Equipamentos de controle ambiental - ar

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1 Equipamentos de controle ambiental - ar - Características - Vantagens/desvantagens Fabricio Gomes Gonçalves Sistema de Controle de poluição do ar: Conjunto de equipamentos e dispositivos destinados à retenção de poluentes, impedindo seu lançamento na atmosfera e melhorando a qualidade do ar no ambiente de trabalho e na região. Isso é realizado mediante aplicabilidade da legislação 1

2 Legislação específica Art. 22, VI, CF/88 Lei / 81 Resolução CONAMA nº 18/86 - Estabelece o Programa de Controle do Ar por Veículos Automotores; Resolução CONAMA nº 05/89 - Institui o Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar; Resolução CONAMA nº 03/90 - Dispõe sobre a Qualidade do Ar, definições e padrões; Resolução CONAMA nº 08/90 - Estabelece o limite máximo de emissão de poluentes do ar (padrões de emissão) em fontes fixas de poluição. Portaria Normativa nº 348/90 - Dispõe sobre os padrões de qualidade do ar e as concentrações de poluentes atmosféricos; Resolução CONAMA nº 316/ Dispõe sobre procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos. Resolução CONAMA nº 382/ Estabelece os limites máximos de emissão de poluentes atmosféricos para fontes fixas. No Brasil são estabelecidos dois tipos de padrões de qualidade do ar: os primários e os secundários. 2

3 Qualidade do Ar Poluente do ar: qualquer material presente no ar e que pela sua concentração possa tornar este ar impróprio, nocivo ou ofensivo a saúde, inconveniente ao bem estar público, danoso aos materiais, a fauna e a flora, ou prejudicial a segurança; Poluentes Primários: originados diretamente das fontes de emissão; Poluentes secundários: formados na atmosfera através da reação química entre poluentes primários e constituintes naturais da atmosfera. Substâncias poluentes do ar: a) compostos de enxofre; b) compostos de nitrogênio; c) compostos orgânicos de carbono; d) monóxido e dióxido de carbono; e) compostos halogenados; f) material particulado. 3

4 Os equipamentos para a coleta ou tratamento de poluentes do ar podem ser agrupados segundo os mecanismo de: Coleta e eliminação de PARTÍCULAS ação de filtragem (coleta via meio poroso FILTROS) ação da força de gravidade (COLETORES GRAVITACIONAIS) ação de forças de inércia (COLETORES INERCIAIS) ação das forças centrífugas (CICLONES) ação de lavagem por água (LAVADORES, câmaras ou torres de BORRIFO, lavadores VENTURI) ação de ionização e atração eletrostática (PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS) Equipamentos de Controle de Poluição do Ar Controle da emissão de material particulado 1. Filtros de Manga 2. Coletores Inerciais ou Gravitacionais 3. Coletores Úmidos 4. Ciclones 5. Pós-queimadores 6. Precipitadores Eletrostáticos 4

5 1. Filtros de Manga Princípio de funcionamento: - o fluxo gasoso é forçado através de um meio poroso (filtro) onde o material articulado é retido. - método mais antigo e mais seguro Filtros de Manga 5

6 Filtros de Manga Vantagens: Alta eficiência (até 99.9%) Perda de carga não excessiva; Resistência a corrosão. Desvantagens: Grande espaço requerido para tratar grande vazões Alto custo Baixa resistência a altas temperaturas Empastamento devido a poluentes condensáveis e Pegajosos Possibilidade de entupimento 2. Coletores gravitacionais Princípio de funcionamento: Utilizam a deposição gravitacional das partículas carregadas pelo fluxo gasoso; Necessidade de um pré-coletor. Faz o desvio das partículas em função do ar e devido à inércia das partículas mais pesadas que tendem a conservar sua trajetória original. 6

7 2. Coletores gravitacionais Vantagens: Baixo custo; Baixa perda de carga; Resistência a corrosão e temperatura. Coletores gravitacionais Desvantagens: Baixa eficiência para partículas pequenas (restritos a partículas maiores que 50 μm); Grande espaço requerido. 7

8 3. Coletores úmidos ou lavadores de gás Princípio de funcionamento: O gás é forçado através de uma aspersão de gotas, que colidem com o material particulado, aglomerando as partículas e tornando a coleta facilitada (gravitacional ou inercial) Coletores úmidos LAVADOR TIPO VENTURIM Requerem coletores inerciais ligados em série para coletar as partículas + gotículas de água no fluxo gasoso. 8

9 Coletores úmidos LAVADOR TIPO VENTURIM Coletores úmidos Lavador tipo spray auto-induzido 9

10 Coletores úmidos Vantagens: Pode coletar partículas e gases ao mesmo tempo; Baixo custo inicial; Controla tanto gases como partículas e ao mesmo tempo; Seu tamanho em geral é pequeno; Eficiência de 95-99%. Partículas entre 1 e 10 µm Coletores úmidos Desvantagens: Grande consumo de água; Sofrem com a corrosão; Elevado custo operacional: ventilação potente para compensar Geração de resíduos úmidos tratamento; Baixa eficiência para partículas menores que 1 μm; 10

11 4. Ciclones ou Centrífugos Princípio de funcionamento É baseado na ação da força centrifuga que age sobre as partículas carregadas pelo fluxo de gás, empurrando as na direção das paredes, e retirando as do fluxo gasoso. Ciclones A entrada do gás é tangencial à periferia da parte alta do cone de modo a criar um fluxo helicoidal; Este ar descendente ao alcançar a parte inferior retorna como fluxo helicoidal ascendente central até a boca de saída na parte superior do ciclone. As partículas sólidas em suspensão no ar tendem a deslocar-se para a película de ar junto às paredes do ciclone. 11

12 Ciclones Ciclone úmido Ciclone com sistema de borrifamento de água; as partículas tendem a escorrer pela superfície do coletor até o local onde é feita a coleta do material retido sob a forma de lodo ou lama. 12

13 Vantagens: Custo infinitamente menor; Baixa perda de carga; Resistência a corrosão e temperatura; Simplicidade de projeto e manutenção; mais eficientes que as câmaras de sedimentação. Ciclones Desvantagens: Baixa eficiência para partículas menores que 5 μm Excessivo desgaste por abrasão Possibilidade de entupimento (partículas menores, higroscópicas e/ou pegajosas). 5. Pós queimadores Princípio de funcionamento A pós-queima dos resíduos de um processo industrial elimina as partículas orgânicas e resíduos de combustível não queimados. 13

14 Pós queimadores Pós queimadores Vantagens: Produção de energia que pode ser re-utilizada no processo industrial; Alta eficiência no controle de gases, vapores e partículas orgânicas. Desvantagem: Custo operacional elevado. 14

15 6. Precipitadores Eletrostáticos Mecanismo de funcionamento: Utiliza a força elétrica através da formação de íons gasosos, com carregamento das partículas sólidas e/ou líquidas com posterior descarte Uso em fábrica de celulose ; cimento; termoelétrica Precipitadores Eletrostáticos 15

16 Vantagens: Tratar grandes vazões e altas temperaturas; Alta eficiência de coleta para partículas pequenas do material particulado presente no gás (>99%) ; Baixo custo de operação e manutenção; Opera a elevada temperatura (< 650ºC); Vida útil longa (20 anos); 0,1 a 200 µm Precipitadores Eletrostáticos Desvantagens: Custo elevado instalação; Requer grande espaço físico; Exige homogeneidade do ar a ser tratado (reatividade); Serve somente para particulados Precipitadores Eletrostáticos 16

17 Comparação dos equipamentos Incineradores de gases e vapores Origem orgânica (CO 2 e vapor d água) Origem inorgânica (H 2 S SO 2 e vapor d água) Secadores de sangue animal; digestores (farinha de osso, pena e peixe); torrefação de café; secagem de chapas envernizadas; defumador de carne;... (CETESB, 2000) 17

18 Separação e coleta de GASES E VAPORES Absorção (dissolução gás líquido): por líquidos no qual o gás é solúvel (TORRES de BORRIFO (spray), de ENCHIMENTO, de PRATOS) Adsorção: substâncias de alta porosidade retém poluentes gasosos/fumaças pela ação de forças de atração moleculares (VanderWaals) e afinidade química (CARVÃO ATIVADO, ALUMINA ATIVADA, SÍLICA-GEL). Incineração de resíduos gasosos ( FLARES tochas, INCINERADORES) Condensação de vapores (resfriamento realizado em CONDENSADORES) 18

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