Com as normas e exigências ambientais cada vez mais restritas e com a  constante preocupação com questões ambientais torna-se cada vez mais imprescindível para as indústrias o controle das emissões de poluentes atmosféricos. Felizmente, o mercado tem oferecido soluções economicamente viáveis e ambientalmente corretas para solução destes problemas. Para entender um pouco sobre estas soluções, é preciso, no entanto, entender as fontes de poluição. As fontes de emissão de poluentes podem ser as mais variadas possíveis. Pode-se considerar dois tipos básicos de fontes poluição: específicas e múltiplas.As fontes múltiplas podem ser fixas ou móveis, geralmente se dispersam pela comunidade, oferecendo grande dificuldade de serem avaliadas uma a uma. Um exemplo de fonte múltipla são os veículos automotores.As fontes específicas são fixas em determinado território, ocupam na comunidade área relativamente limitada e permitem uma avaliação individual. As indústrias são exemplos de fontes específicas de poluição. Segundo o professor João Carlos Mucciacito, mestre em Tecnologia Ambiental pelo IPT e químico da CETESB, o controle de poluentes atmosféricos é realizado através de equipamentos de alta performance de controle de poluição do ar. Nesses equipamentos são aplicados fenômenos físicos e ou químicos à mistura gasosa que contém os poluentes (impurezas) de forma a separá-los do gás que os transporta. "Os mecanismos a serem aplicados dependerão do tipo e natureza dos poluentes e do tipo de equipamento de controle utilizado". Mucciacito explica que os equipamentos de controle são classificados em função do estado físico de poluentes a ser considerado e também pela classificação que envolve diversos parâmetros como mecanismos de controle, uso ou não de água ou outro líquido."Os ciclones são coletores que utilizam primariamente a força centrífuga para a coleta de partículas e são usados em controle de poluição do ar, principalmente como pré-coletores. Devido a sua eficiência baixa para partículas pequenas, o seu uso nesses casos apresenta restrições face à impossibilidade de atender normas de emissão mais exigentes". Segundo o professor, são utilizados para coleta de material particulado com diâmetro maior que 5µm. Há também os chamados "Multiciclones", constituídos por um agrupamento de pequenos ciclones da ordem de 25cm de diâmetro, que trabalham em paralelo e que possuem entrada radial. Os multiciclones apresentam as seguintes vantagens em relação aos ciclones: São mais eficientes, custam menos, ocupam menos espaço, apresentam menor perda de carga para eficiências equivalentes e resistem melhor a abrasão. Operam como pré-filtros ou diretamente nos processos em caldeiras de biomassa, óleo, lenha, carvão, lixo, na mineração para a filtragem após britadores, peneiras, moinhos e secadores, em processos industriais para a separação de material particulado e também no controle de poluição de algumas caldeiras a lenha e/ou óleo.Outro tipo são os precipitadores eletrostáticos, que vem sendo utilizados há muitos anos como um meio efetivo para o controle de emissões atmosféricas na forma de partículas. Seu mecanismo de coleta principal é a força centrifuga. "O processo de precipitação eletrostática se inicia com a formação de íons gasosos pela descarga do corona de alta voltagem no eletrodo de descarga. A seguir, as partículas sólidas e ou líquidas são carregadas eletricamente pelo bombardeamento dos íons gasosos ou elétrons. O campo elétrico existente entre o eletrodo de descarga e o eletrodo de coleta faz com que a partícula carregada migre para o eletrodo de polaridade oposta, descarregue a sua carga, ficando coletada". Ele explica que de tempos em tempos a camada de partículas se desprende do eletrodo de coleta, pela ação do sistema de "limpeza" e por gravidade se deposita na tremonha de recolhimento de onde é então transportada para o local de armazenamento para posterior condicionamento e ou reutilização e ou disposição final.Os precipitadores eletrostáticos podem ser classificados quanto à voltagem, polaridade, número de estágios e a geometria do eletrodo de coleta, que podem ser tubulares ou em forma de placas.Já os lavadores são equipamentos de controle de poluição do ar que podem ser utilizados para o controle de gases e vapores, e recebem a denominação de absorventes. Uma primeira classificação de lavadores é baseada na energia requerida (perda de carga) para fazer o fluxo gasoso passar através do mesmo. Nessa classificação temos os lavadores de baixa energia, com perda de carga de até 7,5cm de H₂O, os lavadores de média energia: perda de carga de 7,5cm de H₂O e os lavadores de alta energia: perda de carga maior que 25cm de H₂O.O professor afirma que existe um grande número de tipos de lavadores disponíveis no mercado. Os mais usuais são: câmara de spray (borrifo) gravitacional, coletores dinâmicos úmidos, lavadores ciclones de spray, torres de enchimento, lavadores de impactação, lavadores auto-induzidos (de orifício) e lavadores venturi.
Campeões de uso – Filtros mangaSegundo o professor, no entanto, os filtros de tecido são os sistemas de filtragem mais utilizados. Sua utilização se dá não só para controle de poluição do ar, mas também como parte integrante do processo industrial, como é o caso do processo de produção do óxido de zinco, negro de fumo, dióxido de titânio. É o que afirma também Christian Rivolta Bernauer, da Ventiladores Bernauer. Ele explica que ciclones e multiciclones são tecnologias mais antigas, com eficiência mais baixa."Hoje em dia são utilizados mais como pré-separadores, ou seja, instalados antes do filtro para remover o particulado mais grosso/pesado. Os lavadores de ar são utilizados em aplicações muito específicas. Eles têm pouca demanda pelo alto consumo de energia, eficiência menor que dos filtros de manga e por gerarem o problema do resíduo líquido, limpam o ar, mas sujam a água utilizada na filtragem".


Do latim filtru, o termo filtro significa feltro que é um elemento que deixa passar ou barrar determinado produto, elemento ou energia de acordo com o uso físico que se dá a este. Em mecânica e hidráulica - um filtro é qualquer peça de material poroso (papel, cerâmica, tela, têxtil), que tenha pequenos orifícios, através dos quais se faz passar um líquido ou gás. No processo de filtração de gases são retiradas partículas sólidas dispersas do meio gasoso. Pode ser também um sistema que purifica, fazendo passarem fluidos por peças ou componentes de materiais porosos, como por um filtro de mangas, retendo os particulados indesejados no processo de filtração (DICKENSON, 1994).Mucciacito explica que no começo do processo de filtragem, a coleta se inicia com a colisão das partículas com as fibras do meio filtrante e sua posterior aderência às mesmas. À medida que o processo continua, a camada de partículas coletadas vai aumentando tornando-se então o meio de coleta. Em alguns tipos de filtro, é importante a permanência de uma camada de partículas, após cada ciclo de limpeza, para aumentar a eficiência de coleta. Os mecanismos envolvidos na coleta de partículas em filtros de tecido são principalmente a impactação inercial, a difusão, a atração eletrostática e a força gravitacional, secundariamente a intercepção e possivelmente as forças térmicas e sônicas. "O filtro de tecido é um equipamento enquadrado na categoria dos de alta eficiência de coleta, chegando em alguns casos a valores de eficiência maiores que 98,5 %." Os filtros de tecidos são classificados primariamente segundo o formato do meio filtrante, ou seja: tipo manga ou tipo envelope. A classificação seguinte leva em consideração o mecanismo de limpeza. Os mecanismos de limpeza mais usuais são sacudimento mecânico ou jato pulsante de ar comprimido.Em certos casos, o meio filtrante recebe tratamento especial como, por exemplo, a aplicação de silicones e grafite. Atualmente os meios filtrantes feltrados são bastante utilizados, principalmente o de poliéster.Samir Farah, da McFil, ressalta os filtros manga feitos com membrana de teflon. "O diferencial de uma manga confeccionada com meio filtrante laminado com membrana microporosa de PTFE é que a membrana proporciona ao processo de filtragem altíssima eficiência de retenção de finos, facilitando o processo de desprendimento de particulado retido na superfície durante a atuação do ciclo de limpeza. O uso da membrana ainda proporciona uma operação mais uniforme em termos de perda de carga do sistema".

Como todo equipamento, a manutenção do filtro garante sua eficiência. Segundo Mucciacito, os dimensionamentos de filtros de tecido consideram a escolha do formato do meio filtrante a ser utilizado, o tipo de sistema de limpeza (e pressão do ar no caso de jato pulsante), o material do meio filtrante e a área de filtragem necessária. O fluxo gasoso deve ser condicionado antes de entrar em contato com o filtro de tecido quanto à temperatura e umidade, em função da resistência do meio filtrante e da possibilidade de empastamento. A escolha do meio filtrante a ser utilizado dependerá das características do gás transportador (temperatura, umidade, alcalinidade e acidez), das características das partículas a serem filtradas (concentração, distribuição de tamanhos, abrasividade), do custo e da disponibilidade do mercado.   Em certos casos, quando o meio filtrante não recebe um tratamento superficial por meio da aplicação de camadas de silicone, grafite ou mesmo de membrana de teflon, a área de filtragem pode ser prejudicada quanto à relação ar-pano (velocidade de filtragem) recomendada. Em geral as velocidades de filtragem estão na seguinte faixa: Limpeza com jato pulsante: 1,5 a 4,6 m³/min./m²(*) Limpeza por vibração: 0,6 a 1,2 m³/min./m²(*) Limpeza por ar reverso: 0,3 a 0,7 m/min./m²(*) Segundo Roberto Curi, da Ober, "os cuidados devem ocorrer desde a instalação passando pela partida do filtro e cuidados mecânicos e elétricos para o bom funcionamento do filtro como um todo. Mangas com qualidade reduzem a quantidade de manutenção".Para Vinicius Lima, coordenador de vendas da Unotech, "todos filtros possuem um tempo de vida útil pré-determinado, dependendo do material em que é fabricado sendo este maior ou menor. A qualidade do elemento filtrante também é muito importante na questão de manutenção, pois a utilização de um material de baixa qualidade além de proporcionar riscos, aumenta a frequência de manutenção necessária". O coordenador ressalta que a empresa trabalha com materiais altamente qualificados e o período de manutenção dos filtros variam de acordo com o tempo de operação de trabalho. E alerta."Não indicamos a reutilização de filtros, pois podem diminuir a eficiência, vazão. A orientação é que filtros saturados devem ser imediatamente trocados para garantir a operação do filtro conforme parâmetros do fabricante".Muitas empresas possuem produtos que auxiliam nesta manutenção. É caso da McFil, que comercializa uma linha de periféricos que auxiliam no monitoramento dos parâmetros operacionais dos filtros de manga como manômetros, controladores, economizadores, sondas de monitoramento de particulado, pó fluorescente, lanterna ultravioleta, e também disponibiliza de vazamentos, supervisão de montagens / start-up, estudos de melhorias e análises laboratoriais em mangas usadas para avaliação de desempenho.

Uma característica que deve ser levada em consideração é que filtros tipo manga podem pegar fogo devido ao atrito e à geração de eletrostática. Curi explica que os filtros podem pegar fogo devido as características do particulado filtrado. Há particulados com características inflamáveis que podem pegar fogo com a chegada de fagulhas (neste caso a fagulha é arrastada do ponto de captação) e existem particulados que devido as suas características, formam carga estática gerando a faísca dentro do filtro. Para eliminar a carga estática do particulado, a manga precisa ser antiestática. Dessa forma elimina-se o risco de incêndio e explosão nos filtros. Curi alerta: "nem todas as mangas que se dizem antiestática apresentam tal eficiência. Muitas empresas que vendem as mangas não possuem nem laboratório para fazer este controle". E ressalta que "a Ober produz as suas mangas antiestáticas através da adição de fibras de aço inox misturadas as demais fibras da manga. A fibra de aço inox é muito mais caras que a demais, e por isso, muitas empresas reduzem a sua adição ou utilizam outros produtos mais baratos e menos eficientes". Roberto afirma que a Ober possui laboratório próprio e segue a norma DIN na produção de todos os seus produtos antiestáticos. "Além da manga possuir estas características é necessário que o filtro esteja aterrado. As mangas antiestáticas aprovadas na norma DIN associado ao filtro aterrado, eliminam o risco de incêndio causado por partículas com carga estática", conclui.

Christian, da Ventiladores Bernauer, também comenta sobre a questão, "Há uma série de fatores que podem causar incêndio ou até explosão em um filtro de mangas: fagulhas do processo, temperaturas elevadas, acúmulo indevido de material dentro do filtro. Para evitar geração de eletrostática, tanto o filtro como os elementos filtrantes devem ser aterrados. Já em relação aos outros fatores, é necessário monitoramento do processo de produção e uma rotina adequada de manutenção e limpeza dos equipamentos". E acrescenta. "Vale ressaltar que, em casos de material explosivo, o filtro deverá ser dimensionado para suportar ondas de explosão e possuir painéis de explosão ou folhas de ruptura para alívio da onda de pressão. Para o correto dimensionamento destes filtros, é necessário que o cliente informe o valor de Kst e Pmax do particulado". Estes valores tratam-se dos índices de explosividade.Para monitorar os filtros e garantir sua eficiência e durabilidade, Christian ressalta que o ponto principal de monitoramento deve ser a perda de carga dos elementos filtrantes. "Essa verificação é simples e deveria ser feita pelo menos uma vez por semana. Todo filtro deveria ser equipado com um medidor de perda de carga, que pode ser desde um sistema eletrônico integrado com PLC até um simples manômetro em U com uma coluna d´água. Cada elemento filtrante e processo tem seus limites de perda de carga recomendados, que devem ser informados pela fabricante". E acrescenta."Outra forma um pouco mais refinada é a medição dos níveis de emissão. Isso pode ser feito tanto por amostragens periódicas como por sistema de monitoramento online dos níveis de emissão. Esse tipo de controle, além de validar a eficiência do filtro, ainda é um ótimo indicador de um eventual rompimento/furo de uma manga ou cartucho".Já em relação à durabilidade, Bernauer afirma que basta seguir as orientações de manutenção do fabricante para maximizar a vida útil do filtro e dos elementos filtrantes.Vinícius Lima, da Unotech, afirma que para evitar explosões, o principal é pensar sobre "qual meio filtrante ideal para a aplicação", e acrescenta. "É preciso verificar, por exemplo, qual temperatura de trabalho do filtro e também a temperatura de funcionamento contínuo máximo. Para problemas de eletrostática, existe um meio filtrante específico, "Anti-Estático" que em sua matéria prima contém fibras de inox solucionando este problema, bem como materiais especiais para cada temperatura específica. Alguns meios filtrantes e temperaturas suportadas, segundo o coordenador: Polipropileno 77ºC - (170ºF), Poliéster 135ºC - (275ºF), Acrílico 130ºC - (265ºF), Fibra de Vidro 260ºC - (500ºF), Nomex 204ºC - (400ºF), Ryton 190ºC - (375ºF), P84 260ºC - (500ºF), Teflon 260ºC - (500ºF).

Filtros cartuchos

O termo cartucho provém da área de balística: refere-se a projéteis de todo tipo. Até o início do século XIX, o uso das armas de fogo era uma experiência exaustiva: durante um breve intervalo de tempo, o portador mirava e disparava; numa batalha, a arma era pacientemente recarregada, expondo seu usuário a servir de alvo para seus adversários. A invenção do cartucho deflagrável foi uma sucessão de métodos mais ou menos sucedidos, até se viabilizar as modernas balas, que equipam, em suas inúmeras versões, desde armas manuais até canhões navais e antiaéreos.O conceito tem a ver com a facilidade de substituição funcional, e se expandiu para muitos setores, tornando mais simples a vida dos usuários. Os tradicionais filmes de 35 mm foram substituídos com cartuchos de filme, ou ainda, cartuchos de papel sensibilizado, gerando cópias fotográficas no momento seguinte ao disparo. Até hoje, o conceito de cartucho permanece vigente, para uso em impressoras por jato de tinta ou laser, copiadoras, bebedouros, baterias, além de, logicamente, filtros de todas as naturezas.Há várias décadas, filtros automotivos à base de óleo ainda eram populares, mas dependiam de reposição em locais especializados, e a durabilidade era limitada a alguns milhares de quilômetros. Com o advento de cartuchos de filtragem, a substituição de filtros de ar deixou de depender de oficina. O processo foi estendido para outras funcionalidades: filtragem de óleo, de combustível e também até do ar.O elemento filtrante tipo cartucho foi concebido originalmente em celulose e fibras sintéticas tratadas quimicamente, para atender a uma gama maior de aplicações. O cartucho com o elemento filtrante plissado oferece uma grande área filtrante num pequeno espaço ocupado. O cartucho oferece uma pequena perda de carga em relação à manga filtrante, conferindo menor gasto de energia e consequentemente menor custo operacional.Atualmente, a indústria de filtros cartucho consegue chegar a resultados de até 99% de eficiência em uma gama bastante diversificada de aplicações. Baixo consumo de ar comprimido e baixa perda de carga são as vantagens deste coletor. Além disso, quando o fator limitante é o espaço disponível, o coletor tipo cartucho pode ser a solução ideal para retenção de pó e contaminantes em geral.

Operação

Os filtros industriais purificam os gases carregados de particulados através de elementos filtrantes que retêm o pó nas suas superfícies. Para evitar o acúmulo de particulados no elemento filtrante, este passa por um processo de limpeza para o desalojamento do pó em sua superfície, evitando-se, assim, a sua saturação. Esta operação pode ser efetuada com ou sem a interrupção da operação de filtragem.Os coletores de pó podem ser classificados tanto com relação ao seu regime de operação, como quanto aos seus mecanismos de limpeza. A seleção entre os vários sistemas de limpeza é feita levando-se em consideração o material do elemento filtrante e as características do pó a ser manipulado.Christian, da Ventiladores Bernauer afirma sobre a procura por filtros cartucho. Segundo ele, as mangas são utilizadas para material particulado mais pesado, cargas de pó maior e partículas de tamanho até 1 micron. Já os cartuchos, funcionam com cargas de pó menores e são excelentes para particulado menor que 1 micron, tendo uma eficiência muito superior às mangas nessas aplicações. Aliás, saber escolher o tipo de filtro faz toda a diferença.

Como selecionar o sistema mais adequado

Samir Farah, da McFil, ressalta as características de cada tipo, "A principal diferença entre filtros tipo manga e tipo cartucho é a possibilidade de projetar equipamentos mais compactos devido ao fato de um elemento filtrante plissado (cartucho). Outra diferença é a eficiência de retenção de particulado fino, que nos meios filtrantes utilizados em cartuchos é maior e não depende tanto de uma pré-capa residual do próprio particulado sobre a superfície do meio filtrante para ganhar eficiência".

Para Christian, o principal fator para escolha entre filtro de mangas ou cartucho é a carga de pó e tamanho do particulado, mas complementa. "Existem outros fatores que também influenciam, como temperatura, volume de ar a ser filtrado, espaço. A Bernauer possui pessoal especializado para orientar o cliente na melhor solução para cada tipo de problema"É o que afirma Vinicius Lima, coordenador de vendas da Unotech também. "A escolha do tipo de filtro depende muito da vazão de ar, tipo de particulado, se existe liberação de odores ou não e temperatura onde o filtro será instalado. Na Unotech, contamos com uma equipe de vendas treinada, localizada em pontos estratégicos do Brasil para auxiliar aos nossos clientes sempre que necessário, contando com a supervisão sempre de nossos gerentes e diretores de vendas".Para Roberto Lima, da Ober, a análise da temperatura dos gases, composição química dos gases e características do particulado são fundamentais na hora de escolher um tipo de filtro.O professor João Carlos Mucciacito alerta que a poluição do ar afeta o clima das áreas urbanas de diversas formas, pois o próprio balanço energético das cidades sofre interferência, os poluentes refletem, dispersam e absorvem radiação solar. "Muitos poluentes também servem de núcleos de condensação, sendo, portanto, abundantes no ar das cidades, cuja umidade já é substancialmente abastecida através da evaporação, dos processos industriais e dos automóveis, que emitem grandes quantidades de vapor d’água. Consequentemente, a tendência da precipitação é aumentar sobre as áreas urbanas", e continua."Os efeitos mais alarmantes da poluição atmosférica ocorrem na saúde da população. É nesse contexto que a poluição do ar realmente passou a ser considerada um problema ligado à saúde pública no século XXI", e conclui."A qualidade do ar deixou de ser um problema de bem-estar e passou a representar efetivamente um risco à população. A poluição do ar é um problema complexo, devido não somente às dificuldades de identificar os reais efeitos dos contaminantes na saúde da população, mas ao enorme número de atores sociais envolvidos. A busca por uma solução conta obrigatoriamente com diversos setores da sociedade e esferas administrativas, tanto em âmbito nacional quanto internacional". O mercado de filtros, portanto, está garantido. 

Contatos:

Bernauer: www.bernauer.com.br

João Carlos Mucciacito: CETESB

McFil: www.mcfil.com.br

Ober: www.ober.com.br

Unotech: www.unotech.com.br