A cada dia que passa a preocupação com o ambiente aumenta, seja em qualidade do ar, poluição nas águas ou depósitos no solo. Com isso, autoridades competentes atuam para combater irregularidades por parte das empresas. O cuidado pelas indústrias tem aumentado para não ficarem em desacordo com os respectivos órgãos ambientais. 
A indústria metalúrgica contribui com a sociedade oferecendo empregos, gerando desenvolvimento econômico e social nas cidades onde se instalam. Os processos metalúrgicos convertem metais em produtos que utilizamos no dia a dia. Estes processos vão desde a extração do metal e a fabricação de liga até a sua modificação em produto, através de processos de forjamento, estampagem, fundição, laminação, trefilação e outros. Posteriormente, caso seja requisitado para sua aplicação, aplicam-se tratamentos térmicos, tratamentos superficiais, soldagem, usinagem para a obtenção do produto final.
Segundo Derísio (2000) a indústria metalúrgica emite grandes quantidades de gases poluidores, sendo os principais deles a matéria particulada, dióxido de enxofre (SO₂), névoas ácidas e vapores, é constituído por partículas sólidas e/ou líquidas de diversos tamanhos que se mantém suspensas no ar. Na atmosfera, compromete a visibilidade, a radiação que chega ao solo e interfere na formação de nuvens. O material particulado é relacionado de modo direto com problemas relacionados à saúde nos seres humanos, especialmente em partículas de menores tamanhos, podendo causar danos ao sistema respiratório e, em alguns casos, atingir o sistema circulatório agravando a saúde das pessoas.
De acordo com a Resolução Federal do CONAMA n° 3 de 28 de Junho de 1990, se define: “Entende-se como poluente atmosférico qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar Impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde; Inconveniente ao bem-estar público; danoso aos materiais, à fauna e flora”. Com o objetivo de manter a qualidade do ar, com base na resolução do CONAMA n° 436/2011, o uso de maneiras para reduzir o impacto ambiental cresce de maneira expressiva, devido às exigências impostas sob a necessidade de adequação.
O presente trabalho avaliou e propôs melhorias a partir de informações e coleta de amostras de mangas filtrantes de uma indústria de metalurgia, que em seu processo apresenta gás de exaustão ácido que condensam no filtro de mangas, fazendo as mangas filtrantes de poliéster terem baixa vida útil, bem como as gaiolas galvanizadas que sofrem degradação. Foram avaliadas características físico-mecânicas nas mangas filtrantes limpas e após uso na aplicação, através de análise laboratorial como gramatura, espessura, permeabilidade, tração e alongamento. Através dos resultados obtidos, foi proposto novas especificações de manga filtrante de polifenilsulfeto e de gaiola de inox 316L, com intenção de aumentar a vida útil e melhorar a eficácia do equipamento.    

1. Filtro de mangas 
Existem alguns equipamentos para realizar a filtragem, o filtro de manga é o mais conveniente para executar a filtração de particulados sólidos finos dos gases e possuem eficiência de filtração elevado em comparação com os demais equipamentos (PACHECO, 2002). No Quadro 1 é demonstrado comparativo entre os equipamentos utilizados na filtração de particulados em indústrias. 

Segundo Rocha e Ceron (2018) os filtros de mangas possuem alta eficiência, sendo superiores à 99,99%, além disso, demonstram que possuem capacidade de diminuir as emissões poluentes atmosféricos, com valores menores que 50 mg/m³ que equiparando com os outros equipamentos utilizados nas indústrias. Ademais, a utilização de um filtro de mangas é justificada, além do quesito ambiental, com a melhor relação custo x benefício para a filtragem de gases. Além disto, o filtro de manga possui outra vantagem por ser capaz de reter particulados com granulometria muito pequena que vão de 0,01 mícron até 1,0 mm que é uma vantagem em relação aos precipitadores eletrostáticos e ciclones. 
Na figura 1 está representado o funcionamento de um filtro de manga. As setas em vermelho indicam o fluxo de ar contaminado que entra no equipamento, partículas mais pesadas ficam alojadas na parte de baixo do sistema enquanto a outra parte do gás, junto com o particulado é retido no filtro de manga, em azul, é demonstrado o ar filtrado sendo liberado para a atmosfera (MACINTYRE, 2013). 

A filtração de particulados é uma operação que retém os sólidos contidos no gás através de um meio filtrante. O meio filtrante, possui a função de remover partículas sólidas de gases produzidos nas indústrias antes de atingir a atmosfera, pode ser um tecido ou um não tecido. Segundo a NBR-13370, não tecido é uma estrutura plana, flexível e porosa, formada por véu, manta de fibras ou filamentos orientados na mesma direção ou não, confeccionado por fricção, adesão, térmico ou por combinações destes. As partículas que se concentram na superfície da manga compõem a torta de filtração, que aumenta a espessura com o passar do tempo aumenta a espessura agindo como meio filtrante complementar. A figura 2 demonstra este processo (ASCO JOUCOMATIC, 2019; MACINTYRE, 2013).

O filtro de manga faz parte de um equipamento composto por um exaustor e dutos, integram um sistema que tem o objetivo de fazer a retirada do ar que está contaminado devido aos processos contaminadores e efetuar a separação do material particulado do gás através de mangas que possuem tecidos adequados para a filtragem, gerando gás não poluente (OASIS INDUSTRIAL, 2019). As mangas dispõem um sistema fixação do tipo aço-mola, que são montadas nas gaiolas evitando a falha na fixação das mesmas. A remoção das mangas é feita através de portas de acesso presentes no equipamento. 
O quadro 2 apresenta os principais componentes de um filtro de mangas (MEIO FILTRANTE, 2013).  

A relação ar-pano conhecida como RAP (velocidade de filtração) é de suma importância, pois está diretamente relacionada com o método e periodicidade de limpeza, material do meio filtrante, tempo de filtração (ORTIZ, 2007; ROCHA, 2010). A faixa de velocidade de filtração recomendada para particulados de ferro (metalurgia), pelo boletim técnico da Renner Têxtil, está entre os valores 1,3 m/min e 2,0 m/min. A equação 1 representa a velocidade de filtração (RAP), onde Q é a vazão de operação, N é o número total de mangas e A é a área filtrante de uma manga (ROCHA; CERON, 2018).     

Conforme Rocha (2010), além da velocidade de filtração, o diâmetro das partículas contidas no fluido influencia também na queda de pressão (ΔP) dentro do equipamento. É necessário ter o controle ΔP, pois com valores crescentes demonstram acúmulo de particulados no meio filtrante. Em sistemas de limpeza automatizados, com jatos de ar comprimido, conhecido como pulse jet, em contracorrente garante que sejam removidos os particulados retidos com eficiência. Lora (2002) salienta que é necessária a limpeza dos meios filtrantes para o melhor funcionamento do equipamento, porém, uma limpeza excessiva pode provocar danos ao filtro, reduzindo sua vida útil.
No controle da operação de um filtro de mangas a perda de carga apresenta um comportamento não linear com o tempo, devido à compressão da torta que varia inicialmente entre 6 a 20 mmca. Porém a pressão de operação máxima possui comportamento linear posteriormente à formação da torta, que varia de 50 a 250 mmca, de acordo com figura 3 (CERON; EINLOFT; LIGABUE, 2012). 

A saturação das mangas acontece quando a redução da permeabilidade fica próxima de 30% do valor do material, sem contaminantes. Nestas condições é aconselhada a troca do elemento filtrante para correção do processo. Para um cálculo correto de tempo de troca é necessário conhecer a longevidade e a durabilidade do elemento filtrante (CERON, 2013). Nas aplicações com não tecidos, baixas permeabilidades implicam em baixas taxas de filtração, o que não é vantajoso para produção (INNOCENTINI et al., 2009; FREITAS et al., 2002).  
Vida útil representa o tempo de uso em aplicação da manga sendo atendidas todas as suas características essenciais a respeito do controle de emissão de poluentes para o ambiente. Depois desse tempo com o filtro de manga saturado com elevada perda de carga e alta emissão de poluentes sucedem elevado custo (devido à restrição da passagem do gás, podendo fazer com que os gases voltem para o processo de produção, ocasionando diversos problemas para a empresa), em relação à troca das mangas. A durabilidade corresponde ao tempo até a ocorrência de algum defeito que impeça o seu completo funcionamento. Neste cenário, escolher o tipo de material do elemento filtrante é de extrema importância que está ligado de modo direto com os dois conceitos abordados previamente (MEIO FILTRANTE, 2013).

1.1. Materiais Filtrantes
Segundo Santini (2011) a escolha do meio filtrante decorre das características físico-químicas do gás e partículas do processo da indústria, sistema de limpeza, custo e disponibilidade no mercado. Elevados teores de umidade, podem causar ataque químico no elemento filtrante reduzindo sua resistência mecânica e permeabilidade ao ar.
Temperatura de pico representa um desvio térmico ocasionado por algum tipo de anomalia, sendo possibilitado atingir por no máximo um minuto. Já a temperatura contínua caracteriza a temperatura máxima para não ocorrer queima e amolecimento do elemento filtrante (CERON, 2015). 
As propriedades mecânicas indicam a atuação de influências externas associadas à resistência à tração, flexão e abrasão (HORROCKS; ANAND, 2015). Resistência química é a capacidade do material de manter inalterada quando em contato com determinadas substâncias e produtos, porém, para mangas filtrantes aplicadas para filtração de particulados é indicado uma vida útil até perder 50% da resistência mecânica de tração e alongamento, pois com valores menores é previsível ocorrer rasgos e furos no material (TEIXEIRA; CERON, 2020).   
Conforme Ceron (2015) independentemente do tipo de meio filtrante aplicado, mesmo possuindo elevada resistência à hidrólise, pode ocorrer condensação fazendo com que o particulado se aglomere da manga, causando a saturação do filtro. Para isto, é realizado tratamento de impermeabilização na manga com resina de politetrafluoretileno, aumentando a impermeabilidade do meio filtrante.
O Quadro 3 apresenta os meios filtrantes disponíveis no mercado, suas respectivas resistências mecânicas, químicas e temperatura máxima contínua e picos. 

As fibras de poliéster possuem alta elasticidade e são distintos pela sua elevada estabilidade dimensional. Dispõe de baixa resistência à ácidos e álcalis, resistência ao desgaste e ruptura. Apresenta elevada resistência à incidência de luz e condições climáticas, assim como aos insetos e à geração de mofo (SILVEIRA, 2014). Em ambientes de elevada condensação, devido à hidrólise, rasgam em menor tempo de uso. Apresenta elevada resistência à tração, flexão e moderada resistência à abrasão. O poliéster é um dos polímeros mais multifuncionais de hoje, devido ao seu amplo conjunto de aplicações e propriedades, está presente em fibras têxteis, polímeros de alta performance, não tecidos em filtros manga para filtração (SKEIST, 1990). A figura 4 identifica o formato das fibras com distribuição aleatória na construção de um não tecido de poliéster.  

Segundo Wang (2010) a fibra de polifenilsulfeto (PPS) consiste em átomos de benzeno e sulfeto que são arranjados alternadamente, mostrado na figura 5. Possui excelente resistência química à ácidos e solventes. É um polímero que possui boa estabilidade térmica. Apresenta excelente resistência à chama, que tem um índice limitante de oxigênio. A fibra não goteja sob a ação do fogo, e rapidamente se extingue quando se apaga. 
Devido ao seu desempenho, o PPS é utilizado em diversos campos, como eletrônicos, eletrodomésticos, automóveis e filtros de manga. Pesquisadores definem o PPS em companhia da poliamida como resinas de engenharia de alto desempenho sendo que o PPS possui melhor tenacidade, baixa densidade e alta resistência à abrasão. Além disso, possui menor custo em relação à poliamida. 

1.2. Gaiolas
As gaiolas, figura 6, são estruturas metálicas que servem para sustentação das mangas filtrantes, constituindo um conjunto cilíndrico e rígido. A parte inferior é fechada com um tampão metálico. Os tubos ejetores colocados na parte superior da gaiola, chamados de venturi, são aceleradores que transformam a energia do ar comprimido em energia de pressão, que entra no centro da manga filtrante e devido ao elevado fluxo de ar, realiza a limpeza retirando o material particulado. A sua geometria e formato é determinante para pressão do ar comprimido a ser empregada (BATISTONI, 2011).

A corrosão é um modo de degradação do metal gerada por reação de oxirredução que é onde ocorre redução (ganho de elétrons) e oxidação (perda de elétrons) entre os componentes do sistema. O oxigênio, de modo geral, é o responsável da corrosão, pois é um não metal que tende a ganhar elétrons, ao passo que os metais tendem a perder elétrons. Um exemplo de corrosão é a oxidação do ferro, conhecida como ferrugem. A oxidação do ferro ocorre quando em contato com o ar e umidade. Outros fatores também influenciam na formação de ferrugem, apesar de que isoladamente não são possíveis de causar, a incidência de sais no meio, monóxido de carbono (CO₂), dióxido de enxofre (SO₂), entre outros que estão presentes no ar atmosférico, também contribuem para agilizar a formação de ferrugem (INBRAPE, 2019). Alguns tipos de gaiolas são indicadas conforme a condição de acidez no processo de filtração de gases, conforme é mostrado no quadro 4.

O ponto de orvalho ácido é a temperatura acima da qual não é capaz de acontecer a condensação por ácido sulfúrico. Quando ocorre a queima de combustíveis com enxofre (S), ocorre sua oxidação resultando no dióxido de enxofre (SO₂) que reage com o oxigênio restante. Quando a temperatura é reduzida abaixo de 300ºC é formado o trióxido de enxofre (SO₃). Devido à elevada relação com a água dos óxidos que foram formados, ocorrerá formação de ácido sulfuroso(H₂SO₃) e ácido sulfúrico (H₂SO₄), identificada nos mecanismos químicos da figura 7 (CERON, 2015). 

A ocorrência de ácido sulfúrico em partes metálicas é bastante grave para filtro de mangas, na qual ocorre oxidação antecipada, pois o mesmo ocorre para gaiolas galvanizadas, conforme casos identificados na figura 8. A oxidação de gaiolas promove rasgos e furos nos elementos filtrantes. Neste caso específico de acidez é indicado utilizar gaiolas de aço inox 316L, visto que são mais resistentes a condensação de ácidos (CERON, 2015).   

2. Materiais e Métodos
Os testes foram realizados em laboratório têxtil e na Pontifica Universidade Católica do Rio Grande do Sul.  

2.1. Mangas Filtrantes
As mangas filtrantes utilizadas nas análises foram de poliéster com 550 g/m² com tratamento antiaderente, identificadas como PE/PE 551 CS17/1 (figura 9), aplicadas em indústria metalúrgica e após 30 dias de vida útil rasgaram. Após nova especificação de mangas de polifenilsulfeto com 550 g/m² e tratamento duplo antiaderente, PPS/PPS 551 CS17/2 (figura 10), foram coletadas após 85 dias de uso para avaliação de performance, porém, sem rasgos. 
Os elementos filtrantes de poliéster, utilizados no filtro de mangas, foram projetados pelo fabricante para uma estimativa inicial de 24 meses de vida útil.  

A tabela 1 apresenta os dados e informações recebidas na aplicação das mangas filtrantes no filtro da indústria metalúrgica.   

2.2.  Gramatura e Espessura
O teste de gramatura foi realizado em uma balança semi-analítica Mettler Toledo, modelo PB 303, de acordo com a norma NBR 12984:2009- Não tecido - Determinação da massa por unidade de área. Posteriormente, foi efetuado o teste de espessura em um medidor de espessura Mainard, modelo M-73210-T, segundo a norma NBR 13371:2005 - Materiais têxteis - Determinação da espessura.
A gramatura foi avaliada de três formas diferentes comparadas com o padrão limpo (sem uso): condição de manga suja (sem batimentos de limpeza, caracterizando a manga na forma coletada); na condição de manga com simulações de batimentos de limpeza (verificar se ocorre regeneração) e manga lavada e seca em estufa (verificar se ocorre deposição interna de pó). Os resultados foram avaliados no topo e fundo de cada manga.  

2.3. Permeabilidade ao Ar 
O ensaio de permeabilidade foi executado de acordo com a norma NBR 13706:1996 - Não tecido - Determinação da permeabilidade ao ar, por meio de um Permeabilimetro Karl Schroder KG, modelo 6940 Weinheim. O método consiste em posicionar a amostras que sofreram uma simulação de limpeza. O método resume-se em colocar a amostra orifício de fluxo aparelho, regular a pressão constante de 20mm de coluna d’água em um manômetro de pressão e acionar o temporizador digital no período de 30 segundos. 
O resultado do teste foi apurado em L/min.dm². 
A permeabilidade foi avaliada por duas formas diferentes comparadas com o padrão limpo (sem uso): condição de manga suja (sem batimentos de limpeza, caracterizando a manga na forma coletada) e na condição de manga com simulações de batimentos de limpeza, tendo como objetivo verificar se ocorre regeneração do tecido filtrante. Os resultados foram avaliados no topo e fundo de cada manga.   

2.4. Resistência à Tração e Alongamento
O experimento foi realizado conforme norma NBR13041:1993 Não tecido - Determinação da resistência à tração e alongamento, através de um Dinamômetro Frank 81565 IV com aplicação de força longitudinal e transversal, onde foi colocado o corpo de prova que sofreu a ação de uma carga de 10kN com velocidade de afastamento vertical de 100 mm/min até o seu rompimento. Os resultados foram avaliados no topo e fundo com manga suja e comparado ao padrão e faixa.

3. Resultados e discussões  
3.1. Gramatura, Espessura e Permeabilidade
Os resultados laboratoriais das análises de gramatura, espessura e permeabilidade são representados na tabela 2.

As amostras sujas de poliéster e polifenilsulfeto demonstraram elevada deposição de particulados o que impactou no aumento da gramatura e espessura, valores superiores conforme a faixa recomendada, respectivamente, 522-632 g/m² e 1,7-2,1 mm. Na região do fundo das mangas ocorreu maior deposição em relação ao topo, visto ser o local inicial do impacto do pó nas mangas. O reflexo para o poliéster é coerente quanto permeabilidade, pois apresenta baixos valores de vazão, 8 L/min.dm² (topo) e 5 L/min.dm² (fundo), devido a elevada saturação conforme mostra figura 9-b, visto que recomendação mínima é 50 L/min.dm². Já para o polifenilsulfeto apresenta 100 L/min.dm² (topo) e 73 L/min.dm² (fundo), portanto, dentro da faixa recomendada (50-180 L/min.dm²), em boas condições de uso (figura 10-b), visto não ocorrer aglomeração em blocos.
Após simulação de limpeza (por batidas), poliéster ainda continua com alta deposição de pó, pois gramatura indica 647 (topo) e 823 (fundo) e baixos valores de permeabilidade, 14 L/min.dm² (topo) e 10 L/min.dm² (fundo), portanto, caracteriza que manga está completamente saturada. Para o polifenilsulfeto após teste por batidas os valores melhoraram, gramatura (topo=583; fundo=597) e permeabilidade (topo=142; fundo=138), portanto, material ainda com boas condições de uso. 
Amostras lavadas de polifenilsulfeto (topo=553; fundo=556) indicam que todo pó foi retirado da parte interna do material, pois estão bem próximas do material limpo com 550 g/m². Mas para o poliéster, após lavagem, ocorreu diminuição da massa (topo=496; fundo=482), visto que na parte interna sofreu ataque químico (condensação de ácidos) e processo abrasivo pela oxidação e desintegração das gaiolas, conforme mostra figura 9-c.

3.2.  Resistência à Tração e Alongamento
Os resultados dos testes mecânicos estão apresentados na tabela 3, com avaliação da resistência à tração e alongamento. 

Pela tabela 3 é possível analisar que o poliéster apresentou resultados abaixo do padrão referencial, na direção longitudinal e transversal, tanto para tração como alongamento. Isto se deve ao ataque químico que o material sofreu (condensação de ácidos), na qual ocasionou a fragilização do material e desintegração da gaiola. Ao passo que o polifenilsulfeto não sofreu ataque químico (figura 10-c), por isto, seus resultados foram melhores, dentro do padrão de referência, para tração e alongamento, conforme referendado por Wang (2010).  

4. Conclusão
O estudo surgiu da necessidade de se adequar à legislação em uma empresa metalúrgica que emite particulados nocivos ao ambiente e à população. Na análise feita com o elemento filtrante de poliéster, foi constatado que no processo de produção são gerados ácidos nos quais são prejudiciais para o elemento filtrante e para a gaiola de aço galvanizada. A manga filtrante de poliéster deveria ser eficaz, conforme estimativa por no mínimo 24 meses, mas com 30 dias de uso a gaiola sofreu corrosão, reduzindo significativamente a vida útil do material, além disto, acúmulo e aglutinação de material particulado, impediu a passagem do gás e ocorreu aumento da pressão no sistema de até 260 mmca. 
A oxidação da gaiola galvanizada é confirmada pelas marcas visuais e pela deposição de material metálico na manga filtrante de poliéster. Não foi possível realizar a microscopia eletrônica de varredura (MEV) na PUCRS, para identificar o particulado de ferro, devido às restrições impostas causadas pelo COVID-19.
A nova especificação técnica de gaiola inox 316L e manga filtrante de polifenilsulfeto foram avaliadas após 85 dias de uso, com pressão estável do sistema em 95 mmca. Os resultados de resistência mecânica, tração e alongamento, e permeabilidade, caracterizam que a fibra tem ótima resistência química aos ácidos, pois manteve os valores bem próximos do padrão inicial recomendado. A substituição da gaiola galvanizada por uma de aço inoxidável, ainda que seja mais cara, não sofreu corrosão na presença de oxigênio e umidade, mesmo em condições ácidas. Deste modo, é uma previsão que o elemento filtrante terá sua vida útil elevada, com boa performance de aplicação no filtro de mangas. 
A restrição da passagem do gás se deve à acumulação e aglutinação de material particulado, com elevada umidade e condensação ácida na qual o processo gerava, logo, uma nova melhoria a ser realizada é o controle de temperatura dos gases de exaustão, para que não formem ácidos. 

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