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Filtros Para Despoeiramento: Garantia No Controle Da Emissão De Particulados

Durante os diversos processos industriais uma infinidade de materiais particulados é gerada. Estes resíduos podem ser originados diretamente da matéria-prima, dos intermediários, do produto final (que devem ser transformados em pó)


Durante os diversos processos industriais uma infinidade de materiais particulados é gerada. Estes resíduos podem ser originados diretamente da matéria-prima, dos intermediários, do produto final (que devem ser transformados em pó) ou, indiretamente, quando da movimentação desses materiais.
Em diversas regiões do mundo a emissão desses elementos é crítica. Em países como a China, México e Brasil há casos clássicos de poluição ambiental causada por este motivo. A cidade de Cubatão, na Baixada Santista, é um dos exemplos mais conhecidos. Resíduos das unidades fabris instaladas na região fizeram com que na década de 80 a cidade passasse a ser conhecida como "Vale da Morte".
Para evitar situações críticas como esta, o controle da emissão de particulados deve ser feito e, para isso, existem os sistemas de despoeiramento. Eles são responsáveis pelo processo de redução do material particulado através da separação mecânica. A efetividade desta prática é essencial para a garantia da preservação ambiental, da saúde pública e da eficiência do processo produtivo e, por esse motivo, é normatizada por resoluções do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente).

Sistemas de despoeiramento
Segundo Rafael Schermann, vendedor técnico da Erwin Junker Máquinas, o despoeiramento ou dust removal é a remoção específica de todo o pó ou microparticulado industrial gerado em alguns processos de fabricação.
Filtros Para Despoeiramento: Garantia No Controle Da Emissão De Particulados


Funciona para a eliminação de partículas grandes, aquelas da ordem de 10 por um, conforme explica o professor João Carlos Mucciacito, mestre em Tecnologia Ambiental pelo IPT e químico da CETESB. "O despoeiramento é especialmente usado para aplicações que precisam de 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", diz.
João Carlos conta que os mecanismos a serem aplicados dependerão do tipo e natureza dos poluentes e do equipamento de controle utilizado. Há ciclones, precipitadores, lavadores, além dos filtros de tecidos.
Os ciclones são coletores que utilizam primariamente a força centrífuga para a coleta de partículas. Podem ter entrada tangencial ou radial e são de grande uso 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 pela impossibilidade de atender normas de emissão mais exigentes. Em geral são utilizados para coleta de material particulado com diâmetro maior que 5 µm", detalha João Carlos. Os ciclones podem ser classificados pela perda de carga em baixa, média e alta  quando as perdas estão entre 5 e 10, 10 e 20 ou acima de 20 cm de água, respectivamente. "Nesta última categoria, um tipo muito utilizado são os multiclones. Correspondem a um agrupamento de pequenos ciclones da ordem de 25 cm que trabalham em paralelo e possuem entrada radial", complementa João Carlos.
Já os precipitadores eletrostáticos foram usados pela primeira vez em 1824 quando Hohfeld conseguiu tornar límpido o conteúdo de um cilindro contendo névoas utilizando fumaça de tabaco e, desde então, vêm sendo utilizados como controle efetivo de emissões atmosféricas na forma de partículas. Seu principal mecanismo de coleta é a força centrífuga. "O processo de precipitação eletrostática se inicia com a formação de íons gasosos pela descarga do corona de alta voltagem no eletrodo de descarga. Em seguida, 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. Periodicamente, 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", explica João Carlos Mucciacito.
Os lavadores são equipamentos que podem ser utilizados para o controle de gases e vapores. Seu mecanismo de coleta predominante 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.
Mas dentre todos estes métodos os filtros são os sistemas de filtragem mais comumente 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, etc.
"O equipamento aspira o ar bruto particulado, que passa pelas barreiras físicas dimensionadas, permitindo que o ar seja então expelido limpo para o ambiente. Neste processo é importante que se considere o correto dimensionamento do equipamento, o posicionamento na instalação, além da medição antecipada para otimização", explica Rafael Schermann, da Erwin Junker Máquinas. 
Assim, o princípio do funcionamento de um filtro envolve a passagem da mistura gasosa que contém as partículas através de um tecido. Elas ficam retidas na superfície e periodicamente tem que ser retiradas para evitar uma camada muito espessa que dificultará a passagem do gás. No começo do processo de filtragem, a coleta se inicia com a colisão das partículas e 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", detalha João Carlos. 
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 de alta eficiência de coleta, chegando em alguns casos a valores de eficiência maiores que 98,5 %.
"Apesar de exigências e modelos para determinações da eficiência eles são de difícil aplicação prática. 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, sendo mais usuais o sacudimento mecânico e 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 estão sendo bastante utilizados principalmente o de poliéster", complementa João Carlos.

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Importância ambiental e saúde pública

As fontes emissoras de poluentes são as mais variadas e causam efeitos danosos tanto à saúde como ao meio ambiente.
A poluição afeta inegavelmente o clima das áreas urbanas, interferindo no próprio balanço energético delas por refletirem, dispersarem e absorverem 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", relata João Carlos.
Contudo, os efeitos mais alarmantes da poluição atmosférica ocorrem na saúde da população. O uso intensivo de técnicas baseadas na queima de grandes quantidades de carvão e combustíveis fósseis fez com que houvesse a perda gradativa da qualidade do ar nos grandes centros, com reflexos nítidos na saúde de seus habitantes. A qualidade do ar deixou de ser um problema de bem-estar e passou a representar efetivamente um risco à população e a solução para esta complexa questão envolve muitos aspectos, conforme explica João Carlos. "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", diz.
Os efeitos diretos sobre a saúde incluem irritação nos olhos e garganta, redução na resistência às infecções, doenças respiratórias crônicas com alteração da ventilação do pulmão, do transporte de oxigênio pela hemoglobina, além de prejudicar a adaptação ao escuro e funções do sistema nervoso. No ambiente, as partículas causam ainda o desgaste de edifícios, danos à vegetação e são grandes responsáveis na redução da visibilidade. Estas condições podem levar a mortalidade após os episódios críticos que reduzem o volume efetivo de ar pela dissolução dos poluentes.
Rafael Schermann diz que os filtros de despoeiramento exercem um papel ambiental ao "minimizar as emissões de impurezas e geração de resíduos ao ambiente. E que cumprir as diretivas nacionais e mundiais como, por exemplo, da ErP (Energy related Products-Directive) que é de reduzir a emissão de CO2 em pelo menos 20% até 2020 são as expectativas futuras".
Já em relação às metodologias aplicadas, a filtragem a seco pode ser considerada a forma mais eficaz para retirar partículas de um fluxo gasoso, especialmente para aplicações que requerem eficiências extremamente altas na coleta de partículas muito pequenas.


Filtros Para Despoeiramento: Garantia No Controle Da Emissão De Particulados

Relevância econômica
Rafael Schermann aponta que "por serem realizados com equipamentos de alto rendimento, alta capacidade de aspiração efetiva e por trabalharem com elementos regeneráveis e laváveis, os filtros tornam possível reduzir a potência dos ventiladores, gerando economia de energia e minimizando os gastos gerais de fabricação no momento de reposições.  Além disso, possui vida útil muito longa, solução de baixa manutenção, baixos níveis de ruído (menor que 75 decibéis) e que, quando novos,  possuem rendimento e grau de separação  maior que 99% que se refere a uma grandeza de partícula menor de 1µm, segundo dados confirmados pelo Instituto ILK Dresden".
João Carlos ressalta que "fatores como a escolha do formato do meio filtrante no dimensionamento de filtros de tecido, 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 são detalhes importantes na garantia da eficiência econômica". 
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, o meio filtrante recebe um tratamento superficial por meio da aplicação de camadas de silicone, grafite ou mesmo de membrana de teflon. A área de filtragem é obtida pela relação ar-pano (velocidade de filtragem) recomendada, a qual é função da aplicação específica, do tipo de meio filtrante e do tipo de sistema de limpeza.
"As vantagens econômicas do uso de filtros de despoeiramento estão relacionadas à alta eficiência e a coleta de material seco e em forma reutilizável, possuir perda de carga e custo de operação e manutenção moderados, além de espaço médio para sua instalação", explica João Carlos.

Filtros Para Despoeiramento: Garantia No Controle Da Emissão De Particulados

Aspectos legais
Respirar um ar de qualidade é um princípio  garantido pela constituição brasileira.  "A população tem o direito de viver em um ambiente ecologicamente equilibrado e a constituição caracteriza como crime toda ação lesiva ao meio ambiente, determinando que todas as unidades da federação tenham reserva biológica ou parque nacional e todas as indústrias potencialmente poluidoras apresentem estudos sobre os danos que podem causar à natureza. Mas são as leis que regulamentam os dispositivos constitucionais. Até 1989, a legislação brasileira preocupava-se apenas com as ‘Partículas Totais em Suspensão’, ou seja, com todos os tipos e tamanhos de partículas que se mantém suspensa no ar, em geral menores que 100 um. No entanto, pesquisas recentes mostraram que as partículas mais finas, simplificadamente as menores que 10um, são as que penetram profundamente no aparelho respiratório e que apresentam efetivamente mais riscos a saúde", diz João Carlos.
Atualmente três resoluções do Conama (Conselho Nacional do Meio Ambiente) regulamentam os limites para a emissão de poluentes. O Conama nº 18/86 que estabeleceu o Proconve (Programa de Controle do Ar por Veículos Automotores), a Conama nº 005/89 que instituiu o PRONAR (Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar) e a Conama  nº 008/90 que estabeleceu o limite máximo de emissão de poluentes do ar (padrões de emissão) em fontes fixas de poluição.
"O padrão de qualidade do ar define legalmente as concentrações máximas de um determinado componente gasoso presente na atmosfera de modo a garantir a proteção da saúde e do bem-estar das pessoas. Os padrões de qualidade do ar são baseados em estudos científicos dos efeitos produzidos por poluentes específicos e são estabelecidos em níveis que possam propiciar uma margem de segurança adequada.", destaca João Carlos.
Rafael Schermann, da Erwin Junker, ressalta que "as normas ambientais para a emissão de particulados varia dentre os países e que o pleno atendimento é uma responsabilidade a ser assumida pelo fabricante".


Contatos:
Erwin Junker:
www.junker-group.com
João Carlos Mucciacito: CETESB
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