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 de pó. Este artigo explica algumas das oportunidades e desafios relacionados ao ar descartado pelos 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 no 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 descartado precisa 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 de  monitoramento  entre o coletor e o exaustor que retorna o ar 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 por ano em custos de aquecimento

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 por ano em custos de resfriamento

Retornar o ar filtrado e evitar a necessidade de substituir o ar condicionado descarregado do equipamento de filtração oferece 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 meio filtrante 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 meio filtrante de carga superficial melhorado em comparação com um meio filtrante 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 para um novo projeto, verifique com as empresas de serviços públicos locais os descontos disponíveis e os programas de incentivo que estimulem o investimento de capital adicional em um sistema eficiente em termos energéticos.  

2. Considerações sobre poeira combustível

Sistemas de controle de pó que lidam com pó inflamável podem exigir investimentos de capital adicionais para evitar o retorno de energia ou fumaça decorrente 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 retornando 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 retornar para o edifício. Uma variedade de sensores pode ser usada para acionar a válvula de bloqueio, sendo uma escolha comum os detectores que monitoram 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 para o edifício. Talvez o ar ao redor de seus processos seja quente e no verão você prefira 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 retornado ao edifício. Tenha em mente que operar 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 empurrar o ar através do(s) dispositivo(s). 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 capturar e conduzir o pó até o coletor. Você também acrescentou custos de pressão estática para manter o ar e o pó se movendo através das curvas, juntas e trechos retos do duto até chegar ao coletor. Você incluiu custos de energia para a 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 por seus filtros. Essas 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 era necessário.

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 requerida para mover o ar através desses dispositivos. Verifique se você precisa modificar ou substituir seu ventilador atual para manter as condições de fluxo de ar de projeto.

Uma consideração adicional relacionada a pós combustíveis é a exigência de normas como a NFPA para isolamento entre equipamentos de processo ou em dutos que retornam ar aos espaços ocupados. Esses dispositivos ajudam a reduzir o risco de um evento de deflagração em um coletor que poderia enviar 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 neste equipamento. Em seguida, acionam o dispositivo de isolamento para fechar o duto para que a chama e a energia não possam retornar ao espaço ocupado. Os dispositivos de isolamento mecânico tendem a utilizar portões que se fecham 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 dispersar 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 retornarem 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 qualidadedo ar que é descarregado na atmosfera. Umdetector de manga quebrado com alarme pode ser necessário para monitorar a carga de pó no ar de exaustão do coletor e fornecer um registro do desempenho do coletor. (ver Figura 2). Estes detectores estão localizados no duto ou chaminé de descarga de ar limpo e devem ser calibrados para o 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 intervalos sincronizados, para estabelecer um registro permanente do desempenho do coletor. Vários projetos de detectores de mangas quebradas também lhes permitem monitorar a sequência de limpeza por pulsodo 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 direcionar 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 anormais. 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 incêndio lento (smoldering) 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 aproveite todas as oportunidades para aumentar o valor de seu coletor de pó, seja economizando nos custos de aquecimento ou resfriamento, ou melhorando 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 descartá-lo sem pensar.