COLETORES GRAVITACIONAIS E CICLONES Prof. Marcelo José Raiol Souza UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ...
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COLETORES GRAVITACIONAIS E CICLONES
Prof. Marcelo José Raiol Souza
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁUNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁCENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E TECNOLOGIACENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL – ÊNFASE MADEIRAAGROINDUSTRIAL – ÊNFASE MADEIRA
O coletor de sedimentação gravitacional é um equipamento de controle de emissão de particulados cujo mecanismo de coleta é a força gravitacional. O seu uso mais comum é como pré-coletor que retira o particulado grosso diminuindo a sobrecarga do equipamento de controle final.
Este tipo de equipamento é muito utilizado como etapa prévia de outro sistema de separação ou como tratamento de particulados de diâmetro acima de 50 μm.
Adição de chicanas
Usos, vantagens e desvantagens2.1 - Usos# pré-coletor de partículas grandes (> 40 μm);# para reduzir a carga poluidora do equipamento de controle de particulado final;
2.2 - Vantagens# baixa perda de carga (< 0,5"ca: em geral na faixa de 10 a 25 mm ca);# projeto, construção e instalação simples;# baixo custo de instalação e de manutenção;# não tem limitação de temperatura, exceto pelo material de construção;# coleta a seco: permite recuperação mais fácil.
OBS: A utilização de pré-coletores resulta, em geral, na melhora da performance e aumento da vida útil dos equipamentos de coleta final (filtros de tecido, precipitadores eletrostáticos e lavadores), os quais são mais caros e complexos que os coletores mecânicos.
2.3 - Desvantagens# baixa eficiência para pequenas partículas (<10 μm )# requer espaço relativamente grande para instalação.
O Ciclone é um equipamento industrial do tipo centrifugo de separação de partículas sólidas e gotículas líquida e é o mais amplamente usado nessa finalidade.
Esse tipo de equipamento tem melhor desempenho que os separadores do tipo câmaras gravitacionais e inerciais ou de impacto.
Podem trabalhar a seco ou a úmido, tanto a baixas temperaturas e pressões, como a temperaturas de até 1000°c e pressões de 500 atm.
CICLONES
• Quanto a sua eficiência se torna muito boa para partículas maiores que 10 microns.
• Já para tamanhos menores de partículas, o diâmetro do ciclone torna-se muito pequeno.
• No entanto são menos econômicos que as câmaras gravitacionais para partículas maiores que 200 microns.
• De um modo geral os Ciclones possuem diâmetros de 3 a 6 vezes o diâmetro do duto de entrada e capturam partículas bem maiores que 50 microns.
• ciclones de pequenos diâmetros captam partículas menores, e tem sua eficiência diminuida
O ciclone baseia-se na ação da força centrifuga;
Desaceleração da velocidade dessas partículas.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO
Ciclones convencionais, bem projetados com diâmetro de corte = 8 μm.
Ciclones de alta eficiência com diâmetro de corte = 3 μ m.
Fator fundamental para o bom funcionamento do ciclone é o seu diâmetro.
Propriedades do resíduo a separar (diâmetro da particula)
EFICIÊNCIA DO CICLONE
Os ciclones podem ser classificados segundo a sua eficiência e perda de carga da seguinte forma:
- ciclones de baixa eficiência: 5 < PC < 10 cm H2O
- ciclones de média eficiência: 10 < PC < 20 cm H2O
- ciclones de alta eficiência (cone longo): 20 < PC < 25 cm H2O
A eficiência de ciclones é muitas vezes caracterizada pelo seu "diâmetro crítico" ou pelo seu "diâmetro de corte".
Expressões:
d corte = d(50) [μ] μg = viscosidade do gás [kg/m.s]b = largura da entrada do ciclone [m] rp = densidade da partícula [kg/m3]Vi = velocidade do gás na entrada do ciclone, de 15 a 21 [m/s] (velocidade das partículas)Nv = número de voltas do "vortex" (3 a 10) - os maiores valores devem ser utilizados para ciclones de alta eficiência (numero de revolução dadas pela partículas no interior do ciclone)
Fatores Relacionados a eficiência:
Velocidade;
Diâmetro e densidade da partícula;
Viscosidade do gás;
Diâmetro do corpo do ciclone.
MULTICICLONES
Multiciclones, formados por Ciclones de pequeno diâmetro com entrada axial utilizados em conjunto, trabalhando em paralelo;
O Multiciclone pode ser utilizado como separador definitivo, quando as exigências com relação à emissão de particulado não sejam inferiores a 100 mg/Nm³.
Sua utilização mais normal ocorre como Pré-Separador, em processos onde o fluxo a ser filtrado apresenta altas temperaturas e/ou particulados de elevada abrasividade,
O Multiciclone é um equipamento projetado e construído para operação em regimes rígidos e contínuos, ou seja, temperaturas elevadas (são comuns operações até 400ºC), instalação ao tempo sob as intempéries e, finalmente, operando/separando particulados muito abrasivos.
apresentam menor perda de carga para eficiências equivalentes;
são mais eficientes;
custam menos;
ocupam menor espaço (se comparar aos vários ciclones que seriam necessários para alcançar a mesma eficiência);
resistem melhor à erosão.
VANTAGENS DOS MULTICLONES EM RELAÇÃO AO CICLONE CONVENCIONAL
OBS: Única desvantagem do multiciclonamento em relação ao ciclonamento é a grande possibilidade de entupimento quando trata materiais higroscópico
- em geral como pré-coletor de partículas médias a
grandes (> 10 μ);
- coletor final em alguns casos;
- No campo de aplicação normal de separadores
centrífugos, emprega-se em instalações funcionando
em regime contínuo.
USOS DO CICLONE
# baixo custo de construção e manutenção;
# perda de carga média a baixa (2 a 6"coluna d’água);
# projeto relativamente simples e fácil de operar;
# exige espaço relativamente pequeno para instalação;
# não tem limitação de temperatura e pressão, exceto pelo material de construção.
VANTAGENS
# baixa eficiência para partículas pequenas;
# possibilidade de entupimento no caso de partículas
adesivas ou higroscópicas.
# possibilidade de abrasão para determinadas partículas
e determinadas velocidades;
# não deve ser utilizado para partículas adesivas.
# em geral necessita de segundo coletor para atender
emissão exigida.
DESVANTAGENS