Os filtros tipo ciclone são equipamentos utilizados na indústria para separar partículas sólidas em suspensão no fluxo de gases de exaustão. É denominado dessa forma por formar em seu interior um ciclone de ar que promove a sua aceleração. 
Ao adentrar no filtro pela parte superior, o ar desce como um redemoinho pelas laterais, deixando o material coletado no fundo. Em seguida sobe novamente pelo meio do ciclone, saindo limpo.
Esses filtros servem para remoção de particulados sólidos e líquidos existentes em linhas de fluidos gasosos, onde podem reter partículas até 10 micra e ter eficiência de 99,5% na separação desses particulados. São produtos de baixo custo para diversos tipos de fluidos.
De acordo com Marcel Iacontini, gerente técnico da Laffi Filtration, esses equipamentos executam o processo de filtração por separação centrífuga, onde o fluido gasoso entra pelo filtro e faz a separação dos particulados por meio da centrifugação. A separação acontece por diferença de densidades e peso dos particulados em relação ao fluido filtrado. “Entre os equipamentos de separação de partículas sólidas e gotículas líquidas, do tipo por separação centrífuga, o mais amplamente usado é o tipo ciclone” – enfatiza Marcel Iacontini.
São equipamentos que possuem uma forma construtiva peculiar que propicia a formação de forças centrífugas para separar partículas sólidas e aerossóis. O Eng° Felipe Crusco, da Hydac Tecnologia, destaca que a carcaça pode ser fabricada em aço-carbono, aço inoxidável e ligas especiais com ou sem soldas. A seleção do material depende do gás a ser filtrado e do ambiente onde o filtro será instalado.
No caso de gases severamente contaminados com partículas e fluidos, é recomendado usar um pré-separador em paralelo ao filtro principal. “Sua utilização elimina partículas sólidas e aerossóis que podem prejudicar significativamente a vida útil dos principais componentes dos sistemas e das instalações” – afirma Crusco. Ele destaca ainda que os principais problemas causados pelo depósito desses componentes incluem erosão, deposição, incrustação e corrosão.

Características e tipos de filtros
De acordo com Eng° Felipe Crusco da Hydac, há três versões disponíveis de filtros ciclones para gás. A primeira delas é o tipo convencional ou simples, composto por um único conjunto de separadores centrífugos para conexões de até 2”. Esse modelo trabalha com separação centrífuga e com apenas uma câmara de separação.
Nesse caso, a principal característica é de não haver necessidade de manutenção, uma vez que esse modelo não está associado a fabricação de nenhum modelo de elemento filtrante. “Sua principal aplicação é para quando o fluido gasoso apresenta características claras e inalteradas durante o processo onde são aplicados, ou seja, as características de projeto/processo não podem alterar, caso contrário, o equipamento perde sua eficiência. Esse filtro é monitorado basicamente por transmissor de nível, pois é o único parâmetro possível, uma vez que não possuem elemento filtrante em sua construção” – afirma Iacontini.
O segundo é o filtro combinado ou com múltiplos ciclones. Esse modelo trabalha com dois processos de separação, o primeiro acontece exatamente como o filtro ciclone simples, através de separação centrífuga. O segundo pode ser bem mais abrangente, pois é possível combinar elementos filtrantes na segunda câmara de separação, esses elementos podem variar de filtros apenas para remoção de particulado sólido até separação de aerossóis de água/óleo, característica encontrada em gás natural, por exemplo.
Esse filtro pode ser monitorado por transmissores de pressão e transmissores de nível. Sua manutenção se faz necessária pois existem os elementos filtrantes que acompanham sua montagem. De modo geral os elementos filtrantes dos filtros tipo ciclone combinado para gás são do tipo cartucho e podem ser fabricados em tela metálica, papel celulose, poliéster e uma combinação de tecido e meio filtrante em fibra de vidro, para os tipos coalescentes.
Esses filtros, por sua vez, são compostos por múltiplos conjuntos de separadores centrífugos no interior do filtro, para conexões superior a 2”. “Por causa da combinação, esses filtros podem chegar a números incríveis de eficiência e retenção de partículas, porém associado a isso vem o custo elevado desses elementos, quanto mais tecnologia aplicada pior o custo de reposição” – enfatiza Iacontini.
Segundo Crusco, os filtros do tipo cartucho absoluto coalescente estão disponíveis na versão simples e dupla. Possui um pré-separador com filtro ciclone como primeiro estágio e filtragem absoluta realizada por elemento filtrante com meio coalescente.
O gás entra na parte inferior da carcaça e segue para o ciclone onde as partículas grosseiras e alguns aerossóis são separados. Posteriormente atravessa o elemento filtrante absoluto, com sentido de filtração de dentro para fora, onde as partículas sólidas ficam retidas no interior do elemento filtrante e os aerossóis mais leves e menores junto com a névoa de óleo coalescem no elemento filtrante.
De acordo com informações do Eng° Marcus Paulo Sicari, da Apoio Projetos são equipamentos de inúmeras vantagens. Por ser de material metálico e sem partes móveis é possível utilizar em temperaturas de até 600°C, além disso realizar a coleta do material a seco em recipientes facilmente intercambiáveis, permite a descarga automática do pó por meio de válvula rotativa ou dupla basculante, tem baixo investimento inicial e ocupa pouco espaço.

Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento é simples. Segundo Sicari, as forças centrífugas criadas pelos ciclones fazem com que as partículas mais densas que o ar colidam contra a parede interna, provocando a redução na sua velocidade e queda das partículas pelo cone inferior, enquanto isso o ar limpo sai pela parte superior.
Iacontini explica ainda que as partículas de sólido são separadas da corrente gasosa sob ação de uma força centrífuga que podem variar de 5 a 2500 vezes o peso da partícula, o que permite captar partículas muito pequenas.
O gás contendo pó é introduzido de forma tangencial na parte superior do filtro. A uma velocidade variada entre 6 e 20 m/s passam pela câmara de entrada e após algumas voltas no interior do corpo do filtro formam um vortex que envia o particulado líquido e sólido para as paredes internas do filtro escorregando por diferença de densidades para parte inferior, onde será feito a purga posteriormente.
Quando atingindo o ponto de drenagem estabelecido, o gás que é mais leve que o particulado volta pelo tubo central existente no interior do filtro e caminha para próxima câmara de filtração, no caso do ciclone combinado. É possível também sair para o consumo, no caso do filtro ciclone simples. “Os equipamentos são instalados em redes de fluidos gasosos, mas é muito comum sua utilização na filtração de Gás Natural em empresas distribuidoras ou na própria extração do gás pelas empresas de refino como a PETROBRAS, no caso Brasil” – ressalta Iacontini.
Dependendo das condições de operação (tipo de gás, pressão, densidade, temperatura, velocidade), o ciclone separa aerossóis e partículas de até 5 µm. Os filtros ciclones foram desenvolvidos para as aplicações em diversos segmentos da indústria como petroquímicas, refinarias, Off-Shore, estações multiplicadoras de pressão, turbinas a gás. “São mais utilizados para proteção de sistema e componentes de selagem, válvulas de injeção de gás, bicos de injeção de gás, pistões, queimadores e etc” – destaca o engenheiro da Hydac.

A eficiência da coleta é diretamente relacionada a aerodinâmica e geometria do ciclone e diretamente proporcional à força centrífuga. “Quanto mais pesada a partícula sólida, maior será a eficiência do ciclone. Quanto mais a velocidade de ciclonamento, maior será a eficiência do ciclone, observando o limite de deslocamento aerodinâmico, e quanto menor o raio do ciclone, maior a eficiência do ciclone” – completa Paulo Sicari. 

Manutenção e principais cuidados
O excelente resultado dos filtros ciclones na separação de aerossóis e contaminações por partículas de até 5 µm sem a utilização de elementos filtrantes consumíveis, que na filtração de gases normalmente possuem um alto custo, é o principal benefício desses equipamento, pois além da redução dos custos operacionais e do aumento da disponibilidade da máquina, não há a preocupação com o descarte de elementos.
O Eng° Felipe Crusco explica que a manutenção desses equipamentos é extremamente simples, recomenda-se uma abertura anual durante uma parada geral, por exemplo, para verificação da integridade física do vaso e demais vistorias legais necessárias, como a inspeção NR13, quando aplicável.
A Hydac recomenda ainda a atenção nos parâmetros de dimensionamento, tais como a vazão e pressão, pois a relação de diâmetros no interior da carcaça está diretamente ligada com as velocidades envolvidas. Se não houver velocidade suficiente não serão geradas forças centrífugas capazes de pressionar as partículas e os aerossóis contra o corpo do filtro, reduzindo assim a eficiência de separação.
O ajuste do período de purga/remoção do material depositado na secção inferior do filtro também influência na eficiência do ciclone, pois se houver acúmulo excessivo de partículas não haverá espaço para o depósito de novas impurezas, possibilitando que as mesmas sigam para o sistema.
Para o representante da Laffi, como todo filtro uma hora é necessário realizar a limpeza externa ou até mesmo a troca dos elementos filtrantes no caso dos filtros tipo ciclone combinado, porém pelo fato de ter uma pré-filtração com o primeiro estágio pela separação centrífuga, o tempo de vida útil dos elementos podem ser bem maiores que filtros convencionais.
Mas, ainda assim, é importante fazer uma limpeza interna de tempos em tempos por conta da separação centrífuga. “Geralmente dependem de um breve treinamento para que possa ser feita a limpeza/troca dos elementos filtrante, hoje a Laffi dispõe de técnicos altamente capacitados para acompanhar e orientar nas manutenções periódicas dos filtros adquiridos pelos nossos clientes” – completa Iacontini. 

Contato das empresas
Apoio Projetos: www.apoioprojetos.com.br
Hydac Tecnologia: www.hydac.com.br
Laffi Filtration: www.Laffi.com.br