Controle de emissão de partículas: métodos e fundamentos

Pulverização para
Controle de Emissão de
Partículas
Edson Rocha
Diretor de Operações América do Sul
Spraying Systems Co®

Poeira – O Problema
Partículas Fugitivas é um problema criado somente quando
uma corrente de ar passa através de um material, ou quando
o material se move, ou ainda quando muda de forma.
Com um vento continuado, particulas menores (abaixo de 50
µm) permanecem suspensa por várias horas podendo viajar
por grandes distancias.

DestróiDestróiDestróiDestrói nossonossonossonosso MeioMeioMeioMeio AmbienteAmbienteAmbienteAmbiente…………

NossaNossaNossaNossa saúdesaúdesaúdesaúde…………

Pilha com área de 8 acres (32.300 m2), manuseando
2,5 M tons/ano – perda pode atingir em média 3,2%
Preço FOB:
– Minério de Ferro @ 60 / ton
– Carvão @ 70 / ton
Calculando perda de 2%, a perda anual pode chegar a
U$3 M no caso de minerio de ferro e a U$ 3.5M
E muito dinheiro…

Benefícios de um Controle Engenheirado
1. Redução de partículas em suspensão
2. Redução na perda de material ou de receita
3. Evita excesso de utilização de água (perda térmica)
4. Redução da necessidade de limpeza da área
5. Redução de paradas para manutenção
6. Redução de depósitos em equipamentos da planta
7. Controle da taxa de umidade máxima
8. Minimiza riscos de explosão
9. Aumenta visibilidade da area operacional
10....

Antes de iniciarmos um projeto, temos que avaliar:
1. O problema criado pelo poluente (saúde ocupacional,
manutenção, operação, visual, legal, odores, etc.)
2. O tipo, o tamanho e a concentração do particulado.
3. A melhor tecnologia para redução do poluente.
4. O grau de eficiência desejado ou permitido
5. A disposição do poluente
6. A legislação vigente no local.

Tipos de partículas
Sob ponto de vista de saúde ocupacional, classificamos em 3
categorias:
Partículas Respiráveis - Partículas < 4 µm que atravessam o nariz e o
sistema respiratório (tubos bronquiais), chegando aos pulmões.
Partículas Torácica - Partículas < 10 µm que ultrapassam os brónquios
podendo causar doenças agudas.
Partículas Inálaveis - Partículas < 100 µm que podem penetrar na
garganta e causar irritação.
Partículas Totais - Todo particulado suspenso no ar coletado em
porta-filtro de poliestireno de 37 mm de diâmetro.

Sob o ponto de vista de Engenharia, classificamos as partículas em
quatro tamanhos:
Dimensões da Partícula de Pó
Classificação Tamanho
Extremamente fino 50% estão entre 0.5 a 2.0 µm
Fino 50% estão entre 2.0 a 7.0 µm
Médio 50% estão entre 7.0 a 15.0 µm
Grosseiro 50% estão entre 15 a 50.0 µm
Tamanho das partículas

Tamanho típico de partículas (em mícron)
• Calcário moído: 10 to 1000 um
• Cinzas: 10 to 200 um
• Pó de Carvão: 1 to 100 um
• Pó de Cimento: 3 to 100 um
• Negro de fumo: 0.01 to 0.3 um
• Carvão Pulverizado: 3 to 500 um
Tamanho das partículas

Concentração de Pó
Concentração
Nível Partículas/ft³ Lb/1,000ft³
Baixo 1/2 a 2 0.07 a 0.3
Médio 2 a 3 0.3 a 0.4
Alto 3 a 5 0.4 a 0.7
Muito Alto acima de 5 acima de 0.7
Sob o ponto de vista de Engenharia, classificamos a concentração
das partículas em quatro níveis:
Concentração do particulado

Métodos de controle da emissão de particulado
1. Prevenção (Mecânico) — sistemas configurados para minimizar a geração de
poeira.
2. Contenção (Mecânico) — instalação de mecanismos para assegurar que todas
as partículas geradas são mantidas confinadas.
3. Supressão e / ou Abatimento de Poeiras — água, água com surfactantes e
espumas são utilizados para capturar qualquer partícula formada através do
aumento da massa.
4. Coletores (Mecânico) — Equipamentos coletores de poeira que utilizam o
princípio de ventilação para capturar a corrente de poeira, afastar da fonte
geradora, canalizar até equipamentos coletores e dar um destino final.

Métodos de controle da emissão de particulado
Não será necessário utilizar o quarto método quando os três primeiros
forem projetados e construídos corretamente.

Fundamentos do Controle de Emissão de Particulados via úmida
Prevenção da Poeira: umidifica o material agregando as
partículas menores nas maiores e impedindo que sejam
transportadas pelo ar

Supressão da Poeira: aplicação de gotas de tamanho
proporcional às partículas que estão no ar, aumentado a
massa das mesmas, fazendo com que se sedimentem
(captura) e não sejam transportadas pelo ar

A maioria dos processos exige uma combinação de
prevenção e supressão
Prevenção
Supressão

A maioria dos processos exige uma combinação de prevenção e supressão

Considerações Importantes
Conhecer as propriedades do material fugitivo permitirá:
•Determinar quantidade de água utilizada
(muita = lama; pouca = inefetivo) (tipico <0.1% em peso)
•Determinar a necessidade de utilização de agentes químicos
Temos que considerar as fases do processos
• Materiais reagem de forma distinta antes e depois de serem
processados

Material em movimento ou estacionário?
•Se em movimento, foco no tamanho da gota e na velocidade
•Se estacionário, foco no tamanho da gota e ângulo do spray
Onde está a partícula?
•Fluxo de ar turbulento faz grande diferença, especialmente no
abatimento da poeira
• Pode ser necessário confinar a área onde esta o particulado

Qual é o tamanho da partícula fugitiva?
•Partícula e gota devem ser de tamanhos compatíveis para cada tipo
de aplicação (Prevenção ou Supressão)
•O objetivo é a colisão para que a gota capture a partícula
Quando o diâmetro da
gota for maior, a
partícula de poeira
seguirá a fluxo de ar ao
redor da gota.
Quando os diâmetros são
compatíveis, a partícula
colidirá com a gota.
Fluxo de ar
Gotas
Partícula
de poeira
Colisão!

Determinação da Vazão de água
Velocidade Terminal das particulas
As forças que se exercem sobre uma
partícula são a força de arrasto (Fa) no
sentido contrário ao deslocamento, a força
da gravidade (Fc) e a impulsão (Fe)
Fe
Fc
Fa
Resistência
Movimento da
partícula

A utilização de agentes surfactantes pode
ser avaliada através da redução do
tamanho da gota e o aumento do número
de gotas. Podemos alcançar esse objetivo
através da redução da tensão superficial.
A tensão superficial da água pura a 20º
é 72.6 dina/cm.
Através da adição de pequenas
quantidades de agentes surfactantes
podemos reduzir essa tensão de 72.6 para
28. Esta redução na tensão superficial
resulta em:
- Redução do diâmetro da gota
- Aumento na quantidade de gotas
- Diminuição no ângulo de contato.
Adição de Agentes Surfactantes

V.S.R (Efeito Residual de Lama)
Quando ocorre a pulverização de névoa no chute de
transferência, sem um controle total, somente uma pequena
quantidade dessa névoa entra em contato com a poeira
jogando a mesmo para o material que está sendo
transportado.
As partículas maiores restantes umedecem a superfície
interna das rampas, chutes de transferência, etc.
Esta poeira acumulada entra em contato e adere na
superfície e – num pequeno espaço de tempo – desenvolve
um considerável acúmulo de lama.
Com o passar do tempo este acúmulo torna-se grande que
cai devido ao seu próprio peso.
Este material cai sobre a correia transportadora misturando
com o material que já está sendo transportado.

Comece pelo tamanho da gota
O tamanho das gotas individuais que compreende o padrão do
bico pulverizador;
Cada padrão de spray apresenta distintos tamanhos de gotas;
Muitos fatores afetam o tamanho da gota:
• propriedades do líquido,
• capacidade do bico,
• Pressão e
• ângulo de pulverização.
Definido as condições operacionais e os requisitos de controle, o
próximo passo é a especificação do sistema…
Seleção de Bicos Pulverizadores

Regra sobre o Tamanho da Gota
• Maiores pressões geram gotas menores; pressões menores
geram gotas maiores;
• Bicos de baixa vazão produzem as menores gotas; bicos de alta
vazão produzem as gotas maiores;
• Aumento na tensão superficial aumenta o tamanho da gota;
• Velocidade da gota depende do tamanho da gota – gotas
pequenas têm velocidade inicial maior, mas diminuem com a
distância; gotas maiores mantém a velocidade por mais tempo e
alcançam maiores distâncias.

Padrão do Jato Spray e Tamanho da Gota
Bico Atomizador a Ar Atomização Fina Cone Oco Jato Leque
Cone Cheio
Menor
tamanho
de gota
Maior
tamanho
de gota

Tipo de Bico vs Tamanho da Gota

Prevenção da poeira
•Gotas entre 100 e 1200 µm são
recomendadas.
• Cone oco, Cone cheio e Jato Leque são
normalmente usados.
Supressão da poeira
•Gotas menores que 200 µm são desejáveis.
•Atomização hidráulica ou pneumática é o
recomendado.

Onde posicionar os bicos pulverizadores nos pontos de
transferência
•Prevenção da poeira : Posicione o mais próximo do início do ponto
de transferência – a força do material em movimento ajuda a água a
penetrar no material.
•Supressão da poeira: Posicione no final dos pontos de transferência,
para que o material pesado possa se assentar.

Considere a qualidade da água
•Se contém sólidos dissolvidos, considerar materiais do bicos
adequados, bicos com orifício maior, e manutenção mais freqüente.
•Dureza da água aumenta a tensão superficial, sendo necessário maior
volume de água.
•Se a água contém solidos em suspensão, considere bicos com
máxima passagem e necessidade de filtragem para minimizar
entupimentos e desgaste dos bicos.

Controles do Sistema
Do mais simples ao mais sofisticado
•Simples: Manual ou válvulas solenóides com sistema liga/desliga
•Sofisticado: Sistemas automatizados que monitoram as condições de
operação e fazem ajustes automáticos sem intervenção do operador
•Bombas controladas, bicos pulverizadores e outros equipamentos
elétricos e pneumáticos
•Estações meteorológicas (close loop)

Central de
Controle
Torre Meteorológica
Computador
ProControl
Painel de Controle
dos CanhõesSistema de Supressão/Abatimento
Poeira
RAM
Controlando o seu Sistema

Vantagens dos sistemas automatizados
• Pulverização mais precisa – quantidade
apropriada de água é pulverizada a cada
momento, assegurando controle da umidade;
• Elimina excesso de pulverização de água e de
agentes químicos;
• Libera os profissionais para outras tarefas;
• Pulverização controlada elimina problemas de
manutenção causados por excesso de umidade.
Controlando o seu Sistema

Pontos importantes para aumentar a Eficência
Pressão de
água abaixo de
4 bar em
chutes de
alimentação
Mais bicos de vazão menores
Posicionados próximos ao material
Cobrindo toda largura da correia
Uso de cortinas flexíveis para contenção
das partículas
Mantenha as correias limpas e
umedeçam o retorno para minimizar
a geração de poeira

Solução de Problemas
PROBLEMA SOLUÇÃO
Excesso de água
• Material aderido na correia
• Acúmulo de lama
• Derrapagem da correia
• VSR
Redução da água
• Redução da vazão do jato
• Utilize menor quantidade de bicos
• Avalie o desgaste dos bicos
• Automatize o controle da
pulverização

Solução de Problemas
PROBLEMA SOLUÇÃO
Excesso de poeira • Aumentar a vazão do bico
• Utilizar mais bicos
• Reposicionar os bicos para uma melhor
cobertura da área
• Enclausuramento dos bicos para proteção das
correntes de ar/vento
• Assegurar que os tamanhos das gotas e das
partículas são compatíveis
• Limpeza dos bicos ao identificar entupimento

Controle de Poeira com espuma
Quando a água pode ser adicionada somente com volume reduzido ao material,
podemos utilizar espuma para realizar a prevenção da poeira.
O sistema utiliza menor quantidade de água do que sistemas convencionais.
O inconveniente da utilização da espuma é o alto custo

Controle de Poeira com Dry Fog
Cria uma nuvem de goticulas ou “Fog” em areas
fechadas que fuciona como uma cobertura sobre
o particulado, umidificando e evitando que se
transformem em poeira fugitiva.

Filtros de Cartucho para Pontos de Transferência

Eficiência de captura (Peso vs. Quantidade)
Em peso
• % em peso do material coletado.
Ex.: Ef = 99,9%. 0,01% do peso do material passa
Em quantidade
•% em quantidade do material coletado.
Ex.: Ef = 99,97% para partículas de 0,3 µm
Em 10.000 partículas de 0,3 µm, somente 3 passam.
Exemplo para comparar
• 2 partículas para controle (1 de 3 µm e 1 de 0,3 µm). A maior é
coletada e a menor não.
•Ef. em peso = 99,9% e Ef. em quantidade = 50%
•Cuidado - 1.000.000 de partículas de 0,5 µm = 1 partícula de 50 µm.

Selecionando a Tecnologia Adequada

Solução Pulverizada: água, agentes surfactantes, espuma e adesivos
TIPO Vantagens Desvantagens
Água • Mais barata.
• Simples para projetar e operar.
• Efeito da deriva limitado.
• Bastante efetivo quando é possível
um contato da água com o material.
• Não pode ser usada com alguns materiais
sensíveis a água.
• Alguns materiais repelem água.
•Excesso de umidade é comum quando projeto
é inadequado.
• Quando a água evapora, é necessário refazer
a aplicação.
Agentes
Surfactantes
• Mais eficiente do que somente a
água.
• Eficiência equivalente com menor
consumo de água.
• Não pode ser usado com todos os materiais.
• Materiais são contaminados com surfactantes.
• Maiores custos com investimento, operação e
manutenção.

TIPO Vantagens Desvantagens
Espuma • Mais eficiência quando é possível obter
uma contato adequada da espuma com o
material.
• Aumento da umidade é baixa.
• Material é contaminado com espuma.
• Ar comprimido é normalmente
necessário.
• Maiores custos com investimento,
operação e manutenção.
Adesivos • Elimina a necessidade de nova aplicação
• Maior eficiência em múltiplos pontos de
transferência.
• Pode causar problemas de produção e
danos aos bicos e aos equipamentos.
• Maiores custos com investimento,
operação e manutenção.
Solução Spray: água, agentes surfactantes, espuma e adesivos

Despesas Operacionais vs Investimento Inicial

Manutenção IDEAL
Bicos se desgastam com o uso
• Fique atento – utilização de bicos que pulverizam acima da capacidade
pode custar caro $$$,$$$.$$!
• Assegure-se de monitorar o processo sobre:
• Mudanças no padrão do jato
• Mudanças na vazão e pressão do bico
Quando o desgaste é evidente, troque os bicos!

Manutenção IDEAL
Dicas de Manutenção
• Atenção ao limpar os bicos pulverizadores para não danificar os
orifícios;
• Ferramentas de limpeza devem ser menos duras que o material
do bico
•Lave com água e sabão para retirada de sujeira.

Manutenção IDEAL
Outros Problemas que aparecem
•Incrustação/entupimento
•Use clarificação e filtros
•Certifique se área máxima de passagem é adequada
•Corrosão
•Especifique materiais compatíveis
•Controle a dureza da água
•Use aditivos quimicos se necessário
FAÇA MANUTENÇÃO PREVENTIVA!

Como otimizar seu sistema de controle de poeira
1. Planeje com antecedência
2. Consulte especialistas quando necessário
3. Entenda os procedimentos básicos da tecnologia de pulverização
para evitar erros custosos
4. Instale, monitore, faça ajustes quando necessário
5. Faça manutenção periódica dos sistemas.

Literatura Disponível
Dust Control Handbook
Organizado por:
– IMA-NA (Industrial Minerals
Association – North America)
– NOISH (National Institute of Safety
and Health - US).

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