Química

14 de agosto de 2002

Filtros de manga: Como obter o rendimento máximo dos filtros de manga

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Publicado por: Quimica e Derivados
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    Especialista explica como fazer a seleção e o dimensionamento correto, e demonstra por meio de casos reais o custo dos erros

    A cada dia que passa mais empresas se encontram na condição de controlar a emissão de particulados para a atmosfera, seja pelas exigências governamentais, seja pelo reaproveitamento da matéria-prima, ou mesmo, pela política de respeito ao meio ambiente.

    Nesse contexto, o mercado de sistemas de controle ambiental tem crescido cerca de 20% ao ano, encorajando o surgimento de novos fabricantes de filtros e o aprofundamento sobre o tema por parte das equipes de manutenção de cada indústria.

    A otimização do rendimento do equipamento inicia com o conhecimento de suas limitações, o seu correto dimensionamento (área filtrante), a mais econômica e eficiente especificação das mangas e a correta operação do filtro.

    Limitações dos equipamentos – De modo geral, a separação de partículas sólidas (como pigmentos metálicos, adubos, fuligem, minerais, fumos metálicos, pós de cimento, cereais, etc.) do ar ou de um gás é realizada por um sistema composto por coifa, filtro, ventilador, chaminé conectados por tubulações.

    Química e Derivados: Filtro: filtro01.Supondo que um filtro receba 100 g/m3 de pó e deixe passar 0,050 g/m3 para a chaminé, consideramos que sua eficiência é de 99,95%, ou seja, é a diferença percentual entre as concentrações de pó na entrada e na saída do filtro.

    Tipicamente, os órgãos ambientais públicos determinam que um filtro não deve emitir mais que 0,05 g/m3 ou 50 mg/m3 independentemente da concentração inicial de pó. Salvo filtros localizados em regiões pouco habitadas (150 mg/m3) ou filtros para pós tóxicos (10 mg/m3 ou menos).

    Em se tratando de filtração em condições secas, os principais tipos de filtros são: ciclone, filtro de mangas e precipitador eletrostático. Na Tab.1, são apresentadas algumas de suas limitações.

    Observa-se que, quando a concentração de pó antes do filtro é superior a 1 kg/m3 e é necessária uma emissão reduzida (digamos, menor que 150 mg/m3), é usado um ciclone antes do filtro eletrostático ou do filtro de mangas.

    Química e Derivados: Filtro: filtro02.Dimensionamento do filtro – A versatilidade dos filtros de mangas tem proporcionado um uso cada vez mais disseminado desse tipo de coletor de pó. As mangas filtrantes possuem esse nome, pois possuem, em geral, um formato cilíndrico sendo dispostas em paralelo.

    Supondo que o filtro receba 60.000 m3/h de gás sujo e possua 1.000 m2 de área filtrante total, então a sua taxa de filtração é de 1 m3/(m2.min), ou seja, é a razão da vazão pela área filtrante total das mangas. Este é o parâmetro que define o dimensionamento dos filtros de mangas. Ele também é chamado de relação ar-pano ou velocidade de filtração.

    Basicamente, existem três tipos de filtros de mangas definidos conforme o seu sistema de autolimpeza (vide Tab.2). Esta limpeza deve ser periódica para evitar que o elemento filtrante entupa totalmente.

    O filtro com limpeza de jato pulsante é o equipamento que demanda a menor área filtrante, sendo portanto, o mais compacto. Sendo menor, consome menos material e, por isso, é o coletor de pó mais econômico em comparação com os demais sistemas para um mesmo volume filtrado.

    Química e Derivados: Filtro: filtro03.Contudo, o valor ideal da relação ar-pano não é definido apenas em função do montante de investimento, mas também em função dos parâmetros de filtração, como por exemplo: filtro (emissão requerida, velocidade ascendente, perda de carga); gás (temperatura, composição química e vazão); pó (concentração, densidade aparente, distribuição granulométrica, velocidade terminal, abrasividade, aglomerabilidade) e, como foi visto acima, pelo tipo de sistema de limpeza do filtro. Por isso, na prática, o valor praticado de relação ar-pano normalmente é menor do que o citado na tabela acima.

    Especificação das mangas – Basicamente, o filtro pode ser utilizado para despoeiramento geral (transporte de material, ensacadeiras, alívio de silos, secadores, etc.) ou como parte integrante do processo (moinhos, reatores, fornos, spray-dryer, etc.), onde a sua parada implica a interrupção do processo fabril.

    Considerando um filtro corretamente selecionado, dimensionado e operado, a sua otimização pode ser feita pela correta especificação das mangas filtrantes, ou seja, maximização de sua vida útil.

    Contudo, para a avaliação correta do tempo de troca de uma manga é necessário conhecer e diferenciar os conceitos de Vida útil e Durabilidade do elemento filtrante (vide Fig.1).

    VIDA ÚTIL é o tempo de uso econômico da manga, durante o qual são atendidas as exigências técnicas de emissão e eficiência de limpeza.”
    Corresponde ao tempo econômico, uma vez que, após este tempo, a baixa captação (resultante da alta perda de carga devido ao entupimento da manga) e a alta emissão (ou desperdício de matéria-prima por emissão na chaminé no caso dos filtros de processo) resultam em um custo mais elevado que o custo da troca das mangas.

    DURABILIDADE é o tempo de uso total de uma manga até a ocorrência de algum rasgo, furo ou entupimento completo”, independente, portanto, de sua conformidade com as exigências técnicas. Usualmente a durabilidade de uma manga é maior que a sua vida útil.

    Na fig.1, como a manga de baixa qualidade apresenta alta emissão já aos 8 meses e a manga corretamente especificada, aos 24 meses, a vida útil da manga errada é cerca de 3 vezes menor. Após a sua vida útil, esta manga inicia um processo de entupimento, acompanhado pela crescente emissão, até a ocorrência de algum rasgo em torno dos 3 anos de uso.


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