Como Funcionam Os Filtros E Processos Para Despoeiramento

Por Carla Legner
Edição Nº 95 - Novembro/Dezembro de 2018 - Ano 17

Alguns processos industriais geram materiais particulados que são transformados em pó, grão ou outros formatos semelhantes. Estas poeiras devem ser impedidas de contaminar a atmosfera, não apenas pelo dano ambiental que provocam, mas também pelos efeitos econômicos relacionados à redução da eficiência do processo.
Um ambiente de trabalho limpo e com ar livre de contaminação é atualmente um requisito operacional de todas as empresas. Em qualquer que seja o segmento há o manuseio de produtos em pó e muitas vezes produtos tóxicos e/ou explosivos. A partir de uma determinada concentração, eventuais particulados em suspensão excedem um nível seguro, podendo implicar em cancelamento de licença de trabalho ou até mesmo em processos trabalhistas.
De acordo com Marcos Botelho Leal, gerente de vendas da Zeppelin, além da preocupação com as condições de trabalho dos colaboradores, existe também a responsabilidade de atender às normas locais por meio das entidades regulamentadoras que estabelecem as condições restritivas às empresas, referente à quantidade de particulado que a atividade pode emitir ao meio ambiente.
Os filtros e processos de despoeiramento são utilizados para solucionar esse problema. Seu sistema consiste na captação de particulado contaminante no ponto onde há suspensão do pó e transferência enclausurada do material captado até o filtro onde há retenção do pó, que pode ser reaproveitado ou descartado da forma correta, além disso, o ar é emitido limpo na atmosfera.
João Carlos Mucciacito, químico e professor de gestão ambiental e engenharia de segurança do trabalho, explica que o processo de despoeiramento abrange a redução de material particulado, por meio da separação mecânica, podendo ser considerada a forma mais eficaz para retirar partículas de um fluxo gasoso.
Sua ação contempla desde partículas grandes até partículas de tamanho da ordem de 10m micronsmetro, (1m = 10^-9m), especialmente para aplicações que requerem eficiências extremamente altas na coleta de partículas muito pequenas a um custo moderado, onde se encontra uma grande classe de poluentes constituída de poeiras, fumaças e todo o tipo de material sólido e líquido que, devido ao seu tamanho, se mantém suspenso na atmosfera. As fontes emissoras desses poluentes são as mais variadas, indo desde as incomodas fuligens, emitidas pelos veículos, até as fumaças expelidas pelas chaminés industriais, passando pela própria poeira nas ruas e que são levantadas pelo vento e veículos.

"Estes poluentes causam efeitos danosos tanto à saúde como ao meio ambiente. Causam irritação nos olhos e garganta, reduzem a resistência às infecções e ainda produzem doenças respiratórias crônicas. As partículas finas, como as da fumaça de cigarro, quando respiradas atingem as partes mais profundas dos pulmões. Causa ainda o desgaste de edifícios, danos à vegetação e são grandes responsáveis na redução da visibilidade" – destaca Mucciacito.

O professor ressalta ainda, que a legislação brasileira durante muito tempo se preocupou apenas com as "Partículas Totais em Suspensão", ou seja, com todos os tipos e tamanhos de partículas que se mantém suspensa no ar, menores que 100m. No entanto, pesquisas recentes mostraram que as partículas mais finas, simplificadamente as menores que 10m, são as que penetram profundamente no aparelho respiratório, são as que apresentam efetivamente mais riscos à saúde.

Como funciona o sistema de despoeiramento

De acordo com Leal, um sistema de despoeiramento é composto por captores, rede de dutos, filtros de despoeiramento, válvula rotativa, exaustor e chaminé. Os captores podem ter diferentes geometrias, de acordo com o ponto gerador de pó em suspensão e dimensões que garantam a velocidade de face adequada para captação eficiente.

A rede de dutos, com adequado dimensionamento de seu diâmetro, trabalha para assegurar que o produto seja arrastado no seu interior sem acúmulo em trechos horizontais e sem velocidades excessivas gerando desgaste das paredes da tubulação e altos níveis de ruído.

O devido escalonamento (aumento do diâmetro) deve ser considerado quando da junção de mais pontos de captação a uma rede central.

O Filtro de despoeiramento tem a função de efetuar a limpeza do ar, retendo o pó em seu interior, com área filtrante adequada para a vazão requerida ao sistema. Por sua vez, a válvula rotativa, que também pode ser substituída por outros tipos de válvulas, com a função de eclusa e garantir que o ar seja proveniente dos captores e não do bocal de descarga do filtro. No processo de exaustão, a vazão é dimensionada para suprir as necessidades de todos os pontos de captação de forma simultânea. Por fim a chaminé, para a descarga direcionada de ar limpo para a atmosfera.

"Para manter os equipamentos em pressão negativa (depressão) para evitar que o pó escape para o ambiente, é criado um fluxo de aspiração. Para que este ar carregado de partículas não passe pelo ventilador e estas partículas sejam espalhadas no ambiente, o filtro faz a retenção das mesmas. As partículas de pó em suspensão são maiores que a abertura entre as fibras do material filtrante, ficando estas partículas retidas no material filtrante" – completa Luciano Bonometti, engenheiro da Vectra Equipamentos.

Sistemas de filtração

Os filtros de despoeiramento são equipamentos compostos por elementos filtrantes tipo manga ou cartuchos filtrantes. De acordo com Airton Rockenbach, gerente comercial da Indústria de Filtros Barra, eles tem a função de reter particulados sólidos, fumos de solda, entre outros produtos. O objetivo é não propagar esses fragmentos no meio ambiente, mantendo condições que atendam às normas aplicadas por órgãos fiscalizadores.

Também podem ser utilizados na recuperação de matérias primas provenientes de diversos processos, como plásticos, pintura eletrostática, farinha, açúcar, fumo, jateamentos, entre outros. "Tanto os filtros de cartuchos como os de manga possuem um sistema de limpeza de contra fluxo que podem ser acionados por meio do diferencial de pressão ou pelo temporizador. O tempo requerido é ajustado à limpeza, visando a desobstrução e ou recuperação de granalhas, micro esferas de vidro, tinta a pó etc" – destaca Rockenbach.

O representante da Zeppelin explica as etapas para sequência de operação: O pó é captado nas coifas (captadores), onde também ocorre a tomada de ar. Esta concentração de ar e pó seguirá até o filtro, por meio de uma rede de dutos, onde ocorrerá a separação e limpeza dos gases, desta vez pelos elementos filtrantes, fixadas e apoiadas em um espelho montado entre o ar limpo e o corpo do filtro.

Parte do pó se acomoda na moega, logo após sua entrada pelo lado do filtro. A outra parte acompanhará a vazão de ar e subirá alojando-se no exterior dos elementos mangas até que o pulso de ar comprimido entre no interior dos elementos, com pressão suficiente para expulsar o pó impregnado, fazendo com que o pó desprendido desça por gravidade e se junte ao pó já depositado nas moegas.

O sistema de limpeza dos elementos filtrantes é constituído por válvulas solenoides/diafragma e manifold (reservatório de ar comprimido) montados no plenum limpo do filtro, que distribuirá o ar comprimido pelos elementos mangas por meio de tubos injetores. O pulso de ar comprimido será acionado por intermédio de uma válvula solenoide, acoplada a uma válvula diafragma que disparará o ar em cada fileira de tubos injetores.

O responsável pela lógica de limpeza é o programador eletrônico inteligente, que só é acionado quando a diferença de pressão da câmara suja e da câmara limpa ultrapassar um valor predeterminado, isto é, o ciclo só é acionado quando os elementos realmente estiverem necessitando de limpeza, fazendo com que o consumo de energia diminua sensivelmente e a durabilidade dos mesmos seja maior.

A utilização adequada dos filtros para despoeiramento é primordial no que se refere à minimização no ar de substâncias ou produtos que possam penetrar no organismo pela via respiratória ou pela natureza da atividade de exposição e evitar contato por meio da pele ou serem absorvidos pelo organismo por ingestão, poeiras, fumos, névoas, neblina, gases e vapores.

"São os agentes ambientais causadores em potencial de doenças devido à sua ação química sobre o organismo das pessoas. Podem ser encontrados tanto na forma sólida, como líquida ou gasosa. Além do grande número de materiais e substâncias tradicionalmente utilizadas ou manufaturadas no meio industrial, uma variedade enorme de novos agentes químicos em potencial vão sendo encontrados, devido à quantidade sempre crescente de novos processos e compostos desenvolvidos" – explica Mucciacito.

Tipos de equipamentos e como funcionam

De acordo com Mucciacito, o controle de poluentes atmosféricos é realizado por meio de equipamentos de controle de poluição do ar. Nesses equipamentos são aplicados fenômenos físicos e/ou químicos a mistura gasosa, que contém os poluentes (impurezas), de forma a separá-los do gás que os transporta. Os mecanismos aplicados vão depender do tipo e natureza dos poluentes e do tipo de equipamento de controle utilizado.

Os equipamentos de controle são classificados primeiramente em função do estado físico de poluentes a ser considerado. Em seguida a classificação envolve diversos parâmetros como os mecanismos de controle, uso ou não de água ou outro líquido.

Os ciclones são coletores que utilizam primariamente a força centrifuga para a coleta de partículas. Eles podem ter entrada tangencial ou radial, são de grande uso em controle de poluição do ar principalmente como pré-coletores. Devido à sua baixa eficiência para partículas pequenas, o seu uso nesses casos apresenta restrições face à impossibilidade de atender normas de emissão mais exigentes. Em geral são utilizados para coleta de material particulado com diâmetro maior que 5μm.

Os precipitadores eletrostáticos vêm sendo utilizados há muitos anos como um meio efetivo para o controle de emissões atmosféricas na forma de partículas. O mecanismo de coleta principal é obviamente a força centrífuga. O processo de precipitação eletrostática se inicia com a formação de íons gasosos pela descarga da 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, que faz com que a partícula carregada migre para o eletrodo de polaridade oposta, descarregue a sua carga e ficando coletada.

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 lavadores são equipamentos de controle de poluição do ar que podem ser utilizados tanto para o controle de gases e vapores, denominados como absorventes. Uma primeira classificação de lavadores é baseada na energia requerida (perda de carga) para fazer o fluxo gasoso passar através do mesmo. Os lavadores auto-induzidos e o lavador venturi são também denominados de lavadores gás-atomizador, devido ao processo de atomização do líquido que ocorre pela passagem do gás a ser tratado.

Além da geometria, perda de carga e velocidade do gás, outro parâmetro importante de lavadores é a quantidade de água utilizada, a qual usualmente é expressa em termos de razão líquido-gás. O mecanismo de coleta predominante no caso de lavadores é a impactação inercial. Outros mecanismos são a força centrífuga e a força gravitacional. A impactação em lavadores ocorre principalmente entre as partículas e as gotas de líquido.

Por que usar um sistema de despoeiramento?

De acordo com Mucciacito, os riscos de não usar os sistemas de despoeiramento podem ser classificados de diversas formas, segundo suas características tóxicas, estado físico, etc. Os agentes químicos são encontrados em forma sólida, líquida e gasosa, quando se encontram em suspensão ou dispersão no ar atmosférico, são chamados de contaminantes atmosféricos.

"O sistema respiratório é a via de contaminação mais importante, pois permite que as substâncias passem para a corrente sanguínea, com mais rapidez, atingindo todo o sistema celular de outros órgãos vitais. É seguro estimar que pelo menos 90% de toda contaminação (excluindo dermatites) pode ser atribuído à absorção por meio dos pulmões" – ressalta o professor.

Substâncias perigosas (aerodispersóides) podem estar suspensas no ar na forma de pó, fumo, névoa ou vapor, e podem estar misturados com o ar respirável no caso de verdadeiros gases. Desde que um indivíduo, sob condições de exercício moderado irá respirar cerca de 30 metros cúbicos de ar no curso normal de 24 horas diárias, é prontamente entendido que qualquer material venenoso presente no ar respirável oferece uma séria ameaça. Mucciacito destaca algumas partículas que podem se manter por longo tempo em suspensão no ar:

- Poeiras - são partículas sólidas, produzidas mecanicamente por ruptura de partículas maiores. São formadas quando um material sólido é quebrado, moído ou triturado. Quanto menor a partícula, mais tempo ela ficará suspensa no ar, sendo maior a chance de ser inalada. Ex: minério, madeira, poeiras de grãos, amianto, sílica, etc. Apresentam-se geralmente com diâmetro superior a 1m;

- Fumos - ocorrem quando um metal ou plástico é fundido (aquecido), vaporizado e resfriado rapidamente, formando partículas muito finas que ficam suspensas no ar. Ex: soldagem, fundição, extrusão de plásticos, etc. Apresenta diâmetro que varia de 0,01 a 0,1m, sendo assim penetram facilmente no sistema respiratório;

- Fumaça - sistemas de partículas combinadas com gases que se originam em combustões incompletas de materiais orgânicos. São de diâmetro inferiores a 1m;

- Névoas - partículas líquidas produzidas mecanicamente, como pelo processo "spray". Ex: pintura, atividades com ácidos.

- Neblinas - são partículas líquidas produzidas por condensações de vapores.

"O tempo que os aerodispersóides podem permanecer no ar depende do seu tamanho, peso específico (quanto maior o peso específico, menor o tempo de permanência) e velocidade de movimentação do ar. Evidentemente, quanto mais tempo permanece no ar, maior é a chance de ser inalado e produzir intoxicações nos indivíduos expostos a este ar contaminado" – explica o professor.

Ele destaca ainda que as partículas mais perigosas são as que se situam abaixo de 10 µm, visíveis apenas com microscópio. Estas constituem a chamada fração respirável, pois podem ser absorvidas pelo organismo através do sistema respiratório. As partículas maiores, normalmente ficam retidas nas mucosas da parte superior do aparelho respiratório, de onde são expelidas por meio de tosse, expectoração, ou pela ação dos cílios.

"O uso de sistemas de despoeiramento evita que colaboradores estejam expostos a riscos operacionais ou problemas de saúde ligadas ao trabalho, contaminação do processo, reduz riscos de explosões e problemas na infraestrutura da área (parte elétrica e civil), além de inserir ao processo boas práticas com o meio ambiente e legislação a ser respeitada" – completa Bonometti.