3_ARTIGO - PROJETO DE FILTRO DE MANGAS AUXILIADO POR SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - 4p

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ormalmente o projeto Desta forma, um sistema de gases constituída pela soma · Menor custo to ta l 
d o s i s t e m a d e resfriamento dos gases é da vazão de combustão + (investimento, operação e 
ventilação parte de necessário para possibilitar vazão de ar- fa lso pa ra manutenção), não obstante, N
uma vazão estimada em o uso de filtros de mangas. resfriamento dos gases. o aumento da vazão total dos 
normas (ACGIH, OSHA, gases resulte num custo de 
A B I H ) c o m b a s e e m Conforme o Grafico1, o Os gases de combustão são investimento alto;
generalizações de expe- Poliéster é o material mais provenientes da queima de · Baixa histerese, ou seja, 
riências práticas. econômico den t re as Diesel Metropolitano. A o intervalo de tempo entre 
C o n t u d o , a p l i c a ç õ e s m a n g a s f i l t r a n t e s vantagem da queima deste uma modificação na entrada 
específicas carecem de d isponíve is em nosso combustível é o baixíssimo de ar e a obtenção da 
bibliografia especializada, Mercado ; po r ta n to , a t e o r d e e n x o f r e temperatura desejada é 
dificultando sobremaneira o temperatura dos gases deve (<0,2%Peso), o que resulta muito menor que no caso de 
oorçamento e o projeto do num ponto de orvalho ácido ser baixada de 570 C para adição de água;
osistema de filtração. reduzido.menos de 150 C, que é a · Não há risco de ataque 
Resta ao Fabricante (O&M) temperatura máxima de químico do poliéster. Ao 
desenvolver protótipos, A partir da composição trabalho desta manga. passo que um excesso de 
testando-os na prática, ou elementar do diesel e do água, sob temperaturas 
ofazer o uso de modernos consumo de cada motor foi Dentre as três principais superiores a 60 C, poderia 
recursos computacionais de gerada a Tab.1 para as duas formas de resfriamento hidrolisar o poliéster, não há 
Simu lação para d imen- condições extremas: sete (adição de ar, adição de limitação quanto a entrada 
sionamento e avaliação da motores operando e um água e trocador de calor) foi de ar para este material.
performance do Projeto. motor operando.escolhida a adição de ar-
A segunda alternativa é, de falso devido as seguintes Desta forma foi realizada a 
longe, a mais rápida e vantagens: simulação da vazão total de
acessível economicamente.
Um Fabricante de Filtro de 
Mangas local izado no 
Paraná foi consultado para 
f a z e r u m P r o j e t o d e 
despoeiramento do escape 
de motores de caminhões 
que eram utilizados para 
teste de performance de 
peças automotivas. 
Frente a ineditividade da 
aplicação, não haviam 
métodos para dimensio-
namento adequado do 
sistema de despoeiramento. 
Como poderiam funcionar 
simultaneamente desde um 
a t é o s s e t e m o t o r e s 
disponíveis, a vazão dos 
gases é variável. Além disso, 
a temperatura de escape dos 
ogases é de 570 C, conforme 
o Cliente. 
20 MEIO FILTRANTE
Projeto de Filtro de 
Mangas auxiliado por 
Simulação Computacional 
TecnologiaTecnologia
Comparativo entre Mangas Filtrantes
0 30 60 90 120 150 180 210 240
TEFLON
FIBRA DE VIDRO
P84
PPS
M-ARAMIDA
ACRÍLICO-DT
ACRÍLICO-AC
POLIA MIDA
POLIPROPILENO
POLIÉSTER
0 5 10 15 20 25
Custo Relativo
Temperatura, oC
Graf.1: Comparativo entre custos e temperaturas de operação de mangas filtrantes
MEIO FILTRANTE 21
0
100
200
300
400
500
600
0 7 11 15 20 26 33 41 50 62
Percentual em Volume do Gás Secundário
oC
0
20
40
60
80
100
%Peso
Temperatura do Gás
Ponto de Orvalho
Redução da Captação
 
Fig.2: Variação da Temperatura, do Ponto 
de Orvalho e do Percentual Mássico 
de ar-falso (expresso como redução de 
captação) em função do percentual 
em volume de ar-falso.
Fig.3: Resultados da Simulação da mistura dos gases de combustão e ar-falso para 
a condição de vazão máxima dos motores (Simulador de Filtração Industrial PROTEUS).
Consumo de 
Diesel (L/h) 
Vazão de Combustão 
à 570oC, (m 3/h) 
Vazão de Ar insuflado 
à 20
o
C, (m
3/h) 
Vazão Total à 
120oC, (m 3/h)
Vazão Total nas 
CNTP, (Nm3/h) 
103,5 3885 6489 10485 7134 
6 225 376 608 414 
Tab.1: Resultados de simulação das condições extremas de operação.
(CNTP = Condições Normais de Temperatura e Pressão)
O percentual de adição de Observe que, conforme a 
ar-falso é 84,8%Peso para tendência da curva azul da 
t o d o s o s c a s o s . F o i Fig.2, se adicionado mais ar-
considerada a densidade f a l s o q u e o v a l o r 
m á x i m a d o D i e s e l especificado, a temperatura 
Metropolitano (0,865Kg/L). dos gases a t ing i rá a 
O consumo de 103,5L/h se temperatura do ponto de 
refere a condição dos sete orvalho ácido, permitindo 
motores em operação, a s s i m , q u e h a j a a 
enquanto que, o consumo de co nd en sa çã o de ác id o 
6L/h se refere a condição de sulfúrico na corrente gasosa. 
apenas um motor operando. Esta condensação, além de 
c a u s a r c o r r o s ã o n a s 
Na Fig.2 é apresentada a estruturas metálicas do 
variação da temperatura e si st em a, ca us a at aq ue 
do ponto de orvalho ácido químico das mangas por 
desde a adição de zero até sulfonação, o que se traduz 
62%Volume de ar-falso para por precoce e drástica 
redução da temperatura de re du çã o da re si st ên ci a 
o o mecânica das mesmas.570 C para 120 C.
Na Fig.3 são apresentados 
os dados de composição 
q u í m i c a e d e m a i s 
parâmetros físicos dos 
gases. Estes parâmetros 
não variam com o percentual 
de ar-falso adicionado, pois, 
independentemente do 
número de motores ligados, 
o percentual de ar falso para 
reduzir a temperatura de 
o o570 C para 120 C sempre 
será 84,8% Peso.
Observe que a umidade final 
dos gases que chegam no 
filtro de mangas não excede 
2,1%Volume. No caso 
extremo, em que o ar-falso é 
captado num dia chuvoso 
(umidade máxima do ar-
falso), a umidade final dos 
gases a serem filtrados será 
de 3,9%Volume, ou seja, 
a i n d a p e r f e i t a m e n t e 
tolerável pelo poliéster.
Desta forma, a vazão 
3máxima será 10485m /h. 
 
Considerando, uma relação PID suportado num CLP ou p a r a q u e n ã o h a j a sistema, dimensionamento 
ar-pano de 1,1m/min (valor controlador com entradas interferência na performance básico do filtro de mangas, 
conservativo para este tipo 4-20mA. dos motores. assim como, foi possível 
d e f i l t r a ç ã o ) s e r ã o D u a s e n t r a d a s d e Como saídas poderemos ter verificar se a especificação 
necessárias cerca de 110 temperatura, antes e depois o controle de rotação do de mangas esco lh ida 
mangas 150x3000mm para da entrada de ar falso, e ventilador através de um s u p o r t a a f a i x a d e 
espelho diâmetro 160x5mm, outra entrada de pressão inve rsor de freqüênc ia , composição química gasosa 
por exemplo. estática antes da entrada de assim como, uma válvula que existirá na prática.
U m a e s p e c i f i c a ç ã o ar-falso. A pressão estática borboleta para insuflamento 
adequada ao Processo é a antes da entrada de ar-falso de ar-falso antes do filtro.
manga Renner PE/PE 551 deve ser monitorada, porque Por Eng.Químico
CS17. c o n f o r m e o s d a d o s Desta forma, em questão de Tito de Almeida Pacheco
fornecidos pelos Fabricantes poucos minutos foi possível titoap@vortexindustrial.com.br
Este sistema poderá ter uma dos Motores, ela deve ficar determinar com boa margem Vortex Consultoria Industrial
malha de controle com duplo na faixa de 0 à +600mmCA de segurança a vazão do 
TecnologiaTecnologia
1
A CIÊNCIA EM DESPOLUIÇÃO
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Sobre a Empresa
Somos especialistas em Despoluição Industrial e aplicamos avançados conceitos
científicos e tecnologia de ponta na solução dos problemas de nossos clientes.
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Nacional, tais como: Siderúrgico, Cimenteiro, Mineração, Geração de Energia, Incineração, Fundição,
Fertilizantes, Químico, Beneficiamento de Madeira, Logística de Grãos, Alimentício, Usinas de Asfalto,
incluindo Fabricantes de Sistemaspara Desempoeiramento e de Mangas / Gaiolas.
Objetivamos a recuperação do desempenho dos Sistemas Antipoluição (Filtros de
Mangas, Ciclones, Precipitadores Eletrostáticos e/ou Sistemas de Ventilação e Tratamento Químico de
Gases – FGD, DNOX, DVOC, DCO2), readequando-os ao Processo Industrial específico no qual estão
inseridos para o devido Controle das Emissões Atmosféricas e Emissões Fugitivas. Além do aumento da
Produção e redução dos custos de Manutenção, esta readequação viabiliza a conformidade com a
Legislação Trabalhista e Ambiental.
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