Controle da poluição do ar

Métodos de Controle da Poluição do Ar Diminuição na produção de poluentes Produção de poluentes menos tóxicos Medidas indiretas Métodos de Controle da Poluição do Ar Medidas diretas ou técnicas de tratamento. Diminuição na produção de poluentes

Medidas indiretas “Tecnologias Limpas” Modificação do equipamento/processo Alteração de matérias primas por outras ecologicamente mais adequadas Manutenção dos equipamentos e operação dos mesmos dentro da sua limitação, etc Medidas indiretas “Tecnologias Limpas”

Técnicas Recuperativas Medidas Diretas Técnicas Recuperativas Técnicas Destrutivas Absorção Adsorção Condensação outras Incineração Biofiltração outras

Separação por Meios Líquidos Processos eletrostáticos PRINCIPAIS PRINCÍPIOS PARA A DEPURAÇÃO DO AR Gravitação Separação por inércia Filtração Separação por Meios Líquidos Processos eletrostáticos Absorção e Adsorção Incineração e Combustão Biotratamento Meios Secos Meios Úmidos

O que levar em consideração na escolha do Sistema?

Eficiência que se pretende atingir Calculado em base da emissão final permissível prevista nos padrões de emissão. Eficiência que se pretende atingir - Composição granulométrica - Densidade, Resistividade etc Natureza física e química dos particulados Consumo de energia Custo do investimento; Periculosidade (incêndios e explosões) Fonte. Silva E., Controle da Poluição do Ar na Indústria Açucareira, 2000, pg. 75

Principais Mecanismos de Coleta de Material Particulado Sedimentação gravitacional Força centrífuga Intercepção Força eletrostática Outras

Equipamentos para controle de Material Particulado Filtros de Manga – Intercepção, Impactação Inercial, Forças Gravitacionais Coletores Gravitacionais – Forças gravitacionais Ciclones – Forças Centrífugas Precipitadores eletrostáticos – Forças eletrostáticas Coletores Úmidos - Intercepção

Separador Gravitacional Mecanismo de Separação – Força Gravitacional Possui dimensões suficientemente grandes nas quais a velocidade da corrente gasosa se reduz, de forma que as partículas que se encontram em suspensão tenham tempo suficiente em depositar-se. Qual o problema que tais dimensões pode causar na escolha desse equipamento? Espaço a ser ocupado Fonte: LISBOA (2007) APOSTILA Controle da Poluição do ar.

Relação altura comprimento em função do diâmetro da partícula. Fonte: LISBOA (2007) APOSTILA Controle da Poluição do ar.

Separador Gravitacional Separador Gravitacional Com Chicanas Aumentam o rendimento das câmaras Fonte: LISBOA (2007) APOSTILA Controle da Poluição do ar.

Separador Gravitacional Vantagens Desvantagens Construção simples e baixa perda de carga, da ordem de 10 mm de coluna de água, reduzindo o custo de operação Resistência à corrosão Retirada de material seco Utilizada como pré-coletor para retirada de material mais grosso Grandes dimensões para redução da velocidade da corrente gasosa permitindo a deposição das partículas. (Espaço ocupado) Apresenta pouca importância em termos de poluição do ar face à baixa eficiência para partículas menores que 40 μ.

Separador Gravitacional - Dimensionamento

Sua área transversal é muito maior do que a do duto de entrada ou de saída de forma que a velocidade do gás no interior é muito menor que em quaisquer dos dois dutos O rendimento da câmara é função da superfície e independe, em primeira aproximação, de sua altura, que se encontra limitada de forma que a velocidade do gás não alcance valores altos para arrastar as partículas depositadas. O rendimento das câmaras de sedimentação aumenta ao diminuir a velocidade do gás, que desse modo tenham tempo de depositar-se , incluindo as partículas de menor tamanho. A velocidade do gás na câmara em geral é limitada a no máximo 3m/s para evitar a reentrada das partículas coletadas no fluxo gasoso. Em geral encontra-se na faixa de 0,5 a 1,5 m/s. Fonte: LISBOA (2007) APOSTILA Controle da Poluição do ar.

Separador Gravitacional - Dimensionamento O comportamento desse dispositivo geralmente é modelado Assumindo que o atravessa não é misturado (modelo de escoamento em pistão) Assume-se fluxo em mistura completa, seja na totalidade da câmara ou na sua seção transversal.

Na câmara gravitacional a velocidade tem duas componentes: Velocidade horizontal - velocidade média (Vm) Velocidade vertical - velocidade de sedimentação (Vs).

Velocidade Horizontal Para fluxo em pistão ou em mistura completa, a velocidade média do gás na câmara é igual a: Onde L = comprimento H = altura Eq. 1

Tempo em que o gás levará para atravessar a câmara Considerando uma partícula que entra na câmara a uma distancia H sobre o fundo, o tempo que o gás levará para atravessar a câmara na direção do fluxo é: Eq. 2

Durante o tempo (t) em que a partícula levará para atravessar a câmara ela também ira sedimentar: Neste caso a distância de sedimentação é dada por: Distância de sedimentação vertical = t . Vs (Eq. 3)

Substituindo o tempo t (tempo que o gás levará para atravessar a câmara) Distância de sedimentação vertical = t . Vs Tem-se: Distância de sedimentação vertical = Vs L / Vmed

Tem-se: Distância de sedimentação vertical = Vs L / Vmed Se essa distancia é igual a H (sua distância original a partir do fundo), então alcançará o fundo e será capturada.

Tem-se: Distância de sedimentação vertical = Vs L / Vmed Se essa distancia é igual a H (sua distância original a partir do fundo), então alcançará o fundo e será capturada. Se todas as partículas são do mesmo tamanho (com a mesma Vs), então, há uma distancia acima do fundo (na entrada) abaixo da qual todas as partículas serão capturadas e acima da qual nenhuma delas será capturada.

Partindo do princípio de que todas as partículas são do mesmo tamanho e que elas não interagem uma com as outras (fluxo pistão) então a fração de partículas que será removida (eficiência da câmara) será: Fração coletada =

Para calcular a Velocidade de sedimentação, parte-se do princípio de Stokes

Lei de Stokes O movimento de uma partícula quando imersa em um meio fluido qualquer, fica sujeito a uma força resistiva, cuja magnitude depende do regime fluidodinâmico vigente, além dos aspectos morfológicos dessa partícula. Quando o equilíbrio é alcançado entre a força gravitacional e a força de resistência do fluido, a partícula alcança sua velocidade terminal de sedimentação e, portanto, cai a uma taxa constante.

Lei de Stokes Considerando – partículas esféricas, sem interação entre elas , regime laminar g: aceleração da gravidade, m/s2 dp: diâmetro da partícula, m p: peso específico da partícula, kg/m3 f: peso específico do fluído, kg/m3 (1,3 kg/m3) : viscosidade absoluta do fluido, kg/m.s (1,8x10-5 kg/m.s) Vs: velocidade de sedimentação, m/s

Substituindo Vs na equação de eficiência de remoção de partículas tem-se: Regime em pistão g: aceleração da gravidade, m/s2 dp: diâmetro da partícula, m p: peso específico da partícula, kg/m3 f: peso específico do fluído, kg/m3 : viscosidade absoluta do fluido, kg/m.s Vs: velocidade de sedimentação, m/s pis : eficiência de coleta de partículas, adim L: comprimento da câmara, m H: altura da câmara, m Vmed: velocidade média de escoamento, m/s

Para a situação em que se considera o regime tipo mistura completa, tem-se : mis = 1 – exp(-pis) g: aceleração da gravidade, m/s2 dp: diâmetro da partícula, m p: peso específico da partícula, kg/m3 f: peso específico do fluído, kg/m3 : viscosidade absoluta do fluido, kg/m.s Vs: velocidade de sedimentação, m/s pis : eficiência de coleta de partículas, adim L: comprimento da câmara, m H: altura da câmara, m Vmed: velocidade média de escoamento, m/s

Diâmetro da partícula, m Exemplo.- Na Tabela são apresentados diâmetros das diferentes partículas existentes no ar . 1- Calcular a eficiência de remoção de um coletor gravitacional com dimensões de H = 2 m e L = 10 m; considerando as partículas com p de 2650 Kg.m-3 e vazão do gás de 21,5 m3.s-1 2- Comparar a eficiência de remoção para os modelos de fluxo em pistão e em mistura completa adotando a lei de Stokes. 3- Explique a diferença no rendimento para os diferentes modelos adotados. Diâmetro da partícula, m pis mis 1 10 30 50 57,45 80 100 200