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Equipamentos de controle de poluição atmosférica

Prof. Dr. Aurélio Azevedo Barreto Neto

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O controle de resíduos sólidos e líquidos pode ser realizado mais facilmente do que o controle de resíduos gasosos,

O controle da poluição do arO controle da poluição do ar

processos industriais

matéria prima

produtos acabados

geração de resíduos

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Etapas da produção

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A redução da emissão atmosféricas pode ser feito a partir das seguintes medidas:

A redução da emissão atmosféricas pode ser feito a partir das seguintes medidas:

1. Mudanças no processo industrial. (ex. trocas de solventes químicos,tecnologia);

2. Mudança no tipo de combustível;

3. Instalação de equipamentos de retençãode poluentes.

O controle da poluição do arO controle da poluição do ar

Opção mais

utilizada

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Justificativas para o uso de equipamentos coletores de contaminantes do ar:

Evitar a poluição do ar;

Evitar risco de incêndio (no caso de contaminante inflamável);

Recuperação do resíduo (por possuir valoreconômico agregado);

Evitar que a abrasão dos materiais particulados aumente o desgaste de equipamentos;

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1. Concentração e tamanho das partículas do contamin ante;

2. Grau de purificação desejada;

3. Características físicas e químicas dos contaminan tes: temperatura, umidade, viscosidade, combustividade, agressividade química, agressividade biológica, solubilidade;

4. Condições do ar de transporte: temperatura, press ão, umidade;

5. Facilidade de limpeza e manutenção;

6. Espaço físico necessário;

7. Fatores econômicos;

8. Método de eliminação, armazenagem e tratamento do material coletado.

9. Eficiência

Equipamentos de controle da poluiçãoEquipamentos de controle da poluição

Fatores a serem considerados na escolha do equipamento de controle:

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A eficiência de um equipamento coletor de contaminante pode ser calculada da seguinte forma:

Eficiência (%) =Massa de poluente coletado (Ce – Cs)

Massa de poluente que entra no coletor (Ce)

Coletor

Concentração de Entrada

Concentração de Saída

Ce Cs

Eficiência dos equipamentos coletoresEficiência dos equipamentos coletores

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Exemplo:

Eficiência dos equipamentos coletoresEficiência dos equipamentos coletores

Exemplo: Se uma planta industrial está emitindo 500 kg/hr de material particulado e a lei ambiental determina que a emissão máxima deste poluente seja de 25 kg/hr é necessário que o equipamento de controle a ser instalado tenha qual eficiência ?

Solução:

Eficiência (%) =Massa de poluente coletado (Ce – Cs)

Massa de poluente que entra no coletor (Ce)

Eficiência (%) =Ce

Ce - Cs 500 - 25=

500= 0,95 (100) = 95 %

Eficiência dos equipamentos coletoresEficiência dos equipamentos coletores

Equipamentos em série

É comum o uso de coletores em série, pois a sua asso ciação aumenta a eficiência na coleta de contaminantes.

Um exemplo comum é o uso de coletor do tipo ciclone antecedendo ao filtro de mangas. Neste caso o ciclone coleta as partículas de maior tamanho deixando para o filtro de mangas a ca ptura das partículas de menor tamanho (mais finas).

A eficiencia total (ET) de n coletores distribuídos em série pode ser calculada da seguinte forma:

ET = 1 – (1 – E1) . (1 – E2) . (1 – E3) ... (1 – En)

E1, E2, E3,...,En = eficiência de cada coletor

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Eficiência dos equipamentos coletoresEficiência dos equipamentos coletores

Equipamentos em série

Se os coletores forem idênticos teremos:

ET = 1 – (1 – E)n

n = número de coletores

Eficiência dos equipamentos coletoresEficiência dos equipamentos coletores

Observações:

• Cuidados devem ser tomados com o número de coletores em série, pois quanto maior o número destes, maior será a perda de carga e conseqüentemente problemas podem ocorrer na operação do sistema produtivo;

• Cada tipo de coletor de material particulado aprese nta uma melhor performance para determinadas faixas granulométricas;

• Quanto mais próximo de 100% estiver a eficiência do coletor, melhor será a capacidade do coletor de rete r contaminantes.

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Os poluentes podem ser:

Tipos de PoluentesTipos de Poluentes

Partículas

ou

Gases

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Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Técnicas de coleta de poluentes particulados

• Ação de filtragem através de um meio poroso. Ex.: Filtros de mangas;

• Ação de forças de inércia : coletores inerciais. A separação é causada pela ação da variação brusca na quantidade de movimento linear das partículas de contaminantes;

• Ação da gravidade : são os coletores gravitacionais. Separação causada pela sedimentação das partículas de maior peso;

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• Ação das forças centrífugas : coletores centrífugos. Ex.: os ciclones;

• Ação de umedecimento ou lavagem pela água, que realiza uma ação de impactação, interceptação, dissolução, difusão e condensação. São os lavadores, torres de borrifo ou aspersão, os precipitadores dinâmicos úmidos, os lavadores Venturi. O ar contendo partículas contaminantes éforçado a passar através de uma nuvem de gotículas de água, ou de um outro líquido, fazendo com que a partícula fique retido nas gotículas.

Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Técnicas de coleta de poluentes particulados

Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Técnicas de coleta de poluentes particulados

• Ação de ionização e atração eletrostática . São os precipitadores eletrostáticos. A separação érealizada pela aplicação de uma alta diferença de potencial elétrico no ar contendo os contaminantes. Desta forma, o ar se ioniza carregando as partículas eletricamente. Por fim, as partículas carregadas irão aderir ao pólo de carga oposta onde ficarão retidas.

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Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Técnicas de coleta de poluentes gasosos e vapores

• Absorção por um líquido no qual o gás seja solúvel. Baseia-se nestes fenômenos os lavadores de gases, as torres de enchimento, as torres de prato, os absorvedores tipo Venturi etc.;

• Adsorção . Capacidade que certas substâncias com alta porosidade possuem de reter determinados poluentes pela ação de forças de atração moleculares superficiais. As substâncias mais empregadas, denominadas adsorvedoras, são o carvão ativado, a alumina ativada e a sílica-gel;

Etapa 1: Difusão para a superfície adsorvedora

Etapa 2: Migração paraos poros adsorvedores

Etapa 3: Saturação do adsorvedor

Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Mecanismo da Adsorção

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Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

Técnicas de coleta de poluentes gasosos e vapores

Mecanismos de Retenção de PoluentesMecanismos de Retenção de Poluentes

• Incineração de resíduos gasosos , desde que os gases resultantes não sejam, por sua vez, também poluidores. Equipamentos: Flares, queimadores de chama direta e incineradores catalíticos.

• Catalisador veicular: conversor catalítico oxidante(HC e CO) e Conversor catalítico de três vias (HC, CO e NOx)

• Condensação de vapores . Realizado pelo resfriamento dos vapores em condensadores.

Técnicas de coleta de poluentes gasosos e vapores

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Equipamentos coletoresEquipamentos coletores

• Câmara gravitacional

• Ciclones

• Filtro de mangas

• Coletores inerciais

• Precipitador eletrostático

• Lavadores de gases

• Filtros adsorvedores

• Condensadores

• Catalisadores

• Incineradores

Material Particulado

Material Particulado e Gases

Gases

Os equipamentos mais utilizados são:

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Câmara de Coleta GravitacionalCâmara de Coleta Gravitacional

Ar com partículado

Ar limpo

Coletores de partículados

Princípio de Funcionamento:

Propicia a deposição gravitacional das partículas carreadas por um fluxo gasoso.

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Ar limpo

Anteparo

Ar poluído

Pósedimentado

Câmara de Coleta GravitacionalCâmara de Coleta GravitacionalPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

CicloneCiclone

Princípio de Funcionamento:

A força centrífuga que age sobre as partículas carreadas pelo fluxo de gás, empurra as partículas na direção das paredes do equipamento, retirando-as do fluxo gasoso.

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CicloneCiclone

Entrada tangencial Entrada axiall

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MulticicloneMulticiclonePós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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MulticicloneMulticiclonePós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

Filtro de MangaFiltro de Manga

Princípio de Funcionamento:

O fluxo gasoso é forçado a atravessar por um meio poroso (filtro) no qual o material particulado fica retido.

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Sistema de limpeza das mangas:

Mecânico: Agitação ou raspagem das mangas de forma manual ou mecânica, após a interrupção da passagem do ar.

Pneumático: A limpeza é feita por meio do insuflamento interno das mangas pela introdução de um jato de ar comprimido em sentido contrário. É o sistema de fluxo reverso.

Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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Filtro de MangaFiltro de Manga

Suporte para a manga

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Suporte para a manga

Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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Filtro de MangaFiltro de MangaPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

Coletores InerciaisColetores Inerciais

Princípio de Funcionamento:

Pelo princípio da inércia um corpo em movimento (as partículas) tende a continuar em movimento até encontrar um ante paro (barreira) para que sua velocidade torne-se nula.

Ar limpo

Ar limpo

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Lavador de GasesLavador de Gases

Entrada de água

Entrada de ar poluído

Eliminador de névoa

Saída de ar limpo

Saída de água suja

Princípio de Funcionamento:

A absorção de gases é efetuada pelo contato do fluxo gasoso com gotículas de líquido, promovidos por sprays. Deve ser utilizado um líquido no qual o gás seja solúvel.

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Lavador de GasesLavador de Gases

Entrada de arpoluído

Ar limpo

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Lavador de GasesLavador de GasesPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

Lavador de GasesLavador de Gases

Eliminador de gotas

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Ciclone úmidoCiclone úmido

Princípio de Funcionamento:

Utiliza os princípios do lavador de gás e do ciclone em conjunto.

Entrada de arpoluído

Ar limpo

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Torre de enchimentoTorre de enchimento

Enchimento

Spray Princípio de Funcionamento:

Utiliza os princípios do lavador de gás. O enchimento otimiza o contato entre o líquido e o gás, aumentando a área da superfície de contato e do tempo de residência.

Entrada de arpoluído

Ar limpo

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Tipos de enchimento:

Torre de enchimentoTorre de enchimento

RASCHIG

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Precipitador eletrostáticoPrecipitador eletrostático

Eletrodo (-)

Ar contaminado

Peso do eletrodo

Placa (+)

Ar limpo

Campo elétrico

A partícula carrega-se negativamente e éatraída pela placa

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Precipitador eletrostáticoPrecipitador eletrostático

Placa

Eletrodo

Tipo Placa

Entrada de arpoluído Entrada

de arpoluído

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Precipitador eletrostáticoPrecipitador eletrostático

Tipo Tubo

Entrada de arpoluído

Entrada de arpoluído

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PrecipitadoresEletrostáticosPrecipitadoresEletrostáticos

CondensadoresCondensadores

De superfícieDe superfície De contatoDe contato

Líquido de refrigeração

Líquido de refrigeração Gás limpo Gás sujo

Condensado

Ent

rada

de

água

Princípio de Funcionamento:

A queda de temperatura provoca a condensação dos gases.

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Princípio de Funcionamento:

Exposição direta do fluxo gasoso a uma chama.

Queimadores ( Flare)Queimadores ( Flare)

Componentes de uma combustão:

Combustível

Turbulência

Calor

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Queimadores ( Flare)Queimadores ( Flare)Pós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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QueimadoresQueimadores

Ar limpo

Ar limpo

Gás

Gás

Gás

Combustível

Ar

Combustível

e Ar

CatalisadorPré-aquecedor

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CatalisadorCatalisadorPós-Graduação em Eng. Sanitária e AmbientalPós-Graduação em Eng. Sanitária e Ambiental

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