8_ARTIGO - DIAGNOSE DE FILTROS DE MANGAS - 8p

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30 | Meio Filtrante |Maio/Junho 2007
por Eng° Tito A. Pacheco
DIAGNOSE DE FILTROS 
 DE MANGAS
Métodos de diagnose de filtros de mangas identificam a 
causa primária do entupimento e/ou alta emissão, tanto em 
filtros de despoeiramento como os de processo
C
erta vez, durante um serviço 
de otimização de um equi- 
pamento de despoeiramento, 
um cliente me questionou 
como era possível haver apenas dois ti-
pos de problemas com filtros de man- 
gas: entupimento e alta emissão. Sua 
questão provinha da confusão entre 
causa e efeito. Os problemas em questão 
podem ser gerados por várias causas, 
podendo as mesmas, inclusive, acontecer 
em cascata. 
Neste último caso, a única forma de 
resolver o problema é encontrar a causa 
primária, o evento que desencadeou a 
seqüência de acontecimentos desastro-
sos. Não obstante, a maioria das causas 
de problemas dos Filtros de Despoeira-
mento, seja a mesma dos Filtros de 
Processo, é neste último que é concen-
trado o investimento em instrumen- 
tação, pois, por definição, estes são os 
filtros gargalos do processo. Se eles 
falharem, o processo industrial pára. 
Medição e Controle da Vazão do Filtro
Para o conhecimento da vazão gasosa 
através da Curva do Ventilador e da medição das Perdas 
de Carga de todo o Sistema de Despoeiramento, pode 
facilmente ser obtido pela medição direta na chaminé.
Para tanto, pode ser utilizado o dispositivo chamado Tubo 
de Pitot, o qual é constituído por dois tubos concêntricos, 
posicionados de forma a permitir a medição na tubulação 
da pressão total e estática, vide Fig.1. 
Como a pressão total varia ao longo da seção reta do duto, 
foram normalizados pontos de medida correspondentes ao 
ponto médio de anéis concêntricos de mesma área na seção 
do duto. 
Dessa forma, quanto maior for o diâmetro do duto, mais 
pontos de medida deverão ser feitos, conforme a Fig.2.
Fig.1: Representação esquemática do perfil de 
 velocidades do ar/gás no duto e do uso do Tubo de Pitot
Fig.2: Pontos de medida (N) para inserção do Tubo de Pitot 
conforme o diâmetro do duto ()
A equação para cálculo da velocidade média a partir de N pontos de medida 
da pressão dinâmica (ou pressão de velocidade) numa seção de duto é:
Onde:
Vazão é a vazão do gás no duto, em m3/h.
 é a pressão dinâmica ou de velocidade no ponto de medida i, 
em Pa.
 é a velocidade do gás no ponto i, em m/s.
 é a velocidade média do gás no duto, em m/s.
 é a densidade do gás, em Kg/m3.
Área é a área da seção reta do duto, em m2.
Estimativas grosseiras podem ser realizadas com equações baseadas na 
pressão de velocidade do eixo do duto, que é a máxima, ou na pressão de 
velocidade localizada a 0,12* , conforme segue:
Marcação
Aplicando a expressão acima nas Condições Padrões da Atmosfera, é 
possível obter uma expressão bem mais simplificada:
• O gás é ar atmosférico;
• O gás é isento de umidade;
• A medida é ao nível do mar;
• A temperatura é de 20 oC;
• A pressão estática no duto é menor que 100mmCA e, por isso, pode ser 
negligenciada;
• A medida da pressão de velocidade é 19% maior que a média.
Onde:
 é a velocidade média do gás no duto, em m/s.
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 é a pressão dinâ- 
mica média, em mmCA 
(1mmCA = 9,796Pa). 
 é a densidade do gás, em 
KG/m³.
Desta forma, através da digita- 
ção do diâmetro do duto e da 
medição da pressão de velocida-
de no Tubo de Pitot, é possível 
calcular automaticamente a va-
zão através de um Medidor de 
Vazão, como os mostrados na 
Fig.3. Através do conhecimento 
da vazão real do sistema de fil- 
tração é possível ajustar corre-
tamente o Dumper (válvula) de 
controle de vazão, de modo a 
obter a menor vazão possível, tal 
que, ainda permita uma boa 
captação de particulado e um 
bom transporte do mesmo na 
rede de dutos.
Com o controle da Vazão pode-
rão ser obtidos muitos benefí- 
cios práticos para o Sistema de 
Filtração, conforme esquemati- 
zado na Tab.1, de acordo com a 
experiência obtida na aplica- 
ção da metodologia de avaliação 
de sistemas de despoeiramento.
Medição e Controle de 
Temperatura
Para cada manga filtrante existe 
um limite de temperatura de 
trabalho e de pico, sendo seu 
custo, em geral, proporcional à 
resistência térmica.
A Tab.2 apresenta algumas carac-
terísticas comparativas dos prin-
cipais materiais filtrantes dis-
poníveis no mercado mundial e 
fornecidos pela Renner.
Tem sido útil classificar as man-
gas para baixa temperatura 
(azul) e mangas para alta tem-
peratura (vermelho), ou seja, cuja 
temperatura máxima de traba- 
lho está acima de 150°C. Por 
exemplo, uma característica das 
mangas para alta temperatura é 
Crédito: Divulgação 
Fig.3: Linha de Medidores de Vazão, 
Pressão e Velocidade
Tab.1: Melhorias obtidas através da medição e controle 
eficaz da vazão de captação
que elas não propagam a cha-
ma após terem sido subme-
tidas a ela. Salvo as mangas 
de fibra de vidro e teflon ou 
mescla dos dois, a Renner 
pode fornecer quaisquer das 
especificações da Tab.2 com 
ou sem Membrana de PTFE 
ou também na construção de 
Manga Plissada ou Cartucho. 
Os problemas derivados da 
falta de monitoramento e 
controle da temperatura são 
muito graves, como segue na 
tabela ao lado.
Medição e Controle da
Emissão de Particulado
Alta emissão de particulado 
é sinal que algo deve ser 
corrigido imediatamente no 
filtro de mangas. Isso porque, 
se não for realizada a manu-
tenção a tempo, o particulado 
que contamina a câmara 
Tab.3: Mapa de Análise de Riscos de danos por 
descontrole da temperatura de filtração
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Crédito: Fotos Divulgação 
limpa do filtro (plenum) acaba 
por ser jateado pelo próprio 
sistema de limpeza para o interior 
das mangas em bom estado.
Como a manga é incapaz de lim-
peza na face interna, (nos filtros 
jato pulsante), devido ao fluxo de 
ar comprimido unidirecional, a 
contaminação na face limpa da 
manga tende a levá-la ao entu-
pimento irreversível. Por isso, se 
não for detectada e corrigida a alta 
emissão em tempo hábil, pode vir 
a ser necessário despender muito 
mais dinheiro e tempo na compra 
de um jogo novo de mangas, pa- 
rada do processo fabril para subs-
tituição das mesmas e nos testes de 
vedação. Isso pode ser facilmente 
contabilizado em reais/ano.
Outras vezes, o particulado fil-
trado possui alto valor agregado, 
sendo um enorme desperdício 
permitir uma emissão acima do 
valor especificado no projeto do 
filtro, emissão que normalmente 
pode ser calculada na ordem de 
Fig.4: a) aglomeração de particulado e b) empedrecimento do particulado 
por condensação de umidade; c) queima do elemento filtrante; d) 
esfacelamento do colarinho da manga por ataque 
Fig.5: Indicador e transmissor 
(sinal 4-20mA) de 
Temperatura TR1 na faixa 
de 0 a 500 °C
Fig.6: Alta emissão em filtro 
para forno de cimento
toneladas por ano de pó perdido 
para a atmosfera. Dessa forma, é 
possível identificar razões plena- 
mente justificadas para o moni- 
toramento e controle da emissão, 
além do motivo óbvio de adequa- 
ção aos limites estabelecidos pela 
Agência Ambiental local.
Algumas causas para alta emissão 
de particulado no filtro são:
* Falha de vedação entre o cola-
rinho das mangas e o espelho;
* Descosturamento ou furo em 
alguma manga;
* Queda de mangas (desconexão 
do espelho);
* Falha de isolamento (solda) entre 
as câmaras suja e limpa (plenum);
* Passagem de pó através do 
elemento filtrante.
Salvo a Amostragem Direta da 
emissão de particulado, através 
de bomba succionadora, elemento 
filtrante e posterior análise gra- 
vimétrica em laboratório, todos 
os demais instrumentos de me-
dição on-line de emissão são 
indiretos. Isso significa que, 
quando instalados no duto 
ou chaminé, eles apresentam 
um valor arbitrário, o qual 
somente corresponderá ao 
valor verdadeiro após o de-
vido ajuste de sensibilidade 
do instrumento medidor 
com base no valor obtido 
previamentepor Amostragem 
Direta. A este processo de 
ajuste é dado o nome de 
Parametrização.
Por conseguinte, tanto os opa- 
címetros como as sondas 
triboelétricas demandam o 
processo de parametrização 
para poderem ser utilizados. 
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Atualmente, os medidores baseados no efeito tribo-
elétrico possuem capacidade de medição na ordem 
de 1mg/Nm3, a qual não é alcançada pelos medidores 
tipo opacímetros. Além disso, como não precisa de 
limpezas muito freqüentes, estes dispositivos são mais 
práticos, ao contrário dos opacímetros.
A Fig.7 apresenta o Medidor de Particulado 
GDM1 com a Sonda Triboelétrica RP04. A 
medição, portanto, ocorre através do efeito 
triboelétrico (geração de corrente elétrica atra- 
vés do choque das partículas contra a haste). A 
sonda deve ser instalada perpendicularmente ao 
eixo do duto / chaminé.
Esta corrente é então amplificada, permitindo, 
após a devida parametrização inicial, a Apresen-
tação Gráfica da emissão em função do tempo.
Além dessa característica inédita, o instrumento 
se comunica com os principais Economizadores 
informando a ocorrência de um pico de emissão. 
Como o pico de emissão tipicamente ocorre 
quando é limpa uma manga com algum furo 
ou falha de vedação, o Economizador Renner 
apresenta em seu display qual foi a última válvula 
acionada no momento da ocorrência deste pico 
de emissão. Com isso, a equipe de manutenção 
sabe qual é a fileira de mangas onde há problemas 
de passagem de pó, reduzindo drasticamente o 
tempo de manutenção corretiva.
Alarmes com relés de nível de emissão alto e 
muito alto também acompanham a configuração 
Fig.7: Haste de medição RP04 (sonda) e indicador / 
transmissor de emissão de particulado GDM1
Crédito: Divulgação 
Fig.8: Telas de Software para 
monitoramento de emissão, vazão, 
perda de carga e temperatura
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Fig.9: Configuração típica para instrumentação e controle de um filtro de mangas com limpeza off-line
poucos segundos a informação 
está na rede, sendo prontamen-
te monitorada pela Agência 
Ambiental, ONGs, bem como, 
pela Equipe de Meio Ambiente 
da indústria.
Com isso, uma pronta resposta 
é possível, permitindo a rápida 
correção do problema antes que 
ele se torne irreversível.
Com a drástica redução dos 
custos destes equipamentos de 
monitoramento, cada vez mais 
eles têm se tornados acessíveis 
às indústrias de médio e 
pequeno porte, sendo um in-
vestimento que, em pouco 
tempo, se paga pela redução 
do custo de parada do processo 
para troca de mangas, bem 
como, pelo custo da troca das 
próprias mangas.
Um bom e completo moni-
toramento do Sistema de Fil-
tração permite a aplicação 
em plenitude da Técnica 
de Avaliação Dinâmica de 
Processos - ADP ((http://www.
Tito A. Pacheco é Engenheiro Químico 
formado na UFRGS. Foi responsável 
pela Engenharia da Renner Têxtil 
Ltda. desde 1997, sendo especialista 
em Tecnologia e Serviços de P&D 
em Sistemas de Despoeiramento 
e Controle Químico da poluição 
atmosférica industrial. Atua como
Diretor da Vortex Consultoria Industrial
Contato: (51) 99 64 63 62 / 32 76 70 76
titoap@vortexindustrial.com.br
básica do equipamento, bem 
como a transmissão da emissão 
em sinal 4-20mA e em sinal 
serial RS485, permitindo assim 
o monitoramento remoto da 
emissão, conforme a Fig.8.
Por fim, todos os instrumen-
tos de controle das variáveis 
críticas de um Sistema de 
Despoeiramento podem ser 
monitorados através do Soft- 
ware FSC num computador 
remoto, conforme a Fig.8.
Conclusão
Neste Artigo, foram forneci-
das algumas informações para 
investigação e solução de pro-
blemas de operação do filtro 
através de uma instrumentação 
moderna. Várias indústrias de 
porte em SP e ES, como gran-
des siderúrgicas e companhias 
de cimento, têm apresentado o 
monitoramento de seus prin-
cipais filtros de manga na 
internet, on-line, de modo que, 
quando uma manga fura, em 
meiofiltrante.com.br/materias.
asp?action=detalhe&id=158, 
desenvolvida pelo Eng. Tito 
A Pacheco. Com a técnica é 
possível identificar falhas de 
Projeto do Equipamento, bem 
como, Falhas Operacionais 
com meses de antecedência 
da ocorrência dos problemas, 
permitindo assim, a execução 
de melhorias críticas de forma 
preventiva e eficaz.
 
Saiba mais: “Controle avançado 
de filtros de mangas”; Eng.Tito 
A. Pacheco; publicado na Revista 
Meio Filtrante no 25 (Janeiro/
fevereiro 2007).
1
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Gases – FGD, DNOX, DVOC, DCO2), readequando-os ao Processo Industrial específico no qual estão
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