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equipamentos de controle de particulados

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Tipo de separador 
Avaliação Ciclones Lavadores de gás Filtros de mangas 
Precipitadores 
eletrostáticos 
Vantagens 
• Baixo custo; 
• Operação a 
altas 
temperaturas; 
• Baixo custo de 
manutenção 
(não tem partes 
móveis). 
• Pode tratar 
particulados 
inflamáveis e 
explosivos; 
• Absorção e 
remoção de 
particulados no 
mesmo 
equipamento; 
• Variada eficiência 
de remoção; 
• 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 
uma pequena 
queda de 
pressão; 
• Separação seca e 
úmida; 
• Ampla faixa de 
temperaturas de 
operação; 
• Baixos custos de 
operação. 
Desvanta-
gens 
• Baixa 
eficiência 
(dc < 5-10 µm); 
• Alto custo de 
operação 
(queda de 
pressão). 
• Corrosão; 
• Poluição secundária 
(um efluente líquido 
a tratar); 
• Contaminação das 
partículas (não 
recicláveis). 
• Ocupa uma área 
considerável; 
• Dano às mangas 
por altas 
temperaturas e 
gases 
corrosivos; 
• As mangas não 
operam em 
condições 
úmidas; 
• Perigo de fogo e 
explosão. 
• Alto custo de 
investimento; 
• Não controla 
emissões 
gasosas; 
• Pouca 
flexibilidade; 
• Ocupa um 
grande espaço; 
• É afetado pela 
resistividade das 
cinzas. 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 81
Tabela 5.5- Dados para a seleção de equipamentos de separação de particulados 
(HANLY & PETRONKA, 1993; SILVA & HERVAS, 1998). 
φ (a) ∆p (b) 
Grau de 
limpeza 
esperado
η (c) T (d) Equipamento 
µm mmH2O % % °C 
IC (e) CO (f) ∆P (g) 
Ciclones >10 25-75 80 (φ<20) 80 (φ>50) 85 500 1 1 1 
Torres de 
nebulização >3 50-175 
98 (φ>5) 
50 (φ<3) 95 200-250 2 2-3 0,3 
Lavadores tipo 
Venturi >3-1,0 375-750 
90-95 
(φ<5) 99 200-250 2-3 3-4 3-4 
Filtros de manga >0,5-1,0 25-250 95-99 (φ<5) 99 200-250 8-10 2-3 0,8 
Separadores 
Eletrostáticos >0,001 6-12 
80-99,9 
(φ<5) 99 500 10-15 1-2 0,3 
a) Dimensões das partículas; 
b) Queda de pressão; 
c) Eficiência global para um pó típico; 
d) Temperatura máxima do gás; 
e) Investimento de capital relativo ao ciclone; 
f) Custo de operação relativo ao ciclone; 
g) Consumo médio de potência relativo ao ciclone. 
 
Tabela 5.6- Outros parâmetros e características de separadores de particulados 
(Ogawa, 1993). 
Tipo de separador Diâmetro de corte dpc, µm Velocidade do gás, m/s 
Câmara de sedimentação 35 0,5-0,8 
Ciclone, D =2-3 m 25 12,0-18,0 
Ciclone, D = 0,4-1,0 m 10-16 - 
Ciclone, D = 0,1-0,4 m 3,5-6,0 - 
Ciclone, D = 0,1 m 2,5 - 
Filtro de mangas 0,5-1,0 - 
Separador eletrostático 0,5-1,0 0,5-1,0 
 
5.1.2 - Conceitos básicos sobre propriedades de partículas e características do fluxo 
gás-sólido 
 
 Dimensões das partículas. 
 
 O termo diâmetro é geralmente aplicável a uma esfera, porém pode descrever 
também as dimensões de partículas irregulares a partir das seguintes expressões: 
 
Valor aritmético médio. 
 
 
3
hbL
d ppppi
⋅⋅= (5.8) 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 82
Valor médio geométrico. 
 
 
3
ppppi hbLd ⋅⋅= (5.9) 
 
Sendo: L, b, h - Comprimento, largura e altura da partícula, respectivamente. 
 
Forma 
 
 Outra característica importante que pode afetar o fluxo gás-sólido é a forma das 
partículas, caracterizada pela esfericidade das mesmas φs: 
 
 
p
s
s F
F=φ (5.10) 
 
Sendo Fs e Fp as áreas superficiais de uma esfera e de uma partícula de igual volume, 
respectivamente. Por tanto, a esfericidade assume valores na faixa de 0 < φs >1. 
 
Densidade 
 
 Em relação aos particulados a densidade pode ser: 
• Densidade em pilha (densidade do material solto, incluindo os espaços entre 
partículas); 
• Densidade da partícula (densidade aparente do material, incluindo os poros no 
sólido); 
• Densidade do esqueleto ou verdadeira (é a densidade própria do material sem 
considerar a existência de poros, sendo medida com picnômetros gasosos). 
 
Características do fluxo gás-sólido. 
 
 A força de resistência (FD) é a força líquida exercida pelo fluido sobre a partícula 
na direção do movimento. Pode-se calculá-la utilizando a lei de Stokes: 
 
 
2
uACud3F
2
r
ppDrpD ⋅ρ⋅⋅=⋅⋅µ⋅π⋅= (5.11) 
 
Sendo: 
CD- Coeficiente empírico de resistência; 
Ap- Área projetada da partícula (secção transversal) na direção normal ao fluxo, m2; 
ur- Velocidade relativa entre o fluido e a partícula, m/s; 
µ-- Viscosidade do fluido, kg/(m.s); 
ρp- Densidade da partícula, kg/m3; 
dp– Diâmetro da partícula, m; 
 
 Para uma partícula esférica de diâmetro dp: 
 
 
2
udC
4
F
2
r2
ppDD ⋅⋅ρ⋅⋅π= (5.12) 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 83
 Quando as dimensões das partículas são comparáveis com o percurso livre das 
moléculas de um gás é necessário levar em conta o efeito de “discontinuidade” do meio 
gasoso. Isto se realiza por meio do fator de correção de Cunningham ou fator de 
deslizamento Cc, que entra na equação de Stokes: 
 
 
c
pr
D C
du3
F
⋅⋅µ⋅π⋅= (5.13) 
 
 ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛−⋅+⋅+=
n
nc K
10,1exp40,0257,1K1C (5.14) 
 
Sendo o número de Knudsen calculado como: 
 
 
p
g
n d
2K
λ= (5.15) 
 
Onde λg é o percurso livre das moléculas do gás: 
 
 
g
g
g
T
MP
1145,0
⋅
µ⋅=λ , (5.16) 
 
Sendo: 
 
Pg- Pressão do gás, kPa; 
M- Massa molecular do gás; 
Tg- Temperatura do gás, K. 
 
 Assim, por exemplo, para partículas de 0,01 µm no ar (1 atm e 298 K) o fator de 
correção de Cunningham vale 22,7 (Benitez, 1993). 
 
5.2- Separadores ciclônicos: dimensionamento, cálculo da eficiência e 
queda de pressão 
 
5.2.1- Classificação dos ciclones 
 
Os separadores ciclônicos têm como princípio de operação, a ação da força 
centrífuga sobre as partículas sólidas em movimento num fluxo rotativo, como é 
mostrado na Figura 5.5. 
 Os separadores ciclônicos podem ser classificados como: 
• Ciclone com entrada tangencial e fluxo em retorno (Figura 5.6-a); 
• Ciclone de fluxo axial (Figura 5.6-b); 
• Ciclone com entrada axial e fluxo em retorno (Figura 5.6-c). 
 
A eficiência do ciclone tangencial é maior que do ciclone axial pois a força 
centrífuga, que causa a separação dos particulados, é maior quando é criada pela entrada 
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tangencial do gás e a rotação do mesmo dentro do ciclone, do que quando é criada por 
meio de pás direcionadoras, como no caso dos ciclones do tipo axial. A disposição de 
vários ciclones em paralelo, chamados de multiciclones, permite empregar células de 
alta eficiência com menor diâmetro e maior velocidade de entrada do gás. 
 
 
 
Figura 5.5- Princípio de operação de um separador ciclônico. 
 
 
 a) b) c) 
a) Com entrada tangencial e fluxo em retorno; 
b) De fluxo axial; 
c) Com entrada axial e fluxo em retorno. 
 
Figura 5.6 - Separadores ciclônicos. 
 
 
5.2.2- Dimensionamento 
 
 Como se observa na Figura 5.7 necessitam-se 8 dimensões para especificar um 
ciclone de entrada tangencial. Estas dimensões são determinadas através de relações 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 85
adimensionais tipo ka = la/D, kb = b/D. Na Tabela 5.7 são apresentados os valores destas 
relações adimensionais para ciclones de alta eficiência e de propósito geral 
(convencionais), obtidos por diferentes autores para configurações que têm demonstrado 
serem práticas e efetivas (Koch e Licht, 1977). 
 
 
 
Figura 5.7- Dimensões típicas de um ciclone. 
 
Independentemente da configuração selecionada,

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