Podemos filtrar ou separar para aproveitar tanto a parte líquida quanto a parte sólida.

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1 1. FILTRAGEM 1/6 É o processo que tem como objetivo de separar mecanicamente sólidos de líquidos ou gases. Quando a separação se faz por meio de coalescência ou centrifugação, dizemos que se trata apenas de separação. Portanto temos filtros e separadores. Podemos filtrar ou separar para aproveitar tanto a parte líquida quanto a parte sólida. A filtragem pode ser dividida em dois tipos: - Filtragem de superfície; - Filtragem de profundidade; 1.1. Filtragem de superfície Na filtragem de superfície, os sólidos ficam retidos na superfície da chapa perfurada ou malha metálica Filtragem de profundidade Os sólidos ficam retidos na profundidade, ou espessura do meio filtrante. 2. CONCEITOS - Filtro: equipamento completo (corpo e elemento filtrante); - P (delta P) ou perda de carga: queda (diferença) de pressão entre a entrada e saída do filtro; - Elemento filtrante: peça que efetivamente filtra o fluído (exemplo: cesto, cartucho, bag, etc.); - Grau de filtragem: abertura da chapa perfurada, malha ou tamanho de partícula a ser retida; - p.p.m.: partícula por milhão de partícula, ou unidade por milhão de unidade. (exemplo 1 p.p.m. em peso = 1 grama por 1 milhão de gramas ou 1 grama por tonelada); - Vaso de pressão: qualquer recipiente que esteja submetida a uma pressão superior a 15 PSI (103 kpa), de acordo com ASME VIII, Div. 1; - Mesh: número de malhas por polegada linear. Exemplo 20 mesh, significa 20 malhas em 1 polegada linear; 3. TIPOS DE FILTROS Os filtros se dividem basicamente em duas categorias: - Filtros de proteção; - Filtros de processo; 3.1. FILTROS DE PROTEÇÃO

2 Como o próprio nome define, o filtro de proteção visa proteger outros equipamentos, tais como: bombas, medidores de vazão, bicos spray. Normalmente este tipo de filtro possui uma área de filtragem pequena (3 a 5 vezes a área da secção transversal da tubulação), já que a presença de sólidos ocorre ocasionalmente. Exemplos de filtros de proteção: tipo cesto, gaveta, Y, temporário. Os filtros de proteção normalmente fazem uma filtragem de superfície e como são normalmente metálicos, podem ser limpos e reaproveitados FILTROS DE PROCESSO Os filtros de processo são instalados em plantas onde a presença de sólidos faz parte do processo produtivo. Neste tipo, área de filtragem é muitas vezes maior que a área da secção transversal da tubulação (>100 vezes). Exemplos de filtros de processo: tipo cartucho, bag, prensa, etc. Os filtros de processo normalmente fazem uma filtragem de profundidade. São descartáveis. 4. FILTROS TIPO CESTO Grau de filtragem a partir de 25 microns. Normalmente são caracterizados pelo sistema de abertura e fechamento rápido da tampa. Filtragem de dentro para fora do cesto. - Simplex: corpo único com um ou mais cestos - quando o processo pode parar para limpeza ou troca do cesto; - Duplex: dois corpos com um ou mais cestos cada, interligados por uma válvula ou sistema de válvulas quando o processo não pode parar para limpeza ou troca do cesto; - Auto-limpante: corpo único com um ou mais cestos - efetua a limpeza do cesto sem interrupção do fluxo, com acionamento manual ou automático. 5. FILTROS TIPO Y Grau de filtragem a partir de 150 microns. O mais comum dos filtros de proteção, porém não permite graus de filtragem muito finos (normalmente maiores que 0,5 mm). Filtragem de dentro para fora do cesto. 6. FILTROS TEMPORÁRIOS Grau de filtragem a partir de 150 microns. 2/6

3 Normalmente utilizado durante a partida ou comissionamento de uma instalação nova, para a filtragem de detritos da construção. Filtragem de dentro para fora do cesto. 7. FILTROS TIPO CARTUCHO Grau de filtragem a partir de 0,3 microns. Os filtros tipo cartucho efetuam a filtragem de fora para dentro do elemento e são chamados também de filtro micrônico, quando separa sólidos de líquidos ou gases. Já os cartuchos coalescentes separam líquidos de líquidos ou líquidos de gases e o fluxo é feito de fora para dentro do cartucho. - Cartuchos nominais filtram em média o valor especificado. Por exemplo: 5 microns. Ou seja, em média os sólidos retidos são maiores que 5 microns. - Cartuchos absolutos são cartuchos com uma garantia de retenção. Os cartuchos podem ser construídos com papéis ou fibras sintéticas plissadas, para aumentar a área de retenção, ou podem ser maciços (tipo esponja). 8. FILTROS BAG Grau de filtragem a partir de 1 microm. Consistem basicamente de um ou vários cestos suportes metálicos, onde são alojados os bags (ou coadores). Estes bags podem ser confeccionados através de feltros em poliester ou polietileno costurados ou termosoldados, ou ainda podem ser confeccionados de malhas de nylon. Os bags podem ser classificados também em nominais e absolutos e podem ser também coalescentes para remoção de líquido x líquido (porém o fluxo neste caso é de dentro para fora). 9. FORMAS CONSTRUTIVAS Os filtros tipo cesto podem ter as seguintes configurações: - Bocais alinhados (corpo reto, corpo angular, cesto angular); - Bocais desalinhados; 10. TIPOS DE TAMPA - Tampa de fecho rápido: como este tipo de tampa utiliza elastômero para a vedação, sua utilização fica limitada a temperatura de trabalho de 204 o C máx. (viton). - Tampa com parafuso basculante: idem tampa de fecho rápido. Segundo norma, este tipo de tampa não é considerado como sendo de fecho rápido, embora seja mais fácil que a tampa aparafusada; 3/6

4 - Tampa aparafusada: recomendada para altas pressões e temperatura. O tipo de rosca dos prisioneiros especificado pela norma ASME VIII, div. 1 é UNC até 1, e UN8 para roscas iguais ou maiores que 1.1/ NORMAS DE PROJETO E CONSTRUÇÃO Existem várias normas internacionais para projeto e fabricação de vasos de pressão. Dentre as mais conhecidas, destacamos: ASME VIII, Div. 1 (American Society of Mechanicals Engineers EUA); BS (British Standard Inglaterra); MerkBlatt Alemanha O mais utilizado no Brasil é o ASME. Os filtros tipo cesto Simplex ou Duplex foram projetados com uma mistura de várias normas e práticas de engenharia e não se pode comprovar através de cálculos que atenda a uma determinada norma. O mesmo só pode ser comprovado através de testes de rompimento em protótipos. Ainda assim, o sistema de fecho rápido não atende a norma ASME VIII, Div. 1. No caso de vasos soldados, os mesmos são calculados e fabricados de forma a atender a norma ASME. A fabricação de um vaso soldado é tão importante quanto os cálculos, pois ela deve garantir que a solda suporta as tensões projetadas. Por isso, devem ser elaborados procedimentos de soldagem testados (qualificados). Como a soldagem depende também da habilidade do soldador, o mesmo deve ser testado (qualificado) para avaliar sua aptidão em efetuar uma soldagem de boa qualidade. As qualificações de soldagem e soldadores são descritas na norma ASME seção IX. 12. NORMAS DE CONEXÕES Normas de flanges em ferro ANSI B16.1 Normas de flanges em aço ANSI B16.5 Normas de conexões em aço roscados ANSI B MATERIAIS Os materiais metálicos mais utilizados são: - Ferro fundido cinzento; - Ferro fundido nodular (ou maleável); - Aço carbono fundido ASTM A 216 grau WCB; - Aço inox fundido ASTM A 351 grau CF 8 (AISI 304); - Aço inox fundido ASTM A 351 grau CF 8M (AISI 316); - Aço inox fundido ASTM A 351 grau CF 3 (AISI 304L); 4/6

5 - Aço inox fundido ASTM A 351 grau CF 3M (AISI 316L); - Chapa de aço carbono ASTM A 285 C; - Chapa de aço carbono ASTM A 516 graus 60 / 70; - Chapa de aço inox ASTM A 240 TP 304 / 316 / 304L / 316L - Tubo de aço carbono ASTM A 106 grau B; - Tubo de aço inox ASTM A 312 TP 304 / 316 / 304L / 316L - Forjados de aço carbono ASTM A Forjados de aço inox ASTM A 182 F304 / 316 / 304L / 316L - Estojos (prisioneiros) em aço carbono ASTM A 193 B7; - Porca em aço carbono ASTM A 194 2H - Estojos (prisioneiros) em aço inox ASTM A 193 B8; - Porca em aço inox ASTM A / Critérios básicos de selecionamento: - Fero fundido: baixas pressões e temperaturas até 120 o C; - Aço carbono: filtros soldados operando com fluídos não corrosivos, ou pouco, a temperaturas de 15 o até 300 o C (recomendado); - Aço inox: baixas (negativas) e altas temperaturas (acima de 300 o C) ou fluídos altamente corrosivos; - Aço inox com sufixo L, significa baixo teor de carbono; - Aço inox 316 tem melhor soldabilidade; Os materiais de vedação mais utilizados são: - Elastômeros / sintético: buna, viton, teflon; - Juntas: NA 1000 (sem amianto proibido por ser cancerígeno) ou metálicos; Critérios básicos de selecionamento: - Elastômeros: para tampa de fecho rápido, pressões médias e baixas (até 50 kgf/cm 2 ) e temperaturas de até 204 o C (viton) e compatibilidade química; - Juntas: para tampa aparafusada, altas pressões e temperatura; 14. SELECIONAMENTO DE FILTROS Não há uma regra geral para se determinar qual o melhor tipo de filtro, uma vez que cada planta têm suas particularidades, ainda que tenham que filtrar o mesmo fluído. Claro que uma instalação similar é uma boa referência e podemos inicialmente adotar o mesmo tipo de filtro. Para fazermos um selecionamento do filtro mais adequado, necessitamos dos seguintes dados: a. Fluído; b. Vazão; c. Pressão de operação;

6 d. Temperatura de operação; e. Densidade; f. Viscosidade (na temperatura de partida e temperatura de operação); g. Grau de filtragem; h. Diâmetro da linha a ser instalada; i. Finalidade do filtro (proteção ou processo); j. Quantidade e distribuição granulométrica dos sólidos (*); k. Tipo de filtro (Simplex, Duplex, ou auto-limpante); 6/6 (*) Esta informação é a mais importante, pois somente ela nos permite estimar o intervalo de tempo entre limpeza e/ou troca dos elementos filtrantes. Uma vez selecionado, devemos dimensionar o tamanho do filtro. Para filtros de proteção, adotamos uma perda de carga inicial (filtro limpo) de 0,1 kgf/cm 2 (em alguns casos até 0,2 kgf/cm 2 ) e recomendamos para limpeza quando a perda de carga atinge 1,5 vezes o valor da perda quando limpo (máx. 0,6 kgf/cm 2 ). Para filtros de processo, admite-se uma perda de carga inicial ligeiramente mais alta que os filtros de processo (0,2 a 0,3 kgf/cm 2 ) e recomendamos a troca com até 1,0 kgf/cm 2. Os valores de perda de carga são determinados através de curvas especificas ou calculados. Obs.: Se o cliente têm uma linha de DN2, não significa que um filtro padrão de DN2 seja adequado. Um filtro bem selecionado é avaliado através de 2 parâmetros: a Perda de carga: quanto menor a perda de carga, menos energia elétrica irá gastar sua instalação; b Frequência de limpeza e/ou troca de elemento: quanto menor a frequência de limpezas e/ou troca de elementos, menor é o gasto com mão de obra e/ou paradas de produção.