, dependendo do processo 
envolvido. A Figura 2.1 contém uma classificação dos principais equipamentos de limpeza de gases 
baseada nos mecanismos de coleta do material particulado. 
 
 
 
Figura 2.1. Classificação dos Equipamentos de Limpeza de Gases conforme a ação física para coleta do 
material particulado. Os equipamentos destacados serão aqueles detalhados nesta disciplina. 
 
 
2.2. FATORES DETERMINANTES NA ESCOLHA DO COLETOR DE MATERIAL PARTICULADO 
 
 A seleção de um coletor para um dado processo industrial nem sempre é tarefa fácil, tendo em 
vista o grande número de parâmetros que influenciam nos mecanismos de coleta, bem como o grau de 
importância relativa desses parâmetros para um mesmo tipo de equipamento. Assim, para facilitar o 
processo de seleção do equipamento, é fornecida a seguir uma lista de parâmetros e propriedades que 
Equipamentos de Equipamentos de 
Limpeza de GasesLimpeza de Gases
CONTATOCONTATO
 Lavador SprayLavador Spray
 Lavador VenturiLavador Venturi
 Leito FluidizadoLeito Fluidizado
INÉRCIAINÉRCIA
 CicloneCiclone
 Câmara inercialCâmara inercial
 ImpactadorImpactador
FORÇAS DE CAMPOFORÇAS DE CAMPO
 Sedimentador GravitacionalSedimentador Gravitacional
 Precipitador EletrostáticoPrecipitador Eletrostático
 Aglomerador UltraAglomerador Ultra--sônicosônico
BARREIRA FÍSICABARREIRA FÍSICA
 Filtro de MangaFiltro de Manga
 Filtro GranularFiltro Granular
 Filtro celularFiltro celular
Equipamentos de Equipamentos de 
Limpeza de GasesLimpeza de Gases
CONTATOCONTATO
 Lavador SprayLavador Spray
 Lavador VenturiLavador Venturi
 Leito FluidizadoLeito Fluidizado
INÉRCIAINÉRCIA
 CicloneCiclone
 Câmara inercialCâmara inercial
 ImpactadorImpactador
FORÇAS DE CAMPOFORÇAS DE CAMPO
 Sedimentador GravitacionalSedimentador Gravitacional
 Precipitador EletrostáticoPrecipitador Eletrostático
 Aglomerador UltraAglomerador Ultra--sônicosônico
BARREIRA FÍSICABARREIRA FÍSICA
 Filtro de MangaFiltro de Manga
 Filtro GranularFiltro Granular
 Filtro celularFiltro celular
Equipamentos de Equipamentos de 
Limpeza de GasesLimpeza de Gases
CONTATOCONTATO
 Lavador SprayLavador Spray
 Lavador VenturiLavador Venturi
 Leito FluidizadoLeito Fluidizado
INÉRCIAINÉRCIA
 CicloneCiclone
 Câmara inercialCâmara inercial
 ImpactadorImpactador
FORÇAS DE CAMPOFORÇAS DE CAMPO
 Sedimentador GravitacionalSedimentador Gravitacional
 Precipitador EletrostáticoPrecipitador Eletrostático
 Aglomerador UltraAglomerador Ultra--sônicosônico
BARREIRA FÍSICABARREIRA FÍSICA
 Filtro de MangaFiltro de Manga
 Filtro GranularFiltro Granular
 Filtro celularFiltro celular
Equipamentos de Equipamentos de 
Limpeza de GasesLimpeza de Gases
CONTATOCONTATO
 Lavador SprayLavador Spray
 Lavador VenturiLavador Venturi
 Leito FluidizadoLeito Fluidizado
INÉRCIAINÉRCIA
 CicloneCiclone
 Câmara inercialCâmara inercial
 ImpactadorImpactador
FORÇAS DE CAMPOFORÇAS DE CAMPO
 Sedimentador GravitacionalSedimentador Gravitacional
 Precipitador EletrostáticoPrecipitador Eletrostático
 Aglomerador UltraAglomerador Ultra--sônicosônico
BARREIRA FÍSICABARREIRA FÍSICA
 Filtro de MangaFiltro de Manga
 Filtro GranularFiltro Granular
 Filtro celularFiltro celular
 
 
 
 4 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
podem influenciar nesta decisão, sendo que a importância relativa dos parâmetros fica na dependência 
do rigor da legislação ambiental pertinente, bem como da experiência profissional do projetista. 
 
a) Concentração, tamanho e distribuição granulométrica das partículas. Aerossóis geralmente 
abrangem uma faixa muito grande de concentrações e dimensões de partículas. Uma elevada 
concentração (ou carga) de pó conduz às vezes ao entupimento de filtros e ciclones. Pode ser necessário 
realizar a retenção em estágios sucessivos, começando pelas partículas maiores. A Figura 2.2 contém 
dados típicos de tamanho de partículas para diversas operações industriais, bem como uma lista com 
os métodos indicados de eliminação dos poluentes de acordo com a natureza das partículas. 
 
 
Figura 2.2. Faixa granulométrica de diferentes materiais particulados e equipamentos típicos de 
separação. 
 
 
 
 5 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
b) Grau de purificação exigido: Para muitos tipos de agentes poluidores, existem recomendações e 
regulamentos que fixam os níveis de concentração máximos permitidos e o grau de purificação exigido, 
dependentes obviamente da natureza e propriedades do contaminante e do risco de dano que o 
mesmo possa oferecer à saúde e ao meio ambiente. No caso de centros cirúrgicos, salas de operação, 
unidades de tratamento intensivo, sala de curativos, laboratórios de pesquisas microbiológicas, etc., é 
necessário, além da filtração, que o ar seja esterilizado com radiação ultravioleta, uma vez que 
normalmente os vírus e certas bactérias não são retidos nos filtros comuns. A Apostila 1 contém tabelas 
com padrões e índices de qualidade do ar estabelecidos pelo CONAMA para diversos poluentes. 
 
c) Características do ar ou gás transportador do poluente. Exercem um papel importante na seleção do 
tipo de equipamento purificador a adotar. Correntes gasosas ou de vapores acima de 80°C impedem o 
emprego de coletores de tecido de algodão. A ocorrência de vapor ou a condensação de vapor d’água 
podem empastar ou prejudicar a passagem do ar ou das partículas em coletores de pano ou de tipo 
centrífugo. Afetam a resistividade elétrica das partículas e, portanto, sua precipitação eletrostática. A 
composição química da mistura gasosa poderá ser o fator determinante da corrosão de coletores 
metálicos de tipo seco, e o produto químico pode tornar-se extremamente agressivo quando misturado 
com a água eventualmente condensada em coletores de tipo seco. A temperatura também afeta as 
seguintes propriedades do gás de arraste: 
 
- Densidade: Influi em operações envolvendo o empuxo ou inércia. Também afeta a vazão volumétrica 
da corrente gasosa. 
 
- Viscosidade: Influi na resistência ao escoamento do gás, e, assim, na potência requerida do 
equipamento mecânico e na eficiência do coletor. 
 
- Combustividade: Caso o gás carreador sejainflamável ou explosivo, aconselha-se o emprego de 
lavadores e depuradores e não os precipitadores eletrostáticos. 
 
 
 
 
 6 
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- Agressividade química: Os gases e vapores carreados não devem reagir com o material que constitui 
os equipamentos de coleta ou dutos de transporte. 
 
d) Características do poluente conduzido pelo gás. 
 
- Densidade: afeta a velocidade de sedimentação das partículas, bem como a separação por ação 
inercial ou centrífuga. 
 
- Solubilidade: O rendimento de um lavador ou depurador de gases é maior quando o gás poluente se 
dissolve facilmente na água. Por outro lado, para poluentes particulados, a solubilidade pode ser 
prejudicial, formando pastas ou géis de difícil separação ou tratamento. 
 
- Combustividade: Quando pretende-se que o poluente seja incinerado, deve-se atender para eventuais 
riscos de explosão. 
 
- Agressividade química: Do mesmo modo que para o caso da corrente gasosa, o material poluente não 
deve reagir com o material que constitui os equipamentos de coleta ou dutos de transporte. 
 
- Agressividade biológica: A necessidade de completa assepsia em certos recintos hospitalares e nos 
casos já citados exige os chamados filtros absolutos, acompanhados do aparelho de lâmpadas 
bactericidas de radiação ultravioleta. 
 
f) Facilidade de limpeza e manutenção: influencia a escolha do tipo de coletor e a freqüência de 
interrupção do processo. 
 
g) Custos de fabricação, operação e manutenção: Quando mais que uma opção de limpeza for 
disponível para atender uma determinada eficiência de coleta, uma avaliação econômica deverá ser 
feita para minimização dos custos de instalação, operação e manutenção do equipamento. 
 
 
 
 
 7 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
Tabela 2.1. Vantagens e desvantagens de alguns equipamentos de limpeza de gases 
Avaliação 
Tipo de separador 
Ciclones Lavadores Filtros de manga Precipitador 
eletrostático 
 
 
 
 
 
Vantagens 
 Baixo custo 
 Operação a altas 
temperaturas 
 Baixo custo de 
manutenção (não 
tem partes 
móveis) 
 Pode tratar 
particulados 
inflamáveis e 
explosivos 
 Absorção de gases 
e remoção de 
particulados no 
mesmo equipamento 
Variada eficiência 
de coleta 
 Neutralização de 
gases e particulados 
corrosivos 
 Resfriamento dos 
gases 
 Alta eficiência 
 Pode separar 
uma grande 
variedade de 
particulados 
 Projeto modular 
 Baixa queda de 
pressão 
 Alta eficiência 
 Pode tratar 
grandes volumes 
de gases com 
pequena queda 
de pressão 
 Separação seca 
e úmida 
 Ampla faixa de 
temperaturas de 
operação 
 Baixos custos 
de operação 
 
 
 
 
 
Desvantagens 
 Baixa eficiência 
para pós finos 
 Queda de 
pressão 
relativamente 
elevada 
 
 Corrosão 
 Poluição 
secundária (efluente 
líquido) 
 Contaminação das 
partículas 
 
 Ocupa uma área 
considerável 
 Danos às mangas 
por altas 
temperaturas 
 Mangas não 
operam em 
condições úmidas 
 Perigo de fogo e 
explosão 
 alto custo de 
investimento 
 Não controla 
emissões gasosas 
 Pouca 
flexibilidade 
 Ocupa grande 
espaço 
 É afetado pela 
resistividade das 
cinzas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
Tabela 2.2. Desempenho comparativo de alguns equipamentos de limpeza de gases 
Equipamento dp (m) 
P 
(mmH2O) 
Grau de limpeza 
esperado 
Eficiência 
global para 
um pó 
típico (%) 
Tmax do 
gás (°C) 
Investimento 
capital 
(*) 
Custo 
operação 
(*) 
Ciclone > 10 25 - 75 
80% em 
partículas 
menores que 20 
m e mais de 
95% para 
partículas 
maiores que 50 
m 
85 500 1 1 
Torre de 
nebulização 
> 3 50 - 175 
98% em 
partículas 
maiores que 5 
m e 50% para 
partículas 
menores que 5 
mm 
95 200-250 2 2-3 
Lavador 
venturi 
> 0,3-
1,0 
375-750 
90-95% para 
partículas 
menores que 5 
m. 
99 200-250 2-3 3-4 
Filtro de 
manga 
> 0,5-
1,0 
25-250 
95 a 99% para 
partículas 
menores que 5 
m 
99 200-250 8-10 2-3 
Precipitador 
eletrostático 
> 0,001 6-12 
Desde 80% até 
99,9 para todas 
partículas 
menores que 5 
m 
99 500 10-15 1-2 
(*) comparativo ao ciclone 
 
 
 
 
 
 
 
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Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
Tabela 2.3. Desempenho comparativo de alguns equipamentos de limpeza de gases 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
Tabela 2.3. Eficiência típica de coleta de alguns equipamentos de limpeza de gases. 
Equipamento de limpeza 
Diâmetro de partícula (m) 
0 - 5 5 - 10 10 - 20 20 - 44 > 44 
Câmara Sedimentação 7,5% 22% 43% 80% 90% 
Ciclone 12% 33% 57% 82% 91% 
Multi-ciclone 25% 54% 74% 95% 98% 
Filtro de Tecido 99% 100% 100% 100% 100% 
Lavador Méd Energia 80% 90% 98% 100% 100% 
Lavador Venturi 95% 99,5% 100% 100% 100% 
Precipitador eletrostático 97% 99% 99,5% 100% 100% 
 
 
2.3. BALANÇO DE MASSA EM COLETORES DE PARTÍCULAS 
 
 Considere o seguinte sistema de separação e coleta de material particulado suspenso em uma 
corrente gasosa (aerossol) mostrado na 
 
Figura 2.3. Esquema de separador de material particulado 
 
Sejam os seguintes parâmetros: 
 
WE = vazão mássica do material particulado suspenso na corrente de entrada (kg/s) 
WS = vazão mássica do material particulado suspenso na corrente de saída (kg/s) 
WC = vazão mássica de material particulado coletado no separador (kg/s) 
 
 
 
 11 
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GE = vazão mássica de gás na corrente de entrada (kg/s) 
GS = vazão mássica de gás na corrente de saída (kg/s) 
QE = vazão volumétrica da suspensão na corrente de entrada (m3/s) 
QS = vazão volumétrica da suspensão na corrente de saída (m3/s) 
TE = temperatura da corrente de entrada (K) 
TS = temperatura da corrente de saída (K) 
TN = temperatura na condição padronizada do CNTP (0°C = 273 K) 
PE = pressão absoluta da corrente de entrada (mmHg ou Pa) 
PS = pressão absoluta da corrente de saída (mmHg ou Pa) 
PN = pressão absoluta na condição padronizada (760 mmHg = 101,325 kPa = 1 atm) 
CE = concentração de material particulado na corrente de entrada (mg/m3) 
CS = concentração de material particulado na corrente de saída (mg/m3) 
CS,N = concentração de material particulado na corrente de saída na condição padrão (kg/Nm3) 
E = densidade do gás na corrente de entrada (kg/m3) 
S = densidade do gás na corrente de saída (kg/m3) 
MMg = massa molar do gás (0,0289 kg/mol para ar seco) 
R = constante dos gases ideais (62,36 L.atm/mol.K = 8,314 Pa.m3/mol.K) 
wEi = fração mássica das partículas com diâmetro dpi na entrada do separador (-) ou (%). 
global = eficiência global de coleta de material particulado no separador (-) ou (%) 
i = eficiência fracionária de coleta de material particulado no separador (-) ou (%) 
dpi = diâmetro de partícula (m) 
WEi = vazão mássica do material particulado com diâmetro dpi na corrente de entrada (kg/s) 
WSi = vazão mássica do material particulado com diâmetro dpi na corrente de saída (kg/s) 
 
2.3.1. Balanço de massa para a fase gasosa 
 
 No separador ilustrado na Figura 2.3, considera-se que ogás entre por E e saia apenas por S. 
Logo: 
 
 
 
 
 12 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
 
SE GG 
 (2.1) 
Mas: 
 
EEE QG 
 (2.2) 
 
SSS QG 
 (2.3) 
 
E
gE
E
RT
MMP

 (2.4) 
 
S
gS
S
RT
MMP

 (2.5) 
 
Então, de (2.2) a (2.5) em (2.1), tem-se: 
 
















S
gS
S
E
gE
E
RT
MMP
Q
RT
MMP
Q
 (2.6) 
 













S
E
E
S
ES
P
P
T
T
QQ
 (2.7) 
 
 A Equação (2.7) fornece a vazão volumétrica de gás na saída do separador sabendo-se a vazão 
volumétrica na entrada e as pressões e temperaturas na entrada e saída do separador. Exceto se 
especificado em contrário, adota-se que as pressões absolutas na entrada e na saída permaneça 
praticamente inalterada (PE  PS), podendo a Equação (2.7) ser simplificada para: 
 







E
S
ES
T
T
QQ
 (2.8) 
 
 
 
 13 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
 Caso não haja variação de temperatura da entrada para a saída do separador, a Equação (2.8) 
pode ser adicionalmente simplificada para: 
 
ES QQ 
 (2.9) 
 
2.3.2. Balanço de massa para a fase particulada 
 
 No separador ilustrado na Figura 2.3, considera-se que as partículas em suspensão que entram 
em E e possam sair por C e S. Logo: 
 
 
CSE WWW 
 (2.10) 
 
Sendo: 
 
 
EEE QCW 
 (2.11) 
 
SSS QCW 
 (2.12) 
 
2.4. EFICIÊNCIA GLOBAL DE COLETA 
 
 A eficiência de coleta é uma medida do desempenho de um equipamento de limpeza de gases 
na remoção de partículas. A eficiência global de coleta do equipamento (global) é definida como: 
 
 
 W
 W
E
C
global 
 (2.13) 
 
Ou, combinando-se as Equações (2.10) e (2.13): 
 
 
 
 
 14 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
 
 
 W
 W-W
E
SE
global 
 (2.14) 
 
Caso não haja variação de temperatura e pressão no separador (QE = QS) a Equação (2.14) pode 
ser simplificada para: 
 
 
 C
 C-C 
E
SE
global 
 (2.15) 
 
CUIDADO! A Equação (2.15) só vale para T e P constantes!! Evite usá-la! Prefira a Equação (2.14). 
 
2.5. EFICIÊNCIA DE COLETA FRACIONÁRIA 
 
 A eficiência de coleta de um separador é em geral função do tamanho da partícula contida no 
aerossol. Porém, quase todos os aerossóis são compostos por uma distribuição de partículas de 
diferentes tamanhos. Deste modo, torna-se importante definir a eficiência de coleta fracionária (i), 
para cada faixa de tamanho de partículas: 
 
 
 W
 W-W 
Ei
SiEi
i 
 (2.16) 
 
Sendo: 
WEi = vazão mássica de material particulado com diâmetro dpi na corrente de entrada (kg/s) 
WSi = vazão mássica de material particulado com diâmetro dpi na corrente de saída (kg/s) 
 
Existem equações específicas para determinar a eficiência fracionária (i) para cada tipo de 
equipamento, como será visto nas apostilas seguintes. Por outro lado, a vazão mássica WEi pode ser 
 
 
 
 15 
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obtida com base na distribuição granulométrica do material particulado em suspensão na entrada do 
separador, enquanto a vazão mássica WSi pode ser obtida com base na eficiência fracionária: 
 
 
EEiEi WwW 
 (2.17) 
 
 
 iEiSi 1WW 
 (2.18) 
Com: 



n
1i
Ei 1w
 (2.19) 
 
 



n
1i
i,EE WW
 (2.20) 
 



n
1i
i,SS WW
 (2.21) 
 
 A concentração de aerossol na corrente gasosa de saída do separador pode ser calculada então 
por: 
 
S
S
S
Q
W
C 
 (2.22) 
 
 Quando a corrente gasosa que sai do separador é eliminada diretamente na atmosfera (pela 
chaminé, por exemplo), é necessário comparar a concentração de material particulado com o limite de 
emissão pelas normas regulamentadoras federais do CONAMA ou com normas estaduais. Essa 
comparação é realizada com a concentração de saída sendo normalizada para as condições padrões (P 
= 760 mmHg = 1 atm = 101,325 kPa e T = 0°C = 273 K). Assim, a concentração de saída corrigida para a 
condição padrão (CS,N) é dada por: 
 
 
 
 16 
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












S
N
N
S
SN,S
P
P
T
T
CC
 (2.23) 
 
2.6. DIÂMETRO DE CORTE 
 
 O diâmetro de corte (d50) é definido como o diâmetro da partícula para o qual 50% da massa de 
partículas é coletada no separador. Este parâmetro é importante para comparar o desempenho 
diferentes equipamentos para uma mesma tarefa. Em geral, o equipamento com menor diâmetro de 
corte será o com melhor desempenho, pois coletará com mais eficiência partículas menores. Este 
conceito é melhor entendido na Figura 2.4. 
 
 
Figura 2.4. Definição gráfica de diâmetro de corte para 2 equipamentos de separação. 
 
2.7. CÁLCULO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE CORRENTES GASOSAS 
 
 Para o dimensionamento ou avaliação de desempenho de separadores gás-sólido, é necessário 
o conhecimento das propriedades da corrente gasosa, em especial da densidade e da viscosidade. 
 
 
 
 17 
Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
Tabela 2.4. Equações para a obtenção das propriedades de vários gases. 
 
)273T(R
PMM
 
g


 Lei dos gases ideais (2.24) 
 
 
C273T
C273
 
273
273 T
 
n
n
1,5
o 












 

 Equação de Sutherland (2.25) 
Gás 
MMg 
(g/mol) 
o 
(10-5Pa.s) 
Cn 
(-) 
Intervalo de temperatura 
(°C) 
NH3 17 0,831 503 20 a 300 
CO2 44 1,38 254 20 a 280 
CO 28 1,66 101 20 a 280 
Cl2 71 1,23 350 20 a 500 
C2H6 30 0,861 252 25 a 300 
C2H4 28 0,839 225 20 a 300 
H2 02 0,848 138 20 a 825 
CH4 16 1,00 164 20 a 500 
N2 28 1,66 105 20 a 825 
NO2 46 1,78 128 20 a 250 
NO 30 1,36 260 20 a 280 
O2 32 1,92 125 15 a 830 
C3H8 44 0,75 290 20 a 300 
Ar seco padrão 29 1,73 125 15 a 800 
Observações: 
1) Nas Equações (2.24)-(2.25), T é dado em °C e P em mmHg para  em (kg/m3) e  em (Pa.s) 
2) R é a constante dos gases ideais: R = 62,36 L.mmHg.mol-1.K-1 
 
Cuidado: para cálculos e conversões de vazões e concentrações na entrada (CE, GE, QE e WE) e na saída 
(CS, GS, QS e WS) do separador, usamos as respectivas temperaturas, pressões e densidades de entrada 
(TE, PE e E) e de saída (TE, PE e E). Porém, para efeitos de cálculo das propriedades físicas dos gases ( 
e ) nas equações de eficiência fracionária, usamos os valores calculados na temperatura média ™: 
 
2
TT
 T SEM


 (2.26) 
 
2
PP
 P SEM


 (2.27) 
 
 
 
 
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Exemplo. Um separador gás-sólido deve processar 12000 m3/h de um aerossol contendo 850 mg/m3 de 
material particulado de densidade 1600 kg/m3 e distribuição granulométrica dada na tabela a seguir. 
A corrente gasosa (ar) entra no separador a 100°C e 700 mmHg e sai a 60°C e 690 mmHg. Sabe-se que 
a equação que fornece a eficiênciafracionária é dada por: 
 2i
i
dp/151
1
][


, com dpi em (m). 
Obtenha a eficiência global do equipamento, a vazão mássica de material particulado coletado e a 
concentração de material particulado na corrente gasosa de saída do equipamento, corrigida para a 
condição normal (0°C e 760 mmHg). 
Distribuição granulométrica do aerossol na corrente de entrada: 
Diâmetro de partícula, dpi (m) 1 5 10 20 30 40 50 
Fração mássica, wi (-) 0,05 0,10 0,15 0,30 0,25 0,10 0,05 
 
RESPOSTAS: 
 
 
Parâmetro Valor Fonte
WE (kg/h) 10.2 Eq. (2.11)
CE (mg/m
3
) 850 Enunciado
QE (m
3/h) 12000 Enunciado
QS (m
3
/h) 10868 Eq. (2.7)
TE (°C) 100 Enunciado
TS (°C) 60 Enunciado
PE (mmHg) 700 Enunciado
PS (mmHg) 690 Enunciado
E (kg/m
3
) 0.873 Eq. (2.4)
S (kg/m
3) 0.964 Eq. (2.5)
MMg (g/mol) 29 Tabela 2.4
WS (kg/h) 3.03 Eq. (2.21)
WC (kg/h) 7.17 Eq. (2.10)
global (-) 70.3 Eq. (2.14)
CS (mg/m
3) 279 Eq. (2.22)
CS,N (mg/Nm
3) 375 Eq. (2.23)
Enunciado Enunciado Eq. (2.17) Enunciado Eq. (2.18)
dpi (m) wi (-) WEi (kg/h) i (-) WSi (kg/h)
1 0.05 0.51 0.0099 0.505
5 0.10 1.02 0.2000 0.816
10 0.15 1.53 0.5000 0.765
20 0.30 3.06 0.8000 0.612
30 0.25 2.55 0.9000 0.255
40 0.10 1.02 0.9412 0.060
50 0.05 0.51 0.9615 0.020
Soma 1.00 10.20 3.03
Eq. (2.19) Eq. (2.20) Eq. (2.21)
 
 
 
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2.8. LISTA DE EXERCÍCIOS 
1) Uma empresa de projetos desenvolveu um sistema integrado de limpeza de gases para o processo 
produtivo de uma mineradora. Os objetivos são recuperar o pó contido no aerossol e atender ao limite 
de emissão de particulados na atmosfera, que é de 450 mg/m3. O material particulado apresenta 
densidade absoluta de 7800 kg/m3 e o sistema tem as seguintes características, conforme o fluxograma 
a seguir: 
 
As seguintes informações são solicitadas: 
a) Para cada equipamento, obtenha a vazão mássica retida de pó e a eficiência global de coleta. 
b) Qual a eficiência global do sistema integrado de limpeza de gases? Tal sistema atenderá ao limite de 
emissão estabelecido pela legislação? 
Considere que nas equações de eficiência de cada equipamento, o diâmetro dpi seja dado em m. 
 
2) Quais equipamentos (ou conjunto de equipamentos) de limpeza de gases você recomendaria para 
os seguintes processos industriais ou comerciais: 
 
a) Indústria de móveis, com atividade de corte, lixamento e conformação de peças de madeira. 
b) Indústria de pisos cerâmicos, com atividade de mistura, moldagem e queima de materiais cerâmicos 
com a liberação de material particulado e gases (contendo flúor) no ambiente de trabalho. 
AerossolAerossol
Q = 15300 m3/h
CE = 37 g/m
3
T = 25°C
P = 760 mmHg
Distribuição de particulados Distribuição de particulados 
(em massa)(em massa):
60% com dpi = 60 m
40% com dpi = 20 m
Coletor 1
Q = 0
Wpó = ?
]d0005,0exp[1 2pii 
Coletor 2
1,3
pi
i
d
20
1
1










Q = 0
Wpó = ?
Coletor 3
pi
pi
i
d5,01
d5,0


Q = 0
Wpó = ?
Ar 
Q = 15300 m3/h
T = 25°C
P = 760 mmHg
AerossolAerossol
Q = 15300 m3/h
CE = 37 g/m
3
T = 25°C
P = 760 mmHg
Distribuição de particulados Distribuição de particulados 
(em massa)(em massa):
60% com dpi = 60 m
40% com dpi = 20 m
Coletor 1
Q = 0
Wpó = ?
]d0005,0exp[1 2pii 
Coletor 2
1,3
pi
i
d
20
1
1










Q = 0
Wpó = ?
Coletor 3
pi
pi
i
d5,01
d5,0


Q = 0
Wpó = ?
Ar 
Q = 15300 m3/h
T = 25°C
P = 760 mmHg
 
 
 
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c) Supermercado, com 5 geradores de energia elétrica movidos a diesel, colocados em uma sala com 
proteção acústica. 
d) Incinerador municipal para resíduos da saúde pública. Capacidade para 20 toneladas por dia. 
e) Indústria de cimento, na saída do forno rotativo, onde é preparado o clínquer. 
f) Indústria beneficiadora de arroz. 
 
Em cada caso, apresente a solução mis viável tecnicamente e também do ponto de vista econômico. 
Apresente sucintamente as vantagens da sua escolha comparado aos outros equipamentos disponíveis. 
 
3) Um equipamento de coleta de material particulado deve processar 2000 m3/h de um aerossol 
contendo 25 g/m3 de partículas. Se a eficiência global de coleta desejada for de 92%, então qual a 
concentração de partículas na corrente de saída e qual a massa de pó coletada por hora no 
equipamento? Se a concentração de saída for de 0,1 g/m3, qual será a eficiência do equipamento?

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