UNIVERSIDADE SANTA CECILIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

WILLIANS BEZERRA FERNANDES

CONTROLE DE POLUIÇÃO DO AR – LAVADORAS DE GÁS

Santos – SP 2009

UNIVERSIDADE SANTA CECILIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

WILLIANS BEZERRA FERNANDES

CONTROLE DE POLUIÇÃO DO AR – LAVADORAS DE GÁS

8º CICLO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CONTROLE AMBIENTAL II

Professor: Hélio Lopes

Santos – SP 2009

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 – Esquema dos tipos de lavadores mais difundidos...............06

FIGURA 1.2 – Lavador de bandejas................................................................08

FIGURA 1.3 – Torre de enchimento operando em fluxo contracorrente....09

FIGURA 1.4 – Selas Celenox e Berl................................................................09

FIGURA 1.5 – Anéis de raschig, cross-partition, pall e lessing..................10

FIGURA 1.6 – Lavador Venturi com spray pré-formado...............................10

FIGURA 1.7 – Lavador Venturi com spray nebulizado pelo gás..................11

Figura 3.1 – Exemplo de demister feito em aço inoxidável..........................13

Figura 3.2 – Princípio de funcionamento do Demister.............................................14

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ..................................................................................................04

1. CLASSIFICAÇÃO DOS LAVADORES DE GÁS: PARÂMETROS

PRIMCIPAIS.................................................................................................05

1.1 Relação líquido/gás ................................................................................06

1.2 Lavadores de bandeja.............................................................................06

1.3 Torres de enchimento.............................................................................07

1.4 Sprays pré-formados...............................................................................07

1.5 Sprays nebulizados pelo gás...................................................................08

2. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS LAVADORES EM

GERAL..........................................................................................................12

2.1 Vantagens................................................................................................12

2.2 Desvantagens..........................................................................................12

3. SEPARADORES DE NÉVOA – “demister”....................................................13

CONCLUSÃO......................................................................................................15

REFERÊNCIAS...................................................................................................16

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INTRODUÇÃO

A poluição do ar tem mostrado ser um fator causador de doenças crônicas do

aparelho respiratório, em vários graus de gravidade que vão desde pequenas

alergias até severas lesões pulmonares. Tal constatação, por demais óbvias nos

dias de hoje, causou nas últimas décadas um crescente vigor na legislação referente

à emissão de partículas a atmosfera.

Há uma faixa de tamanho de partículas (5µ > d > 0,5µ) particularmente danosa ao

sistema respiratório por seu poder de penetração e disposição nos sacos alveolares.

Esta fração é chamada de poeira respirável. Com o aumento do número de indústria

nos centros urbanos, cresce também a preocupação com o monitoramento e

controle dos resíduos lançados à atmosfera, de modo a serem evitados danos ao

meio ambiente e a saúde humana. Os resíduos liberados podem ser tanto gasosos

quanto particulados. A primeira categoria é a que apresenta maior dificuldade de

controle, devido à solubilidade dos agentes químicos no ar. A poluição causada por

aerossóis exige apenas a separação física entre partículas e gás.

Apesar disso esse material pode causar inúmeros danos quando inalados pelo

sistema respiratório humano. A lavagem das partículas suspensas no ar utilizando

água é um dos métodos mais antigos de controle de poluição do ar, devido à

simplicidade de lavagem e alta eficiência de coleta das partículas, este método vem

sendo utilizado pelas indústrias para o controle da poluição atmosférica.

A indústria sempre enfrentou o problema de coletar poeiras muito finas e pegajosas.

Equipamentos de controle ambiental tais como precipitadores eletrostáticos e filtros

de manga são inteiramente satisfatórios para muitas atividades com estas

características, onde problemas devido à corrosão ou entupimentos são comuns.

Desta forma, a atenção para a solução do problema é voltada para os lavadores, os

quais abrangem uma grande faixa de trabalho e eficiência, indo das torres de

lavagem, com baixas pressões até os modernos lavadores de alta eficiência e perda

de pressão chamada Venturi. Os lavadores podem controlar simultaneamente

poluentes particulados e gasosos. A escolha do tipo de lavador é ditada pela

restrição do espaço, (como o conjunto de equipamentos), utilização de certos tipos

de poeira, diâmetro de partículas a ser coletadas, etc.

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1. Classificação dos Lavadores de Gás: Parâmetros principais

Lavador de gases ou scrubber é um dispositivo no qual realiza-se a separação de

um conjunto de particulados, ou de poluentes gasosos, de um gás, por meio de

lavagem do mesmo com água, que na maioria dos casos é nebulizada para formar

pequenas gotas.

Segundo THEODORE e BUONICORE (1988) os lavadores de gás podem se

classificar em grupos:

-torres de nebulização;

-instalações de leito empacotado;

-lavadores Venturi.

Calvert (1984) propõe uma classificação mais ampla ainda:

-lavadores de bandeja;

-lavadores com recheio mássico;

-lavadores com recheio fibroso;

-sprays pré-formados;

-sprays nebulizados pelo gás;

-lavadores centrífugos;

-lavadores de chicanas e fluxo secundário;

-lavadores de impacto;

-lavadores acionados mecanicamente;

-lavadores de leito em movimento.

Os parâmetros principais dos tipos de lavadores de gás mais difundidos são

apresentados na figura 1.1. Antes de analisar os dados inclusos nesta figura se faz

necessário definir o parâmetro relação líquido/gás ou água/ar (L/Q)

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FIGURA 1.1 – Esquema dos tipos de lavadores mais difundidos

1.1. Relação Líquido/Gás – é a relação entre o fluxo de água utilizado para a

limpeza do gás e a vazão do mesmo que está sendo limpo, geralmente

expressa em l/m3. É o parâmetro mais importante do lavador de gás,

conjuntamente com a queda de pressão no equipamento.

Outros parâmetros utilizados na figura 1.1 são: dpc = diâmetro de corte, Vg =

velocidade do gás, ∆p = queda de pressão no lavador, N = consumo específico de

eletricidade.

Na pratica industrial os tipos de lavadores mais utilizados são os lavadores de

bandejas, as torres de enchimento e as diferentes variantes existentes dos

lavadores tipo Venturi (sprays pré-formados e nebulizados por gás). Estes são os

que veremos com mais detalhes.

1.2. Lavadores de bandejas: são constituídos em forma de torre vertical com

uma ou mais bandejas perfuradas no seu interior (figura 1.2). A lavagem do

gás acontece durante o contato do mesmo com as gotas de água no volume

do lavador e durante o borbulhamento na camada de água que cobre as

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bandejas. A eficiência de separação aumenta com a diminuição do diâmetro

dos orifícios das bandejas. Para orifícios de 3,2µm o diâmetro de corte é dpc

= 1,0 µm (CALVERT, 1984);

1.3. Torres de enchimento: Constituem-se de um cilindro preenchido com

material de enchimento sustentado por um suporte (grade) de modo a

permitir a separação das fases (figura 1.3).

O preenchimento é geralmente feito de carbono, cerâmica, vidro, plastico, teflon, aço

inoxidável e outros materiais. Algumas das formas comercialmente disponíveis são

as selas Berl e Celenox (figura 1.4), os anéis de Raschig, anéis cross-partition, anéis

de pall e Lessing (todos na figura 1.5), e o enchimento Cannon. Existem veriações

do tamanho destes enchimentos. Em geral, materiais de enchimentos com tamanho

inferior a 2,5 cm (1 in) são usados em torres com menos de 30 cm de diâmetro;

materiais de enchimentos inferiores a 3,8 cm (1,5 in) para torres com menos de 91

cm de diâmetro e preenchimentos com tamanho superior a 5 cm (2 in) são usados

em torres de diâmetros superior a 91 cm (STUETZ e FRENCHEN, 2001; USEPA,

1995)

Entre as principais características e funções do preenchimento estão:

-Aumentar a área superficial de contato entre os fluidos (aumentam a transferência

de massa; no entanto, podem ser também um foco de ocorrência de encrustações e

entupimentos);

-reduzir perda de carga do gás;

-promover boa distribuição do fluido ao longo da torre;

-não reagir com nenhuma das fases líquida ou gasosa;

-ter resistência mecânica suficiente para manter sua forma original dentro da coluna;

-viabilidade econômica diante dos demais parâmetros de construção da torre;

-ser resistente a abrasão originada pelo atrito no interior da coluna.

As torres de enchimento podem ser obstruídas se o gás contiver material sólido.

1.4. Sprays pré-formados: neste tipo de lavador de gás o líquido entra na

garganta do Venturi já nebulizado por um sistema de bocais (figura 1.6). A

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eficiência de separação dos particulados é função do tamanho e da trajetória

das gotas, da velocidade do gás e da relação líquido/gás. O diâmetro das

gotas de água é 100-500 µm, o diâmetro de corte dpc = 0,7-2,0 µm, e a

relação líquido/gás 4-13 l/m3 (CALVERT, 1984);

1.5. Sprays nebulizados pelo gás: é o tipo mais comum de lavador tipo Venturi.

A nebulização do líquido é causada pelo próprio gás, que atinge uma

velocidade de 60-120 m/s na garganta do Venturi (figura 1.7). O diametro de

corte neste equipamento é dpc = 0,1-0,4 µm.

FIGURA 1.2 – Lavador de bandejas

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FIGURA 1.3 – Torre de enchimento operando em fluxo contracorrente (SCHIRMER, 2002)

FIGURA 1.4 – Selas Celenox e Berl

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FIGURA 1.5 – Anéis de raschig, cross-partition, pall e lessing

FIGURA 1.6 – Lavador Venturi com spray pré-formado

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FIGURA 1.7 – Lavador Venturi com spray nebulizado pelo gás

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2. Vantagens e desvantagens dos lavadores em geral:

2.1. Vantagens:

-podem ser utilizados em gases a altas temperaturas;

-podem der utilizados para coleta de partículas adesivas (sticky);

-não há restrições de utilização quanto à umidade do efluente a ser tratado;

-em geral, podem controlar tanto gases como partículas;

-podem ser conseguidas altas eficiências de coleta.

2.2. Desvantagens:

-apresentam alta perda de carga quando se necessita alta eficiência de coleta, o que

implica em custo operacional mais alto;

-descarregam gases tratados úmidos o que implica em uso de materiais resistentes

à corrosão;

-necessitam de uso de materiais resistentes (mais nobres) na construção do lavador;

-possível formação de pluma visível proveniente da condensação da umidade

contida nos gases;

-o material coletado (resíduo sólido) está na forma úmida e em geral necessita de

tratamento adequado para sua reutilização e/ou disposição adequada;

-necessita tratamento de efluentes líquidos;

-apresenta elevado custo operacional decorrente de itens como:

necessidade de um sistema de ventilação mais potente para vencer as

perdas de carga do sistema;

exigência de materiais estruturais mais “nobres” capazes de resistir à

umidade (corrosão);

sistema de tratamento para o líquido absorvente e MP coletado.

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3. Separadores de névoa – “demister”

São dispositivos instalados após o tratamento do gás para remover as gotículas de

água que são arrastadas pelo gás tratado. Sua função é agregar a nevoa em gotas

que são pesadas o suficiente para se separar do fluxo de gás. Na figura 3.1

podemos ver um exemplo de demister feito em aço inoxidável e na figura 3.2

podemos ver o seu princípio de funcionamento.

Figura 3.1 – Exemplo de demister feito em aço inoxidável

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Figura 3.2 – Princípio de funcionamento do Demister

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CONCLUSÃO

Neste trabalho foi possível conhecer e falar a respeito de alguns tipos de lavadores

de gases existentes bem com o seu princípio de funcionamento e suas vantagens e

desvantagens.

Esses equipamentos são indispensáveis no controle e tratamento de emissões de

gases na indústria em geral para que os limites de emissões de gases e particulados

estabelecidos pela lei sejam alcançados.

Existem diversas variações na construção desses equipamentos mas que em geral

seguem o mesmo princípio de funcionamento.

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REFERÊNCIAS

Lora, Electro Eduardo Silva. Prevenção e controle da poluição nos setores

energético, industrial e de transporte. 2. Ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2002. p.

363-365.

JUNIOR, Edson Ricco. Lavador de gás tipo Venturi. Meio Filtrante,Santo André,

mar. 2007. Disponível em:

<http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=285#relative> .

Acessado em: 12 nov. 2009.

LISBOA, Henrique de Melo. Metodologia de controle de poluição da atmosfera. Montreal, Nov. 2007. Disponível em: < http://www.lcqar.ufsc.br/adm/aula/Cap%207%20MetControle%20PATM.pdf> Acessado em: 12 nov. 2009.