A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
39 pág.
equipamentos de controle de particulados

Pré-visualização | Página 1 de 8

Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 75
5- SELEÇÃO, DIMENSIONAMENTO E AVALIAÇÃO ECONÔMICA 
DE EQUIPAMENTOS PARA O CONTROLE DE 
PARTICULADOS 
 
5.1- Equipamentos para o controle de particulados: Seleção 
 
5.1.1- Introdução ao controle de particulados 
 
 Os equipamentos mais utilizados para o controle de particulados são: 
• Separadores ciclônicos; 
• Separadores úmidos (lavadores de gás ou scrubbers); 
• Filtros eletrostáticos; 
• Filtros de manga. 
 Na indústria e outras atividades humanas, apresentam-se emissões de 
particulados de diferentes características (dimensões e densidade das partículas, 
concentração, etc). A granulometria das partículas constitui o parâmetro mais 
importante para definir o tipo de separador que é possível utilizar com alta eficiência. A 
relação entre separadores de partículas e as dimensões das mesmas aparece na Figura 
5.1, cortesia da firma Lodge Sturtevant Ltda. 
 
 
 
Figura 5.1- Relação entre separadores de partículas e dimensões das mesmas 
(Cortesia da firma Lodge Sturtevant Ltda). 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 76
O efeito de separação dos particulados do fluxo de gás deve-se à ação de 
diferentes forças que garantem a deposição das partículas sobre uma superfície (Tabela 
5.1). 
 
Tabela 5.1- Forças atuantes e superfícies de separação em diferentes separadores 
de partículas. 
Separador Forças principais de separação Superfícies de separação 
Separador ciclônico Centrífuga Cilíndrica 
Filtro eletrostático Eletrostática Plana e cilíndrica 
Filtro de mangas Interceptação direta Cilíndrica composta de material têxtil e a “torta” de partículas. 
Lavador de gás 
(scrubber) 
Inercial 
Difusional 
Intercepção direta 
Esférica ou irregular. 
 
Durante a seleção de um separador de particulados devem ser considerados : 
• Eficiência que se pretende atingir. Este parametro é calculado em base da emissão 
final permissível prevista nos padrões de emissão.; 
• Consumo de energia; 
• Custo do investimento; 
• Natureza física e química dos particulados (composição granulométrica, densidade, 
resistividade etc.). A composição granulométrica de uma amostra de particulados 
refere-se a sua divisão em frações atendendo ao diâmetro médio das partículas. É 
determinada experimentalmente utilizando separadores inerciais denominados 
impactadores em cascata.; 
• Periculosidade (incêndios e explosões). 
 
Vejamos num exemplo geral de um separador de particulados como se definem 
os conceitos de eficiência integral (ou global) e de eficiência por frações (Figura 5.2; 
Licht, 1988). 
Particulados removidos Y 
Qo .co – Y = ε 
 
SEPARADOR
Vazão de gás Qo 
Emissão de paticulados ε 
Gás limpo c
Gás + particulados 
 c0 [g/m3] 
 
c - Massa de particulados por unidade de volume do gás, g/m3; 
Q – Vaxão de gás, m3/s; 
n - Número de partículas por unidade de volume do gás, 1/m3; 
ε - Taxa mássica de emissão de particulados, g/s; 
Y - Taxa mássica de particulados removidos, g/s. 
 
Figura 5.2- Esquema geral de um separador de particulados (Licht, 1988). 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 77
 O conceito de eficiência total é: 
 
 
oooo
oo
o
o
cQ
1
cQ
cQ
c
ccE ⋅
ε−=⋅
ε−⋅=−= (5.1) 
 
 A equação anterior é utilizada quando dispõe-se dos resultados de medições da 
carga de particulados na entrada e na saída do separador. A eficiência total pode ser 
calculada a partir da eficiência de separação de cada fração e se denomina eficiência por 
frações. Ë utilizada em cálculos de projeto quando conhece-se a granulometria do 
particulado 
 
 ∑
=
∆⋅=
n
1i
iif fEE (5.2) 
Sendo: 
Efi - Eficiência por frações: eficiência de separação das partículas com diâmetro dpi; 
∆fi - Fração em massa de particulados de diâmetro dpi. 
 A Figura 5.3 ilutra estas duas formas de cálculo da eficiência de separadores de 
particulados. 
 Outros conceitos importantes são: 
 
• Penetração: Fração em massa dos particulados de diâmetro dpi que não são 
separados pelo separador, ou seja que passam através do mesmo. 
 
 P Ei f i= −1 (5.3) 
 
 E1
c
c
cQ
P
ooo
−==⋅
ε= (5.4) 
 
• Diâmetro de corte (dpc): Diâmetro das partículas que são separadas com 50 % de 
eficiência, ou seja Efi = 0,5. 
 
 A eficiência por frações para diferentes separadores de partículas é variada. 
Assim um ciclone convencional para partículas de 20 µm apresenta uma eficiência de 
60 %, já para um ciclone de alta eficiência com este mesmo diâmetro de partículas a 
mesma seria de mais de 90 %. Igual eficiência alcança um lavador de gás tipo Venturi 
para partículas de 1 µm. A Figura 5.4 apresenta curvas de eficiência por frações para 
alguns tipos de separadores, descritas por uma equação geral do tipo (Ogawa, 1983): 
 
 ( )mpiif dexp1E ⋅α−−= (5.5) 
 
 Utilizando o conceito de diâmetro de corte dpc (Efi = 50 %) temos: 
 
 ( ) m
pc
m
pc d
693,0
d
2ln ==α (5.6) 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 78
 ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⋅−−=
m
pc
ip
if d
d
693,0exp1E (5.7) 
 
SEPARADOR
Co = 850,0 mg/Nm3 C = 126,0 mg/Nm3
8510
0850
612608500 ,
,
,,
C
CC
E
o
=−=−=
Seção de entrada
Seção de saída
 
 
a) Quando conhecida a carga de particulados na entrada e na saída do separador. 
 
SEPARADOR
8510250703508040990 ,,.,,.,,.,fEE ifi =++=∆=∑
Seção de entrada
Seção de saída
Composição granulométrica
d1 ⇒ 40 % em massa (0,40)
d2 ⇒ 35 % em massa (0,35)
d3 ⇒ 25 % em massa (0,25)
Eficiência por frações
Ef1 ⇒ 99 % (0,99)
Ef2 ⇒ 80 % (0,80)
Ef3 ⇒ 40 % (0,40)
 
 
b) Quando conhecida a composição granulométrica e a eficiência de separação de cada 
fração. 
 
Figura 5.3 Ilustração do conceito de eficiência em separadores de particulados. 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 79
 
 
Figura 5.4- Curvas de eficiência por frações para diferentes separadores de 
partículas. 
 
 Para separadores ciclônicos o índice de separação é de m = 0,8 - 1,5, para torres 
de nebulização m = 1,5 e para lavadores tipo Venturi m = 2,0 (Ogawa, 1983). 
 Stairmand (1970) apresenta a eficiência total de diferentes separadores para três 
tipos de pós “standards”: superfino, fino e grosso. A granulometria destes pós e a 
eficiência total de separação utilizando diferentes separadores são apresentadas nas 
Tabelas 5.2 e 5.3, respetivamente. 
 
Tabela 5.2 - Composição granulométrica de pós “standards” (Stairmand, 1970). 
Fração em peso com dimensões menores que a indicada, %Dimensões das 
partículas, µm Pó superfino Pó fino Pó grosso 
150 - 100 - 
104 - 97 - 
75 100 90 46 
60 99 80 40 
40 97 65 32 
30 96 55 27 
20 95 45 21 
10 90 30 12 
7,5 85 26 9 
5,0 75 20 6 
2,5 56 12 3 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 80
Tabela 5.3- Eficiência total de diferentes tipos de separadores para os pós 
“standards” (Stairmand, 1970). 
Eficiência total, % Tipo de separador Pó grosso Pó fino Pó superfino
Ciclones de média eficiência. 84,6 65,3 22,4 
Ciclones de alta eficiência. 93,9 84,2 52,3 
Lavador tipo Venturi de médio consumo de 
energia. 99,94 99,8 99,3 
Lavador tipo Venturi de alto consumo de 
energia. 99,97 99,9 99,6 
Filtro de mangas com limpeza por 
sacudimento mecânico. 99,97 99,92 99,6 
Filtro de mangas com limpeza por pulso-jet 
inverso. 99,98 99,95 99,8 
Precipitador eletrostático. 99,5 98,5 94,8 
 As Tabelas 5.4 e 5.5 apresentam alguns dados úteis para a seleção do 
equipamento de separação de particulados. OGAWA (1983), apresenta outros 
parâmetros e características de separadores de particulados (Tabela 5.6). 
Tabela 5.4 - Comparação qualitativa de separadores de particulados.

Crie agora seu perfil grátis para visualizar sem restrições.