Filtros de Mangas Com Limpeza Por Jato Pulsante
Comparação Entre o Injetor "Coanda" e Injeção Central
(Método Tradicional)
Filtros de Mangas Com Limpeza Por Jato Pulsante
Comparação Entre o Injetor "Coanda" e Injeção Central
(Método Tradicional)
Índice
1.
INTRODUÇÃO - O SISTEMA JATO PULSANTE
3
2.
O SISTEMA DE LIMPEZA COM INJEÇÃO CENTRAL
6
3.
O SISTEMA DE LIMPEZA COM INJETOR "COANDA"
7
4.
DADOS TÉCNICO DE VÁRIOS SISTEMAS DE LIMPEZA
9
5.
LIMPANDO MANGAS LONGAS
11
6.
CONCLUSÃO
13
2 / 13
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1.
Introdução - O sistema jato pulsante
Em filtro de mangas com limpeza por jato pulsante, o gás contendo o material particulado
é forçado a passar do exterior para o interior das mangas, depositando assim os
contaminantes na superfície externa desta (fig. 1). Os gases limpos deixam o filtro através
do plenum de ar limpo.
Durante a fase de limpeza (fig. 2), o fluxo de gases limpos é momentaneamente invertido
por pulsos de ar comprimido (ou outro gás pressurizado) obtidos por um sistema de duplo
estágio de injeção por efeito "COANDA". Devido à brusca mudança da pressão, a manga,
que durante a fase de filtragem toma a forma de uma estrela sobre a gaiola suporte, é
subitamente inflada até a forma de um círculo, de forma que a poeira aderida à superfície
externa é separada, tanto pelo movimento do meio de filtragem quanto pela reversão de
fluxo dos gases já filtrados, vindo assim a cair na moega de coleta de pó.
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Figura A
Seção transversal de um filtro
de mangas (fase de filtragem)
1
2
3
4
Plenum de ar limpo
Injetor
Reservatório de ar comprimido
Válvulas solenóide
5
6
7
8
Manga
Gaiola suporte
Bocal de entrada
Conjunto da válvula diafragma
Seção transversal de uma manga,
em fase de operação
Esquema de um filtro de mangas durante a operação
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Figura B
Seção transversal de um filtro
de mangas (fase de limpeza)
1
2
3
4
5
Plenum de ar limpo
Injetor
Reservatório de ar comprimido
Válvulas solenóide
Manga
Gaiola suporte
Bocal de entrada
Conjunto da válvula diafragma
Unidade de controle
6
7
8
9
Seção transversal de uma manga,
em fase de limpeza
Esquema de um filtro de mangas durante a limpeza
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2.
O sistema de limpeza com injeção central
A maioria dos filtros com limpeza por ar comprimido usam um tubo injetor central para a
limpeza periódica de cada uma das mangas. O princípio de funcionamento deste estilo de
limpeza é descrito abaixo:
O componente principal é um injetor venturi (fig. 3) com um bocal (usualmente apenas um
furo no tubo de sopragem) para cada manga, posicionado no centro desta. Quando em
operação normal, os gases filtrados saem da manga através do venturi, em direção ao
plenum de ar limpo. Alguns projetos utilizam a própria manga como tubo de mistura.
Quando ar comprimido é liberado sob a forma de um jato (ar primário) com velocidade
que tanto pode ser abaixo como acima da velocidade do som, dependendo de cada
projeto, ar secundário é aspirado do plenum de ar limpo, e um fluxo de ar reverso
composto pelo ar primário e pelo ar secundário é introduzido na manga. É no tubo de
mistura onde o ar primário e secundário se misturam, deixando o injetor em alta
velocidade e com um aumento de pressão em relação à pressão interna do filtro.
Fig. 3: Injetor com bico central
1.
2.
3.
4.
5.
Volume de ar primário
Volume de ar secundário
Distribuição de velocidades
Tubo de mistura
Difusor
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3.
O sistema de limpeza com INJETOR "COANDA"
Em comparação, o injetor de duplo estágio, com fenda anular, INJETOR "COANDA" (Pat.
EP 0034645) é usado para a limpeza individual e periódica dos elementos filtrantes (fig.
4). O ar comprimido escapa radialmente, com velocidade sônica, pela fenda radial (1) e
escoa axialmente ao longo da parede do injetor pelo efeito "COANDA". Este fluxo aspira
ar externo (2) já neste primeiro estágio, deixando o injetor como a mistura do ar primário
com ar secundário (3). Quando este fluxo atinge o bocal de entrada da manga, uma nova
indução de ar secundário (4) ocorre (segundo estágio), e este fluxo aumentado (5) entra
na manga como um fluxo reverso. Este fluxo provoca a inversão dos gases dentro da
manga, separando o material aderido à manga.
Fig. 4:Injetor de duplo estágio com
fenda anular "COANDA"
Para ilustração do volume de ar e pressões atingidas com o sistema de injeção
"COANDA", vazões e pressões são listadas na Tabela 1 para os fluxos (0) à (5) acima,
isto é, volume de ar primário por pulso até o volume total de gases que entra na manga.
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Tabela 1:
Num
0
1
2
3
4
5
Condições de volume e pressão para o injetor de ranhura anular de duplo
estágio "COANDA"
Descrição
reservatório
primário
secundário 1ª etapa
primário + secundário
1ª etapa
secundário 2ª etapa
Total
Volume por
Relação em
manga
massa com
(Nl / pulso) volume primário
7
1
28
4
35
5
14
49
2
7
Pressão
estática
(bar)
6
4
0
0
Pressão
dinâmica
(hPa)
80 - 100
0
20-70 hPa
4-5
4-20
O volume total de ar injetado atinge cerca de 7 vezes o ar primário. Do reservatório de ar
comprimido (0) até a fenda anular (1), a pressão é reduzida de 6 para 4 bar, em razão das
perdas de pressão nas válvulas e dutos. Esta pressão estática é completamente
convertida em energia cinética e o jato colado à parede atinge a velocidade do som. Este
primeiro ar primário, depois de misturado com o primeiro ar secundário, deixa o injetor
com uma velocidade de aproximadamente 100 a 140 m/s, correspondendo à uma pressão
dinâmica de 80 a 100 hPa (800 a 1000 mm C.A.). A pressão estática correspondente é
aquela reinante no plenum de ar limpo do filtro. Entre o injetor e o bocal de entrada, ar
secundário é aspirado (segundo estágio de indução), multiplicando por sete o volume de
ar primário e gerando uma pressão efetiva de limpeza de aproximadamente 20 a 70 hPa
(200 a 700 mm C.A.) na manga.
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4.
Dados técnico de vários sistemas de limpeza
A Tabela 2 mostra uma comparação entre o sistema de limpeza com injetor com fenda
anular "COANDA" com o sistema de injeção com bico central. Dados técnicos e
dimensões dos filtros e sistemas de limpeza usuais são comparados com sistema
INJETOR "COANDA". O volume de ar de limpeza, o consumo de ar específico e consumo
de energia são comparados. Além disto, as vazões de ar filtrado e velocidades no injetor
são calculadas. Com o INJETOR "COANDA" e o sistema de dois estágios, altos volumes
de ar de reversão são obtidos na entrada da manga, o que é uma vantagem para limpeza
de mangas longas (comprimentos acima de 4.5 m) e permitindo o uso de maiores
velocidades de filtragem.
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Tabela 2:
Dados técnicos para as sistemas de limpeza "COANDA" e bocal central
Descrição
Pressão no reservatório
Volume do reservatório
Diâmetro da válvula
Diâmetro do injetor
Diâmetro da manga
Comprimento máx. da manga
Relação comp. / diâmetro
Mangas por válvula
Área filtrante por manga
Duração do pulso
Número de pulsos
Volume primário por manga
Volume total por manga
Consumo específico de ar
comprimido
Energia de limpeza
Volume de ar
Velocidade no injetor
Dimensão
Injetor de ranhura
Injetor central com
anular "COANDA"
bocal convencional
bar
l
mm
mm
mm
mm
m²
6
30
50
120 (2ª etapa)
160
7500
47
16
3.5
Limpeza
s
0.1
1/h
30
Nl/pulso
7
Nl/pulso
50
m³/m².h
0.06
W/m²
Filtragem
m³/h
m/s
6
15 - 30
25 - 50
50 - 90
115 - 160
3600 - 5000
30
12 - 16
1.3 - 2.5
0.1
30
3.5 - 7
20 - 40
0.07 - 0.085
7.0
8.0 - 10.0
450
11
150 - 300
21.2 - 13
Um venturi de pequeno diâmetro (50 ou 90 mm) limita o volume de ar de reversão e a
limpeza de mangas longas. Durante a fase de filtragem, o venturi menor diminui o volume
de ar possível de ser tratado, uma vez que velocidades de 20 m/s ou mais aumentam a
perda de pressão do equipamento em aproximadamente 2 a 3 hPa (20 a 30 mm C.A.).
Assim, não é possível o uso de mangas com mais de 5 m de comprimento.
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5.
Limpando mangas longas
Para a limpeza de mangas longas, pressões de limpeza adequadas são requeridas para
permitir a limpeza das mangas até o seu final. Com o injetor "COANDA", altos volumes de
limpeza podem ser atingidos, o que garante uma efetiva limpeza das mangas. Na fig. 5 o
oscilograma mostra um pulso de ar comprimido para uma poeira de óxido de alumínio,
com uma velocidade de filtragem (relação ar - pano) de aproximadamente 2,67 m³/m².min
(160 m³/m².h) e uma perda de pressão do filtro de aproximadamente 15 hPa (150 mm
C.A.) antes da limpeza. As curvas de pressão são medidas com o osciloscópio em vários
alturas da manga e são plotadas em função do tempo.
Fig. 5: Pulso de pressão na manga filtrante
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Depois de sobrepujar a perda de pressão da manga, cria-se uma pressão de limpeza no
interior da manga. O pulso de limpeza durará aproximadamente 150 ms e, após o
processo de limpeza a perda de pressão será reduzida para aproximadamente 10 hPa.
Os valores efetivos dos picos de pressão de limpeza em função do comprimento da
manga estão mostrados na fig. 6. A pressão de limpeza permanece constante até
comprimentos de mangas de até 6 m, e até mesmo sofre um acréscimo próximo ao fim da
manga, devido à conversão parcela dinâmica da pressão de limpeza em pressão estática
adicional.
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
Comprimento da manga (mm)
Fig. 6: Pressões de limpeza ao longo do
comprimento da manga
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6.
Conclusão
A cada vez maior necessidade de uso racional do espaço, faz com que os equipamentos
industriais tenham que ser cada vez mais compactos. Existem duas maneiras básicas de
se obter um filtro de mangas compacto, ou seja, o uso de mangas de maior comprimento
e a adoção de velocidades de filtragem mais altas.
Para que as opções acima sejam viáveis, é preciso, entre outras características
construtivas tanto do filtro quanto das mangas filtrantes, um sistema de limpeza mais
eficiente.
Entre os sistemas de limpeza disponíveis, o jato pulsante é o mais efetivo, permitindo o
emprego das maiores velocidades de filtragem. O sistema de injeção de duplo estágio
com fenda anular "COANDA" destaca-se sobre os tradicionais sistemas de jato pulsante
devido a sua efetividade.
Elaborado por:
Wanderlei Vettori
Baseado no Technical Print 9300/4 – Intensiv-Filter GMBH
p/ Dr. Ing. H. Meyer zu Riemsloh - Ing. F. Kordas
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