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equipamentos de controle de particulados

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seção cilíndrica do ciclone D; 
4. Calcular as outras dimensões do ciclone com base nos coeficientes adimensionais k 
para a configuração selecionada; 
5. Calcular a queda de pressão ∆p; 
6. Analisar se uT1, D e ∆p são excessivamente grandes. O valor de uT1 deve comparar-se 
com o valor de us. Analise a possibilidade de utilizar vários ciclones em paralelo. 
Para nc ciclones em paralelo repita os itens 2 e 3 utilizando o valor de Q/nc no lugar 
de Q; 
7. Calcular as eficiências por frações e a total; 
8. Compare a eficiência calculada com a desejada. Se não alcançar o valor desejado, 
utilize um valor maior de uT1; 
9. Estime o custo do ciclone. 
 
5.3- Lavadores de gás: parâmetros de operação e eficiência 
 
5.3.1- Classificação dos lavadores de gás: parâmetros principais. 
 
 O lavador de gás ou scrubber é um dispositivo no qual realiza-se a separação de 
um conjunto de particulados, ou de um contaminante gasoso de um gás, mediante a 
lavagem do mesmo com água, que na maioria dos casos é nebulizada para formar 
pequenas gotas. 
 
 Segundo Theodore & Buonicore (1988) os lavadores de gás podem classificar-se 
em três grandes grupos: 
 
• Torres de nebulização 
• Instalacões de leito empacotado; 
• Lavadores Venturi. 
 
 
 Calvert (1984) propõe uma classificação mais detalhada: 
 
• Lavadores de bandejas; 
• Lavadores com empacotamento maciço; 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 91
• Lavadores com empacotamento fibroso; 
• Sprays pré-formados; 
• Sprays nebulizados por gás; 
• Lavadores centrífugos; 
• Lavadores de chicanas e fluxo secundário; 
• Lavadores de impacto; 
• Lavadores acionados mecanicamente; 
• Lavadores de leito em movimento. 
 
 A Figura 5.9 apresenta os parâmetros principais de alguns tipos de lavadores de 
gás Antes de analisar os dados incluídos nesta figura faz-se necessário definir o 
parâmetro relação água/ar: 
 
Relação água/ar [QL/QG]- É a relação entre o fluxo de água utilizado para a limpeza do 
gás e o fluxo de ar que está sendo limpo, geralmente se expressa em L/m3. É o 
parâmetro mais importante do lavador de gás, conjuntamente com a queda de pressão no 
equipamento. 
 
Na prática industrial os tipos de lavadores mais utilizados são os lavadores de 
bandejas e as diferentes variantes existentes de lavadores tipo Venturi (sprays pré-
formados e nebulizados por gás). Estes são os equipamentos que veremos com mais 
detalhes a seguir: 
• Lavadores de bandejas: São construídos na forma de torre vertical com uma ou mais 
bandejas perfuradas em seu interior (Figura 5.10). A lavagem do gás acontece 
durante o contato do mesmo com as gotas de água no volume do lavador e durante o 
burbulhamento na camada de água que cobre as bandejas. A eficiência de separação 
aumenta com a diminuição do diâmetro dos orifícios das bandejas. Para orifícios de 
3,2 mm o diâmetro de corte é de dpc = 1,0 µm (Calvert, 1984); 
• Sprays pré-formados: Neste tipo de lavador de gás o líquido entra na garganta do 
Venturi já atomizado por um sistema de bocais (Figura 5.11). A eficiência de 
separação de particulados é função do tamanho e trajetória das gotas, da velocidade 
do gás e da relação líquido/gás. O diâmetro das gotas de água é de 100-500 µm, o 
diâmetro de corte dpc = 0.7-2.0 µm, e a relação líquido/gás 4-13 l/m3 (Calvert, 
1984); 
• Sprays atomizados por gás: É o mais comum dos lavadores tipo Venturi. A 
nebulização do líquido é causada pelo próprio gás, que alcança uma velocidade na 
garganta do Venturi de 60-120 m/s (Figura 5.12). O diâmetro de corte nestes 
equipamentos é dpc = 0,1-0,4 µm. 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 92
 
 
Figura 5.9 - Parâmetros de operação alguns tipos de lavadores de gás. 
 
 
 a) b) 
a) Bandeja com bubblecaps 
b)Bandeja perfurada. 
 
Figura 5.10- Lavador de bandejas (Calvert, 1984). 
 
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Vo
Água 
Ar Ar 
Bocal 
nebulizador
Garganta 
do Venturi 
Vg
 
 
Figura 5.11- Lavador Venturi com spray pré-formado por bocais pneumáticos. 
 
Figura 5.12- Esquema dos processos que acontecem num lavador tipo Venturi 
(spray nebulizado pelo gás). Cortesia da empresa Lodge Sturtevant. 
 
Cálculo da eficiência em um lavador tipo torre de nebulização 
 
Em torres de nebulização a penetração para particulas de diâmetro i. 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 94
 ( ) ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ η⋅⋅⋅−=⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−⋅⋅⋅
η⋅⋅⋅⋅−=
g
itdd
gtddg
itdl
ti Q
VA25,0exp
VVrQ4
ZVQ3expP (5.35) 
Onde: 
 
Ql- Vazão volumétrica de líquido, m3/s; 
Qg- Vazão volumétrica do gás, m3/s; 
Vg- Velocidade superficial do gás, m/s; 
Vtd- Velocidade terminal de queda livre das gotas, m/s; 
ηi- Eficiência de remoção de partículas de diâmetro i por uma gotícula; 
rd- Radio das gotas, m. 
Z- Comprimento da região de contato gás / líquido no lavador, m; 
Ad- Seção do lavador ocupada pelas gotas. 
 
 
2
p
p
i 7,0K
K
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
+=η (5.36) 
 
Kp- Parâmetro de impacto. 
 
 
dG
p
2
pp
p D9
dC
K ⋅µ⋅
ν⋅⋅ρ⋅= (5.37) 
 
C- Fator de correção de Cunningham, adimensional. 
ρp- Densidade da partícula, kg/m3; 
dD - Diâmetro da gota, m; 
νp- Velocidade da partícula (νp = νG), m/s; 
dP- Diâmetro da partícula, m; 
µg- Viscosidade do gás, kg/m.s. 
 
 A velocidade terminal das gotas calcula-se como: 
 
 
( )
g
gd
2
d
td 18000000
gD
µ⋅
⋅ρ−ρ⋅=ν (5.38) 
 
ρd- Densidade da gota, kg/m3; 
ρg- Densidade do gás, kg/m3; 
µg- Viscosidade do gás, kg/(m.s); 
g– Constante da aceleração da gravidade, m/s2. 
 
 Como resultados dos cálculos pode-se determinar o diâmetro médio ótimo das 
gotas de água no lavador de gás (Figura 5.13) e a dependência do diâmetro de corte do 
cumprimento da zona de contato gás/liquido Z para diferentes diâmetros médios das 
gotas de água (Figura 5.14). 
 
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Figura 5.13- Determinação do diâmetro médio ótimo das gotas de água num 
lavador de gás. 
 
 
Figura 5.14- Dependência do diâmetro de corte do cumprimento da zona de 
contato gás/líquido Z para diferentes diâmetros médios das gotas de 
água. 
 
Cálculo da eficiência e da queda de pressão em um lavador tipo Venturi. 
 
 Calvert propõe uma metodologia para a determinação da eficiência de separação 
em um lavador tipo Venturi (Licht, 1988), que será descrita a seguir: 
 
1- Determinação do número de Knudsen e do fator de Cunningham (ver equações 5.15 e 
5.14); 
2- Determinação do diâmetro das gotas por nebulização no Venturi. 
 
 Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira 96
a) No caso em que o spray é nebulizado pelo gás, a equação de cálculo é: 
 
 602.1
g
932.1
G
L9
d V
Q
Q
106,319,42
D
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⋅⋅+
= (5.39) 
Sendo: 
dD - Diâmetro das gotas de água logo após a nebulização, µm; 
vg- Velocidade média da mescla gás/água no Venturi, m/s (valor entre 30,4 e 91,4); 
G
L
Q
Q - Relação fluxo de líquido / fluxo de gás, m3L/ m3G (valor entre 0,0006012 e 
0,0024048). 
 
e 
 
vg – 0,752 vgarg 
 
Onde 
vgarg- Velocidade do gás na garganta do Venturi; 
 
b) Para o caso de sprays pré-formados com bocais pneumáticos utiliza-se a equação de 
Nukiyama e Tanasawa. O bocal pneumático consiste num anel central de líquido 
circulando por um bocal concêntrico de ar (ver Figura 5.11). 
 
 
5,1
G
L
45,0
D
D
Drel
d Q
Q53207681
V
585000D ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛⋅
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
ρ⋅σ
µ⋅+ρ
σ⋅= (5.40) 
 
Sendo: 
 
Vrel- Velocidade relativa do gás Vrel = (Vg - Vo), m/s; 
σ- Tensão superficial

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