PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS COLETORES SECOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA FRONTEIRA SUL 
CAMPUS CERRO LARGO 
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
 
 
 
 
 
ALESSANDRO C. V. DO NASCIMENTO, JUNIOR I. HOFFMANN, LEANDRO 
PELLENZ E TALLIS A. THEOBALD 
 
 
 
 
 
 
PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS 
COLETORES SECOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CERRO LARGO - RS 
2017 
1 
ALESSANDRO C. V. DO NASCIMENTO, JUNIOR I. HOFFMANN, LEANDRO 
PELLENZ E TALLIS A. THEOBALD 
 
 
 
 
 
PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS 
COLETORES SECOS 
 
 
 
Trabalho realizado na forma de complemento para o 
processo avaliativo da disciplina de Controle de 
Poluição Atmosférica no Curso de Engenharia 
Ambiental e Sanitária – Bacharelado pela 
Universidade Federal Fronteira Sul, campus Cerro 
Largo - RS. 
CCR: Controle da Poluição Atmosférica - 2/2017 
 Prof. Dr. Bruno M. Wenzel 
 
 
 
 
 
 
 
CERRO LARGO - RS 
2017 
2 
RESUMO 
 
A remoção do material particulado de gases de combustão das mais variadas fontes de 
emissão é de suma importância dado os potenciais efeitos adversos que estes podem causar ao 
meio ambiente e a saúde humana. Dentro da extensa gama de equipamentos dos quais 
compreendem aqueles projetados para remoção de material particulado de aerossóis, têm-se o 
precipitador eletrostático. Este por sua vez, é considerado um dos filtros de maior eficiência 
frente aos demais que utiliza força elétrica como mecanismo de coleta. Futuramente estima-se 
que o uso do precipitador eletrostático seja mais difundido e caia em maior uso em 
decorrência da sua alta eficiência de remoção de material particulado, tendo em vista que ao 
longo do tempo as diretrizes sobre os limites de emissão ficarão cada vez mais severas. Diante 
disso, é conveniente que se tenha o conhecimento dos fundamentos que compreendem os 
precipitadores eletrostáticos, bem como dá-se o dimensionamento desse tipo de equipamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
1. INTRODUÇÃO 
 
 Tudo tem início por volta do no ano de 1824, onde um homem chamado Hohlfeld 
consegue tornar límpido o conteúdo de um cilindro contendo névoas utilizando para isso 
apenas um ponto eletrificado no seu interior, algo parecido com o que viria a ser chamado de 
precipitador eletrostático. Alguns anos mais tarde, em 1907, Frederick Gardner Cottrell 
constrói, se não o primeiro, mas certamente um dos precursores dos precipitadores 
eletrostáticos de êxito comercial, onde um ano mais tarde o patenteou utilizando-o com 
sucesso em uma fábrica de ácido sulfúrico de Pinole, Califórnia - USA. (LISBOA e 
SCHIRMER, 2007). 
 Os separadores ou mais conhecidos como precipitadores eletrostáticos (P.E) fazem 
parte de um conjunto de redutores de emissão material particulado pertencentes à classe de 
coletores de ar a seco. Este utiliza dos fundamentos físicos do eletromagnetismo para mover 
as partículas do fluxo de gás até os eletrodos coletores. Dentro disso, cabe aqui destacar uma 
das características intrínsecas dos P.E, que de certa forma o destacam dos demais 
equipamentos de controle de particulados, onde as forças de remoção atuam somente sobre as 
partículas e não sobre todo o fluxo de gás. Como consequência disso, é possível chegar a 
níveis de eficiência na faixa de 99,5% com uma ligeira queda de pressão do gás de 
aproximadamente 5 polegadas de H2O (SILVA, 2000). 
Em linhas gerais, o princípio de funcionamento de um precipitador eletrostático dá-se 
pela passagem de um fluxo de gás de combustão de partículas carregadas através da estrutura 
do precipitador eletrostático fazendo com que ocorra uma desaceleração das partículas para 
que as mesmas possam ser ionizadas e carregadas negativamente e então sejam atraídas pelas 
placas coletoras, com carga positiva, de modo com que o precipitador efetue a coleta eficiente 
do material particulado e o mesmo seja removido da corrente de ar. 
Os P.E são caracterizados pela alta eficiência, incluindo pequenas partículas. Podem 
operar com grandes volumes de gás, em condições de baixa pressão e, ainda, suporta uma 
vasta gama de temperaturas. Entretanto, envolvem elevados custos de investimentos iniciais; 
exigem um espaço relativamente grande para instalação/operação; após a instalação não é são 
muito flexíveis a mudanças nas condições operacionais, e por fim; não operam eficientemente 
com partículas de alta resistividade elétrica. 
O uso de P.E tende a aumentar futuramente, tendo em vista que as exigências serão 
cada vez mais restritivas a respeito da emissão de particulados lançados para atmosfera. Para 
tal fim é necessário ter o conhecimento dos princípios de funcionamento que envolvem sua 
operação, bem como o dimensionamento de um equipamento do tipo P.E dado a sua alta 
eficiência para faixa de pequenos particulados. 
 
2. ASPECTOS GERAIS DOS PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS 
 
 O princípio de funcionamento dos P.E está embasado na ionização das partículas 
presentes no fluxo gasoso. Elétrons são emitidos de eletrodos de descarga (-) carregados com 
alta voltagem negativa retificada. Esses elétrons migram para os eletrodos de coleta (+) ao 
passo que se acumulam nas partículas de pó (particulado) presentes no gás carregado. Estas 
por sua vez, ficam carregadas negativamente e o campo elétrico as transporta para os 
4 
eletrodos de coleta (+) fazendo com que sejam atraídas para estes eletrodos, onde se 
descarregam e caem na tremonha de coleta ou ficam aderidas ao eletrodo de onde são 
retiradas posteriormente, por meio de uma fonte de vibração ou impacto mecânico na placa de 
coleta (rapping) para retirada da camada excessiva de pó coletada. O processo de 
carregamento e coleta de partícula é mostrado na Figura 1 (CARVALHO JÚNIOR, 2003). 
 
Figura 1 - Esquema do princípio de funcionamento de um P.E. 
 
Podemos então resumir a operação do precipitador em quatro passos que podem ser 
observados segundo a Figura 1: 
 
a) Um intenso campo eletrostático é mantido entre os eletrodos de descarga e os de 
coleta; 
b) O fluxo de gás com particulado é mantido entre dois eletrodos onde existe uma 
grande diferença de potencial elétrico; 
c) As partículas tornam-se eletricamente carregadas quando submetidas a um forte 
campo eletrostático; 
d) As partículas carregadas negativamente, ainda na presença de campo eletrostático, são 
atraídas para os eletrodos aterrados carregados positivamente; 
e) As partículas são removidas dos eletrodos de coleta, por batimento, para depósitos. 
 
 A Figura 2 (CARVALHO JÚNIOR, 2003) evidencia alguns componentes básicos, por 
assim dizer, de um típico precipitador eletrostático. 
 
5 
 
Figura 2 - Ilustração de um P.E. 
 
● Coletor: 
- De alta voltagem : arame; 
- De baixa voltagem: Superfície plana; 
● Remoção de partículas: < 1μm; 
● Eficiência: 95 – 99% ; 
(LISBOA e SCHIRMER, 2007). 
 
2.1 QUANTO À CLASSIFICAÇÃO DOS P.E 
 
O formato do eletrodo de descarga e da placa de coleta, ilustrados na Figura 3, pode 
variar de um fabricante para outro. Essas variações são decorrentes da procura por uma 
melhor configuração que melhor se ajuste às necessidades de projeto, como por exemplo, 
evitar o retorno de pó ao fluxo gasoso durante a retirada do material depositada no eletrodo e 
manter a uniformidade do fluxo. 
Segundo LISBOA e SCHIRMER os precipitadores eletrostáticos podem ser 
classificados da seguinte maneira: 
a) Quanto à voltagem• baixa voltagem : voltagem menor ou igual a 30Kv 
• alta voltagem : voltagem maior que 30 Kv 
b) Quanto à polaridade do eletrodo de descarga 
 • corona positivo 
 • corona negativo 
c) Quanto ao número de estágios 
• simples estágio com carga e disposição simultâneos 
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 • duplo estágio, com carga em um primeiro estágio e a deposição num estágio posterior 
d) Quanto à geometria de eletrodo de coleta: 
 • tubulares 
 • em forma de placas 
Figura 3 - Eletrodos em P.E do tipo placa (a); Modelos de eletrodos de coleta e descarga (b); Eletrodos em P.E 
do tipo tubular (c). 
 
2.2 DESCARGA CORONA 
 
 De acordo com Bookchin e Farnsworth, quando a diferença de potencial entre os 
eletrodos de fio e placa aumenta, a tensão é alcançada onde uma avaria elétrica do gás ocorre 
perto do arame. Quando as moléculas de gás ficam empolgadas, um ou mais dos elétrons 
podem mudar para um nível mais elevado de energia. Uma vez que a excitação tenha cessado, 
7 
a molécula será revertida para seu estado fundamental, ocasionando numa liberando energia, 
onde uma parte é convertida em luz. 
O brilho azulado em torno do fio é a descarga corona, ou seja, é uma descarga elétrica 
que ocorre entre dois eletrodos quando submetidos a uma alta diferença de potencial, e o 
campo elétrico de alta intensidade, obtido pela aplicação de altos potenciais ao eletrodo de 
descarga, é necessário para produção de grande quantidade de íons. (MEIRA, 2009) 
Para a formação de Corona, de acordo com Schnelle e Brown (2001), um potencial 
elétrico de cerca de 4000 volts/cm é aplicado entre os fios e placas. Para a limpeza de ar 
interior, os fios podem ser carregados positivamente para evitar a formação excessiva de 
ozônio. A corona negativa é mais estável do que a corona positiva, que tende a ser menos 
frequente e causar faísca sobre em tensões mais baixas. No campo elétrico intenso perto do 
arame, o gás rompe eletricamente, produzindo um brilho da descarga ou "corona" sem faísca, 
conforme representado na Figura 4. A corona negativa é usada na grande maioria dos 
precipitadores eletrostáticos industriais. 
 
 Figura 4 - Formação de Corona: configuração da placa e fio. Fonte: Schnelle e Brown (2001) 
 
Em uma corona negativa, as moléculas ionizadas são formadas do brilho de corona 
causado pelo alto gradiente elétrico em torno do fio de descarga. O espaço fora da corona é 
preenchido com uma densa nuvem de íons negativos. As partículas de poeira serão colididas 
com alguns dos íons dando-lhes uma carga negativa. Estas partículas carregadas serão 
conduzidas pelo campo elétrico em direção as placas onde são recolhidos. Na corona positiva, 
os elétrons produzidos são atraídos para o fio e os íons positivos para o eletrodo de coleta. O 
fio serve apenas como eletrodo de coleta para os elétrons, não tendo função de ionização. 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
8 
A descarga corona apresenta duas zonas distintas: a zona ativa e a zona passiva. Na 
zona ativa, definido pelo brilho da descarga de corona, os elétrons deixam o eletrodo do 
arame e as moléculas de gás de impacto, ionizando assim as moléculas. Os elétrons livres 
adicionais também aceleram e ionizam as moléculas de gás mais. Na zona passiva, esses íons 
se ligam a partículas de aerossol em servem como o principal meio para carregar o aerossol. A 
concentração do íon é tipicamente de 107 a 109 íons/cm3. (BOOKCHIN E FARNSWORTH, 
1999). 
 
2.3. CARREGAMENTO DE PARTÍCULAS 
 
De acordo com Schnelle e Brown (2001), as partículas se movem através do campo 
elétrico, e elas adquirem uma carga eletrostática por dois mecanismos, bombardeio de 
carregamento e carregamento de difusão, conforme ilustrado na Figura 5. 
Figura 5 - Carregamento de Partícula.Fonte: Schnelle e Brown (2001). 
 
Ambos os tipos de partícula de carga agem simultaneamente, mas bombardeio de 
carregamento é de maior importância para partículas maiores e carregamento de difusão é 
mais importante para partículas de submicron. A magnitude da carga para ambos os 
mecanismos menor partículas na faixa de tamanho de 0,1 a 1 um, portanto, é a eficiência de 
coleta mínima ocorrerá para esta faixa de tamanho. No entanto, um precipitador eletrostático 
bem projetado será capaz de coletar mais de 90%, mesmo que estes sejam difíceis de coletar 
partículas. (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
9 
Bombardeio de carregamento é de primordial importância para partículas maiores que 
1 um. Íons e elétrons movem ao longo de linhas de força entre os eletrodos normais para a 
direção do fluxo de partículas no fluxo de gás. Alguns dos íons e elétrons são interceptados 
por partículas sem carga elétrica, e as partículas tornam-se carregadas. Como as partículas 
estão agora carregadas, os íons da mesma carga são agora repelidos pela partícula, reduzindo 
assim a taxa de carga (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Depois de um tempo, a carga das partículas atingiria um máximo que é proporcional 
ao quadrado do diâmetro da partícula. Como partículas extremamente pequenas têm um 
caminho errático na corrente de gás devido ao movimento Browniano, elas podem adquirir 
uma carga significativa por meio do carregamento de difusão. Assim, um PE pode ser um 
dispositivo de recolha eficiente para partículas de submícron. No entanto, estas partículas 
representam apenas uma pequena fração da massa de entrar num precipitador eletrostático, 
então eles são muitas vezes negligenciados em estudos de desempenho dos PE, mesmo que 
eles podem ser de grande importância para as emissões de partículas de poeira (SCHNELLE e 
BROWN, 2001). 
Mas, de acordo com Bookchin e Farnsworth (1999), ambos os mecanismos estão 
ativos. No entanto, cada um se torna significativo para partículas em faixas de tamanho 
diferente. Bombardeio de carregamento é o mecanismo dominante para partículas com 
diâmetro superior a 1um, enquanto o carregamento de difusão predomina para partículas com 
diâmetro inferior a 0,2 um. Na região intermediária, ambos os mecanismos contribuem com 
uma carga significativa. 
Ainda, de acordo com Lisboa et al (2007), para partículas maiores que 0,5 um em 
diâmetro tem-se o carregamento pelo campo elétrico. Para partículas de diâmetro menor que 
0,2 um, predomina o carregamento por difusão. Para partículas com diâmetro entre 0,2 um e 
0,5 um agem os dois mecanismos. 
 
2.4. MIGRAÇÃO DA PARTÍCULA 
 
O PE funciona a partir do fornecimento de uma carga elétrica à partícula, através da 
ionização do gás pelo efeito corona. As partículas carregadas são então submetidas a um 
campo elétrico e adquirem uma velocidade de migração eletrostática que as desloca para uma 
placa aterrada, onde perdem suas cargas. Na placa as partículas se acumulam formando uma 
camada de pó, que é removida do sistema para posterior descarte. 
10 
O tamanho da partícula, a magnitude da carga na partícula, a intensidade do campo 
elétrico e o fluxo gasoso fluxo gasoso são os fatores que determinam a taxa de migração das 
partículas carregadas (DULLIEN, 1989 apud MEIRA, 2009). 
 A força elétrica e a força de arraste do gás são as forças influentes na migração de uma 
partícula sob a influência de um campo eletrostático, na direção da placa coletora. 
(OGLESBY e NICHOLS, 1978 apud FALAGUASTA, 2005). A partir da lei de Stokes, 
considerando que uma partícula atingiu sua carga de saturação, é possível obter sua 
velocidade teórica de migração a partir da seguinte equação. 
 
Em que, é a carga da partícula na saturação, E é o campo elétrico aplicado, Cu é o fator de 
correção de Cunningham, µ é a viscosidade dinâmica do gás e dp é o diâmetro da partícula. 
Usualmente a velocidade de migração sesitua na faixa de 1 cm s-1 a 15 cm s-1 (CETESB, 
1987). 
 
2.5. EQUAÇÃO DE DEUTSCH 
Para determinação da eficiência de coleta de um PE, a equação de Deutsch-Anderson 
(1922) é amplamente utilizada. 
 
 Em que ɳdpi é a eficiência de coleta das partículas de diâmetro dpi, Lne é o comprimento 
do PE, v é a velocidade do gás, s é a distância entre o eletrodo de descarga e de coleta, Ane é a 
área de coleta do PE e Q é a vazão volumétrica. 
 A equação de Deutsch-Anderson assume que as partículas estão uniformemente 
distribuídas no início e que a velocidade de deslocamento é constante (STRAUSS, 1975). 
 
2.5.1 SNEAKAGE 
 
 Sneakage é um efeito em que ocorre um bypass de parte do fluxo de gás através do 
campo elétrico, desviando o mesmo da zona de coleta, ocorre no espaço entre o final das 
placas e ao se aproximar das paredes do equipamento. Esse efeito pode ser reduzido ou 
evitado por mecanismos que fazem com que o gás retorne ao fluxo principal, podendo ser 
11 
através de defletores, que dividem a zona em um certo número de seções, onde o gás que 
sofreu o efeito de sneakage é misturado ao fluxo principal e desviado novamente para a 
próxima seção. 
Gooch e Francis deram a seguinte equação que pode ser usada para corrigir a 
penetração para o Sneakage: 
 
PSi = [ S + (1- S)(Pi) ^ 1/Ns ] ^ Ns 
onde: 
S = quantidade fracionária de sneakage gás em cada seção; 
Ns= número de seções defletores; 
Pi= entrada de um determinado tamanho de partícula, com nenhum sneakage. 
 
2.5.2 RAPPING RE-ENTRAINMENT 
 
 Ocorre quando as partículas previamente fixadas nas placas coletoras são “golpeadas” 
devido a um choque contra as placas(geralmente realizado por um martelo), oque faz com que 
algumas partículas se soltem. Algumas destas caem em funis de coleta, porém algumas podem 
retornar ao fluxo de gás antes de serem removidas, oque caracteriza esse efeito. 
 Fatores que afetam esse tipo de reentrada incluem a relação de aspecto do PE 
(comprimento/altura da placa), a intensidade do impacto, coesividade do pó e a espessura do 
particulado (frequência rapping). A coesividade do material é um dos principais mecanismos 
que tornam os PE eficientes na remoção de particulado fino, pois a mesma faz com que as 
partículas tendam a se manter unidas quando as placas são golpeadas, minimizando a 
reentrada pelo fato de as mesmas caírem nos cones coletores. Porém a intensidade do golpe 
aplicado não pode ser excessiva, pois a mesma pode dar origem a uma nuvem de particulado. 
A frequência dos golpes também deve ser ajustada de forma que o particulado possa se 
acumular e cair nos funis de coleta. 
 
2.5.3 RESISTIVIDADE DAS PARTÍCULAS 
 
 Quando o particulado chegada na placa coletora, este deve se grudar a sua superfície, 
até que a mesma seja limpa. Oque não é um problema em PE que o particulado é aderido a 
algum tipo de fluido, porém em PE a seco, é possível que ocorra a reentrada para o fluxo de 
gás devido à resistividade das partículas ser muito grande ou muito pequena, reduzindo assim 
12 
a eficiência do PE. Quando ocorre essa reentrada, é necessário redimensionar o PE, de forma 
que esse seja grande o suficiente para que as partículas sejam novamente capturadas. As 
forças responsáveis por fixar o particulado nas placas incluem interação de Van de Waals e 
forças eletrostáticas. Para PE a seco a resistividade ideal é de aproximadamente 
1x10^9~x10^10 ohm-cm. 
 Ao chegarem a placa, as partículas são parcialmente descarregadas, e a intensidade da 
adesão eletrostática na placa depende da resistividade do particulado. Se essa resistividade for 
muito alta, o material particulado vai se acumulando na parede, o que faz com que a interação 
do campo elétrico e o fluxo de gás diminua, gerando um gradiente potencial na camada de 
partículas coletadas, e se, a resistividade da camada de particulado for excessivamente alta, há 
a possibilidade de causar uma reentrada violenta do particulado no fluxo gasoso, o que limita 
a máxima voltagem que pode ser mantida pela fonte de alimentação. 
 Se as partículas possuírem uma resistividade muito baixa, também podem haver 
problemas de reentrada no fluxo gasoso, visto que as mesmas perdem a carga rapidamente e 
as forças de Van der Waals não são suficientes para fixar a partícula na placa. 
Para a maioria dos materiais a relação entre resistividade e temperatura é dada pela 
equação de Arrhenius: 
 
e = A exp(-E/k*T) 
 
 onde: 
 e = resistividade 
 A = constante 
 E = energia de ativação do elétron 
 k = constante de Boltzmann 
 T = temperatura absoluta 
 
2.5.4 DISTRIBUIÇÃO DO GÁS FLUIDO 
 
Uma suposição idealizada que é utilizada quando se aplica a Equação Deutsch é que o 
fluxo de gás e a concentração de partículas no gás são distribuídas uniformemente. Palhetas 
com vazão personalizada, chicanas e/ou distribuidores de gás de placa perfura são 
frequentemente utilizados na entrada para produzir fluxo uniforme. As vezes estes 
dispositivos são utilizados na saída também. Uma especificação típica para distribuição de 
13 
fluxo uniforme requer que 85% da velocidade de distribuição esteja dentro de 1,15 vezes a 
velocidade média, e 99% da distribuição de velocidade dentro de 1,40 vezes a velocidade 
média (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Duas abordagens são usadas para garantir uma distribuição uniforme de velocidades: 
estudos em escala modelo e modelagem da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Na configuração patenteada que pode ser observada na figura 6, a entrada do fluxo de 
distribuição é desviada com baixo fluxo na parte superior do precipitador e maior fluxo na 
parte inferior. Na saída, o fluxo de gás é enviesada, com elevado fluxo no topo do precipitador 
e de baixo fluxo na parte inferior. Esta distribuição utiliza o fato de que a coleta de poeira sai 
do precipitador ao cair para o fundo. Uma torta de pó é menos suscetível de ser re-arrastada 
quando a distância de queda é curta. Assim, as partículas perto do fundo são mais prováveis 
de serem removidas o que as partículas perto do topo do precipitador. Na entrada, uma 
velocidade baixa faz com que as partículas próximas do topo tenham mais tempo de 
tratamento e consequentemente sejam melhor coletadas. Na saída, as partículas ainda perto do 
topo ainda não caíram no precipitador, sendo assim suscetíveis de serem emitidas de qualquer 
maneira, por isso para maximizar a eficiência de coleta, essas partículas devem ser 
trabalhadas em direção ao fundo, podendo serem coletadas (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Durante a operação, a distribuição de fluxo pode ser afetada por depósitos que se 
acumulam sobre os dispositivos de distribuição de gás. Às vezes, os vibradores são utilizados 
para remover estes depósitos (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
14 
Figura 6: Distribuição do fluxo de gás enviesado. 
 
3. APLICAÇÃO PRÁTICA DA TEORIA 
 
3.1. VELOCIDADE DE MIGRAÇÃO EFETIVA 
 
O efeito de muitas propriedades desconhecidas, incluindo a distribuição de tamanho de 
partícula e simplificando suposições estão enterrados no desempenho medido. A eficiência de 
remoção de partículas fracionária é determinada medindo-se a entrada e saída de carga em 
uma escala piloto. A velocidade de migração eficaz é: 
 
 W= - (Q/A) ln (1 – ƞ) 
 
A velocidade de migração eficaz permite o dimensionamento da área de coleta 
necessária para a eficiência desejada em condições semelhantes, tendo em conta as premissas 
simplificadoras e limitações da equação Deutsch. (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
3.2. CONTROLEAUTOMÁTICO DA VOLTAGEM 
 
O gradiente de potencial é quem promove a formação de corona e a força motriz para a 
migração de partículas carregadas. As equações que descritas por Deutsch podem estimar o 
efeito de tensão para uma dada aplicação. 
O controlador automático de tensão aumenta a tensão do secundário (isto é, CC) que é 
aplicado a um campo P.E até que: 
• O limite de taxa de ignição é atingido; ou 
• O limite de corrente da fonte de alimentação é atingido 
Uma faísca é uma avaria elétrica no espaço do gás. Equipamentos eletrônicos 
modernos são capazes de detectar uma faísca incipiente e imediatamente reduzir a tensão para 
extinguir a chama, depois de que a voltagem é aumentada lentamente novamente. 
 
4. CONDICIONAMENTO DO GÁS DE COMBUSTÃO 
 
O condicionamento de gás de combustão vem sendo utilizado com sucesso para 
diminuir a resistividade em cinzas volantes em P.E de lado frio (baixas temperaturas) a vários 
15 
anos, e mais recentemente, vem sendo demonstrado a eficácia em aplicações do precipitador 
com lado quente (altas temperaturas). 
Existem vários mecanismos pelos quais, o condicionamento pode afetar o desempenho 
do P.E, sendo eles: reduzindo a descarga de corona (processo denominado “back-corona”) e 
aumentando o gradiente de potencial na área do gás ao diminuir a resistividade das cinzas 
volantes; a redução do re-arrastamento devido ao aumento das propriedades coesivas das 
cinzas volantes; aumento da aglomeração e crescimento de pequenas partículas para formar 
partículas maiores; aumentando a carga no espaço de tal maneira a gerar um gradiente de 
potencial mais uniforme no espaço entre eletrodos, permitindo assim a operação com tensões 
mais elevadas (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Em aplicações de P.E de lado frio, alguns agentes condicionantes tem sido eficazes, 
como: vapor de água, ácido sulfúrico ou SO3, amônia, trietilamina e aditivos patenteados 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
4.1. SO3 
 
É bastante comum em PE a adição de ácido sulfúrico ou de SO3 como método de 
redução da resistividade de partículas. Ácido sulfâmico pode ser utilizado como uma fonte de 
SO3, uma vez que se decompõe na temperatura do gás de combustão. A partir de condensação 
de H2SO4 e adsorção de SO3 sob a superfície das partículas e são formados sulfatos que atuam 
como eletrólitos e potencializam a condução da superfície (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Este método, no entanto, não é recomendado para PEs que estão localizados a 
imediatamente a montante do aquecedor de ar em uma caldeira. O método de 
condicionamento por SO3 não é eficaz para temperaturas acima e 190 °C, pois nestas 
condições não ocorre condensação de H2SO4. Além disso, a montante de caldeiras pode 
ocorrer a neutralização do ácido por componentes básicos, tais como óxido de cálcio 
presentes nas cinzas volantes, podendo produzir sais de sulfato insolúveis que têm uma alta 
resistividade. Deste modo, a alcalinidade das cinzas volantes é também é um fator importante 
na determinação da eficácia de condicionamento utilizando SO3 (SCHNELLE e BROWN, 
2001). 
4.2 AMÔNIA 
16 
A adição de amônia ou compostos de amônia é um outro método de condicionamento 
que tem sido utilizado para melhorar o desempenho ESP, particularmente na indústria de 
refino do petróleo em unidades de Craqueamento Catalítico Fluido (FCC). Pó do catalisador 
de unidades de FCC normalmente apresentam alta resistividade (SCHNELLE e BROWN, 
2001). 
Várias hipóteses para melhorar o desempenho ESP por NH3 condicionado têm sido 
propostos. As explicações incluem neutralização de ácido sulfúrico no caso de cinzas volantes 
de resistividade baixa; redução da descarga de corona como características do gás são 
alterados; e tensão de operação mais elevada devido a um gradiente de potencial melhorado 
resultante de efeitos de carga no espaço. A presença de partículas de sulfato de amônia muito 
finas são produzidas pela reação de amônia e SO3 aumentando a carga no espaço, que diminui 
a força do campo elétrico perto da descarga de corona e permite um gradiente mais acentuado 
perto da placa de coleta. Cargas espaciais moderadas produzem uma força motriz de 
condução mais elevada para a migração de partículas fora da região de descarga de corona. O 
efeito de carga no espaço pode ser benéfico quando melhorias no campo elétrico compensam 
a diminuição da descarga de corona. Outra explicação é que a amônia reage com névoa de 
ácido sulfúrico no gás de combustão, formando bissulfato de amônia, NH4HSO4, e sulfato de 
amônia (NH4)2SO4. Bissulfato de amónio é deliquescente (prontamente absorve água, em 
seguida dissolve-se na água absorvida) e tem um ponto de fusão de 296,4 ° F. Portanto, 
formaria um material coeso e pegajoso no ESP (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Trabalhos recentes com unidade de FCC indicam que a amônia aumenta a resistência a 
ruptura do espaço de gás entre as partículas na camada de poeira. Faíscas dentro da camada de 
poeira ocorrem quando o campo eléctrico na camada de poeira excede a resistência à ruptura 
do gás nos espaços entre partículas. Uma vez que a camada de pó em aplicações em unidade 
FCC tem uma alta resistividade, o gradiente de potencial dentro da camada de pó é alta 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
Infelizmente, o condicionamento de amônia gera emissões da amônia que não reagiu. 
Esta desvantagem tem se tornado mais evidente nos últimos anos com a atenção pública 
focado nas exigências de informação do Inventário de Emissões Tóxicas e a ênfase para 
reduzir os poluentes atmosféricos perigosos (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
4.3 SO3 e AMÔNIA 
 
17 
A adição juntamente de amônia e de SO3 proporcionaria melhorias de desempenho do 
ESP do que as apresentadas pela amônia sozinha, mas é necessário o controle sobre a 
quantidade de cada um dos aditivos e a sua relação. A concentração de SO3 normalmente 
encontrada no gás de combustão produzida por carvões com o mesmo teor de enxofre pode 
variar consideravelmente devido a componentes básicos do carvão, tal como óxido de cálcio e 
catalisadores metálicos de rastreamento como vanádio, que converteria SO2 a SO3 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
4.4. SULFATO DE AMÔNIA 
 
A adição de sulfato de amônia ao invés de amônia e gases SO3 separadamente 
também pode melhorar o desempenho de PE. Neste caso, o mecanismo primário foi atribuído 
a adsorção de SO3 na cinza volante depois do sulfato de amônio decompostas em SO3 e NH3. 
Os benefícios suplementares podem ter resultado do coprecipitação de partículas de sulfato de 
amônio não decompostas com as cinzas volantes, embora não existisse nenhuma indicação de 
aglomeração ou crescimento de partícula ou geração de fumos finos para aumentar o espaço 
de carga e as reduções de emissões foram atribuídas a melhor coleta nos campos de entrada 
em vez de maior coesão (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
4.5. PROPRIEDADES DOS ADITIVOS 
 
Uma nova abordagem para condicionamento de gás de combustão é o uso de soluções 
de aditivo à base de fosfatos proprietários que têm sido desenvolvidos e comercializados para 
superar problemas de resistividade de poeira. Eles demonstraram reduções dramáticas na 
resistividade de um flyash lenhite sobre uma ampla faixa de temperatura em uma aplicação a 
carvão em grande escala (SCHNELLE e BROWN, 2001). 
A resistividade foi reduzida em até quatro ordens de magnitude a 380° F e até duas 
ordens de grandeza no 700°F. A opacidade da pilha de uma caldeira a carvão com um lado 
frio (a jusante do aquecedor de ar) do PE foi reduzido de 15% para menos de 5%. As 
vantagens deste método de condicionamento incluem baixo custo de capital para o 
equipamento injetar a solução aditiva, e que os produtos químicos são relativamentenão 
tóxico comparado com agentes tradicionais condicionado SO3 e amônia (SCHNELLE e 
BROWN, 2001). 
 
18 
5. USANDO CURVAS V-I PARA SOLUÇÃO DOS PROBLEMAS 
 
Os problemas de P.E podem ser solucionados realizando-se uma avaliação das 
características elétricas do P.E. Uma poderosa ferramenta de diagnóstico é a curva de V-I, que 
é simplesmente uma representação gráfica da corrente secundária que é produzido devido ao 
incremento de voltagem secundária. Para gerar uma curva de V-I, a tensão de uma das 
secções do eletrodo é reduzida a zero, então aumentada manualmente em incrementos de 
cerca de 10%. Então é registrado a tensão e corrente secundária, e continua a ser adicionados 
incrementos até que a tensão atinja 100% da capacidade. Todo o processo leva apenas alguns 
minutos, mas a seção estará operando a menos de potência máxima durante este tempo 
(SCHNELLE e BROWN, 2001). 
 
 
6. VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
6.1. Vantagens 
 
• Alta eficiência de coleta de material particulado (fino e grosso), com consumo de 
energia relativamente baixo; 
• Baixa perda de carga, geralmente entre 1 e 1,25 cm H2O; 
• Capacidade de operação contínua com baixa necessidade de manutenção, pois possui 
poucas partes móveis; 
• Capacidade de tratar altas vazões de maneira eficaz; 
• Coleta e disposição dos resíduos a seco; 
• Consegue coletar partículas sólidas e líquidas; 
• Custo de operação relativamente baixo; 
• Possibilidade de ser operado em ampla faixa de temperatura (até 700°C); 
• Possibilidade de trabalhar tanto a altas pressões (10 atm) quanto em condições de 
vácuo; 
• Vida útil do equipamento relativamente alta podendo exceder 20 anos. 
 
6.2. Desvantagens 
 
• Alto custo de implantação (projeto, engenharia e instalação); 
19 
• Dificuldade de remoção de algumas partículas devido a propriedades resistivas 
extremas (muito altas ou muito baixas); 
• Manutenção relativamente sofisticada e personalizada; 
• Necessidade de espaço relativamente grande para instalação; 
• Necessidade de precauções especiais devido aos riscos da alta voltagem; 
• Pouca flexibilidade das faixas de operação e alta sensibilidade às oscilações das 
condições da corrente de gás (taxas de fluxo, temperaturas, composição do gás e material 
particulado); 
• Produção de ozônio pelo eletrodo negativo durante a ionização do gás; 
• Risco de explosão quando trata gases ou partículas combustíveis. 
 
7. APLICAÇÕES 
 
Os Precipitadores Eletrostáticos podem e são utilizados nas mais diversas áreas de 
indústrias. Na Tabela 1 abaixo encontramos as principais indústrias e fábricas e sua aplicação 
interna: 
 
Tabela 1 – Aplicações dos Precipitadores Eletrostáticos em diferentes empreendimentos: 
Empreendimentos Aplicação 
Fábricas de Papéis Recuperação de sais de enxofre dos gases das chaminés das 
caldeiras do processo Kraft. 
Indústria Química Limpeza de vários tipos de gás como H, CO2, SO2; 
Coleta da névoa de ácido sulfúrico; 
Coleta da névoa de ácido fosfórico; 
Remoção de pó de fósforos elementares no estado de vapor. 
Indústria de Metais 
Não-Ferrosos 
Coleta da névoa ácida; 
Recuperação de materiais dos gases das chaminés; 
Limpeza das correntes de gás para as indústrias de ácidos. 
20 
Indústria de Cimento Limpeza dos gases dos fornos. 
Indústria do Aço Remoção do alcatrão de gases de coquerias; 
Limpeza das correntes de gases dos fornos para permitir o uso 
como combustível. 
Indústrias Gerais Coleta de resíduo em suspensão. 
Fonte: Lisboa et al, 2007. 
 
 
8. CONCLUSÃO 
 
 Podemos verificar conceitos que norteiam os equipamentos de remoção de particulado 
do tipo P.E que tem a capacidade de remoção de partículas extremamente pequenas com alta 
eficiência. Espera-se que com isso o leitor tenha a capacidade de entender o funcionamento, 
bem como o dimensionamento desse equipamento. 
 
9. REFERÊNCIAS 
 
SILVA, Electro Lora, “Controle da Poluição do ar na indústria açucareira”, 2000, 
Disponível no endereço eletrônico: 
<https://www.agencia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/STAB_1_Electo_000fizwkyra02wyiv80
2hvm3jk6whtps.pdf> Data de acesso: 04/12/2017 às 15:46 horas; 
 
CARVALHO JÚNIOR, João Andrade de, “Emissões em processos de combustão”, 
2003, Disponível no endereço eletrônico: 
<https://biblioteca.unilasalle.edu.br/docs_online/livros/emissoes_em_processos_de_combusta
o.pdf>, Data de acesso: 04/12/2017 às 20:16 horas; 
 
LISBOA, H. M.; SCHIRMER W. N., Metodologia de controle de poluição 
atmosférica. Controle de poluição atmosférica. Unidade VII. ENS/UFSC. 2007. 
 
SCHNELLE, K. B. and BROWN C. A., Air pollution control technology handbook. 
Mechanical engineering handbook series. 2001. 
 
MEIRA, C. R. de, Desempenho de um precipitador eletrostático operando na remoção 
de nanopartículas de aerossóis. Centro de ciências exatas e de tecnologia. Dissertação 
(Mestrado). UFSCar. São Carlos. 2009.