Por Robert Walters, Engenheiro de vendas regionais da Donaldson Torit
A atenção no projeto do sistema de coleta de pó muitas vezes se concentra no dispositivo de filtragem (coletor). Como resultado, os projetistas de sistemas podem negligenciar outros fatores, como as opções a considerar em relação ao ar que sai do coletor. Este artigo explica algumas das oportunidades e desafios para a descarga de ar dos dispositivos de filtragem. Os sistemas de coleta de pó mais antigos empregavam uma abordagem muito simples para manusear o ar de exaustão dos coletores de pó. Bastava jogá-lo para a atmosfera. Esta abordagem foi empregada quer os coletores estivessem localizados no interior ou exterior. Embora esta abordagem possa permanecer válida em algumas aplicações, as preocupações atuais com economia de energia, pó inflamável e conformidade com a regulamentação ambiental sugerem a prudência de uma consideração adicional.
1. Economia de energia — o ar descarregado tem de ser substituído
À medida que um sistema de coleta de pó funciona, o ar utilizado para retirar o pó para o coletor deixa um vazio que tem que ser preenchido com ar de reposição. Isso pode ser simples se você vive em um clima temperado, mas muitas instalações têm que investir energia e dinheiro para tornar suas instalações confortáveis. Isso significa que o despejo de ar condicionado no exterior e sua substituição aumenta a carga sobre os manipuladores de ar de compensação e aumenta o custo operacional.
Para evitar a perda de seu investimento em aquecimento ou resfriamento, a decisão pode ser tomada para devolver o ar condicionado de volta ao edifício após ter sido processado no coletor. Esta opção é normalmente aplicada com elementos filtrantes de alto desempenho para garantir a remoção eficaz de partículas, a fim de permitir a recirculação. Esta abordagem tem o potencial de ser uma grande economia de dinheiro se sua instalação sofrer condições meteorológicas extremas, mas você pode precisar avaliar alguns custos adicionais de capital antes de começar a retornar o ar para a instalação.
Muitas práticas de projeto recomendam que o sistema de recirculação de ar em espaços ocupados tenha sistemas de monitoramento em vigor para garantir a qualidade do ar de volta ao espaço. Uma abordagem relativamente comum é a adição de filtros HEPA ou ASHRAE como filtros demonitoramento entre o coletor e o exaustor de volta ao edifício. Os filtros HEPA e ASHRAE tendem a mostrar aumentos relativamente rápidos na queda de pressão quando capturam quantidades relativamente pequenas de pó. Ao colocá-los a jusante de um coletor primário, eles podem monitorar a carga de pó no retorno de ar e exibir um aumento na queda de pressão para alertar o operador de que há um aparente vazamento no filtro primário. O pó que passa pelo filtro primário ainda é capturado (pelo HEPA), e assim evita ser devolvido ao espaço ocupado. Em condições normais, o filtro HEPA ou ASHRAE vê tão pouco pó que a queda de pressão permanecerá baixa e estável, e a vida útil do filtro permanecerá razoável. Isso minimiza as despesas de manutenção para os filtros de monitoramento.
O investimento de capital adicional é compensado pela economia de ar recirculado? Uma estimativa de economia de energia em um sistema de coleta de pó de 10.000 cfm (pés cúbicos por minuto) operando 168 horas por semana em Madison, Wisconsin, é a seguinte:
Os custos de aquecimento podem ser estimados para o ar de compensação, utilizando a seguinte fórmula:
Economia de custos = (0,154 x Q x T x D x C) ÷ q
Assim, para nosso exemplo, o custo anual de aquecimento seria:
= (0,154 x 10.000 x 168 x 7673 x 6,11) ÷ 824.000 = US$ 14.720 de custos de aquecimento por ano
| Onde… | |
|---|---|
| 0,154 é um fator de conversão | |
| P é o fluxo de ar de projeto em pés cúbicos por minuto (cfm) | 10.000 cfm |
| T são as horas em operação por semana | 168 horas por semana |
| D é o número de dias de manutenção de temperatura por ano | 7.673 dias de aquecimento |
| C é o custo do combustível de aquecimento em dólares por unidade (novembro de 2013) | Unidades de combustível de US$ 6,11 |
| q são BTUs de calor disponíveis por unidade | 824.000 BTUs por unidade |
O custo de resfriamento também pode ser estimado através de uma fórmula:
Custos de resfriamento = (0,0000258 x Q x T x H x C)
Assim, para nosso exemplo, os custos anuais de resfriamento seriam:
= (0,0000258 x 10.000 x 168 x 293 x 0,0804) = US$ 1.021 de custos de resfriamento por ano
| Onde… | |
|---|---|
| 0,0000258 é um fator de conversão | |
| P é o fluxo de ar em pés cúbicos por minuto (cfm) | 10.000 cfm |
| T são as horas em operação por semana | 168 horas por semana |
| H é equivalente às horas de resfriamento de carga total | 293 horas de resfriamento |
| C é o custo da eletricidade em dólares por Kilowatt hora (agosto de 2013) | US$ 0,0804 dólares por Kilowatt |
| q são BTUs de calor disponíveis por unidade | 824.000 BTUs por unidade |
Retornar o ar filtrado e evitar a necessidade de substituir o ar condicionado descarregado do equipamento de filtragem, oferecem economia anual total para o aquecimento e resfriamento do ar de compensação necessário de pouco menos de 16.000 dólares. Esta economia é realizada a cada ano que o equipamento de filtragem está operando.
Economia adicional pode ser obtida com a instalação de um sistema de controle automático de fluxo de ar com acionamento de velocidade variável que mantenha o fluxo de ar de projeto e a carga no sistema de composição do ar uniforme. Com este sistema, mais economias estão disponíveis utilizando um elemento de carga superficial com menor queda de pressão. Se o sistema funciona a uma pressão mais baixa de duas polegadas no medidor de água com um elemento de carga superficial melhorado em comparação com um elemento de carga superficial neste mesmo sistema de 10.000 cfm, a economia anual de energia estimada devido à menor queda de pressão é de US$ 2.262.
Essas economias não levam em conta o menor capital necessário para o sistema de ar de compensação. Se a consideração for um novo projeto, verifique com as empresas de serviços públicos locais os descontos disponíveis e os programas de incentivo que incentivam o capital extra de investir em um sistema eficiente em termos energéticos.
2. Considerações sobre o pó inflamável
Sistemas de controle de pó que lidam com pó inflamável podem exigir investimentos de capital adicionais para evitar o retorno de energia ou fumaça de um incêndio para o edifício. Uma válvula de bloqueio é uma das várias estratégias de mitigação que ajudam a reduzir os riscos de eventos de combustão em um coletor de pó voltando para um espaço ocupado. (Ver Figura 1)
Uma válvula de bloqueio recebe um sinal de algum tipo de sensor localizado no coletor ou próximo a ele. Quando o sensor aciona a válvula de bloqueio, ela fica em uma posição fechada. Nesta posição, o ar descarregado do coletor é desviado para fora em vez de voltar para o edifício. Uma variedade de sensores pode ser usada para acionar a válvula de bloqueio, sendo uma escolha comum os detectores que ficam atentos a faíscas ou fumaça após o coletor.
Se sua instalação está localizada onde as condições do tempo são uma consideração, você pode ter períodos durante o ano em que prefere evitar trazer ar de volta ao edifício. Talvez o ar ao redor de seus processos seja quente e no verão você prefere liberar o ar quente para o lado externo. Nessas condições, uma válvula de bloqueio será acionada manualmente para que o ar quente seja despejado para o lado externo em vez de ser devolvido ao edifício. Tenha em mente que executar o coletor com descarga de ar para fora aumentará a demanda em seu sistema de ar de compensação.
Quer você esteja considerando um filtro de monitoramento, uma válvula de bloqueio ou ambos em seu duto de exaustão, não se esqueça de que, além das despesas de capital do equipamento, você tem custos de energia para passar o ar através do(s) dispositivo(s). Quando você calculou os custos de energia (pressão estática) para manter o ar em movimento através de seu sistema original, incluiu os custos de energia para acelerar e fazer com que o ar ao redor de seu equipamento se mova para dentro das coifas para retirar o pó do coletor. Você também acrescentou custos de pressão estática para manter o ar e o pó se movendo através das curvas, juntas, e passagens retas do duto até chegar ao coletor. Você incluiu custos de energia para resistência através dos dutos desde o coletor até o ponto de exaustão. Finalmente, você incluiu os custos de energia estática para mover o ar através do coletor e dos filtros. Estas perdas de energia do coletor devem incluir capacidade de pressão estática suficiente para permitir o movimento do ar através dos filtros, mesmo quando eventualmente estiverem sujos o suficiente para serem substituídos. Todos aqueles custos de energia somados direcionaram você para o ventilador que precisa.
Agora, se estiver considerando um filtro de monitoramento ou uma válvula de bloqueio, você pode precisar de capacidade de pressão estática adicional para a energia necessária para mover seu ar através desses dispositivos. Verifique se você precisa modificar ou substituir seu ventilador atual para manter as condições de fluxo de projeto.
Uma consideração adicional em torno dos pós inflamáveis é a exigência de normas como a NFPA para isolamento entre equipamentos de processo ou em dutos que devolvem ar aos espaços ocupados. Estes dispositivos ajudam a reduzir o risco de um evento de deflagração em um coletor que envia energia e chama de volta para o espaço ocupado. Os dispositivos de isolamento usam sensores perto do coletor para detectar o início de um evento no coletor. Em seguida, acionam o dispositivo de isolamento para fechar o duto para que não seja permitida a entrada de chama e energia de volta ao espaço ocupado. Os dispositivos de isolamento mecânico tendem a utilizar portões que são fechados em frações de segundo utilizando mecanismos de fechamento de alta energia, como o gás comprimido. O isolamento químico é um estilo de isolamento que usa contentores ou canhões especiais para implantar rapidamente um agente extintor dentro do duto usando gás comprimido. Os dispositivos de isolamento não são usados apenas no duto de retorno de ar do coletor, mas também no duto de entrada do coletor para reduzir o potencial de energia e chama retornar ao processo.
3. Requisitos de conformidade regulamentar para o monitoramento do ar:
Se seu processo envolve o manuseio ou a produção de poluentes atmosféricos perigosos, exigências locais, federais ou estaduais podem ditar que você monitore a qualidade do ar que descarrega na atmosfera. Um detector de manga quebrado com alarme pode ser necessário para monitorar a carga de pó no ar de exaustão do coletor e fornecer um registro de desempenho para o coletor (ver Figura 2). Estes detectores estão localizados no duto ou chaminé de descarga de ar limpo e devem ser calibrados no volume de ar de projeto. Uma vez instalados e calibrados, estes detectores podem muitas vezes ser configurados não apenas para monitorar, mas para registrar cargas de pó em horário sincronizado, para estabelecer um registro permanente do desempenho do coletor. Vários projetos de detectores de mangas quebradas também lhes permitem monitorar a sequência de limpeza de pulso do coletor e correlacionar o aumento da descarga de pó com um evento de pulso específico. Nessas configurações, os dispositivos atuam como ferramentas de manutenção preventiva para ajudar o operador do coletor a reduzir sua busca por filtros danificados.
Os monitores são frequentemente equipados com circuitos para alarmes sonoros ou indicadores visuais de luz para alertar os operadores sobre as condições perturbadas. Estes monitores também têm sido usados para acionar dispositivos, como válvulas de bloqueio, quando os níveis de partículas aumentam drasticamente, como durante condições de fumaça geradas por um fogo ardente em um filtro.
Sumário:
Não caia na armadilha de ignorar o ar de exaustão do seu coletor de pó. É aconselhável que você seja proativo para garantir que seu exaustor coletor de pó atenda a qualquer exigência federal, estadual ou local. Também é importante garantir que você aproveita todas as oportunidades para aumentar o valor de seu coletor de pó com a economia nos custos de aquecimento ou resfriamento, ou melhorar sua confiabilidade com melhor monitoramento e manutenção. Quando se trata do ar de exaustão do seu coletor, você simplesmente não pode se dar ao luxo de jogá-lo fora sem pensar.
