Filtros De Tambor Rotativo A Vácuo
Por Carla Legner
Edição Nº 60 - Janeiro/Fevereiro de 2013 - Ano 11
Confira os processos de filtragem por tambor rotativo a vácuo, suas principais aplicações e a nova tecnologia de filtração hiperbárica
A filtração é uma das aplicações mais comuns do escoamento de fluidos através de leitos compactos. A operação industrial é bem parecida com as filtrações realizadas em um laboratório que utilizam papel de filtro e funil. O termo filtração pode ser utilizado para processos de separação dos sólidos de suspensões líquidas e, também para separação de partículas sólidas de gases, como por exemplo, a separação das poeiras arrastadas pelos gases utilizando tecidos.
A filtração industrial é apenas diferente da filtração de laboratório no volume de material operado e na necessidade de ser realizada a baixo custo. Assim para se ter uma produção razoável, com um filtro de dimensões moderadas, devese aumentar a queda de pressão, ou diminuir a resistência ao escoamento, a fim de aumentar a vazão. A maioria dos equipamentos industriais opera mediante a diminuição da resistência ao escoamento, fazendo com que a área filtrante seja a maior possível, sem que as dimensões globais do filtro aumentem proporcionalmente.
Atualmente podemos encontrar no mercado diversos tipos de filtros para separação de produtos. Um deles é o filtro tambor rotativo a vácuo, utilizado em processos onde os líquidos a serem filtrados contenham alto volume de sólidos. É sistema para separar um sólido particulado de um fluido, fazendo com que o sólido fique retido num meio poroso (torta) e o fluido passe através desse meio. O filtro a vácuo pertence ao grupo de alimentação inferior e é um dos filtros mais antigos em uso na indústria de processos químicos.
Esse sistema filtra, lava e descarrega a torta de forma contínua. O tambor é recoberto com um meio de filtração conveniente onde uma válvula automática no centro do tambor ativa o ciclo de filtração, secagem, lavagem e retirada da torta e a filtração sai pelo eixo de rotação. Existem passagens separadas para o sólido e para o líquido de lavagem, além de uma conexão de ar comprimido que se utiliza para ajudar a raspadeira de facas na retirada da torta.
Trata-se de um tambor cilíndrico horizontal que gira em baixa velocidade parcialmente submerso na suspensão a filtrar. A superfície externa do tambor é feita de tala ou metal perfurado sobre a qual é fixada a lona filtrante. O cilindro é dividido em um número de setores por meio de partições radiais com o comprimento do tambor. Ligando estas partições há um outro cilindro interno de chapa comum. Desta forma, cada setor é parte de um compartimento que se liga diretamente com um furo na sede de uma válvula rotativa especial colocada no eixo do cilindro.
A sede da válvula gira com o tambor, mas está em contato com uma outra placa estacionária com rasgos junto à periferia. Estes rasgos comunicamse através de tubulações presas em uma terceira placa, também estacionária, com os reservatórios de filtrado, água de lavagem e, algumas vezes, de ar comprimido. À medida que o tambor gira, os diversos setores vão passando sucessivamente pela suspensão. Enquanto um setor estiver submerso, o furo que lhe corresponde na sede da válvula estará passando em frente ao rasgo que comunica com o reservatório de filtrado e que é mantido em vácuo.
Logo que o setor sair da suspensão e a torta estiver drenada começa a lavagem e o furo correspondente passa a ficar em comunicação com o reservatório de água de lavagem. Depois de feitas quantas lavagens forem necessárias, a torta é soprada com ar comprimido e raspada por meio de uma faca. A retirada do sólido nunca é total, por não haver o risco de rasgar a lona ou a tela do filtro e para não perder o vácuo.
Matthias Hatzenbuehler, diretor da Bokela Brasil, empresa líder no mercado de tecnologia de produção em separação de sólidos e líquidos, explica que os filtros geralmente são construídos em aço carbono ou em aço inox (AISI 304, AISI 316L) ou em materiais metálicos mais nobres, dependendo das características do produto a ser filtrado. "Para produtos abrasivos partes do filtro podem ser revestidos em borracha. As partes do filtro em contato com a polpa/filtrado também podem ser construídos em polipropileno para suspensões altamente corrosivas, por exemplo, após uma lixiviação ácida", completa.
A rotação do tambor e o movimento recíproco do agitador do filtro reduzem a necessidade de manutenção, porém de acordo com a TechnicalFilter, empresa especializada em oferecer sistema e tecnologia na filtração industrial, existem alguns itens que devem ser inspecionados periodicamente. A barra linear do eixo, na extremidade da válvula, normalmente desgastará na metade inferior. Mas, quando a suspensão tem uma massa específica alta, o tambor pode se tornar flutuante causando um desgaste na metade superior. Neste ponto é válido mencionar que uma maneira de remover a metade inferior, quando instalações elevatórias não estão disponíveis, é flutuar o tambor enchendo o tanque com uma solução suficientemente concentrada.
As caixas de recheio em filtros de submersão alta deveriam ser inspecionadas para detecção de vazamentos e, se necessário, os cravos deveriam ser apertados. Note-se que excesso de aperto pode aumentar substancialmente a carga no trilho do tambor; então é recomendado o uso de uma chave de torque. A face da placa de desgaste deverá ser conferida periodicamente e re-maquinada se necessário. Um ruído de assobio durante a operação é uma indicação que a placa está gasta, ou a mola da válvula requer tensionamento.
O tambor tem um tubo de suspiro, que se projeta do extremo do eixo motor e deve ser mantido aberto a toda hora, pois seu bloqueio pode causar o colapso do tambor. O tubo de suspiro é uma indicação das seguintes ocorrências: Se uma chama mais clara é sugada pelo suspiro para dentro do tambor indica que existe um vazamento de vácuo na carcaça do tambor ou na tubulação interna.
Se for observado um vazamento pelo suspiro, isso indica que existe um buraco na cabeça do tambor causando a penetração da suspensão do tanque no tambor. Os cabeçotes de lavagem do filtro deveriam ser examinados on-line periodicamente, para verificação de formação de pressão devido a bloqueio progressivo. Igualmente, os bocais nos cabeçotes de lavagem devem ser mantidos limpos, para assegurar a total cobertura do bolo na lavagem.
Operando sob alta pressão a vácuo, nesse tipo de equipamento o tecido filtrante sai do tambor e viaja para um sistema de descarga variável. Após a lavagem, o tecido retorna à máquina e reinicia-se o processo. Normalmente são fechados manualmente com velcro, zíper, grampos e protegidos por overlap. Dependendo do tipo de filtro, do método de descarga, do produto e do processo, existem vários tipos de tecidos indicados para cada equipamento. O elemento filtrante pode ser fixado ao equipamento por guias de borracha, gaxetas, cordas e arames.
O material utilizado será sempre têxtil, podendo variar em tempo de uso, tecidos, espessura, permeabilidade e também no tipo de material. Como em todos os processos de filtração, o objetivo maior é o mesmo: alto nível de separação, mantendo a continuidade do processo com alta duração de vida útil e filtrabilidade. Todas essas especificações são definidas de acordo com o processo de filtração e do resultado desejado.
De acordo com Christian Stauch, diretor da Remae, uma das principais empresas especializadas no desenvolvimento e fabricação de tecidos técnicos, é possível encontrar materiais feitos de Poliamida, Poliéster, Polipropileno e Algodão. Os tecidos podem ter espessuras variadas podendo ir de 0,10mm até 5,5mm de acordo com o tipo. O peso da gramatura pode variar entre 30 gramas/m2, para os mais leves, e 3870 gramas/m2 os mais pesados.
"A facilidade de limpeza e lavagem do tecido filtrante, evitando sua precoce obstrução e sua resistência à abrasão e mecânica são fatores que proporcionam uma vida útil desejada, com a constância da performance de filtração. As nossas esteiras filtrantes, utilizadas em filtros rotativos são fornecidas sob medida, com ou sem guias laterais e contam com sistema de costura por solda eletrônica, o que permite 100% de aproveitamento do vácuo gerado pelo equipamento", explica Christian.
O diretor ressalta ainda que o controle de qualidade da empresa é fundamental para o bom resultado dos produtos e serviços. "O nosso controle de qualidade é realizado por profissionais especializados e sofisticados equipamentos. O processo cobre relevantes dados técnicos como: permeabilidade ao ar, fios/cm², gramatura, resistência à tração, resistência química e de temperatura e ao encolhimento da matéria-prima, entre outros. A Remae está capacitada para atender às necessidades tecnológicas têxteis de empresas de diversos segmentos produtivos e de diferentes portes. Todas as atividades passam por pesquisa, desenvolvimento e inovação, e estão sempre baseadas nas mais modernas técnicas existentes no mercado", completa.
Avaliando todo o sistema de filtros a vácuo, para Mathias as principais vantagens desses equipamentos são: excelente lavagem da torta, conseguir atingir umidades muito baixa, excelente homogeneização da polpa através de um agitador na bacia, equipamento muito variável em termos de sistemas de descarga da torta (com ar de sopro, descarga a rolo, com esteira, com faca), área de filtração grande por área instalada, áreas de filtração de 1 m² - 125 m² disponíveis, opções adicionais como esteira de prensagem, cabine de lavagem ou cabine de vapor e fácil operação e baixa manutenção.
A Bokela também fabrica um equipamento chamado de filtro hiperbárico (Hi-Bar), que segue as mesmas características dos filtros de tambor rotativo a vácuo, mas com algumas melhorias em seu processo e eficiência dos resultados. É um sistema de filtração por pressão a vapor híbrido desenvolvido e patenteado pela Bokela oferecendo soluções quando é preciso filtrar partículas mais finas, obter produtos mais limpos, umidades da torta mais baixas, onde devem ser mantidas altas pressões, altas temperaturas e a contaminação ao produto a ser filtrado têm que ser evitado.
Este processo permite soluções inovadoras em diversas aplicações. A empresa oferece três tipos de filtros, o Hiperbárico tipo Ostra, que pode ser de tambor ou de disco, o filtro de Pressão à Vapor e o filtro Horizontal. O sistema ostra foi desenvolvido para as exigentes tarefas de separação na indústria química, farmacêutica, alimentícia e da saúde. Em um único equipamento as suspensões podem ser filtradas, lavadas e secadas mesmo em altas temperaturas e pressões.
A Filtração de Pressão Hiperbárica à Vapor é um processo que libera sinergias através da combinação de processos de secagem mecânicos e térmicos sinérgicos que estão ativadas e são responsáveis pelas seguintes vantagens: Teor de umidade da torta extremamente baixa; Sólidos puros através da lavagem da torta altamente eficaz; Simplificação do processo significativo pela redução das etapas do processo.
Por fim, o sistema de Filtração de Pressão à Vapor horizontal é aplicada para filtração contínua a pressão ou filtração de pressão a vapor de materiais a granel como, por exemplo, concentrados de minérios, finos de carvão mineral, ultrafinos e rejeitos, bem como materiais básicos da indústria química e alimentícia. O projeto do recipiente horizontal permite instalações de grandes unidades de filtro até 168 m² de área de filtração no recipiente de pressão.
"O filtro Hiperbárico está instalado dentro de um vaso de pressão. Portanto trabalha com uma pressão de geralmente até 6 bar em vez de 0,7-0,8 bar de um filtro de tambor a vácuo. Isto leva a uma produção específica de sólidos de aproximadamente 3x do valor do filtro tambor a vácuo e uma umidade da torta muito mais baixa, além de existir na versão de disco e de tambor", ressalta Matthias, comparando com os filtros de tambor a vácuo.