EMA - Apostila 6 - lavadores - 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 6 
Lavadores de gases 
(Wet scrubbers) 
 
 
Prof. Dr. Murilo Daniel de Mello Innocentini 
 http://lattes.cnpq.br/5681181471077426 
muriloinnocentini@yahoo.com.br 
 
 
Ribeirão Preto – SP 
Agosto de 2015 
recirculação
purga
bomba
Tanque de sedimentação
Disposição da 
lama
Separador 
centrífugo
Eliminador de 
névoa
(opcional)
Saída de gás limpo
Dreno
Entrada de gás sujo
recirculação
purga
bomba
Tanque de sedimentação
Disposição da 
lama
Separador 
centrífugo
Eliminador de 
névoa
(opcional)
Saída de gás limpo
Dreno
Entrada de gás sujo
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
6.1. INTRODUÇÃO 130 
6.2. MECANISMOS DE COLETA 130 
6.2.1. Material Particulado 130 
6.2.2. Gases e Vapores 131 
6.3. PARÂMETROS DE OPERAÇÃO DE UM LAVADOR 133 
6.3.1. Queda de pressão 133 
6.3.2. Razão Líquido-Gás 133 
6.4. VANTAGENS E DESVANTAGENS 134 
6.5. COMPONENTES DE SISTEMAS DE LAVAGEM DE GASES 135 
6.6. TIPOS DE LAVADORES 136 
6.6.1. Torre de Aspersão (Spray Tower) 137 
6.7. PROJETO DE LAVADOR DE GASES TIPO TORRE DE ASPERSÃO 138 
6.8. EXEMPLO 143 
6.9. LISTA DE EXERCÍCIOS 145 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6.1. INTRODUÇÃO 
 
 Equipamentos para a coleta a úmido de vapores, gases condensáveis e aerossóis são chamados 
lavadores. Esta classe de equipamento de controle de poluição coleta partículas pelo contato direto 
com um líquido (usualmente água). Há uma grande variedade de geometrias de lavadores no mercado. 
A maioria deles pode ser agrupada de acordo com o tipo de mecanismo de coleta usado. 
Adicionalmente, lavadores podem ser agrupados de acordo com o gasto energético, expressos através 
da queda de pressão através do lavador ou pelo nível de energia necessário para a separação. 
 
6.2. MECANISMOS DE COLETA 
 
6.2.1. Material Particulado 
 O gás contendo o material particulado é forçado através de uma aspersão de gotas, com as quais 
as partículas se chocam, se depositam por difusão, e também agem como núcleo de condensação de 
água, conseqüentemente aumentando de tamanho, o que torna sua coleta mais fácil. São vários os 
mecanismos de coleta de partículas em um lavador, conforme descrito na Tabela 6.1 e ilustrado na 
Figura 6.1. 
Tabela 6.1. Mecanismos de coleta em um lavador de gases. 
 
Tabela 8.2. Mecanismos de coleta de partículas em um lavadorTabela 8.2. Mecanismos de coleta de partículas em um lavador
 
 
 
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Figura 6.1. Mecanismos de coleta de particular em um lavador. 
 
A Figura 6.2 contém a curva de eficiência de coleta típica para partículas em um lavador de 
gases. 
 
Figura 6.2. Curva de eficiência de coleta de partículas em um lavador de gases. 
 
6.2.2. Gases e Vapores 
 O processo de retenção de poluentes gasosos em um líquido é conhecido como absorção. 
Absorção é um processo de transferência de massa pelo qual um componente em uma fase é 
transferido para outra enquanto houver um gradiente de concentração entre ambas as fases. 
Linhas de corrente
Movimento
Browniano
(difusão)
impactação
interceptação
gota
partícula
Linhas de corrente
Movimento
Browniano
(difusão)
impactação
interceptação
gota
partícula
 
 
 
 
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 Para remover o poluente gasoso por absorção, a corrente gasosa deve entrar em contato com 
um líquido. As 3 etapas envolvidas na absorção são ilustradas na Figura 6.3. Na primeira etapa, o 
poluente difunde-se do meio fluido para a interface líquido-gás. Na segunda etapa, o poluente é 
transferido através da interface para o meio fluido. Esta etapa ocorre extremamente rápido assim que 
as moléculas do poluente chegam à interface. Na terceira etapa, o poluente difunde-se através do meio 
líquido, permitindo que novas moléculas sejam absorvidas. 
 
Figura 6.3. Etapas de absorção de um poluente gasoso em uma gota de líquido. 
 
 Para aumentar a difusão do gás e com isso melhorar o processo de absorção, o projeto de um 
lavador deve: 
 
a) Garantir uma grande área interfacial de contato entre as fases líquida e gasosa (isto é, proporcionar 
uma numerosa quantidade de minúsculas gotas de líquido). 
b) Proporcionar uma boa mistura entre as fases líquida e gasosa (turbulência). 
c) Permitir um tempo de residência, ou tempo de contato, suficiente entre as fases líquida e gasosa. 
 Os dois primeiros fatores, grande área de contato e boa mistura, também são importantes para 
a coleta de partículas. O terceiro fator, tempo de residência suficiente, desfavorece a coleta de 
partículas, uma vez que neste caso, as velocidades relativas do gás e do líquido devem ser reduzidas. 
Poluente 
gasoso
 
 
 
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Assim, obter uma boa eficiência de coleta simultânea para poluentes gasosos e particulados é 
extremamente difícil, a menos que o poluente gasoso seja muito solúvel no líquido. 
 A solubilidade é um fator muito importante no processo de absorção, uma vez que ela governa 
a quantidade de líquido e o tempo de contato necessário para absorver um determinado gás ou vapor. 
Assim, gases mais solúveis necessitam de menor quantidade de líquido e são absorvidos mais 
rapidamente. A solubilidade é uma função da temperatura e, em menor extensão, da pressão do 
sistema. Com o aumento de temperatura, a quantidade de líquido que pode ser absorvida diminui. Por 
essa razão, em alguns sistemas de absorção, a corrente gasosa é primeiramente resfriada antes de 
entrar no lavador. Quando a pressão aumenta, a quantidade de gás absorvido em geral aumenta. 
 
6.3. PARÂMETROS DE OPERAÇÃO DE UM LAVADOR 
 
6.3.1. Queda de pressão 
 A queda de pressão através um sistema de lavagem é um importante parâmetro para avaliar o 
desempenho do equipamento. Em geral, quanto maior a queda de pressão, maior a eficiência de coleta 
de particulados. Contudo, também maior será o consumo energético relacionado à movimentação dos 
gases e ao bombeamento do líquido. Os valores típicos de queda de pressão de diversos tipos de 
lavadores são mostrados na Tabela 6.2. 
 
6.3.2. Razão Líquido-Gás 
 Outro parâmetro importante na operação de um lavador é a vazão de líquido usado. É comum 
na terminologia de lavadores expressar a vazão de líquido como uma função da vazão de gás que está 
sendo tratado. Essa função é comumente denominada razão líquido-gás (L/G) e é expressa em litros de 
líquido por metro cúbico de gás. (Lágua/m3gás). 
 Para a remoção de particulados, a razão L/G é função do projeto mecânico do sistema, enquanto 
que para a absorção de gases a razão L/G indica a dificuldade de remover o poluente. A maioria dos 
lavadores para particulados opera em razões L/G entre 0,5 e 3 Lágua/m3gás. Razões L/G para absorção de 
gases são 133requentemente maiores, atingindo 3 a 5 Lágua/m3gás. A Tabela 8.2 apresenta as razões L/G 
típicas para diversos lavadores. 
 
 
 
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Tabela 6.2. Intervalo de queda de pressão e razão líquido-gás (L/G) para vários tipos de lavadores. 
 
6.4. VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
 Os coletoresúmidos compreendem uma faixa tão grande de tipos diferentes que podemos dizer 
que para cada coletor seco existe um coletor úmido em competição e vice-versa. Os lavadores têm sido 
bem aplicados para sistemas que operam gás a alta temperatura (500°C ou maior) e onde a umidade é 
um sério obstáculo para lidar com os gases. Eles não podem ser usados onde a recuperação do resíduo 
seco é uma necessidade, tendo em vista uma possível reutilização ou venda econômica deste material, 
e também onde a dificuldade de separar os poluentes do líquido de lavagem (normalmente água) 
venham ao desencontro das leis de controle de poluição das águas vigentes. 
 Os requisitos no consumo de energia, tanto aplicado na parte gasosa quanto para parte líquida, 
variam inversamente ao tamanho de partícula do contaminante. No que diz respeito a faixa de trabalho, 
os lavadores podem tratar processos que vão desde 3.000 a 170.000 m3/h, indo em certos casos até a 
ordem de 600.000 m3/h. 
 
De maneira sucinta, podemos descrever as seguintes vantagens dos lavadores: 
 
a) A coleta de material particulado e absorção de gases pode ser realizada simultaneamente (pode 
coletar partículas e gases ao mesmo tempo). 
b) Altas eficiências de coleta podem ser obtidas para qualquer faixa de tamanho de partícula, desde 
que aplicada a energia necessária. 
Tabela 8.2. Intervalo de queda de pressão e razão líquido gás 
(L/G) para vários tipos de lavadores.
Tabela 8.2. Intervalo de queda de pressão e razão líquido gás 
(L/G) para vários tipos de lavadores.
 
 
 
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c) Materiais pegajosos podem ser coletados sem entupimento. 
d) Efluentes gasosos a altas temperaturas podem ser tratados sem problema. 
e) O conteúdo de umidade do efluente gasoso e/ou o ponto de orvalho não são fatores críticos na 
operação do lavador. 
f) Poeiras e gases inflamáveis podem ser manipulados sem perigo; gases e névoas corrosivas podem 
ser coletados e neutralizados; evita riscos de explosão pela presença de gases e poeiras 
combustíveis. 
g) Seu tamanho em geral é pequeno e seu custo inicial é relativamente baixo. 
h) Dissolve partículas solúveis; executa a função secundária de resfriamento e outras aplicações como 
transferência de calor, reação química e evaporação, aumentam a faixa de uso dos coletores 
úmidos. 
 
As principais desvantagens dos lavadores são: 
 
a) Requer altas energias para a coleta de partículas de pequeno tamanho. 
b) Sofre os problemas de corrosão e abrasão decorrentes do processamento o qual está tratando. 
c) Cria resíduos líquidos e, portanto, exige sistemas de tratamento e disposição de efluentes líquidos. 
d) Excessiva evaporação do líquido para gases quentes; produz a descarga de uma pluma de vapor 
proveniente do caudal gasoso saturado de água. 
e) Recristaliza materiais solúveis. 
f) O efluente tem alta umidade relativa e baixo ponto de orvalho. 
g) Locais com deficiências no abastecimento de água. 
h) Partículas submicrométricas são coletadas com baixa eficiência; as partículas não-molháveis são 
difíceis de coletar; gotículas podem sair pelo efluente do coletor. 
i) Possibilidade de congelamento do líquido em zonas frias. 
 
6.5. COMPONENTES DE SISTEMAS DE LAVAGEM DE GASES 
 
 Um sistema de lavagem de gases é composto dos seguintes componentes: a) tubulação e 
ventilador para transporte dos gases, b) câmara de saturação (opcional), c) vaso de lavagem, d) 
eliminador de névoa, e) sistema de bombeamento e reciclo do líquido de lavagem, f) sistema de 
tratamento do efluente líquido (lama ou solução ácida/alcalina) e g) chaminé de exaustão. A Figura 6.4 
contém esquematicamente um sistema completo de lavagem de gases. 
 
 
 
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Figura 6.4. Esquematização dos componentes de um sistema de lavagem de gases. 
 
6.6. TIPOS DE LAVADORES 
 Hoje existem, disponíveis no mercado, quase que um número infinito de lavadores. Desta 
forma, é mais prático descrever somente aqueles tipos básicos que possam englobar a maioria deles, 
definindo seus mecanismos de contato e suas configurações físicas. 
 
 
 
 
 
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6.6.1. Torre de Aspersão (Spray Tower) 
 Neste tipo de lavador (Figura 6.5), o ar carregado de partículas passa através de uma câmara 
retangular ou circular entrando em contato com gotas do líquido gerado por bicos atomizadores. O 
tamanho das gotas é controlado para otimizar o contato com as partículas e garantir a rápida separação 
das gotas da corrente gasosa. A água recirculada deve ser suficientemente limpa ou filtrada para evitar 
o entupimento dos bicos. Lavadores tipo spray apresentam em geral eficiência de 90% para partículas 
maiores que 8 m. A absorção física depende das propriedades do gás e do líquido, como viscosidade, 
densidade, assim como das características do poluente (difusividade e solubilidade de equilíbrio). Estas 
propriedades são dependentes da temperatura e baixas temperaturas geralmente favorecem a 
absorção dos poluentes. A absorção química é limitada pela velocidade de reação. Soluções de (NaOH) 
e Na2CO3 são as mais comuns para neutralização de ácidos. Características típicas de operação de 
lavadores tipo torre de aspersão são dadas na Tabela 6.3. 
 
Tabela 6.3. Características de operação de lavadores tipo torre de aspersão (spray tower) 
 
Tabela 8.4. Características de operação de torres de aspersãoTabela 8.4. Características de operação de torres de aspersão
 
 
 
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Figura 6.5. Esquemas de lavadores do tipo torre de aspersão. a) Torre de aspersão contracorrente 
vertical, b) Torre de aspersão de fluxo cruzado horizontal. c) Detalhes de bicos de aspersão. 
 
6.7. PROJETO DE LAVADOR DE GASES TIPO TORRE DE ASPERSÃO 
 
As informações requeridas de projeto são: 
 
Vazão volumétrica média do gás a ser tratado (Qg) 
Temperatura de entrada do gás (TgE) 
Temperatura de saída do gás (TgS) 
Temperatura média do líquido de lavagem (Tl) 
Pressão absoluta da corrente gasosa na entrada (PgE) 
Pressão absoluta da corrente gasosa na saída (PgE) 
Concentração total de entrada das partículas (CE) 
Densidade da partícula (p) 
Distribuição granulométrica do material particulado (dpi x wi) 
 
a)a)
c)c)
b)b)
 
 
 
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Algumas recomendações para o dimensionamento do lavador são dadas na Tabela 6.4. 
 
TABELA 6.4 - Recomendações para projeto de lavadores do tipo torre de aspersão. 
Velocidade média do gás (vgás) 
Segundo Dullien, vgás deve estar entre 0,60 e 1,0 m/s. 
Com certeza, é preciso que vgás seja menor que a 
velocidade terminal da gota (vt,gota) 
Razão líquido/gás (RL/G) - também 
chamado na literatura de razão L/G 
ou QL/QG 
Deve estar entre RL/G = 0,001 a 0,003 m3água/m3gás. 
Quanto menor, mais econômico, mas pior o 
desempenho. 
Diâmetro da gota (Dgota) 
Em geral, gotas em lavadores têm diâmetro entre 0,1 
e 1,0 mm. O diâmetro ótimo é de 0,8 mm. 
Altura útil do lavador (HL) 
(acima da entrada dos gases e 
abaixo dos bicos atomizadores) 
Em geral, a altura útil do lavador não deve ultrapassar 
7 metros, para evitar problemas na montagem e 
manutenção da instalação industrial. Contudo, quanto 
maior a altura do lavador, maior será a eficiência de 
coleta. 
 
Inicialmente, deve-se calcular a vazão volumétrica média do gás (Qm) que passa pelo lavador. 
Caso seja conhecidaa vazão volumétrica na entrada (QE), tem-se que: 
 













m
E
E
m
Em
P
P
T
T
QQ
 (2.28) 
 
2
TT
 T SEm


 (2.26) 
 
2
PP
 P SEm


 (2.27) 
 
 
 
 
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As propriedades do gás devem ser calculadas na temperatura e pressão médias (Tm e Pm) por: 
 
)273T(R
MMP
 
m
gm
gás


 (2.24) 
 
 
 
C273T
C273
 
273
273 T
 
nm
n
1,5
m
ogás 












 

 (2.25) 
 
Sendo os valores de R, MMg o e Cn obtidos na Apostila 2 (Tabela 4). 
 
Caso sejam conhecidas a velocidade do gás (vgás) e a vazão volumétrica média dos gases (Qm), 
calcula-se o diâmetro do lavador (DL) por: 
 
 
 
v
Q4
D
gás
m
L


 (6.1) 
 
Por outro lado, caso sejam conhecidos o diâmetro do lavador (DL) e a vazão volumétrica média 
dos gases (Qm), então calcula-se a velocidade média dos gases (vgás) por: 
 
 
2
L
m
gás
D
Q4
v


 (6.2) 
 
A área da seção transversal do lavador (A) é calculada por: 
 
 
4
D
A
2
L
 (6.3) 
 
 Caso não seja especificada em projeto, a vazão de líquido de lavagem requerida no lavador (QL) 
pode ser estimada por: 
 
 
 
 141 
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mL/GL QR Q 
 
 (6.4) 
sendo o valor de RL/G definido em projeto ou estipulado conforme Tabela 6.4. 
 
A eficiência fracionária de coleta do lavador é calculada por: 
 
 
 
)v,v(D
 Hv
R20,0
2
3
-exp - 1 
gásgotatgota
*
iLgota,t
G/Li











 (6.5) 
 
 2
pi
pi
i
7,0K
K
 










 (6.6) 
 
 
gotagás
gás
2
pip
pi
D9
vd
 K



 (6.7) 
 
sendo que: 
RL/G = razão líquido-gás no lavador (m3água/m3gás) - Tabela 6.4 ou estipulada pelo projeto. 
dpi = diâmetro da partícula (m). 
KPi = parâmetro de impactação para cada tamanho de partícula dpi (-) 
HL = altura do lavador (m) - Tabela 6.4 ou estipulada pelo projeto. 
0,20 = fator que considera que apenas 20% das gotas atuarão na coleta das partículas. 
Dgota = diâmetro da gota gerada no bico atomizador (m) - Tabela 6.4 ou estipulada pelo projeto. 
vgás = velocidade média de ascensão do gás no lavador (m/s) - Tabela 6.4 ou estipulada pelo projeto. 
gás = viscosidade do gás (Pa.s) 
i* = eficiência fracionária para uma única gota (-). 
vt,gota = velocidade terminal da gota de líquido usado na lavagem (m/s). 
 
A velocidade terminal da gota (vt,gota) pode ser determinada pela Apostila 1: 
 
 
 
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  
 D g 
C
 - 
 
3
4
 v
0,5
gota
Dgás
gásgota
gotat, 










 (1.21) 
 
 
 
1/3-
3/2
D
Ar 154 1
0,517
 Ar 0470,01
Ar
432
 C


 (1.23) 
 
   3
gotagás2
gás
gásgota
D g 
 - 
 
3
4
 rA 



 (1.24) 
 
 As equações (1.23) e (1.24) são válidas para números de Arquimedes (Ar) entre 0 e 13000. Para 
Ar > 13000, CD = 0,95 na equação (1.23). 
 
Para a velocidade terminal da gota, usar a densidade da gota de água (gota) calculada por: 
 
 
1.1000T100541.1T107544.5T104887.1 l
22
l
33
l
5
gota 

 (6.8) 
 
válida para o intervalo de temperatura da água Tl de 0 a 100°C 
 
 Para escoamento vertical contracorrente, a queda de pressão no lavador deve ser suficiente 
para suportar o peso das gotas de água que ficam retidas, sobrepor as perdas por atrito nas paredes e 
absorver qualquer excesso de momento gerado pelas gotas. Se as duas últimas contribuições puderem 
ser desprezadas, a queda de pressão no lavador pode ser estimada por (Patterson et al., 1982, “Control 
of fine particle emissions from industrial sources in California”): 
 
 
A)vv(
gHQ
P
ggota,t
gotaLl



 (6.9) 
 
 
 
 
 143 
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sendo que: 
P = queda de pressão no lavador (Pa) 
QL = vazão volumétrica do liquido no lavador (m3/s) 
gota = densidade do líquido pulverizado no lavador (kg/m3) 
g = aceleração da gravidade (9,8 m/s2) 
H = altura útil do lavador (m) 
vg = velocidade de ascensão do gás no lavador (m/s) 
vt,gota = velocidade terminal da gota no lavador (m/s) 
A = área da seção transversal do lavador (m2) 
 
6.8. EXEMPLO 
 
Exemplo 1: Calcule a eficiência global de coleta de um lavador tipo torre de aspersão, com altura 6,0 m 
e diâmetro de 1,2 m. A corrente de gás entra em contracorrente verticalmente com vazão de 3600 
m3gás/hora, em temperatura de 80°C e pressão de 710 mmHg e sai com temperatura de 60°C e 700 mmHg. 
O material particulado de densidade 1400 kg/m3 e distribuição granulométrica apresentada a seguir. A 
concentração de pó na entrada do lavador é de 10 g/m3. Considere que a razão Líquido-Gás (RL/G) seja 
de 0,003 mágua/m3gás e a gota gerada tenha diâmetro de 0,8 mm. O líquido é alimentado no lavador em 
Tl = 35°C. Considere que o gás tenha as mesma propriedades físicas do ar. 
 
Respostas: 
 
 
 
 
 
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Parâmetro Valor Fonte
HL (m) 6.000 Enunciado WE (kgpó/h) 36 Eq. (2.11)
DL (m) 1.200 Enunciado CE (gpó/m
3
gás) 10.00 Enunciado
A (m2) 1.131 Eq. (6.3) QE (m
3
gás/h) 3600 Enunciado
Parâmetro Valor Fonte TE (°C) 80 Enunciado
RL/G (m
3
água/m
3
gás) 0.003 Enunciado PE (mmHg) 720 Enunciado
vgás (m/s) 0.871 Eq. (6.2) TS (°C) 60 Enunciado
Dgota (m) 8.00E-04 Enunciado PS (mmHg) 700 Enunciado
gota (kg/m
3
) 994.1 Eq. (6.8) QS (m
3
/h) 3493 Eq. (2.7)
TL (°C) 35 Enunciado Tm (°C) 70 Eq. (2.26)
Ar (-) 15557 Eq. (1.24) Pm (mmHg) 710 Eq. (2.27)
CD (-) 0.950 Eq. (1.23) Qm (m
3
/h) 3547 Eq. (2.28)
vt,gota (m/s) 3.371 Eq. (1.21) gás (kg/m
3
) 0.963 Eq. (2.24)
QL (m
3
água/h) 10.642 Eq. (6.4) gás (Pa.s) 2.03E-05 Eq. (2.25)
P (Pa) 61.2 Eq. (6.9) p (kg/m
3
) 1400 Enunciado
MMg (g/mol) 29 Tabela 2.4
WS (kg/h) 6.42 Eq. (2.21)
WC (kg/h) 29.58 Eq. (2.10)
global (-) 82.2 Eq. (2.14)
CS (g/m
3
) 1.84 Eq. (2.22)
CS,N (g/Nm
3
) 2.43 Eq. (2.23)
Lavador
Dimensões
Enunciado Enunciado Eq. (2.17) Eq. (6.7) Eq. (6.6) Eq. (6.5) Eq. (2.18)
dpi (m) wi (-) WEi (kg/h) Kpi (-) i
*
 (-)  i (-) WSi (kg/h)
1 0.01 0.360 0.008 0.0001 0.0013 0.3595
2 0.02 0.720 0.033 0.0021 0.0187 0.7065
3 0.02 0.720 0.075 0.0094 0.0820 0.6609
4 0.02 0.720 0.134 0.0257 0.2085 0.5699
5 0.05 1.800 0.209 0.0528 0.3815 1.1134
6 0.05 1.800 0.301 0.0903 0.5603 0.7915
7 0.07 2.520 0.409 0.1361 0.7103 0.7301
8 0.09 3.240 0.534 0.1874 0.8185 0.5882
9 0.12 4.320 0.676 0.2415 0.8890 0.4794
10 0.15 5.400 0.835 0.2959 0.9324 0.3652
15 0.17 6.120 1.879 0.5308 0.9920 0.0488
20 0.09 3.240 3.340 0.6835 0.9980 0.0064
30 0.06 2.160 7.516 0.8369 0.9995 0.0011
40 0.05 1.800 13.362 0.9029 0.9997 0.0005
50 0.03 1.080 20.877 0.9362 0.9998 0.0002
Soma 1.00 36.00 6.42
Eq. (2.19) Eq. (2.20) Eq. (2.21)
Exemplo 1: Calcule a eficiência global de coleta de um lavador tipo torre de aspersão, com altura 
6,0 m e diâmetro de 1,2 m. A corrente de gás entra em contracorrente verticalmentecom vazão de 
3600 m3gás/hora, em temperatura de 80°C e pressão de 710 mmHg e sai com temperatura de 60°C e 
700 mmHg. O material particulado de densidade 1400 kg/m3 e distribuição granulométrica 
apresentada a seguir. A concentração de pó na entrada do lavador é de 10 g/m3. Considere que a 
razão Líquido-Gás (RL/G) seja de 0,003 mágua/m3gás e a gota gerada tenha diâmetro de 0,8 mm. O 
líquido é alimentado no lavador em Tl = 35°C. Considere que o gás tenha as mesma propriedades 
físicas do ar. 
 
 
 
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6.9. LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1) Um lavador do tipo torre de nebulização (spray tower) é usado para abatimento da emissão de 
aerossóis gerados em uma caldeira movida à biomassa. O lavador disponível na empresa tem 10 m de 
altura útil e 5 metros de diâmetro. O sistema de atomização de água no lavador é composto de 10 bicos, 
cada um com capacidade de 100 Lágua/min e que geram gotas de 600 m de diâmetro. Sabe-se que o 
material particulado tem densidade absoluta de 1800 kg/m3, enquanto que a corrente gasosa entra no 
lavador a 180°C e 760 mmHg. Com base nessas informações, forneça: 
 
a) A vazão volumétrica de gás de combustão que pode ser alimentado no lavador para que o 
mesmo opere com velocidade ascensional do gás de 0,8 m/s e com todos os bicos de atomização 
em operação plena. 
b) A eficiência de coleta do lavador para uma partícula de 5 m. Considere as condições de 
operação do item a). 
 
2) Um lavador de gases do tipo torre de borrifo de diâmetro útil 4 m e altura 8 m opera na remoção de 
pó de feldspato (densidade de 2600 kg/m3) de uma corrente gasosa proveniente da exaustão de um 
britador a seco. A concentração de aerossol na entrada do lavador é de 10 g/Am3, temperatura de 35°C 
e pressão atmosférica de 760 mmHg ( = 1,88×10-5 Pa.s, = 1,146 kg/m3). A velocidade média dos gases 
no lavador é de 1 m/s. O líquido de lavagem é água em temperatura de 35°C, densidade de 994,1 kg/m3 
e vazão volumétrica de 113,1 m3/h, com o diâmetro de gotas geradas nos bicos atomizadores de 1 mm. 
Com base nessas informações e assumindo que o lavador opere isotermicamente, pergunta-se: qual 
será a eficiência de coleta para partículas com 10 m de diâmetro? ANTES QUE VOCÊ PERGUNTE: NÃO 
ESTÃO FALTANDO DADOS!!!! (R: vtgota = 3,59 m/s; QG = 45239 Am3/h; QL/QG = 0,0025; i* = 0,472; i = 
0,98). 
 
3) Deseja-se utilizar um lavador de gases tipo torre de borrifo para coletar pó de açúcar arrastado de 
um secador/resfriador tipo tambor rotativo, de tal forma que ele possa ser retornado ao processo. 
Sabe-se que o açúcar tem densidade absoluta de 1600 kg/m3 e diâmetro médio da fração arrastada de 
30 m. Uma corrente de ar em vazão volumétrica de 1800 m3/h, temperatura de 60°C, pressão de 760 
mmHg e concentração de pó de açúcar de 500 mg/m3 é exaurida do secador e enviada ao lavador, que 
tem diâmetro de 90 cm e altura de 4 m. Qual deve ser a vazão de líquido em m3/h (água a 25°C) a ser 
pulverizada no lavador para que a eficiência de coleta das partículas de 30 m seja de 99,5%? Considere 
que a gota gerada no lavador tenha diâmetro de 0,8 mm? Sabendo-se que a concentração “Brix” refere-
se ao teor de sólidos solubilizados em um líquido (g de sólido por 100 g de água), qual será o brix da 
solução açucarada recuperada na base do lavador? 
 
 
 
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4) Determine os seguintes parâmetros no processo de secagem de levedura esquematizado a seguir: 
 
 
 
Considere que o lavador tenha diâmetro de 6 m, altura de 6 m e que opere com razão líquido-gás de 
3,0 L/m3, diâmetro de gota de 800 m, com temperatura do líquido de 25°C. Considere para efeito de 
cálculo de eficiência que o tamanho médio de partículas geradas no spray dryer seja de 20 m, com 
densidade de 1,5 g/cm3. A pressão atmosférica local é de 760 mmHg. 
 
5) Uma das técnicas de tratamento de resíduos sólidos é a incineração, na qual os materiais são 
destruídos através da combustão completa. Os produtos da incineração são uma corrente gasosa, com 
componentes oxidados de baixa massa molar (CO2, H2O, SO2, etc.), e uma fração sólida de menor 
volume, que deve ser disposta conforme a presença ou não de metais pesados. A escolha do tipo de 
incinerador depende da capacidade de tratamento, características físicas e químicas do resíduo, além 
de sua granulometria. Por exemplo, a inertização térmica de solo contaminado com hidrocarbonetos é 
geralmente realizada em tambores rotativos, com a alimentação de um combustível auxiliar para 
favorecer a queima (geralmente gás natural). Os gases de combustão que saem do tambor devem ser 
soprador
Tanque 
pulmão 
com 
suspensão
exaustor
Envase
Spray 
dryer
Bateria de 4 
ciclones Swift
associados 
em paralelo
pó
atmosfera
Trocador 
de calor
Lavador tipo 
Torre de 
aspersão
T = 110°C
T = 110°C
T = 110°C
G = 18,44 kgar/s
ar = 0,922 kg/m
3
Cpó = 100 g/m
3
QL/QG = 3,0 Lágua/mar
3
atmosfera
Corrente gasosa
Corrente líquida
Corrente sólida
Clevedura = Wpó/QL = ?
Legenda:Legenda:
Wpó = ?
soprador
Tanque 
pulmão 
com 
suspensão
exaustor
Envase
Spray 
dryer
Bateria de 4 
ciclones Swift
associados 
em paralelo
pó
atmosfera
Trocador 
de calor
Lavador tipo 
Torre de 
aspersão
T = 110°C
T = 110°C
T = 110°C
G = 18,44 kgar/s
ar = 0,922 kg/m
3
Cpó = 100 g/m
3
QL/QG = 3,0 Lágua/mar
3
atmosfera
Corrente gasosa
Corrente líquida
Corrente sólida
Clevedura = Wpó/QL = ?
Legenda:Legenda:
Wpó = ?
 
 
 
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tratados antes de eliminados para a atmosfera. Dependendo das condições operacionais e do tipo de 
solo, pode haver um grande arraste de particulados, sendo necessário o uso de coletores de pó. 
Considere um processo de incineração de solo (material à base de sílica e alumina) em que uma 
corrente de 5000 kg/h de gases de combustão, com massa molar média de 28 g/mol, temperatura 
média de 800°C e pressão de 760 mmHg saem de um tambor rotativo cilíndrico. Sabe-se também que 
a densidade das partículas é de 2500 kg/h, com esfericidade de 0,71 e distribuição granulométrica do 
pó arrastado do tambor dada por: 
 
Diâmetro de partícula (m) 5 10 50 100 
Fração mássica, wi (%) 10 20 35 35 
 
A equipe de engenharia estuda a seguinte configuração para o sistema de coletas de particulados finos 
arrastados do forno rotativo: 
 
Com base no fluxograma apresentado, determine: 
 
a) As dimensões de cada ciclone. 
b) A vazão mássica de pó coletado nos ciclones. 
c) A concentração de particulados na saída da chaminé na configuração B (em mg/Nm3). 
 
Alimentador de 
rosca de sólidos
Sólidos grosseiros
Incinerador tipo forno rotativo
Combustível
Exaustor
Sólidos tratados
Sólidos finos arrastados
Dtubo = 1 m
Ggás = 5000 kg/h
T = 800ºC
P = 760 mmHg
Wpó = 250 kg/h
pó = 2500 kg/m
3
T = 210ºC
Atmosfera
T = 80ºC
Sedimentador gravitacional
Lavador de gases 
(tipo spray tower)
T = 500ºC
Características do lavador:
QL/QG = 4 L/m
3
T = 35ºC
L = 7 m
Vgás = 1 m/s
Dgota = 800 m
Bateria com 2 
ciclones tipo Lapple 
em paralelo
 
 
 
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6) Determine os seguintes parâmetros no processo de secagem de levedura esquematizado a seguir: 
 
 
 
Considere que o lavador opere com razão líquido-gás de 1,0 L/m3, velocidade do gás de 1,0 m/s, 
diâmetro de gota de 800m e altura de 6 m, com temperatura do líquido de 35°C. Considere para 
efeito de cálculo de eficiência que o tamanho médio de partículas geradas no spray dryer é de 30 m, 
com densidade de 1400 kg/m3. A pressão atmosférica local é de 760 mmHg. 
 
7) Projete um lavador de gases, do tipo torre de nebulização, para remover material particulado 
proveniente de uma caldeira. A vazão de gases é de 10 m3/s, em temperatura de 145°C e pressão 
atmosférica. As cinzas provenientes da caldeira têm densidade de 2000 kg/m3 e são emitidas em 
concentração total de 20 g/m3. Faça as considerações adequadas de projeto e determine as dimensões 
do lavador (D e L) além das condições operacionais (vazão de líquido, velocidade do ar, diâmetro de 
gota, etc.). Explique cada escolha que fizer. Determine também a eficiência de coleta para uma partícula 
de 3 m. 
 
soprador
Tanque 
pulmão 
com 
suspensão
exaustor
Envaze
Spray 
dryer
Bateria 
de 4 
ciclones 
Lapple
pó
atmosfera
Trocador 
de calor
Lavador tipo 
Torre de 
aspersão
T = 110°C
T = 110°C
T = 60°C
Wpó = ?
CS,2 = ?
T = 160°C
Q = 10 m3/s
Cpó = 50 g/m
3
QL/QG = 1,0 L/m
3
atmosfera
Corrente gasosa
Corrente líquida
Corrente sólida
CCS,1 S,1 = ?= ?
T = 110°C
Clevedura = Wpó/QL = ?
T = 60°C
Legenda:Legenda:
soprador
Tanque 
pulmão 
com 
suspensão
exaustor
Envaze
Spray 
dryer
Bateria 
de 4 
ciclones 
Lapple
pó
atmosfera
Trocador 
de calor
Lavador tipo 
Torre de 
aspersão
T = 110°C
T = 110°C
T = 60°C
Wpó = ?
CS,2 = ?
T = 160°C
Q = 10 m3/s
Cpó = 50 g/m
3
QL/QG = 1,0 L/m
3
atmosfera
Corrente gasosa
Corrente líquida
Corrente sólida
CCS,1 S,1 = ?= ?
T = 110°C
Clevedura = Wpó/QL = ?
T = 60°C
Legenda:Legenda:
 
 
 
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8) Um lavador tipo torre de aspersão deve ser utilizado para coletar cinzas oriundas da queima de 
biomassa em uma caldeira. A vazão mássica dos gases efluentes da caldeira é de 8000 kg/h, com 
densidade de 0,7 kg/m3 e viscosidade de 2,1x10-5 Pa.s. As cinzas possuem densidade de 1600 kg/m3 e 
sua concentração no duto de entrada do lavador é de 15 g/m3. O lavador tem 3 m de diâmetro e 6 m 
de altura, e deve operar com uma razão líquido/gás de 3 L/m3. A gota de água no lavador deverá ter 
500 m de diâmetro e a temperatura média da água de aspersão é de 36°C. Determine a eficiência 
global de coleta no lavador para a seguinte distribuição granulométrica: 
 
dpi (m) 3,0 14,0 
wi (%) 20 80 
 
 
9) Um lavador tipo torre de aspersão deve ser utilizado para coletar cinzas oriundas da queima de 
biomassa em uma caldeira. A vazão mássica dos gases efluentes da caldeira é de 7000 kg/h, com 
temperatura média de operação de 120°C e massa molar de 29 g/mol. As cinzas possuem densidade de 
1800 kg/m3 e sua concentração no duto de entrada do lavador é de 10 g/m3. O lavador tem 3 m de 
diâmetro e 6 m de altura, e a gota de água no lavador deverá ter 600 m de diâmetro e a temperatura 
média da água de aspersão é de 40°C. Determine a vazão de água recomendada para aspersão no 
lavador de modo que a eficiência de coleta para uma partícula de 10 m atinja 95%. 
 
10) Lavadores de gases do tipo torre de nebulização são equipamentos comumente utilizados para o 
tratamento de poluentes provindos da exaustão de caldeiras em usinas de açúcar e álcool. Por 
envolverem a coleta dos particulados a partir do contato líquido-sólido, é muito importante que haja 
um funcionamento econômico do equipamento, para evitar o desperdício de água e a geração de um 
outro resíduo (lama), que deverá ser tratada antes do descarte. Também é muito importante que o 
lavador atenda às normas de emissão dos poluentes na atmosfera. Com base nesse histórico e nas 
discussões realizadas em sala de aula, explique sucintamente o que acontecerá com a eficiência do 
lavador na coleta de particulados se as seguintes alterações forem realizadas: 
 
a) Aumento do diâmetro do lavador, mantendo-se todas as outras condições constantes. 
b) Diminuição na temperatura do gás. 
 
Para aumentar a eficiência do lavador, qual alteração produzirá o maior efeito: dobrar a razão liquido-
gás ou triplicar a altura do lavador. Justifique claramente a sua resposta.