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Universidade Federal de Uberl
ˆ
andia
Faculdade de Engenharia Qu
´
ımica
Programa de P
´
os-Graduac¸
˜
ao
em Engenharia Qu
´
ımica
Estudo de um Sistema de Limpeza de Gases
usando um Lavador Venturi de Se¸c˜ao Circular
Marcella Santos de Carvalho Gama
Uberlˆandia - MG
2008
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Universidade Federal de Uberl
ˆ
andia
Faculdade de Engenharia Qu
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ımica
Programa de P
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os-Graduac¸
˜
ao
em Engenharia Qu
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ımica
Estudo de um Sistema de Limpeza de Gases
usando um Lavador Venturi de Se¸c˜ao Circular
Marcella Santos de Carvalho Gama
Disserta¸c˜ao de Mestrado apresentada ao
Programa de P´os-Gradua¸c˜ao em Enge-
nharia Qu´ımica da Universidade Federal
de Uberlˆandia como parte dos requisitos
necess´arios `a obten¸c˜ao do t´ıtulo de Mestre em
Engenharia Qu´ımica,
´
Area de Particulados.
Uberlˆandia - MG
2008
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Disserta¸c˜ao de mestrado submetida ao corpo docente do Programa de P´os-Gradua¸c˜ao
em Engenharia Qu´ımica da Universidade Federal de Uberlˆandia como parte dos requisitos
para obten¸c˜ao do t´ıtulo de mestre em Engenharia Qu´ımica em 28 de fevereiro de 2008.
Banca Examinadora
P rof. Dr. Jo˜ao Jorge Ribeiro Damasceno
Orientador - PPG - FEQUI/UFU
P rof. Dr. Luiz Gustavo Martins Vieira
PPG - FEQUI/UFU
P rofa. Dra. Vicelma Luiz Cardoso
PPG - FEQUI/UFU
P rof. Dr. Marcos Vin´ıcius Rodrigues
DEQ/UFSCAR
Agradecimentos
Aos meus pais, Milton e Marivone, obrigada pelos esfor¸cos e apoio, sempre presentes,
que me permitiram concluir mais esta etapa.
Aos meus irm˜aos queridos, Caique e Guto, obrigada pela cumplicidade e pelo
carinho.
Ao Prof. Dr. Jo˜ao Jorge Ribeiro Damasceno, obrigada pela orienta¸c˜ao e por
acreditar no meu trabalho.
Ao Prof. Dr. Luiz Gustavo Martins Vieira, agrade¸co a ajuda na conclus˜ao
deste trabalho.
`
A C´assia e ao Lucas, pela amizade e ajuda durante todo esse per´ıodo.
Aos alunos de inicia¸c˜ao cient´ıfica, Karen C ardoso, Nat´alia Oliveira e Neiton
Silva, obrigada pela ajuda na parte experimental.
Ao CNPq, agrade¸co a concess˜ao da bolsa de estudo.
SUM
´
ARIO
Lista de Figuras v
Lista de Tabelas viii
Lista de Abreviaturas x
Resumo xii
Abstract xiii
1 Introdu¸c˜ao 1
2 Revis˜ao Bibliogr´afica 3
2.1 Material Particulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Lavadores de Gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2.1 Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2.2 Funcionamento dos Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 Mecanismos de Coleta de Part´ıculas em Lavadores . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.1 Impacta¸c˜ao Inercial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.2 Intercepta¸c˜ao Direta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.3 Difus˜ao Browniana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Modelagem de Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Sum´ario iii
2.4.1 Equa¸c˜ao da Penetra¸c˜ao do Jato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4.2 Modelos de Eficiˆencia de Coleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5 Artigos Experimentais com Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3 Materiais e M´etodos 20
3.1 Material Particulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 O L´ıquido de Lavagem e a Inje¸c˜ao do L´ıquido . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Sistema de Alimenta¸c˜ao do P´o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 Os Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5 O Ciclone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.6 Procedimento Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.7 Planejamento de Experimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.8 Modelos Te´oricos para Determina¸c˜ao da Eficiˆencia Global . . . . . . . . . . 28
4 Resultados e Discuss˜oes 29
4.1 An´alise Estat´ıstica dos Resultados Experimentais . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Curva Caracter´ıstica dos Lavadores Venturi . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.3 Efeito da Penetra¸c˜ao do Jato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.4 Influˆencia da Velocidade do G´as e do Comprimento da Garganta . . . . . . 35
4.5 Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da Part´ıcula . . . . . . . . . 38
4.6 Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6.1 C´alculo da Eficiˆencia T´eorica do Modelo de JOHNSTONE et al.
(1954) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6.2 C´alculo da Eficiˆencia T´eorica do Modelo de CALVERT et al. (1972) 42
4.6.3 C´alculo da Eficiˆencia T´eorica do Modelo de CALVERT modificado
(RIBEIRO, 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5 Conclus˜oes e Sugest˜oes 49
5.1 Conclus˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2 Sugest˜oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
A Simula¸c˜ao Fluidodinˆamica 51
Sum´ario iv
B Resultados Experimentais 55
Referˆencias Bibliogr´aficas 58
LISTA DE FIGURAS
2.1 Vista esquem´atica de um lavador Venturi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Mecanismo de coleta por impacta¸c˜ao inercial. . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 Mecanismo de coleta por interce pta¸c˜ao direta. . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Mecanismo de coleta por difus˜ao browniana. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.1 Distribui¸c˜ao granulom´etrica cumulativa para material 2,21 µm. . . . . . . . 22
3.2 Distribui¸c˜ao granulom´etrica cumulativa para material 9,06 µm. . . . . . . . 22
3.3 Alimentador de p´o do tipo prato girat´orio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 Lavadores Venturi de 132 mm (a) e de 99 mm (b). . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5 Esquema do separador ciclˆonico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.6 Esquema da unidade experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.1 Gr´afico de pareto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2 Valores observados experimentalmente pelo valores preditos. . . . . . . . . 31
4.3 Distribui¸c˜ao de res´ıduos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4 Superf´ıc ie de resposta para a velocidade do g´as e o comprimento da garganta. 32
4.5 Superf´ıc ie de resposta para a velocidade do g´as e a vaz˜ao de l´ıquido. . . . . 33
4.6 Curva caracter´ıstica do lavador Venturi de 99 mm de comprimento de gar-
ganta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.7 Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 2,21
µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Lista de Figuras vi
4.8 Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 9,06
µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Lista de Figuras vii
4.23 Compara¸c˜ao entre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 2,21 µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.24 Compara¸c˜ao entre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 9,06 µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
A.1 Perfis de velocidade do g´as (v) simulados no interior do lavador Venturi
com comprimento de garganta de 99 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
A.2 Perfis de press˜ao est´atica (P) simulados no interior do lavador Venturi com
comprimento de garganta de 99 mm e respectivas quedas de press˜ao obtidas
em cada uma das situa¸c˜oes mencionadas: (A) -∆P = 5825 Pa, (B) -∆P =
4024 Pa, (C) -∆P = 2085, (D) -∆P = 1008 e (E) -∆P = 430. . . . . . . . 54
LISTA DE TABELAS
3.1 Distribui¸c˜ao de tamanho da rocha fosf´atica para um diˆametro m´edio de
Sauter de D
[3,2]
= 2,21 µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Distribui¸c˜ao de tamanho da rocha fosf´atica para um diˆametro m´edio de
Sauter de D
[3,2]
= 9,06 µm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3 Valores dos parˆametros d
50
e n do modelo RRB e do coeficiente de correla¸c˜ao. 22
3.4 Dimens˜oes dos lavadores Venturi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5 Vari´aveis e n´ıveis do planejamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6 Matriz do planejamento experimental 2
4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.1 Resultados da matriz do planejamento experimental 2
4
. . . . . . . . . . . . 30
4.2 Resultado da an´alise estat´ıstica do planejamento. . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 Penetra¸c˜ao (l
∗
) e velocidade do jato (V
j
) para as condi¸c˜oes de velocidade
do g´as e vaz˜ao de l´ıquido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.4 Resultados comparativos de eficiˆencia de coleta prevista pelo modelo de
CALVERT et al. (1972). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.5 Resultados comparativos de eficiˆencia de coleta prevista pelo modelo de
CALVERT modificado (RIBEIRO, 2005) para L
g
= 99 mm. . . . . . . . . 48
4.6 Resultados comparativos de eficiˆencia de coleta prevista pelo modelo de
CALVERT modificado (RIBEIRO, 2005) para L
g
= 132 mm. . . . . . . . . 48
A.1 Dados de velocidade do g´as (m/s) no interior da tubula¸c˜ao e respectivas
quedas de press˜ao experimentais no tubo Venturi com comprimento de
garganta de 99 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Lista de Tabelas ix
A.2 Condi¸c˜oes de contorno e m´etodos num´ericos no interior do tubo Venturi
com comprimento de garganta de 99 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
A.3 Fun¸c˜ao matem´atica estimada para os dados simulados de queda de press˜ao. 52
B.1 Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 2,21 µm e lavadores Venturi de 99 mm de comprimento de garganta. 55
B.2 Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 2,21 µm e lavadores Venturi de 132 mm de comprimento de gar-
ganta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
B.3 Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 9,06 µm e lavadores Venturi de 99 mm de comprimento de garganta. 56
B.4 Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 9,06 µm e lavadores Venturi de 132 mm de comprimento de gar-
ganta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
NOMENCLATURA
A
o
- ´area do orif´ıcio de inje¸c˜ao de l´ıquido, [cm]
C - fator de Cunninghan, [µm]
D - diˆametro m´edio da gota de Sauter, [µm]
d - diˆametro da part´ıcula, [µm]
d
50
- diˆametro de corte da part´ıcula, [µm]
d
o
- diˆametro do orif´ıcio de inje¸c˜ao de l´ıquido, [cm]
d
p
- diˆametro da part´ıcula, [µm]
f - fator emp´ırico de Calvert, [adimensional]
k - fator emp´ırico de Johnstone, [adimensional]
l
∗
- penetra¸c˜ao do jato, [mm]
L
g
- comprimento da garganta, [mm]
m
alimentada
- quantidade de material particulado alimentado na linha, [g]
m
coletada
- quantidade de material particulado recolhido no underflow do ciclone, [g]
N - parˆametro da equa¸c˜ao de Leith e Cooper, [adimensional]
N
o
- n´umero de orif´ıcios de inje¸c˜ao de l´ıquido, [adimensional]
n - expoente do modelo Sigm´oide, [adimensional]
p - expoente do modelo Rosin-Rammler-Bennett, [adimensional]
Q
G
- vaz˜ao de g´as, [m
3
/s]
Q
L
- vaz˜ao de l´ıquido, [mL/min]
Lista de Tabelas xi
V
G
- velocidade go g´as na garganta [m/s]
V
j
- velocidade do jato, [m/s]
∆P
G
- queda de press˜ao na garganta do Venturi, [cmH
2
O]
X - fra¸c˜ao m´assica acumulada, [adimensional]
S´ımbolos Gregos
β - fator de corre¸c˜ao de Calvert para ∆ P
G
σ - tens˜ao superficial, [dina/cm]
µ
G
- viscosidade do g´as, [kg/ms]
µ
L
- viscosidade do l´ıquido, [kg/ms]
ρ
G
- densidade do g´as, [kg/m
3
]
ρ
L
- densidade do l´ıquido, [kg/m
3
]
ρ
p
- densidade da part´ıcula, [kg/m
3
]
ψ - parˆametro de impacta¸c˜ao inercial, [adimensional]
η - eficiˆencia de coleta, [adimensional]
RESUMO
O lavador Venturi ´e um equipamento simples, de custo m´edio baixo e bastante eficiente,
aplicado na remo¸c˜ao de material particulado e no controle da polui¸c˜ao. O objetivo deste
estudo foi avaliar um sistema de limpeza de g´as utilizando lavadores Venturi de se¸c˜ao cir-
ABSTRACT
Venturi scrubbers are simples, low cost and highly applicable equipments. They are used
in the industry as gas cleaners and in other to control the pollution. The objective of
this work was to evaluate a gas cleaning system using Venturi scrubbers with circular
section to remove particles off a gas flux. The tests were realized with 2,21 and 9,06 µm
particles of phosphate power. The global collection efficiency was determined for 55,2
and 76,8 m/s of gas velocity, 340 and 500 mL/min of liquid flow and for 99 and 132
mm of length throat. From an experimental design 2
4
it was obtained that all variables
studied and the gas velocity´s interaction with liquid flow and with length throat had
influence over the collection efficiency. For 2,21 µm particles the efficience range was
from 53,8 to 86,8% while for 9,06 µm particles it was from 53,4 to 96,5%. The results´
analysis showed that as bigger the gas velocity and the liquid flow are, higher the efficience
gets. It happens because there are more quantity of washing liquid to be atomized with
the liquid flow increase. This atomization gets better with high gas velocities taxes.
Another point observed was that for longer length throat and higher gas velocity, the
collection efficiency grows. What occurs here is that the particles´s residence time inside
the throat was bigger for 132 mm length throat than for 99 mm. And more time, a gas
acceleration resulted on better jet´s atomization. The study of different particles sizes
showed that 9,06 µm were removed more efficiently than particles with medium diameter
of 2,21 µm. Particles with bigger diameters present more inercia, which facilitates the
action of the inercial impaction, the collection mechanism that predominates in Venturi
scrubbers. The jet penetration was another parameter analysed and it represented the
expected behavior: as bigger the liquid flow gets and lower the gas velocity, higher was
the jet penetration length. The experimental results of global collection efficiency were
compared with theorical models like JOHNSTONE et al. (1954), CALVERT et al. (1972)
and modified CALVERT (RIBEIRO, 2005). CALVERT et al. and modified CALVERT
models overestimated the values of dust collection efficiency and although JOHSNTONE
et al.´s mo del has underestimated those values, it was the one that better fitted the
experimental results, because it showed that the collection efficiency was higher for highs
gas velocities.
Keywords: Venturi scrubbers, gas cleanears, global particles collection efficiency.
CAP
´
ITULO 1
Introdu¸c˜ao
A atua¸c˜ao de setores industriais, como metal´urgicas, ind´ustrias de fertilizantes, papel,
tintas, ´oleos, cimento, farinhas, entres v´arios outros leva a impactos ambientais quando
se diz respeito n˜ao somente `a descarga de ´aguas residuais, gera¸c˜ao de rejeitos e res´ıduos
s´olidos, como tamb´em `a emiss˜ao de gases e part´ıculas na atmosfera. De acordo com a
Resolu¸c˜ao CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) N
o
382/2006, emiss˜ao ´e o
lan¸camento na atmosfera de qualquer forma s´olida, l´ıquida ou gasosa. As instala¸c˜oes e
processos qu´ımicos como tamb´em os equipamentos, situados em local fixo, liberam mat´eria
para o meio ambiente atrav´es das chamadas emiss˜oes pontual e fugitiva. A primeira
ocorre quando uma fonte provida de dispositivo para dirigir ou controlar (chamin´e ou
duto) as mat´erias s´olida, gasosa ou l´ıquida lan¸ca esses poluentes para a atmosfera. J´a a
emiss˜ao fugitiva ´e ressaltada quando esta emiss˜ao n˜ao prov´em de uma fonte respons´avel
por dirigir e controlar seu fluxo de mat´erias, como por exemplo, quando a ineficiˆencia de
um equipamento ou uma m´a veda¸c˜ao na tubula¸c˜ao resultam em vazamentos.
A emiss˜ao de part´ıc ulas na faixa de diˆametro de 0,5 µm a 5,0 µm ´e particularmente
prejudicial ao sistema respirat´orio, pois penetram e se depositam no em partes do aparelho
respisrat´orio. Por isso, preocupa¸c˜ao dos ´org˜aos ambientais em rela¸c˜ao `a qualidade do
ar vem aumentando e, assim, as normas e leis ambientais estam cada vez mais r´ıgidas.
Dessa forma, restam `as ind´ustrias se adequarem a estas normas de melhoria estabelecidas.
´
E neste contexto que surgem os equipamentos de limpeza de gases, como os lavadores
Venturi. Estes s˜ao equipamentos s˜ao aplicados no controle da polui¸c˜ao atmosf´erica e
removem de forma eficiente material particulado numa larga faixa granulom´etrica, al´em
Cap´ıtulo 1 - Introdu¸c˜ao 2
de serem compactos e de constru¸c˜ao s imples. Esses lavadores de gases removem o p´o
indesej´avel do fluxo gasoso atr´aves da atomiza¸c˜ao de um jato l´ıquido e da atua¸c˜ao de
mecanismos de coleta de part´ıculas. O principal objetivo desses equipamentos ´e gerar
uma boa distribui¸c˜ao daquele l´ıquido atomizado para que aumente a probabilidade de
choque entre as gotas e as part´ıculas de p´o.
Na literatura encontram-se muitos trabalhos que avaliaram o efeito que vari´aveis como
velocidade do g´as, vaz˜ao de l´ıquido, diˆametro e comprimento da garganta, penetra¸c˜ao do
jato l´ıquido, distribui¸c˜ao das gotas ao longo da garganta do lavador, fra¸c˜ao de filme
l´ıquido e tamanho do material particulado e das gotas tˆem na eficiˆencia de coleta dos
lavadores Venturi. O trabalho de MEILI (2006) foi o ponto de partida dos estudos sobre
lavadores de gases na Faculdade de Engenharia Qu´ımica, da Universidade Federal de
Uberlˆandia. MEILI (2006) utilizou lavadores Venturi de se¸c˜ao circular com diferentes
diˆametros e comprimentos de garganta. Operando com velocidades de g´as de 4, 7 e 10
m/s, ele relatou percentuais de 11 a at´e 100% de remo¸c˜ao de part´ıculas. Assim, este
presente trabalho surgiu com o intuito de dar continuidade `a essa linha de estudo. Para
isso, optou-se por trabalhar apenas com os lavadores de menor diˆametro de garganta
que MEILI (2006) observou serem mais eficientes na separa¸c˜ao do p´o que aqueles de
maior diˆametro de garganta. Os lavadores Venturi de se¸c˜ao circular foram confeccionados
de acr´ılico pela empresa Casa do Acr´ılico, no Rio de Janeiro. O material particulado
usado nos experimentos foi o p´o de rocha fosf´atica e foi escolhido por ser um insumo
essencial para a produ¸c˜ao de fertizantes fosfatados e para consumo de animais e que,
sen˜ao manuseado de forma adequada, pode causar doen¸cas respirat´orias.
Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a efic iˆencia de separa¸c˜ao
de um sistema de limpeza de gases utilizando um lavador Venturi de se¸c˜ao circular.
Aproveitando-se tamb´em para avaliar o efeito que a varia¸c˜ao da velocidade do g´as, da
vaz˜ao do l´ıquido, do comprimento da garganta do Venturi e que part´ıculas com diˆametro
m´edio menor que 10 µm tinham sobre a eficiˆencia global de coleta dos lavadores. Os mo-
delos te´oricos de JOHNSTONE et al. (1954), CALVERT et al. (1972) e CALVERT mo-
dificado (RIBEIRO, 2005) foram testados e comparados com os res ultados das eficiˆencias
experimentais encontradas neste estudo.
CAP
´
ITULO 2
Revis˜ao Bibliogr´afica
2.1 Material Particulado
As part´ıculas com diˆametro aerodinˆamico menor que 10 µm (P M
10
) s˜ao finas, inal´aveis
e, consequentemente, prejudiciais aos seres humanos. Sabe- se que part´ıculas maiores que
10 µm ficam retidas no nariz, na faringe, na laringe ou na traqu´eia, enquanto part´ıculas
menores podem chegar aos pulm˜oes e sedimentar nos alv´eolos e na regi˜ao traqueobronquial
(HINDS, 1982, apud LIMA, 2007).
Este tipo de material s´olido ou l´ıquido fica suspenso no ar, na forma de poeira, neblina,
aerosol, fuma¸ca e fuligem. Suas principais fontes s˜ao os process os de combust˜ao (industrial
ou de ve´ıculos automotivos) e os advindos de fontes naturais.
Dessa forma, com o intuito de controlar a emiss˜ao de part´ıculas para a atmosfera e
proteger o meio ambiente em n´ıvel nacional, o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CO-
NAMA) edita normas administrativas relacionadas `a polui¸c˜ao do ar. No ano de 1986, a Re-
solu¸c˜ao CONAMA 018 instituiu o Programa Nacional de Controle da Polui¸c˜ao do Ar por
ve´ıculos automotores estabelecendo limites m´aximos de emiss˜ao para ve´ıculos e motores
novos. Mais recente, a Resolu¸c˜ao CONAMA 382 de 2006 (www.mma.gov.br/port/conama)
explicitou a necessidade do controle da polui¸c˜ao da fonte geradora por meio de equipa-
mentos de controle do tipo ”fim de tubo”ou processos menos poluentes, principalmente
devido `a dis ponibilidade de tecnologia existente para redu¸c˜ao da emiss˜ao para diversos
processos produtivos. Dentre os equipamentos existentes, os lavadores de gases s˜ao uma
2.2. Lavadores de Gases 4
op¸c˜ao no controle da polui¸c˜ao ambiental.
2.2 Lavadores de Gases
O lavador de g´as ´e um dispositivo empregado no controle da polui¸c˜ao atmosf´erica, na
recupera¸c˜ao de materiais, no resfriamento e na adi¸c˜ao de l´ıquido ou vapor nas correntes
gasosas. As part´ıculas s´olidas presentes em um fluxo de g´as s˜ao coletadas atrav´es do
contato direto com um l´ıquido atomizado, geralmente a ´agua.
Os equipamentos usados no controle de emis s˜ao de part´ıculas baseiam-se em for¸cas
eletrost´aticas e inerciais para a coleta do particulado. Eles s˜ao caracterizados nos seguintes
grupos (FAYED e OTTEN,1984 apud MARTINS COSTA, 2002):
• Torres de spray
• Lavadores de orif´ıcio
• Lavadores ciclˆonicos
• Lavadores Venturi
• Lavadores de leito fibroso
Quando se opta por trabalhar com um equipamento de controle de emiss ˜ao de part´ıculas,
´e importante considerar suas vantagens e desvantagens. Como vantagens de um lavador
de gases tˆem-se:
• Possibilidade de trabalhar com part´ıculas inflam´aveis e explosivas;
• Absor¸c˜ao de g´as e coleta de part´ıcula em uma ´unica unidade;
• Resfriamento de gases quentes;
• Varia¸c˜ao da eficiˆe ncia de coleta;
• Neutraliza¸c˜ao de part´ıculas e gases corrosivos;
• Materiais higrosc´opicos podem ser manuseados sem dific uldades;
• Equipamentos de baixo custo inicial, de f´aceis instala¸c˜ao e manuten¸c˜ao e de geome-
tria simples e compacta.
2.2. Lavadores de Gases 5
J´a como desvantagens, estes coletores apresentam:
• Alto potencial para problemas de corros˜ao;
• O efluente l´ıquido requer tratamento dependendo do contaminante;
• O particulado coletado pode ser contaminado e n˜ao recicl´avel;
• Requer prote¸c˜ao contra resfriamento e o g´as de sa´ıda pode precisar de aquecimento
para evitar foligem vis´ıvel;
• Alto consumo de energia (altas quedas de press˜ao).
2.2.1 Lavadores Venturi
Para s e remover grandes quantidades de part´ıculas micrˆomicas deve-se considerar
o uso de lavadores Venturi. Os lavadores de gases Venturi s˜ao atomizadores de l´ıquido.
Eles funcionam trabalhando com for¸cas de impacta¸c˜ao para atomizar o fluxo de l´ıquido em
pequenas gotas (SCHIFFTNER E HESKETH, 1996). A inten¸c˜ao ´e gerar uma distribui¸c˜ao
uniforme destas gotas para elevar a probabilidade da part´ıcula de p´o se chocar com elas.
Entretanto, produzir pequenas gotas ´e muito dif´ıcil e, mais complicado ainda, ´e conse-
guir uma distribui¸c˜ao uniforme destas gotas. Para se corrigir essas dificuldade, ´e comum
utilizar a entrada de l´ıquido na forma de spray antes da garganta e inje¸c˜ao direta de finas
camadas de l´ıquido (que facilitam sua quebra em pequenas gotas) na garganta do lavador.
Nos lavadores de gases Venturi costuma-se operar com altas velocidades atrav´es da
inje¸c˜ao de ´agua a baixa press˜ao na sua garganta, onde o ar passa usualmente entre 45,72
e 152,40 m/s. Este tipo de lavador pode obter eficiˆencia de at´e 98% para part´ıculas
de diˆametros maiores que 0,5 µm a altas velocidades de g´as na garganta e alta queda
de press˜ao. Existem tamb´em os lavadores de gases do tipo jato Venturi, que diferem do
anterior na inje¸c˜ao da ´agua a alta velocidade, na garganta do lavador (COOPER, ALLEY,
2002).
2.2.2 Funcionamento dos Lavadores Venturi
Um lavador de gases do tipo Venturi comum consiste e m um tubo de se¸c˜ao retangular
ou circular, com trˆes partes distintas: se¸c˜ao convergente, garganta e se¸c˜ao divergente. Na
Figura 2.1 observa-se o esquema de um lavador Venturi.
2.2. Lavadores de Gases 6
Figura 2.1: Vista esquem´atica de um lavador Venturi.
O processo de limpeza do g´as se d´a da seguinte forma: o g´as sujo entra no lavador
pela se¸c˜ao convergente e, em fun¸c˜ao do estreitamento do duto, ele atinge sua velocidade
m´axima na garganta. Em seguida, na se¸c˜ao divergente, o g´as sofre uma desacelera¸c˜ao.
Para a limpeza do g´as, utiliza-se um l´ıquido, normalmente a ´agua. Esta pode ser
injetada de diversas formas no lavador, entretanto, a inje¸c˜ao por meio de orif´ıcios locali-
zados na garganta do Venturi ´e a mais usada. Ao passar pelos orif´ıcios, o l´ıquido assume
a forma de jatos. A acelera¸c˜ao e desacelera¸c˜ao das gotas formadas ´e fruto da velocidade
relativa entre o g´as e as gotas, que permite o aparecimento de uma for¸ca de arraste sobre
as gotas (GONC¸ ALVES, 2000).
Quando o g´as perde energia de press˜ao, ele gera energia suficiente tanto para atomizar
o l´ıquido quanto para acelerar as gotas. Na se¸c˜ao convergente, o g´as ganha velocidade,
transformando energia de press˜ao em energia cin´etica, ou seja, o g´as perde press˜ao. J´a no
difusor, acontece o contr´ario. Em fun¸c˜ao do gradiente de press˜ao adverso, a camada limite
sofre um aumento consider´avel, que pode lev´a-la a uma separa¸c˜ao da parede. Como o
escoamento nos lavadores Venturi ´e turbulento e tamb´em, devido `as dissipa¸c˜oes viscosas,
nem toda a energia cin´etica da se¸c˜ao convergente chega `a se¸c˜ao divergente em forma de
press˜ao. Ent˜ao, a press˜ao na sa´ıda do Venturi ´e menor que na entrada e esta perda de
carga precisa ser compensada por um soprador (GONC¸ALVES, 2000).
A atomiza¸c˜ao do l´ıquido faz c om que a sua ´area superficial aumente muito e isto,
juntamente com a turbulˆencia do escoamento e a alta velocidade do g´as, facilitam a
transferˆencia de massa entre o g´as e o l´ıquido, assim como a coleta do material particulado
pelas gotas.
2.3. Mecanismos de Coleta de Part´ıculas em Lavadores 7
2.3 Mecanismos de Coleta de Part´ıculas em Lavado-
res
Para a coleta de part´ıculas, os equipamentos chamados de coletores de part´ıculas
baseiam-se em for¸cas inercial e eletrost´atica. Pode-se citar os mecanismos inercial, gravi-
tacional, difusional, intercepta¸c˜ao direta e eletrost´atico. Das formas inerciais que atuam
na coleta, as predominantes s˜ao a impacta¸c˜ao inercial, a intercepta¸c˜ao direta e a difus˜ao
browniana, que foram0 descritos a seguir. Mais de um destes mecanismos pode atuar na
coleta das part´ıculas.
2.3.1 Impacta¸c˜ao Inercial
O mecanismo de impacta¸c˜ao inercial ´e considerado o principal que ocorre em lavadores
Venturi. As gotas rec´em-formadas, al´em de estarem praticamente paradas em rela¸c˜ao
ao g´as, s˜ao, em m´edia, maiores que as part´ıculas de p´o. As mol´eculas de g´as leves e,
portanto, com menos quantidade de movimento desviam-se com facilidade das gotas ao se
depararem com elas. J´a, as part´ıculas, com maior massa e in´ercia, n˜ao conseguem mudar
rapidamente sua trajet´oria e chocam-se com alguma gota (GONC¸ ALVES, 2000). Esse
comportamento pode ser visto na Figura 2.1.
Figura 2.2: Mecanismo de coleta por impacta¸c˜ao inercial.
Desta forma, part´ıculas maiores s˜ao coletadas mais facilmente do que part´ıculas me-
nores devido `a sua maior in´ercia e a eficiˆencia de coleta aumenta `a medida que a dife-
ren¸ca da velocidade entre a part´ıcula no g´as e na gota aumenta. Para part´ıculas com
diˆametros maiores que 10 µm, este processo de coleta ´e bastante eficiente. A eficiˆencia
de impacta¸c˜ao ´e diretamente proporcional a um parˆametro de impacta¸c˜ao, que ´e igual
a metade no n´umero de Stokes e representa a for¸ca necess´aria para parar uma part´ıcula
movendo-se inicialmente a uma dada velocidade a a resistˆencia viscosa apresentada pelo
2.3. Mecanismos de Coleta de Part´ıculas em Lavadores 8
fluido (GONC¸ ALVES, 2000). A medida que o valor desse parˆametro aumenta, a eficiˆencia
de impacta¸c˜ao inercial aumenta.
ψ =
ρ
p
.d
2
p
.V
G
18.µ
G
D
d
.C (2.1)
Sendo ρ
p
a densidade da part´ıcula, d
p
o diˆametro da part´ıcula, V
G
a velocidade do
g´as na garganta, µ
G
a viscosidade do g´as, D
d
o diˆametro m´edio de Sauter da gota e C o
fator de corre¸c˜ao de Cunninghan.
C = 1 +
1, 65.10
−7
d
p
(2.2)
Na Equa¸c˜ao 2.1, deve-se usar os valores da vari´aveis em S.I..
O diˆametro m´edio de Sauter da gota l´ıquida foi calculado pela correla¸c˜ao emp´ırica de
NUKIAMA e TANASAWA de 1938 (apud MARTINS COSTA, 2002):
D =
58600
V
G
.
σ
ρ
L
0,5
+ 597.
µ
L
√
ρ
L
σ
0,45
.
1000.
Q
L
Q
G
1,5
(2.3)
Sendo σ a tens˜ao superficial, ρ
L
a densidade do l´ıquido e µ
L
a viscosidade do l´ıquido.
Na Equa¸c˜ao 2.3, deve-se usar os valores em CGS para se obter o diˆametro da gota em
µm.
2.3.2 Intercepta¸c˜ao Direta
J´a a coleta por intercepta¸c˜ao direta apresenta alta eficiˆencia para part´ıculas menores
que 10 µm, que devido a suas pequenas massas tendem a fluirem com o fluxo de g´as. Estas
part´ıculas menores conseguem acompanhar o caminho das linhas de corrente, desviando-
se da gota em seu caminho. Entretanto, mesmo que o centro de gravidade da part´ıcula
n˜ao tenha atingido a superf´ıcie da gota, a coleta acontece quando a linha de corrente
estiver a uma distˆancia da gota menor ou igual ao raio da part´ıcula.
A partir do modelo da esfera isolada, TIEN (apud RIBEIRO, 2005)deduziu a equa¸c˜ao
de eficiˆencia de coleta para esse mecanismo:
η = 1, 5.
d
p
D
d
(2.4)
2.3. Mecanismos de Coleta de Part´ıculas em Lavadores 9
Figura 2.3: Mecanismo de coleta por intercepta¸c˜ao direta.
2.3.3 Difus˜ao Browniana
Um mecanismo dominante para part´ıculas muito pequenas e especialmente significa-
tivo para o intervalo de tamanho de 0,01 a 0,1 µm ´e a difus˜ao browniana.
Figura 2.4: Mecanismo de coleta por difus˜ao browniana.
Estas part´ıculas s˜ao t˜ao pequenas que a ordem de grandeza delas aproxima-se ao
tamanho das mol´eculas do g´as. Assim, em fun¸c˜ao de seu movimento irregular e aleat´orio,
as part´ıculas de p´o chocam-se constantemente com as mol´eculas de g´as e podem acabar
colidindo com a gota.
Ainda existem processos de coleta de part´ıculas como for¸ca centr´ıfuga, condensa¸c˜ao,
atra¸c˜ao eletrost´atica e deposi¸c˜ao gravitacional. A eficiˆencia de cada um destes mecanismos
depende do diˆametro das part´ıculas e das gotas, das condi¸c˜oes operacionais do lavador e
da turbulˆencia do sistema (TAHERI et al., 1969 apud MARTINS COSTA, 2002).
Alguns autores usaram equa¸c˜oes para entender melhor como estes mecanismos de
coleta e cada uma das vari´aveis como comprimento da garganta, velocidade do g´as, vaz˜ao
de l´ıquido, fra¸c˜ao de filme l´ıquido, por exemplo, afetam na eficiˆencia de remo¸c˜ao de
2.4. Modelagem de Lavadores Venturi 10
part´ıculas por parte dos lavadores de gases do tipo Venturi.
2.4 Modelagem de Lavadores Venturi
A modelagem de lavadores Venturi ´e realizada com o objetivo de explicar os mecanis-
mos que operam nesses equipamentos e tamb´em de predizer a eficiˆencia de coleta como
fun¸c˜ao das condi¸c˜oes operacionais e de projeto do Venturi.
2.4.1 Equa¸c˜ao da Penetra¸c˜ao do Jato
A penetra¸c˜ao do jato l´ıquido tem efeito importante na eficiˆencia de lavadores Venturi,
porque s˜ao as caracter´ısticas do jato como velocidade, penetra¸c˜ao, diˆametro e trajet´oria
que determinam as caracter´ısticas da gota (diˆametro, quantidade e distribui¸c˜ao), que s˜ao
as respons´aveis pela coleta do material particulado do fluxo gasoso.
ADELBERG (1967) (apud VISWANATHA, 1983) definiu o comprimento da p ene-
tra¸c˜ao do jato como a distˆancia m´axima que o jato l´ıquido penetra transversalmente no
fluxo de g´as antes de se quebrar em gotas.
De acordo com a equa¸c˜ao de VISWANATHAN et al. (1983) ´e poss´ıvel calcular teori-
camente a penetra¸c˜ao do jato na garganta do Venturi.
l
∗
=
0, 1145.ρ
L
.V
j
.d
o
ρ
G
.V
G
(2.5)
Sendo que l
∗
´e a penetra¸c˜ao do jato, ρ
L
a densidade do l´ıquido, V
j
velocidade do
jato (calculada pela Equa¸c˜ao (2.6)), d
o
diˆametro do orif´ıcio de inje¸c˜ao do l´ıquido, ρ
G
a
densidade do g´as e V
G
´e a ve locidade do g´as.
V
j
=
Q
l
A
o
=
Q
l
Π.d
2
o
4
.N
o
(2.6)
Sendo Q
L
a vaz˜ao de l´ıquido, A
o
a ´area do orif´ıcio de inje¸c˜ao de l´ıquido, e N
o
o n´umero
de orif´ıcios de inje¸c˜ao de l´ıquido.
2.4. Modelagem de Lavadores Venturi 11
2.4.2 Modelos de Eficiˆencia de Coleta
Dentre as vari´aveis que influenciam na eficiˆencia de coleta, pode-se destacar a veloci-
dade do g´as na garganta (V
g
), a pene tra¸c˜ao do jato (l
∗
), o comprimento (L
g
) e o diˆametro
da garganta (D
g
), o diˆametro das part´ıculas (d
p
), a raz˜ao volum´etrica l´ıquido/g´as (L/G),
a distribui¸c˜ao do tamanho da gotas e a dispers˜ao das mesmas na garganta do lavador.
A seguir est˜ao descritas algumas c orrela¸c˜oes utilizadas na determina¸c˜ao da eficiˆencia
de coleta.
Modelo de JOHNSTONE et al., 1954
JOHNSTONE et al. (1954) estudaram teoricamente a importˆancia que os mecanis-
mos de coleta inercial, difusional e e letrost´atica apresentariam na opera¸c˜ao de lavadores
Venturi. Suas an´alises mostraram que o mecanismo de impacta¸c˜ao inercial era o predo-
minante nestes equipamentos. Os ensaios foram realizados em lavadores com diˆametros
de garganta de 28,575 e 38,100 mm e as velocidades de g´as trabalhadas foram de 60,960
e 201,168 m/s.
A equa¸c˜ao de JOHNSTONE et al. ´e simples, o que proporciona facilidade em seu uso.
η = 1 − exp
−k.Q
L
Q
G
.
√
ψ
(2.7)
As vaz˜oes de l´ıquido e de g´as s˜ao dada respectivamente por Q
L
e Q
G
respectivamente,
sendo ψ o parˆametro de impacta¸c˜ao inercial adimensional dado pela Equa¸c˜ao (??) e k um
fator emp´ırico de JOHSNTONE com valor usual entre 13 e 27.
Neste modelo o parˆametro de impacta¸c˜ao inercial (Eq. 2.1) inclui o diˆametro da
part´ıcula, o que torna poss´ıvel o c´alculo de eficiˆencias fracion´arias de um p´o com deter-
minada distribui¸c˜ao granulom´etrica.
Modelo de CALVERT et al., 1972
Neste modelo a eficiˆencia de coleta foi considerada como fun¸c˜ao do parˆametro inercial
(ψ), igual a metade do n´umero de Stokes.
η = 1 − exp
2.Q
L
.V
G
.ρ
L
.D
55.Q
G
.µ
G
.F (ψ, f)
(2.8)
2.4. Modelagem de Lavadores Venturi 12
Aqui F ´e fun¸c˜ao de f e do parˆametro de impacta¸c˜ao inercial ψ e ´e representada por:
F (ψ, f) =
1
2.ψ
−0, 7 − 2.ψ.f + 1, 4. ln
2.ψ.f + 0, 7
0, 7
+
0, 49
0, 7 + 2.ψ

(2.9)
A vari´avel f desempenha o papel de um fator emp´ırico de ajuste. Segundo GALV
˜
AO
FILHO (1979) (apud MARTINS C OSTA, 2002), o valor de f de 0,2 ´e uma boa estimativa
para poeira hidrof´obica e 0,45 para hidrof´ılica.
De acordo c om RUDNIC K et al. (1986), mesmo que a express˜ao alg´ebrica do modelo
de CALVERT et al. (1972) apresente facilidade na sua aplica¸c˜ao, suas predi¸c˜oes s˜ao muito
dependentes da escolha do parˆametro f.
Modelo de LEITH e COOPER, 1980
Ap´os um tratamento matem´atico da teoria da penetra¸c˜ao de CALVERT (apud MAR-
TINS COSTA, 2002), LEITH e COOPER propuseram a equa¸c˜ao 2.10 para avaliar a
eficiˆencia de coleta de um lavador Venturi.
η = 1 − exp[−0, 124.
f
2
β
.N] (2.10)
Sendo f o fator emp´ırico usado por CALVERT (1972), β o fator de corre¸c˜ao de
CALVERT (1972) para a queda de press˜ao na garganta do Venturi e N ´e dado pela
express˜ao 2.11.
N =
C.ρ
p
.d
2
p
.∆P
G
18.µ
2
G
(2.11)
A queda de press˜ao na garganta do Venturi, ∆P
G
´e dada por:
∆P
G
=
1
2
.β.V
2
G
.ρ
L
.
Q
L
Q
G
(2.12)
Modelo de CALVERT Modificado, 2005
Diante de seus resultados, RIBEIRO (2005) propˆos um novo modelo para ajustar os
pontos te´oricos aos experimentais. Assim, baseando-se no modelo de CALVERT et al.
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 13
(1972), por ser um modelo cl´assico, propˆos uma modifica¸c˜ao no parˆametro f em fun¸c˜ao
do comprimento da garganta (L
g
). O modelo foi ajustado para lavadores Venturi de se¸c˜ao
retangular, com comprimentos de garganta de 6,5, 12,5 e 18,5 cm, velocidade de g´as de
64 m/s e vaz˜oes de l´ıquido de 300, 600 e 900 cm
3
/min.
f = 0, 5161.L
0,3005
g
(2.13)
A validade deste modelo foi verificada pela boa concordˆancia dos valores experimen-
tais de eficiˆencia global observados com valores estimados pelo modelo de CALVERT
modificado.
2.5 Artigos Experimentais com Lavadores Venturi
BEHIE e BEECKAMANS (1974) demonstraram que o diˆametro e a localiza¸c˜ao do
orif´ıcio de inje¸c˜ao afetam na eficiˆencia de coleta de lavadores Venturi. Eles avaliaram
trˆes diferentes arranjos de dois sistemas de inje¸c˜ao de l´ıquido com a velocidade do g´as na
faixa de 23,4 a 49,7 m/s. O sistema 1 tinha orif´ıcio de inje¸c˜ao de 0,5 mm e o 2, de 2,0
mm. O material particulado tinha tamanhos de 0,8, 1,6, 2,9 e 5,0 µm. Dentre as v´arias
conclus˜oes pertinentes que puderam ser obtidas, a mais importante foi a de que a teoria em
algumas circunstˆancias subestima a eficiˆencia de coleta especialmente para as part´ıculas
maiores. Os c´alculos mostraram que para part´ıculas de 3,0 µm ou maiores, o tamanho
da part´ıcula n˜ao interfere na eficiˆencia de coleta te´orica. J´a para part´ıculas de 5,0 µm a
eficiˆencia de coleta aumentou consideravelmente quando comparada com a eficiˆencia de
remo¸c˜ao de part´ıculas com diˆametro de 2,9 µm sob as mesmas condi¸c˜oes. As raz˜oes destes
comportamentos foram relacionadas com o mecanismo do jato. Os resultados mostraram
que a taxa de acelera¸c˜ao da gota foi muito menor que a esperada. Esta acelera¸c ˜ao lenta das
gotas ocorreria por um longo per´ıodo de tempo, o que resultaria no aumento da captura
do aerossol com as maiores part´ıculas. Com as part´ıculas menores, a lenta acelera¸c˜ao das
gotas resultaria em uma eficiˆencia de coleta por impacta¸c˜ao t˜ao baixa que a eficiˆencia de
coleta global do lavador seria negativamente afetada. Estas observa¸c˜oes foram notadas
para as baixas velocidades de g´as. Finalmente, avaliou-se que a eficiˆencia de coleta foi
maior para o sistema de inje¸c˜ao com orif´ıcios de 0,5 mm que para o sistema com orif´ıcios
de 2,0 mm. De uma forma geral, a inje¸c˜ao de l´ıquido por apenas um lado do lavador
resultou em eficiˆencias mais altas. O n´umero reduzido de orif´ıcios de inje¸c˜ao implicou em
um acr´escimo da velocidade de inje¸c˜ao do l´ıquido e tamb´em na press˜ao de inje¸c˜ao.
O objetivo de PLACEK e PETERS (1981) estudaram o efeito de algumas vari´aveis
na performance de um lavador de g´as do tipo Venturi. As condi¸c˜oes operacionais es-
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 14
colhidas representavam valores tipicamente encontrados em aplica¸c˜oes industriais. As
vari´aveis raz˜ao volum´etrica l´ıquido-g´as e velocidade do g´as foram as que apresentaram
maior influˆencia na performance do lavador. Observou-se que, com o aumento da raz˜ao
volum´etrica l´ıquido-g´as o diˆametro m´edio de Sauter aumentava, resultando em um n´umero
de Stokes menor. Este efeito tamb´em afetou diretamente no aumento da concentra¸c˜ao
das gotas. Notou-se que o diˆametro m´edio de Sauter sofre influˆencia da velocidade do g´as.
Para uma raz˜ao l´ıquido-g´as de 0,008 e caracter´ısticas de inje¸c˜ao de l´ıquido fixas, houve
um acr´escimo na eficiˆencia de coleta com o aumento da velocidade do g´as. Isto ocorreu
porque segundo a equa¸c˜ao de NUKIYAMA e TANASAWA (1938) o spray quebrou-se em
mais e menores gotas com o aumento da velocidade do g´as. Outra raz˜ao tamb´em ´e que,
como mais gotas foram formadas, a concentra¸c˜ao das mesmas aumentou, o que afetou
positivamente na eficiˆencia de coleta. O comprimento da garganta do lavador Venturi foi
tamb´em uma das vari´aveis estudadas. Trˆes comprimentos de garganta foram avaliados:
0,1, 0,3 e 1,0 m e viu-se que com o aumento do comprimento, a eficiˆencia de coleta era
maior, j´a que o tempo de contato entre a gota e part´ıcula era maior.
VISWANATHAN et al. (1983) estudaram o comprimento da penetra¸c˜ao do jato em
lavadores Venturi. Este parˆametro foi definido por ADELBERG (1967) (apud VISWA-
NATHAN, 1983) como a distˆancia m´axima que um jato l´ıquido penetra em um fluxo de
g´as antes de se quebrar em gotas. Neste trabalho, as caracter´ısticas da penetra¸c˜ao do jato
foram determinadas a partir de fotografias tiradas na dire¸c˜ao perpendicular `a da inje¸c˜ao
do l´ıquido. A face em que a cˆamera focalizava continha uma escala para facilitar a medi¸c˜ao
do comprimento do jato. O l´ıquido de lavagem era distribu´ıdo em 17 orif´ıcios ao longo das
faces da garganta do lavador. Orif´ıcios de 1,397, 2,108, 2,565 e 3,860 mm foram usados.
A velocidade do g´as variava de 36 a 125 m/s enquanto a velocidade de inje¸c˜ao do l´ıquido
ia de 1,2 a 18 m/s. Os autores perceberam que foi imposs´ıvel calcular o comprimento
do jato com base nas fotografias, j´a que n˜ao identificaram claramente o ponto inicial de
quebra do cilindro l´ıquido. Portanto, o c´alculo foi feito a partir de uma equa¸c˜ao que mos-
trou que o aumento da raz˜ao volum´etrica l´ıquido-g´as ajudava o jato a atingir o centro do
lavador com uma boa cobertura da garganta. Entretando, eles conclu´ıram que o aumento
indiscriminado dessa raz˜ao volum´etrica l´ıquido-g´as poderia diminuir a eficiˆencia de coleta
de part´ıculas quando a taxa de filme l´ıquido aumentava como resultado de penetra¸c˜oes
excessivas do jato.
RUDNICK et al. (1986) obtiveram res ultados experimentais para v´arias condi¸c˜oes
operacionais e os comparou com a predi¸c˜ao de importantes mo de los te´oricos de eficiˆencia.
Foram usados trˆes lavadores Venturi de se¸c˜ao circular confeccionados de acr´ılico. Os
lavadores tinham diˆametro de garganta de 32, 54 e 76 mm. Como l´ıquido de lavagem
utilizou-se ´agua destilada e este era introduzido nos lavadores de quatro formas distintas:
(1) introduziu-se ´agua a 29 mm acima da entrada da se¸c˜ao convergente por meio de uma
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 15
fenda circunferencial de 0,6 mm de largura na parede do duto; (2) a ´agua era introduzida
para baixa na parede 15 mm acima da entrada da se¸c˜ao convergente atrav´es de uma
abertura anular de 1,0 mm; (3) atrav´es de uma abertura concˆentrica de 14,2 mm de
diˆametro, injetou-se o l´ıquido de lavagem para baixo na se¸c˜ao c onvergente e (4) com o
objetivo de se obter uma distribui¸c˜ao radialmente uniforme da ´agua, usou-se 12 orif´ıcios
de 4,8 mm para injetar ´agua para baixo na entrada da se¸c˜ao convergente. Para medir a
queda de press˜ao no Venturi, um manˆometro foi utilizado. As amostras de aerossol foram
coletadas isocineticamente atrav´es de sondas de 7,5 mm de diˆametro interno. As amostras
de aerossol foram contadas e medidas em 23 intervalos de tamanhos cobrindo uma faixa de
diˆametro de 0,32 a 2,8 µm Os resultados foram comparados com os modelos de YUNG et
al. (apud RUDNICK, 1986), CALVERT et al. e BOLL. Todos os modelos apresentaram
bons resultados com o aumento o tamanho da garganta. O modelo de CALVERT deve
ser usado com cautela pois suas predi¸c˜oes dependem muito do parˆametro f escolhido.
J´a o modelo de YUNG foi o que apresentou melhores resultados dos modelos testados,
enquanto do modelo de BOLL n˜ao obtiveram bons resultados nos seus experimentos.
Os resultados experimentais e a deposi¸c˜ao de aerossol de um lavador Venturi com
opera¸c˜ao do tipo self-priming foram avaliados por MAYINGER e LEHNER (1995). Ao
contr´ario das inje¸c˜oes de l´ıquido usuais, nas quais o l´ıquido ´e bombeado para dentro do
Venturi, a opera¸c˜ao self-priming ocorre pela diferen¸ca de press˜ao entre o exterior e o
interior da garganta do Venturi surgida da press˜ao hidroest´atica do l´ıquido e pela press˜ao
est´atica do fluxo de g´as. A ´agua vinha de um tanque posicionado em um n´ıvel superior
ao lavador Venturi e a press˜ao hidroest´atica era variada por diferentes quantidades de
´agua dentro do tanque. O l´ıquido era injetado atrav´es de v´arios orif´ıcios ao longo da
garganta do Venturi, situados perpendicularmente ao fluxo de g´as. A garganta do lavador
era retangular com o intuito de se obter uma distribui¸c˜ao uniforme do l´ıquido de lavagem
ao longo de toda se¸c˜ao. Finas part´ıculas de di´oxido de titˆanio eram injetadas no fluxo de
g´as. Essas part´ıculas foram escolhidas em fun¸c˜ao de seus pequenos diˆametros de 0,1 a 1,4
µm sendo o diˆametro m´edio 0,8 µm. Para medir a distribui¸c˜ao de part´ıculas e avaliar a
eficiˆencia fracion´aria de separa¸c˜ao utilizou-se um empactador de baixa press˜ao, no qual
um fluxo isocin´etico foi aspirado por meio de um equipamento de amostragem. Com a
conclus˜ao deste trabalho notou-se que lavadores Venturi operando no modo self-priming
eram ideais para separa¸c˜ao de part´ıculas finas e que a eficiˆencia de coleta aumentava
com altas cargas de l´ıquido, o que pˆode ser alcan¸cado com altas diferen¸cas de press˜ao.
Observou-se tamb´em com este trabalho que um aumento no n´umero de inje¸c˜oes de l´ıquido
de lavagem s´o era vantajoso quando existia uma recarga de l´ıquido por n´ıvel, j´a que a
eficiˆencia de separa¸c˜ao era sens´ıvel `a quantidade de l´ıquido. E finalmente, mostrou-se
que um lavador operando no modo self-priming a carga de l´ıquido aumentava com a
diminui¸c˜ao da velocidade do g´as.
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 16
Lavadores Venturi operando na remo¸c˜ao de part´ıculas inal´aveis foram estudados expe-
rimentalmente neste trabalho de OLIVEIRA e COURY (1996). Os equipamentos usados
aqui foram projetados para um diˆametro de corte aerodinˆamico de 1,0 µm. Part´ıculas de
diˆametros de 0,75, 2,0, 4,0, 7,5 e 15,0 µm e comprimentos de garganta de 0,023, 0,063 e
0,096 m foram avaliados variando-se a vaz˜ao de l´ıquido de 5 x 10
−6
a 55 x 10
−6
m
3
/s.
A vaz˜ao de g´as era mantida constante em 0,056 m
3
/s. Os resultados mostraram que
part´ıculas maiores que 4,0 µm eram praticamente todas removidas. Isto j´a era esperado
j´a que o Venturi foi projetado para um diˆametro de corte aerodinˆamico de part´ıcula de 1,0
µm. J´a as part´ıculas de 2,0 µm relataram-se valores de eficiˆencia de coleta de 70 a quase
100% com o aumento da vaz˜ao de l´ıquido. Um comportamento diferente foi apresentado
pelas part´ıculas de 0,75 µm: a medida que a vaz˜ao de l´ıquido aumentou a eficiˆencia de-
cresceu de 70% de coleta at´e atingir um valor m´ınimo em torno de 35% e depois, voltou
a aumentar. Este comportamento levou `a conclus˜ao de que para a remo¸c˜ao de part´ıculas
submicrˆomicas, a eficiˆencia do lavador Venturi era fun¸c˜ao da vaz˜ao do l´ıquido de lavagem.
PULLEY (1997) modelou o desempenho de lavadores de gases Venturi. A performance
de lavadores Venturi ´e expressa em termos de queda de press˜ao e de eficiˆencia de coleta de
part´ıculas. O modelo de AZZOPARDI et al (1991) (apud PULLEY, 1997) que incorpora
fenˆomenos de fluxo l´ıquido-g´as foi ampliado neste trabalho para incluir a predi¸c˜ao de
remo¸c˜ao de part´ıculas baseada na coleta inercial. Para isso utilizou-se Venturis do tipo
wetted approach de RUDNICK et al. (1986) e Venturis com inje¸c˜ao na garganta de YUNG
et al. (1984) (apud PULLEY, 1997). Em toda a parte exp erimental ar foi usado como g´as
e ´agua foi o l´ıquido de lavagem. Os resultados mostraram que o modelo de AZZOPARDI
et al. apresentou boa concordˆancia para a queda de press˜ao nos Venturis para os dois
tipos de inj e¸c˜ao de l´ıquido trabalhados. Extendendo-se esse modelo para incluir a coleta
de part´ıculas no lavador Venturi, baseado somente no mecanismo inercial, mostrou-se um
significante aumento na predi¸c˜ao da remo¸c˜ao de part´ıculas.
ANANTHANARAYANAN e VISWANATHAN (1999) utilizaram um modelo bidi-
mensional simplificado para prever a distribui¸c˜ao do fluxo de l´ıquido e da eficiˆencia de
coleta em um lavador Venturi de se¸c˜ao circular. Este modelo levava em conta: (a) o com-
primento da penetra¸c˜ao do jato, (b) m´a distribui¸c˜ao das gotas de l´ıquido, (c) momento
inicial do l´ıquido, (d) movimento da gota na dire¸c˜ao axial por convec¸c˜ao e na dire¸c˜ao
radial exclusivamente pela difus˜ao convectiva, (e) distribui¸c˜ao n˜ao uniforme do p´o na
entrada, (f) movimento do p´o na dire¸c˜ao axial devido a um mecanismo de convectivo e
na dire¸c˜ao radial em fun¸c˜ao de um mecanismo de difus˜ao convectiva e (g) coleta do ma-
terial particulado pelo mecanismo de impacta¸c˜ao inercial. Os resultados mostraram que
na regi˜ao de raz˜ao l´ıquido-g´as alta, a turbulˆencia causada pela intera¸c˜ao entre os jatos
pˆode ser contabilizada usando-se um n´umero de Peclet pequeno. O modelo previu baixas
grades de eficiˆencia para todos os tamanhos de part´ıculas (que variavam de 0,2 a 1,6 µm),
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 17
com o desvio aumentando com a diminui¸c˜ao do tamanho da part´ıcula. E, finalmente,
conclui-se que para se obter uma ´otima utiliza¸c˜ao do l´ıquido e altas eficiˆencias de coleta
em lavadores cil´ındricos, o n´umero Venturi obtido foi de 1,5 x 10
−3
, que ´e a mesma faixa
para unidades de lavadores retangulares. O n´umero Venturi (V
N
) ´e uma combina¸c˜ao adi-
mensional dos efeitos da velocidade do g´as na garganta, vaz˜ao volum´etrica l´ıquido-g´as,
diˆametro e n´umero de orif´ıcios de inje¸c˜ao e da raz˜ao da garganta (que ´e a raz˜ao entre a
profundidade e a largura da garganta).
Um lavador Venturi convencional, operando verticamente e usado como sistema de
controle da polui¸c˜ao do ar foi escolhido por AGRANOVSKI e WHITCOMBE (2000) para
este estudo. Este lavador e ra utilizado para remover part´ıculas de 0,1 a 1,0 µm com velo-
cidade do g´as de 19,0 m/s e apresentava dificuldades na remo¸c˜ao da fra¸c˜ao de part´ıculas
submicrˆomicas relatando eficiˆencias de 79%, valor abaixo do esperado. Examinando-se
o equipamento observou-se que o sistema de irriga¸c˜ao havia sido mal projetado e por
isso, as baixas eficiˆencias. A ´agua era injetada 1 m acima da garganta e o orif´ıcio de
inje¸c˜ao era largo, o que reduzia a atomiza¸c˜ao do l´ıquido. Este arranjo do sistema de
inje¸c˜ao levava `a forma¸c˜ao de um filme l´ıquido nas paredes do Venturi, evitando que este
l´ıquido tivesse contato com o fluxo de g´as contaminado. Sendo assim, para melhorar a
performance do lavador, o ponto de inje¸c˜ao foi colocado perto da garganta, estendendo-se
o tubo de inje¸c˜ao de l´ıquido para mais um metro dentro do lavador. Isto permitiu que
o jato l´ıquido penetrasse diretamente na regi˜ao de maior velocidade do g´as dentro do
Venturi. Os resultados dessa modifica¸c˜ao mostraram que houve um aumento de 13% na
coleta das part´ıculas. Esse aumento de 79 para 92% na eficiˆencia de coleta levou a um
pequeno aumento na queda de press˜ao do sistema.
Atrav´es de uma t´ecnica de difra¸c˜ao a laser ALONSO et al. (2001) estudaram o
tamanho das gotas formadas no interior de um lavador Venturi cil´ındrico. A inje¸c˜ao de
l´ıquido foi feita de duas formas, sendo elas jato na garganta e filme na dire¸c˜ao contr´aria `a
se¸c˜ao convergente. Na inje¸c˜ao na forma de jato foram realizadas duas ao longo da garganta
do Venturi e uma no final da se¸c˜ao divergente. As condi¸c˜oes operacionais trabalhadas aqui
foram de 50 a 90 m/s de velocidade do g´as e 0,5 a 2,01 L/m
3
de raz˜ao volum´etrica l´ıquido-
g´as. Ent˜ao, a an´alise dos dados experimentais mostrou que o tamanho das gotas sofreu
mais efeito da velocidade do g´as do que a raz˜ao volum´etrica l´ıquido-g´as. Foi poss´ıvel
concluir tamb´em que o tamanho das gotas variava ao longo do Venturi, especialmente na
garganta e que n˜ao houve grande diferen¸ca de medidas deste tamanho entre as inje¸c˜oes
na forma de jato e de filme.
Considerando-se a importˆancia da dinˆamica do jato, especialmente a penetra¸c˜ao do
jato, na eficiˆencia de coleta em lavadores Venturi, GONC¸ ALVES et al. (2002) apresenta-
ram uma descri¸c˜ao matem´atica da trajet´oria, da quebra e da penetra¸c˜ao do jato em um
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 18
lavador retangular. A inje¸c˜ao de l´ıquido era feita na garganta do Venturi atrav´es de um
´unico orif´ıcio. Os valores das vari´aveis velocidade do jato e velocidade do g´as na garganta
usados no procedimento experimental eram respectivamente de 6,07 a 15,9 m/s e 58,3 a
74,9 m/s. Sendo assim, notou-se que o jato l´ıquido perdia massa continuamente, ou seja,
ele atomizava gradualmente. Viu-se que o ponto de atomiza¸c˜ao n˜ao era ´unico e que a
atomiza¸c˜ao iniciava-s e ap´os uma certa distˆancia do orif´ıcio de inje¸c˜ao do l´ıquido.
A distribui¸c˜ao das gotas tem importˆancia significativa na performance de lavadores
Venturi, uma vez que assegurando-se uma boa distribui¸c˜ao do l´ıquido pode-se garantir o
aumento da eficiˆencia de coleta com um uso m´ınimo de l´ıquido. Por iss o, GONC¸ ALVES et
al. (2004) examinaram te´orica e experimentalmente a distribui¸c˜ao das gotas num lavador
Venturi retangular operando horizontalmente. O l´ıquido era injetado atrav´es de um ´unico
orif´ıcio de 1,0 mm de diˆametro a uma distˆancia de 31,5 mm depois do in´ıcio da garganta
e as velocidades de g´as e vaz˜oes de l´ıquido usadas foram de 58,3 a 74,6 m/s e 286, 559
e 853 mL/min, res pectivamente. Uma sonda com 2,7 mm de diˆametro interno foi usada
para remover l´ıquido isocineticamente de v´arios pontos dentro do equipamento, tanto que
foi poss´ıvel estudar a distribui¸c˜ao de l´ıquido pr´oxima ao ponto de inje¸c˜ao. Dessa forma,
os autores observaram que existiam regi˜oes de alta e baixa concentra¸c˜ao de l´ıquido na
garganta de um lavador Venturi Peasy-Anthony e que vari´aveis como velocidades do g´as
e do jato influenciavam na cobertura de l´ıquido na garganta do Venturi. A distribui¸c˜ao
das gotas predita pelo modelo proposto representou bem os dados experimentais.
MARTINS COSTA et al. (2005) trabalharam com um lavador Venturi de se¸c˜ao re-
tangular que operava horizontalmente. O l´ıquido de lavagem era introduzido na garganta
por meio de um ´unico orif´ıcio de 1,0 mm de diˆametro. O material particulado utili-
zado foi uma rocha mineral de diˆametro m´edio de 5,8 µm. Os dois pontos de amostras
isocin´eticas loc alizavam-se antes do lavador e ap´os o ciclone. As conclus˜oes obtidas fo-
ram que a eficiˆencia de coleta aumentava com o aumento da vaz˜ao de l´ıquido at´e certo
ponto, quando a penetra¸c˜ao excessiva do jato pˆode ter sido respons´avel por uma r´apida
forma¸c˜ao de um filme l´ıquido, diminuindo consideravelmente a quantidade de l´ıquido pre-
sente na forma de gotas. E as curvas da grade de eficiˆencia exibiram um valor m´ınimo
para part´ıculas de 0,3 µm de diˆametro, indicando que dois mecanismos podem ter atuado:
um para grandes part´ıculas e outro para part´ıculas menores.
Ainda em 2005, RIBEIRO testou lavadores Venturi de se¸c˜ao retangular com inje¸c˜ao
de l´ıquido de 1 a 5 orif´ıcios de 1 mm de diˆametro distribu´ıdos na garganta dos lava-
dores. Foram utilizados dois planejamentos experimentais para a realiza¸c˜ao dos ensaios
experimentais. O primeiro estudou a influˆencia da vaz˜ao de l´ıquido na faixa de 300 a 900
cm
3
/min, do comprimento da garganta de 6,5 a 18,5 cm e de n´umeros de orif´ıcios de 1 a 5.
A velocidade do g´as era mantida constante a 69,33 m/s. O segundo planejamento utilizou
2.5. Artigos Expe rimentais com Lavadores Venturi 19
apenas 1 orif´ıcio de inje¸c˜ao de l´ıquido, enquanto variou-se a velocidade do g´as de 58,66
a 69,33 m/s. Os resultados do primeiro planejamento, relataram eficiˆencias de coleta de
50 a
CAP
´
ITULO 3
Materiais e M´etodos
3.1 Material Particulado
O material particulado escolhido para ser disperso na corrente gasosa foi p´o de rocha
fosf´atica, fornecido pela empresa Fosf´ertil - Fertilizantes Fosfatados S. A. de Patos de
Minas (MG). A densidade do material foi medida por MEILI (2006) atrav´es da t´ecnica
de picnometria `a quente e o valor resultante foi de 3,04 g/cm
3
.
Originalmente, o material tinha diˆametro m´edio de 59,90 µm. A an´alise granu-
lom´etrica foi feita no equipamento M alvern Mastersizer, cujo m´etodo ´e por difras˜ao a
laser.O material era levado a estufa por um per´ıodo de 24 horas antes de ser mo´ıdo em
um moinho de bolas de porcelana durante tempo suficiente para atingir o tamanho de-
sejado. Neste trabalho foram usados dois diˆametros distintos do material: 2,21 e 9,06
µm. O tempo de permanˆencia no moinho variava de acordo com o tamanho da part´ıcula
que seria trabalhada. Esta etapa do projeto demorou aproximadamente 3 meses, porque
o moinho n˜ao operava de forma representativa, j´a que ele demorava cerca de 20 horas
para atingir um diˆametro de 12,0 µm e em quest˜ao de duas a cinco horas de moagem
o tamanho do material diminu´ıa para cerca de 2,0 µm. E foi por este motivo que n˜ao
foi poss´ıvel trabalhar com tamanhos de part´ıculas igualmente espa¸cados entre 2,21 e 9,06
µm.
Quando o material particulado atingia o tamanho desejado, ele era mantido na estufa e
s´o era retirado direto para sua utiliza¸c˜ao nos experimentos para garantir que as part´ıculas
3.1. Material Particulado 21
fossem alimentadas com o m´ınimo de umidade poss´ıvel, evitando, assim, a aglomera¸c˜ao
do p´o no interior da tubula¸c˜ao.
O menor diˆametro m´edio de Sauter da rocha fosf´atica foi de 2,21 µm e a distribui¸c˜ao
de tamanho ´e apresentada na Tabela 3.1.
Tabela 3.1: Distribui¸c˜ao de tamanho da rocha fosf´atica para um diˆametro m´edio de Sauter
de D
[3,2]
= 2,21 µm.
Faixa de diˆametros [µm] Diˆametro m´edio [µm] % em volume
0,05 - 0,36 0,205 1,11
0,36 - 0,67 0,515 6,62
0,67 - 1,24 0,955 12,34
1,24 - 2,28 1,760 12,72
2,28 - 4,19 3,235 7,59
4,19 - 7,72 5,955 12,82
7,72 - 14,22 10,970 14,12
14,22 - 26,20 20,210 13,87
26,20 - 41,43 33,815 10,6
41,43 - 76,32 58,875 7,73
O Malven Martersizer indicou para a maior granulometria um diˆametro m´edio de
Sauter de 9,06 µm. A Tabela 3.2 mostra a distribui¸c˜ao de tamanho do material.
Tabela 3.2: Distribui¸c˜ao de tamanho da rocha fosf´atica para um diˆametro m´edio de Sauter
de D
[3,2]
= 9,06 µm.
Faixa de diˆametros [µm] Diˆametro m´edio [µm] % em volume
0,05 - 3,09 1,570 3,73
3,09 - 4,19 3,640 8,65
4,19 - 5,69 4,940 12,66
5,69 - 7,72 6,705 9,53
7,72 - 9,00 8,360 4,47
9,00 - 12,21 10,605 9,14
12,21 - 19,31 15,760 12,83
19,31 - 30,53 24,920 14,45
30,53 - 56,23 43,380 18,25
56,23 - 120,67 88,450 6,24
Os dados da an´alise granulom´etrica dos dois tamanhos de part´ıculas foram ajustados
de acordo com a equa¸c˜ao do modelo de Rosin-Rammler-Bennet (RRB) (Equa¸c˜ao (3.1)).
Os valores dos parˆametros e do coeficiente de correla¸c˜ao encontram-se na Tabela (3.3) e
as curvas de ajuste do modelo RRB, nas Figuras 3.1 e 3.2.
X = 1 − exp
−
D
d
50
n
(3.1)
3.2. O L´2F47ao5(L)4(de5(L)625((a)31(v)63(agem5(L)12e5(L)12a5(L)12Inje¸)500(c)8(˜)5512ao5(L)4(do5(L)125(´)438F47L)125(2F47ao5(11748(2.)-8)]TJET01-85.39779.268.868BT/q[]0d0J0.398w00.199m453.5430.199lS01-85.453.5440.398g0G1001-85.0453.544-22.410g0G1001-85.039-779.256.85BT/F47110955Tf85.039783.638.58[(3.)1T)8(a)1(b)-272e5(1(la)-2721(23)1()-409(V)82(alo)1(res)-273(dos)-273(par)1(ˆ)490(ametro)1(s)]TJ/F20955Tf85.0182.008-83.)1d
3.3. Sistema de Alimenta¸c˜ao do P´o 23
3.3 Sistema de Alimenta¸c˜ao do P´o
A alimenta¸c˜ao do material particulado ao lavador Venturi foi realizada com o uso
de um gerador de p´o do tipo prato girat´orio mostrado na Figura 3.3. Este prato de
a¸co inoxid´avel continha um sulco semi-circular [1] onde a rocha fosf´atica era depositada.
Ainda sobre o prato girat´orio existia um sistema de c ompacta¸c˜ao do material particulado
no sulco constitu´ıdo por um raspador de borracha [2]. O p´o era aspirado do sulco atrav´es
de um tubo Venturi [3] por meio da passagem de ar comprimido a alta velocidade.
Figura 3.3: Alimentador de p´o do tipo prato girat´orio.
Alimenta¸c˜ao da rocha fosf´atica era calibrada antes do in´ıcio de cada experimento e
repetida at´e que a alimenta¸c˜ao n˜ao estivesse sofrendo varia¸c˜oes. Um filtro de polipropileno
era pesado e o material era inj etado nele por um per´ıodo de 3 minutos. Em seguida, o
filtro era novamente pesado e repetia-se o procedimento at´e que houvesse reprodu¸c˜ao da
quantidade de p´o injetada no filtro.
3.4 Os Lavadores Venturi
O sistema experimental usado neste trabalho apresentava um lavador Venturi de se¸c˜ao
circular operando horizontalmente. O Venturi era de acr´ılico o que permitiu observar
claramente a forma¸c˜ao da n´evoa de gotas. Os dois lavadores estudados tinham os mesmos
comprimentos e ˆangulos das se¸c˜oes convergentes e divergentes e o mesmo diˆametro de
garganta de 23 mm, sendo a ´unica diferen¸ca entre eles o comprimento da garganda (Tabela
3.4. O menor comprimento era de 99 mm e o maior de 132 mm.
3.5. O Ciclone 24
Figura 3.4: Lavadores Venturi de 132 mm (a) e de 99 mm (b).
Tabela 3.4: Dimens˜oes dos lavadores Venturi.
Lavador Comprimento da Comprimento da Comprimento da Diˆametro da
Venturi se¸c˜ao convergente garganta se¸c˜ao divergente garganta
[mm] [mm] [mm] [mm]
1 34 129 99 23
2 34 129 132 23
3.5 O Ciclone
No final na unidade experimental, existia um separador ciclˆonico. No overflow do
equipamento era descartado para a atmosfera o material particulado n˜ao coletado pelo
lavador Venturi. J´a, para cada condi¸c˜ao operacional trabalhada, eram recolhidas trˆes
amostras do p´o de rocha fosf´atica removido do fluxo gasoso pelo lavador, juntamente com
a ´agua. As dimens˜oes do ciclone utilizado est˜ao apresentadas na Figura 3.5.
3.6. Procedimento Experimental 25
Figura 3.5: Esquema do separador ciclˆonico.
3.6 Procedimento Experimental
Para a realiza¸c˜ao dos ensaios, um sistema experimental como o apresentado na Figura
3.6 foi utilizado. Ele era constitu´ıdo p elos seguintes dispositivos:
1. Soprador do tipo Kepler Webber R16Y de 7,5 cv;
2. V´alvula para ajuste da vaz˜ao de ar;
3. Alimentador do tipo prato girat´orio;
4. Lavador Venturi;
5. Bomba perist´altica;
6. Ciclone.
O soprador gerava uma corrente de g´as limpo no interior da tubula¸c˜ao de 2” de
diˆametro. A vaz˜ao do g´as era medida com um anemˆometro e ajustada, atrav´es de uma
v´alvula, de acordo com a velocidade que se desejava no interior da garganta do Venturi.
Mais `a frente na tubula¸c˜ao, as part´ıculas eram dispersas na corrente de g´as por meio do
alimentador de p´o do tipo prato girat´orio. A bomba perist´altica, previamente calibrada,
alimentava constantemente ´agua no lavador Venturi. Sendo assim, ap´os a limp eza do g´as,
3.6. Procedimento Experimental 26
Figura 3.6: Esquema da unidade experimental.
3.7. Planejamento de Experimentos 27
a lama gerada era recolhida no underflow do ciclone, enquanto o ar com as part´ıc ulas n˜ao
coletadas saia no overflow do ciclone.
A lama era recolhida em recipientes inicialmente pesados durante um per´ıodo de
tempo que variava de acordo c om as vaz˜oes de l´ıquido e de g´as trabalhadas. Os recipientes
eram encaminhados `a estufa e ap´os a secagem da ´agua, eram novamente pesados para se
determinar a massa de material particulado coletada. A eficiˆencia global era calculada a
partir da seguinte f´ormula:
η
global
=
m
coletada
m
alimentada
(3.2)
Sendo m
coletada
a massa de p´o recolhida no underflow do ciclone e m
alimentada
a massa
de p´o injetada na tubula¸c˜ao pelo alimentador de p´o.
3.7 Planejamento de Experimentos
A Tabela 3.5 apresenta os fatores que foram estudados e seus res pectivos n´ıveis no
planejamento. A escolha das velocidades de g´as trabalhadas dependeu n˜ao s´o da faixa
usual de opera¸c˜ao dos lavadores Venturi (de 50 a 120 m/s) c omo tamb´em da capacidade
do soprador usado nos experimentos. J´a em rela¸c˜ao `as vaz˜oes de l´ıquido, como a bomba
perist´altica tinha capacidade m´axima de alimenta¸c˜ao de 580 mL/min, optou-se por tra-
balhar com vaz˜oes de 340 e 500 mL/min, intermedi´arias `aquelas estudadas anteriormente
por MEILI (2006).
Tabela 3.5: Vari´aveis e n´ıveis do planejamento.
Vari´aveis N´ıvel -1 N´ıvel 1
Velocidade do g´as na garganta [m/s] 55,2 76,8
Vaz˜ao de l´ıquido [mL/min] 340 500
Comprimento da garganta [mm] 99 132
Diˆametro do p´o [µm] 2,21 9,06
Um planejamento experimental fatorial completo do tipo 2
4
foi realizado com o ob-
jetivo de se determinar as vari´aveis que apresentavam efeito sobre a eficiˆencia de coleta
de um conjunto de limp ez a de g´as utilizando um lavador Venturi. A Tabela 3.6 mostra a
matriz do planejamento experimental.
3.8. Modelos Te´oricos para Determina¸c˜ao da Eficiˆencia Global 28
Tabela 3.6: Matriz do planejamento experimental 2
4
.
Exp. Velocidade Vaz˜ao de Comprimento Diˆametro da
do G´as L´ıquido da Garganta Part´ıcula
[m/s] [mL/min] [mm] [µm]
1 -1 -1 -1 -1
2 1 -1 -1 -1
3 -1 1 -1 -1
4 1 1 -1 -1
5 -1 -1 1 -1
6 1 -1 1 -1
7 -1 1 1 -1
8 1 1 1 -1
9 -1 -1 -1 1
10 1 -1 -1 1
11 -1 1 -1 1
12 1 1 -1 1
13 -1 -1 1 1
14 1 -1 1 1
15 -1 1 1 1
16 1 1 1 1
3.8 Modelos Te´oricos para Determina¸c˜ao da Eficiˆencia
Global
Os modelos te´oricos para se calcular a eficiˆencia global de coleta escolhidos para a
compara¸c˜ao com os valores experimentais foram o modelo de JOHNSTONE et al. (1954),
o modelo de CALVERT et al. (1972) e o modelo de CALVERT modificado (Ribeiro,
2005).
O modelo de JOHNSTONE et al. (1954) ´e o mais antigo e como j´a foi relatado
anteriormente, ´e simples e considera o diˆametro da part´ıcula como parˆametro da equa¸c˜ao.
O valor do parˆametro de impacta¸c˜ao inercial usado para os c´alculos foi de 20, que ´e a
m´edia da faixa recomendada (13 ≤ ψ ≤ 27). O modelo de CALVERT et al. (1972) (apud
MARTINS COSTA, 2002), por sua vez, ´e bastante aplicado em lavadores de gases do tipo
Venturi e para seu parˆametro f utilizou-se o valor de 0,45. E, finalmente, o modelo de
CALVERT modificado (RIBEIRO, 2005) foi interess ante nesta compara¸c˜ao em fun¸c˜ao da
vari´avel comprimento da garganta que aparece em sua equa¸c˜ao e j´a que foi tamb´em, um
dos fatores avaliados neste estudo.
CAP
´
ITULO 4
Resultados e Discuss˜oes
4.1 An´alise Estat´ıstica dos Resultados Experimen-
tais
A Tabela 4.1 apresenta os resultados experimentais para a efic iˆencia de coleta nos
lavadores.
Na Tabela 4.1, observa-se que o aumento do n´ıvel na vari´avel velocidade do g´as, do
experimento 3 para o 4, resultou numa queda da eficiˆencia de c oleta de part´ıculas de 60,8
para 59,2 m/s. Este comportamento da resposta eficiˆencia de coleta com aumento na
velocidade do g´as, n˜ao foi verificado para os outros experimentos.
O software Statistica 7.0 foi usado para a realiza¸c˜ao da an´alise estat´ıstica dos resulta-
dos a fim de determinar quais vari´aveis estudadas influenciavam na resposta eficiˆencia de
coleta de part´ıculas (Y). As vari´aveis (X
1
), (X
2
), (X
3
) e (X
4
) correspodem `a velocidade do
g´as, vaz˜ao de l´ıquido, comprimento da garganta e diˆametro do p´o nas formas codificadas.
Diante de uma correla¸c˜ao quadr´atica de 87,8% verificou-se que (X
1
), (X
2
), (X
3
), (X
4
),
(X
1
X
2
) e (X
1
X
3
) apresentaram efeito na eficiˆencia global de coleta. A Tabela 4.2 mostra
os efeitos das vari´aveis significativas na resposta e os valores dos coeficientes do modelo
estat´ıstico.
A Figura 4.1 apresenta o gr´afico de pareto atrav´es do qual ´e poss´ıvel confirmar a
influˆencia das vari´aveis analisadas. Pode-se observar que a vari´avel que afetou mais a
4.1. An´alise Estat´ıstica dos Resultados Experimentais 30
Tabela 4.1: Resultados da matriz do planejamento experimental 2
4
.
Exp. Velocidade Vaz˜ao de Comprimento Diˆametro da Eficiˆencia Desvio
do G´as L´ıquido da Garganta Part´ıcula de Coleta Padr˜ao
[m/s] [mL/min] [mm] [µm] [%]
1 -1 -1 -1 -1 53,8 0,0733
2 1 -1 -1 -1 64,2 0,1453
3 -1 1 -1 -1 60,8 0,2350
4 1 1 -1 -1 59,2 0,0363
5 -1 -1 1 -1 55,0 0,0915
6 1 -1 1 -1 75,3 0,0493
7 -1 1 1 -1 83,5 0,0410
8 1 1 1 -1 86,8 0,1975
9 -1 -1 -1 1 53,4 0,0806
10 1 -1 -1 1 66,4 0,1215
11 -1 1 -1 1 73,6 0,0545
12 1 1 -1 1 74,9 0,0618
13 -1 -1 1 1 66,4 0,0029
14 1 -1 1 1 94,8 0,0491
15 -1 1 1 1 73,5 0,0498
16 1 1 1 1 96,5 0,01349
Tabela 4.2: Resultado da an´alise estat´ıstica do planejamento.
Efeitos Desvio padr˜ao N´ıvel significˆancia Parˆametros Desvio padr˜ao coeficientes
M´edia 71,13 1,56 0,000 71,13 1,56
X
1
12,26 3,11 0,003 6,13 1,56
X
2
9,94 3,11 0,011 4,97 1,56
X
3
15,69 3,11 0,001 7,84 1,56
X
4
7,61 3,11 0,037 3,81 1,56
X
1
X
2
-5,76 3,11 0,097 -2,88 1,56
X
1
X
3
6,49 3,11 0,067 3,24 1,56
eficiˆencia foi o comprimento da garganta, seguido pela velocidade do g´as, vaz˜ao de l´ıquido,
diˆametro da part´ıcula, intera¸c˜ao entre velocidade do g´as e comprimento da garganta e,
finalmente, a intera¸c˜ao entre velocidade do g´as e vaz˜ao de l´ıquido.
O m´etodo de regress˜ao m´ultipla permitiu a determina¸c˜ao do modelo estat´ıstico para
a eficiˆencia com um n´ıvel de significˆancia inferior a 10%.
η = 71, 13 + 6, 13X
1
+ 4, 97X
2
+ 7, 84X
3
+ 3, 81X
4
− 2, 88X
1
X
2
+ 3, 24X
1
X
3
(4.1)
A Figura 4.2 n˜ao mostra nenhuma tendˆencia entre os valores observados e os preditos,
j´a que os pontos est˜ao aleatoriamente distribu´ıdos em torno da reta, ou seja, o modelo
4.1. An´alise Estat´ıstica dos Resultados Experimentais 31
Figura 4.1: Gr´afico de pareto.
ajustou os resultados experimentais. A boa concordˆancia destes valores validou a an´alise
estat´ıstica do planejamento.
Figura 4.2: Valores observados experimentalmente pelo valores preditos.
No gr´afico de distribui¸c˜ao de res´ıduos, o comportamento dos res´ıduos em torno do
eixo y = 0 mostra a aleatoriedade dos mesmos.
A forma como altera¸c˜oes nas vari´aveis estudadas influenciou na resposta e ficiˆencia de
coleta pode ser analisada nos gr´aficos de sup erf´ıcie de resposta. A Figura 4.4 mostra que
quando os experimentos foram realizados com os valores mais altos da velocidade do g´as e
do comprimento da garganta, a remo¸c˜ao do p´o apresentou maior percentual de remo¸c˜ao.
4.1. An´alise Estat´ıstica dos Resultados Experimentais 32
Figura 4.3: Distribui¸c˜ao de res´ıduos.
Em termos de valores, como foi apresentado na Tabela 4.1, a maior eficiˆencia de coleta
de part´ıculas foi de 96,5% quando a vaz˜ao de l´ıquido era de 500 mL/min e o diˆametro do
p´o de 9,06 µm.
Figura 4.4: Superf´ıcie de resposta para a velocidade do g´as e o comprimento da garganta.
Este mesmo comportamento da resp osta eficiˆencia global de coleta pode ser vista na
Figura 4.5, que mostra o efeito das vari´aveis velocidade do g´as e vaz˜ao de l´ıquido. O
modo como cada uma das vari´aveis analisadas estatisticamente afetam na remo¸c˜ao das
4.2. Curva Caracter´ıstica dos Lavadores Venturi 33
Figura 4.5: Superf´ıcie de resposta para a velocidade do g´as e a vaz˜ao de l´ıquido.
part´ıculas ´e explicado mais detalhadamente no t´opicos a seguir.
4.2 Curva Caracter´ıstica dos Lavadores Venturi
A fim de se mensurar o comportamento fluidodinˆamico dos tubos Venturi para o
escoamento principal (ar), a curva caracter´ıstica (queda de press˜ao em fun¸c˜ao do n´umero
de Reynolds) foi estimada por simula¸c˜oes em CFD e, posteriormente, determinada por
dados experimentais. Nestes moldes, a Figura 4.6 apresenta a curva caracter´ıstica do tubo
Venturi com comprimento de garganta de 99 mm.
De acordo com as informa¸c˜oes da Figura 4.6, verificou-se que a queda de press˜ao
no tubo Ve nturi foi diretamente proporcional ao quadrado do regime de escoamento do
sistema, comportamento este compat´ıvel com os ensinamentos e relatos contidos na li-
teratura sobre mecˆanica dos fluidos. A fluidodinˆamica computacional mostrou-se como
uma ferramenta eficaz na predi¸c˜ao das curvas caracter´ısticas em tubos Venturi, sendo
perfeitamente ratificada por dados experimentais levantados nos pr´oprios lavadores.
Vale ressaltar que a curva caracter´ıstica apresentada na Figura 4.6 pode ser tamb´em
atribu´ıda ao lavador Venturi de 132 mm, haja vista que o incremento de 33 mm em rela¸c˜ao
ao equipamento de 99 mm, proporciona uma queda de press˜ao adicional insignificante no
sistema (tubo liso) nas mesmas condi¸c˜oes operacionais de funcionamento.
Maiores detalhes acerca da metodologia utilizada sobre a determina¸c˜ao da curva ca-
4.3. Efeito da Penetra¸c˜ao do Jato 34
Figura 4.6: Curva caracter´ıstica do lavador Venturi de 99 mm de comprimento de gar-
ganta.
racter´ıstica pelas vias num´ericas e experimentais podem s er encontrados no Apˆendice.
4.3 Efeito da Penetra¸c˜ao do Jato
Na Tabela 4.3 encontram-se os valores calculados para a penetra¸c˜ao do jato na gar-
ganta do Venturi de acordo com a Equa¸c˜ao 2.1.
Tabela 4.3: Penetra¸c˜ao (l
∗
) e velocidade do jato (V
j
) para as condi¸c˜oes de velocidade do
g´as e vaz˜ao de l´ıquido.
Q
L
[mL/min] V
G
[m/s] V
j
[m/s] l
∗
[cm]
340 55,2 7,22 14,9
340 76,8 7,22 10,7
500 55,2 10,61 21,9
500 76,8 10,61 15,8
Nota-se que os maiores valores de penetra¸c˜ao do jato foram observados quando se
trabalhou com a menor velocidade de g´as na garganta do lavador e com a maior vaz˜ao de
l´ıquido. Para estas condi¸c˜oes, a maior eficiˆencia de coleta observada foi de 83,5% quando o
comprimento da garganta era de 132 mm e o diˆametro do p´o de 2,21 µm. J´a para a menor
penetra¸c˜ao do jato, 94,8% de coleta do material particulado foram obtidos ao se trabalhar
com a maior velocidade do g´as, a menor vaz˜ao de l´ıquido e com comprimento de garganta
de 132 mm e part´ıculas de 9,06 µm.
´
E interessante perceber como a menor penetra¸c˜ao do
jato na garganta resultou em maior coleta de part´ıculas. Como este fato foi observado para
4.4. Influˆencia da Velocidade do G´as e do Comprimento da Garganta 35
o mesmo comprimento de garganta, verifica-se que o diˆametro da part´ıcula foi decisivo
para este fato, j´a que material com maior diˆametro m´edio ´e coletado com mais eficiˆencia
que part´ıculas com diˆametro m´edio menor. Este fenˆomeno s er´a explicado adiante.
´
E
importante ressaltar tamb´em que o jato precisa ser bem distribu´ıdo no interior do lavador
independente de seu comprimento.
A varia¸c˜ao da penetra¸c˜ao do jato de acordo com velocidade do g´as e da vaz˜ao de l´ıquido
leva a diferentes fra¸c˜oes de l´ıquido na forma de filme nas paredes do Venturi, afetando na
eficiˆencia de coleta. De acordo com MARTINS COSTA (2002), jatos curtos ou excessivos
geram concentra¸c˜oes de gotas que se distribuem pr´oximas `as paredes superior ou inferior
da garganta, gerando altos valores de fra¸c˜ao de filme l´ıquido. A presen¸ca do filme l´ıquido
´e ineficiente para a coleta de part´ıculas porque significa que uma me nor quantidade de
l´ıquido esteve presente na forma de gotas, que atuariam na coleta do material particulado.
VISWANATHAN et al. (1983) tamb´em identificarem este mesmo problema de penetra¸c˜ao
excessiva do jato em seu trabalho.
4.4 Influˆencia da Velocidade do G´as e do Compri-
mento da Garganta
As Figuras 4.7 a 4.10 mostram a eficiˆencia de coleta global como fun¸c˜ao da veloci-
dade do g´as na garganta nos dois comprimentos de garganta e os diferentes diˆametros de
part´ıculas utilizando-se 340 e 500 mL/min de vaz˜ao de l´ıquido.
Vˆe-se que, um acr´escimo na velocidade do g´as refletiu em percentuais mais altos de
remo¸c˜ao do material. MEILI (2006) estudou os mesmos lavadores Venturi usados neste
trabalho e da mesma forma que RIBEIRO (2005), verificou que com um aumento na ve-
locidade do g´as ocorre maior turbulˆencia no interior da garganta do Venturi o que leva a
gera¸c˜ao de maior n´umero de gotas e melhor espalhamento do jato. Estas condi¸c˜oes favo-
recem a eficiˆencia de coleta das part´ıculas. PLACEK e PETERS (1981) tamb´em identi-
ficaram esse mesmo comportamento da eficiˆencia com a velocidade do g´as e descreveram
raz˜oes para isso. A primeira ´e que a pr´opria equa¸c˜ao de NUKIYAMA e TANASAWA
(1938) prevˆe a quebra do spray em muitas got´ıc ulas com o aumento da velocidade do g´as
na garganta. Ainda segundo os autores, tanto a diferen¸ca de alta velocidade quanto o
pequeno diˆametro das gotas tendem a aumentar o n´umero de Stokes, isso corresponderia
a maior eficiˆencia de coleta por impacta¸c˜ao. Outra raz˜ao ´e que como mais gotas podem
ser formadas (para um dado volume de l´ıquido), a concentra¸c˜ao das mesmas ´e maior, o
que afeta diretamente a taxa de coleta.
4.4. Influˆencia da Velocidade do G´as e do Comprimento da Garganta 36
Figura 4.7: Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 2,21
µm.
Figura 4.8: Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 9,06
µm.
As Figuras 4.7 a 4.10 ainda mostram como a eficiˆencia de coleta comportou-se diante
dos diferentes comprimentos de garganta. O efeito desta vari´avel foi estudado em alguns
trabalhos como o OLIVEIRA e COURY (1996). Sabe-se que a coleta ocorre na regi˜ao
de maior velocidade relativa entre o g´as e a gota. Dessa forma, a garganta deve ter
comprimento suficiente para permitir a acelera¸c˜ao da gota at´e uma fra¸c˜ao consider´avel
4.4. Influˆencia da Velocidade do G´as e do Comprimento da Garganta 37
Figura 4.9: Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 2,21
µm.
Figura 4.10: Efeito da velocidade do g´as na garganta para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 9,06
µm.
da velocidade do g´as. Gargantas muito curtas podem diminuir a eficiˆencia de remo¸c˜ao
do lavador. Assim, nas Figuras 4.7, 4.8, 4.9 e 4.10, nota-se que o maior comprimento
de garganta (132 mm) resultou em maiores valores de eficiˆencia de coleta. Segundo
MARTINS COSTA (2002), este comportamento explica-se pelo fato de que quanto mais
se afasta do ponto de inje¸c˜ao de l´ıquido mais uniforme ´e a distribui¸c˜ao das gotas na dire¸c˜ao
4.5. Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da Part´ıcula 38
transversal ao longo do Venturi e este efeito tende a aumentar a remo¸c˜ao de part´ıculas.
OLIVEIRA e COURY (1996) ressaltaram que o percentual de coleta de part´ıculas ´e maior
quando se aumenta o comprimento da garganta j´a que o tempo de residˆencia do p´o no
fluxo de g´as no interior da garganta ´e proporcional ao comprimento da mesma. J´a para
PLACEK e PETERS (1981) garganta mais compridas garantem maior tempo de contato
entre o material particulado e a gota.
4.5 Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da
Part´ıcula
As Figuras 4.11 a 4.14 indicam como a vaz˜ao de l´ıquido afeta na eficiˆencia de coleta
global das part´ıculas parametrizadas no diˆametro da part´ıcula.
Figura 4.11: Efeito da vaz˜ao de l´ıquido na eficiˆencia global para V
G
= 55,2 m/s e L
g
= 99
mm.
A an´alise das Figuras 4.11, 4.12, 4.13 e 4.14 mostra que, para a vaz˜ao de l´ıquido de 500
mL/min a porcentagem de part´ıculas coletadas foi maior. Isto ocorreu porque com maior
quantidade de l´ıquido no interior da garganta do Venturi, o n´umero de got´ıculas forma-
das foi maior, o que facilitou a colis˜ao entre as part´ıculas s´olida e l´ıquida, aumentando,
consequentemente, a coleta das part´ıculas de rocha fosf´atica.
Houve uma ´unica condi¸c˜ao experimental que e ste comportamento n˜ao foi observado.
Como se pode ver na Figura 4.13, para a part´ıcula de 2,21 µm a eficiˆencia de coleta
apresentou uma pequena queda com o aumento da vaz˜ao de l´ıquido. Pode ser atribu´ıdo
4.5. Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da Part´ıcula 39
Figura 4.12: Efeito da vaz˜ao de l´ıquido na eficiˆencia global para V
G
= 55,2 m/s e L
g
=
132 mm.
Figura 4.13: Efeito da vaz˜ao de l´ıquido na eficiˆencia global para V
G
= 76,8 m/s e L
g
= 99
mm.
que, para o comprimento de garganta de 99 mm, a penetra¸c˜ao do jato de 15,8 mm tenha
sido excessiva, levando a gera¸c˜ao de um filme l´ıquido, o que acarretou na diminui¸c˜ao da
coleta do material.
O efeito do diˆametro da part´ıcula tamb´em foi avaliado nas Figuras anteriores e
verificou-se que part´ıculas com maior diˆametro m´edio s˜ao coletadas com maiores eficiˆencias.
4.5. Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da Part´ıcula 40
Figura 4.14: Efeito da vaz˜ao de l´ıquido na eficiˆencia global para V
G
= 76,8 m/s e L
g
=
132 mm.
Os fatores que levam a um aumento da eficiˆencia para maiores valores de velocidade do
g´as na garganta do lavador tamb´em propiciam a atua¸c˜ao do mecanismo de impacta¸c˜ao
inercial, favorecendo a coleta das part´ıculas de maiores diˆametros. Em 1954, JOHNS-
TONE et al. trabalharam com trˆes aeross´ois diferentes de diˆametros m´edios de 0,27, 0,58
e 1,22 µm e observaram que a eficiˆencia foi alta para altas taxas de l´ıquido e para as
maiores part´ıculas. Eles ainda verificaram que a coleta ocorria at´e o final da se¸c˜ao do
lavador e n˜ao apenas na garganta. A impacta¸c˜ao das part´ıculas nas gotas era grande
pr´oximo ao ponto de inje¸c˜ao, onde a diferen¸ca nas velocidades ´e grande. Quando as gotas
s˜ao aceleradas, a eficiˆencia por impacta¸c˜ao decresce.
Na Figura 4.12, nota-se que na vaz˜ao de 500 mL/min, as part´ıculas de 9,06 µm foram
removidas com eficiˆencia menor que as part´ıculas de 2,21 µm. Como o material usado nos
ensaios experimentais foi caracterizado pelo diˆametro m´edio, part´ıculas maiores e menores
que 2,21 e 9,06 µm estavam presentes (como pode ser observado nas Figuras 3.1 e 3.2).
Essa presen¸ca propiciou a atua¸c˜ao de outros mecanismos de coleta, que n˜ao apenas o de
impacta¸c˜ao inercial.
Tendo como base os trabalhos j´a realizados sobre a eficiˆencia de lavadores Venturi,
observou-se que os valores de remo¸c˜ao obtidos neste trabalho foram relativamente baixos.
Para descobrir a fonte de erro, um experimento foi realizado com o objetivo de quantificar
o balan¸co do l´ıquido de lavagem. Para isso, n˜ao se inseriu material particulado na linha
experimental, injetou-se apenas o l´ıquido de lavagem. O resultado deste teste apontou
que mesmo sem inje¸c˜ao de p´o, no underflow do ciclone, as amostras recolhidas continham
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 41
rocha fosf´atica, ou seja, parte das part´ıculas que era para ser recolhida no ciclone ficava
retida nas paredes do equipamento, formando uma crosta de material, ineficiente para
o c´alculo da capacidade de remo¸c˜ao do Venturi. Outro fato interessante que o teste
mostrou foi que a ´agua recolhida no underflow do ciclone n˜ao era toda a ´agua que entrava
atrav´es do orif´ıcio de inje¸c˜ao na garganta do Venturi. Sendo assim, existiam dois lugares
de destino do restante do l´ıquido: na jun¸c˜ao do lavador Venturi com a tubula¸c˜ao e no
overflow do ciclone. Em rela¸c˜ao `a jun¸c˜ao, era claramente percept´ıvel que a quantidade de
´agua perdida naquele local era m´ınima, uma vez que o lavador era ajustado firmemente
`a tubula¸c˜ao e uma fita isolante era aderida na uni˜ao das duas partes. Dessa forma,
verificou-se que a perda de ´agua acontecia consideravelmente no overflow do ciclone e
mais ainda, esta quantidade de l´ıquido perdida n˜ao era apenas ´agua, mas tamb´em gotas
de ´agua acopladas `a part´ıculas de rocha fosf´atica anteriormente removidas do fluxo de ar.
Isto significa dizer que como a eficiˆencia de separa¸c˜ao de part´ıculas de 5,0 µm ´e menor
no ciclone que no lavador Venturi (LAPPLE, 1951) e como o ciclone era o ponto final da
unidade experimental, era ele quem limitava o processo de limpeza do g´as.
4.6 Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos
A compara¸c˜ao dos resultados experimentais de eficiˆencia de coleta com os modelos
te´oricos de JOHNSTONE et al. (1954), CALVERT et al. (1972) e CALVERT modificado
(RIBEIRO, 2005) ´e mostrada nas Figuras 4.15 a 4.24.
4.6.1 C´alculo da Eficiˆencia T´eorica do Modelo de JOHNSTONE
et al. (1954)
As Figuras 4.15 e 4.16 relatam que o modelo te´orico subestimou os valores de eficiˆencia
experimentais.
Como o modelo de JOHNSTONE et al. n˜ao possui a vari´avel comprimento da gar-
ganta como parˆametro, os valores de eficiˆencia para o comprimento de 99 mm foram os
mesmos encontrados para o comprimento de 132 mm.
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 42
Figura 4.15: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de JOHNSTONE para Q
L
= 340 mL/min e L
g
= 132 mm .
Figura 4.16: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de JOHNSTONE para Q
L
= 500 mL/min e L
g
= 132 mm .
4.6.2 C´alculo da Eficiˆencia T´eorica do Modelo de CALVERT et
al. (1972)
As Figuras 4.17 a 4.20 mostram a compara¸c˜ao da eficiˆencia prevista pelo modelo de
CALVERT et al. com aquela obtida experimentalmente.
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 43
De uma forma geral, o modelo de CALVERT et al. superestimou a eficiˆencia de coleta
quando a velocidade do g´as era de 55,2 m/s e subestimou quando a mesma era de 76,8
m/s. Notou-se tamb´em uma queda na coleta do p´o com o aumento da velocidade do g´as.
O que pode ter levado a estes comportamentos ´e que este modelo foi ajustado para uma
faixa de velocidade de 60 a 120 m/s, ou seja, apenas uma das velocidades estudadas neste
projeto pertenciam a esta faixa. A Tabela 4.4 mostra como o modelo previu eficiˆencias
de coleta de part´ıculas mais altas para o material de maior diˆametro m´edio.
Tabela 4.4: Resultados comparativos de efic iˆencia de coleta prevista pelo modelo de CAL-
VERT et al. (1972).
d
p
[µm] V
G
[m/s] η
340mL/min
[%] η
500mL/min
[%]
2,21 50 60,05 74,86
9,06 50 66,65 80,98
2,21 70 50,88 65,63
9,06 70 54,71 69,65
Figura 4.17: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT para Q
L
= 340 mL/min, L
g
= 99 mm e d
p
= 2,21 µm.
Na remo¸c˜ao de part´ıculas de rocha fosf´atica de 2,21 µm no lavador de 99 mm de com-
primento de garganta e com a vaz˜ao de l´ıquido de 500 mL/min, o modelo de CALVERT
et al. superestimou a eficiˆencia de coleta experimental (Figura 4.19). Um aumento na
velocidade do g´as leva a forma¸c˜ao de gotas de l´ıquido menores. Estas gotas podem ter
sido eficientes na separa¸c˜ao do material particulado da corrente gasosa no lavador Ven-
turi, p or´em elas provavelmente sa´ıram no overflow do ciclone, o que ´e negativo para a
avalia¸c˜ao da eficiˆencia de coleta em lavadores de gases, como foi evidenciado no teste com
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 44
Figura 4.18: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT para Q
L
= 340 mL/min, L
g
= 132 mm e d
p
= 9,06 µm.
Figura 4.19: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT para Q
L
= 500 mL/min, L
g
= 99 mm e d
p
= 2,21 µm.
a ´agua, discutido no item 4.5 Influˆencia da Vaz˜ao de L´ıquido e do Tamanho da
Part´ıcula.
Da mesma forma que o modelo de JOHNSTONE et al., este modelo tamb´em n˜ao
inclui a vari´avel comprimento da garganta como parˆametro em sua equa¸c˜ao.
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 45
Figura 4.20: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT para Q
L
= 500 mL/min, L
g
= 132 mm e d
p
= 9,06 µm.
4.6.3 C´alculo da Eficiˆe ncia T´eorica do Modelo de CALVERT
modificado (RIBEIRO, 2005)
A compara¸c˜ao dos resultados experimentais com o modelo de CALVERT modificado
mostrou que a eficiˆencia de coleta obtida no laborat´orio foi subestimada para todas as
condi¸c˜oes operacionais.
Uma particulariedade deste modelo ´e que ele considera o comprimento da garganta
como parˆametro da sua equa¸c˜ao. E a an´alise estat´ıstica dos resultados experimentais
mostrou que esta vari´avel foi a que mais apresentou efeito na eficiˆencia global de coleta
(Figura 4.1. Sendo assim, o mesmo comportamento dos resultados experimentais foi
predito pelo modelo: a remo¸c˜ao do material foi maior quando se trabalhou garganta mais
comprida. A As Tabelas 4.5 e 4.6 mostram como o modelo previu eficiˆencias de coleta de
part´ıculas mais altas para o material de maior diˆametro m´edio.
Tanto o modelo de JOHNSTONE et al. (1954), como o de CALVERT et al. (1972)
e, consequentemente, a equa¸c˜ao de CALVERT modificado (RIBEIRO, 2005) consideram
a coleta das part´ıculas atrav´es do mecanismo de impacta¸c˜ao inercial, o que ´e evidenciado
no parˆametro inercial presente nas equa¸c˜oes de todos estes modelos (item 2.5.2 Modelos
de Eficiˆencia de Coleta). Como a coleta por impacta¸c˜ao inercial atua na remo¸c˜ao de
material particulado de diˆametros m´edio maiores, no caso de 9,06 µm, foi por este motivo
que o modelo subdimensionou mais a efic iˆencia de coleta para as part´ıculas de diˆametro
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 46
m´edio de 2,21 µm.
Figura 4.21: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 2,21 µm.
Figura 4.22: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 340 mL/min e d
p
= 9,06 µm.
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 47
Figura 4.23: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 2,21 µm.
Figura 4.24: Compara¸c˜ao e ntre os valores de eficiˆencia global de coleta experimentais e
te´oricos do modelo de CALVERT modificado para Q
L
= 500 mL/min e d
p
= 9,06 µm.
4.6. Compara¸c˜ao com Modelos Te´oricos 48
Tabela 4.5: Resultados comparativos de efic iˆencia de coleta prevista pelo modelo de CAL-
VERT modificado (RIBEIRO, 2005) para L
g
= 99 mm.
d
p
[µm] V
G
[m/s] η
340mL/min
[%] η
500mL/min
[%]
2,21 50 37,65 50,81
9,06 50 46,25 60,68
2,21 70 31,70 43,57
9,06 70 36,25 49,21
Tabela 4.6: Resultados comparativos de efic iˆencia de coleta prevista pelo modelo de CAL-
VERT modificado (RIBEIRO, 2005) para L
g
= 132 mm.
d
p
[µm] V
G
[m/s] η
340mL/min
[%] η
500mL/min
[%]
2,21 50 40,85 54,57
9,06 50 49,26 64,12
2,21 70 34,34 46,82
9,06 70 38,82 52,28
CAP
´
ITULO 5
Conclus˜oes e Sugest˜oes
5.1 Conclus˜oes
• A an´alise estat´ıstica dos resultados experimentais mostrou que todas as vari´aveis
estudadas e ainda as intera¸c˜oes da vari´avel velocidade do g´as com o comprimento
da garganta e com a vaz˜ao de l´ıquido tiveram efeito na eficiˆencia global de coleta
de part´ıculas em lavadores Venturi de se¸c˜ao circular;
• O teste com ´agua sem inje¸c˜ao de material particulado apontou a baixa eficiˆencia do
ciclone na separa¸c˜ao das pequenas gotas formadas no lavador Venturi, removendo-
as pelo overflow e, assim, afetando negativamente no c´alculo da remo¸c˜ao global de
part´ıculas por parte do lavador;
• A maior eficiˆencia global de coleta relatada foi de 96,5% quando as todas vari´aveis
operaram em seus n´ıveis superiores;
• A eficiˆencia de coleta sofreu um acr´escimo c om o aumento da velocidade do g´as e
da vaz˜ao de l´ıquido e isto afetou diretamente o mecanismo de coleta de part´ıculas
do tipo impacta¸c˜ao inercial;
• Tamb´em diante do aumento da velocidade do g´as e do comprimento da garganta,
observou-se maiores percentuais de remo¸c˜ao de part´ıculas, j´a que comprimentos
maiores proporcionaram maior tempo de contato entre o p´o e o l´ıquido, o qual era
melhor atomizado em velocidades de g´as mais altas;
5.2. Sugest˜oes 50
• O material particulado com diˆametro m´edio de 9,06 µm f oi removido com maiores
eficiˆencias que aquele com diˆametro m´edio de 2,21 µm;
• Part´ıculas de diˆametro m´edio de 2,21 µm foram removidas do fluxo gasoso com
eficiˆencia m´axima de 86,8%, enquanto as part´ıculas de 9,06 µm apresentaram um
percentual de coleta m´aximo de 96,5%;
• De uma forma geral, todos os modelos te´oricos testados subestimaram os valores de
eficiˆencias globais experimentais;
• O modelo de JOHNSTONE et al. foi o que melhor se ajustou aos resultados ex-
perimentais, uma vez que previu que part´ıculas de 9,06 µm foram removidas com
maiores eficiˆencias que as part´ıculas de 2,21 µm e que seguiu a tendˆencia de aumento
da eficiˆencia com o aumento da velocidade do g´as;
• O modelo de CALVERT et al. al´em de subestimar os valores experimentais de
eficiˆencia, n˜ao apresentou o comportamento de aumento da mesma `a medida que a
velocidade do g´as sofria acr´escimos;
• O modelo de CALVERT modificado tamb´em n˜ao relatou o comportamento esperado
da eficiˆencia diante da varia¸c˜ao da velocidade do g´as, entretanto mostrou valores de
coleta mais altos para o comprimento de garganta de 132 mm que para o de 99 mm.
5.2 Sugest˜oes
Para trabalhos futuros sugere-se:
• Estudar a atomiza¸c˜ao do jato l´ıquido ao longo da garganta do lavador;
• Avaliar a forma¸c˜ao de filme l´ıquido nas paredes do Venturi;
• Utilizar fluidodinˆamica computacional para simular a opera¸c˜ao trif´asica dos lavado-
res Venturi;
• Testar maior n´umero de orif´ıcios de inje¸c˜ao de l´ıquido na garganta do lavador;
• Realizar um estudo sobre a eficiˆencia fracion´aria de coleta de part´ıculas.
AP
ˆ
ENDICE A
Simula¸c˜ao Fluidodinˆamica
Com o objetivo de se ter uma no¸c˜ao do comportamento do fluxo gasoso no interior do
lavador Venturi, simulou-se atrav´es do software comercial FLUENT 6.3.26 o escoamento
desta fase.
Neste intuito, foram previamente levantados no laborat´orio os perfis de velocidade
do g´as na tubula¸c˜ao (2 in) anterior `a entrada do Lavador Venturi em 5 distintas vaz˜oes
volum´etricas, cujos valores de velocidade m´edia (Eq. (A.1)) serviram como condi¸c˜ao
de contorno inicial das simula¸c˜oes fluidodinˆamicas propriamente ditas. Tais dados ex-
perimentais, incluindo tamb´em as respectivas quedas de press˜ao no tubo Venturi com
comprimento de garganta de 99 mm, est˜ao contidos na Tabela A.1.
v
m
=
v.dA
dA
(A.1)
As condi¸c˜oes de contorno e os m´etodos num´ericos utilizados nas simula¸c˜oes fluido-
dinˆamicas do escoamento do ar no interior do tubo Venturi com comprimento de garganta
de 99 mm podem ser visualizados na Tabela A.2.
As simula¸c˜oes foram feitas para cinco velocidades m´edias de entrada no lavador Ven-
turi de 99 mm de comprimento de garganta. As Figuras A.1 e A.2 mostram o perfil da
velocidade do ar e da queda de press˜ao no interior do lavador Venturi.
Nestas Figuras, fica claro como a velocidade do ar aumenta a medida que passa pela
52
Tabela A.1: Dados de velocidade do g´as (m/s) no interior da tubula¸c˜ao e respectivas
quedas de press˜ao experimentais no tubo Venturi com comprimento de garganta de 99
mm.
Raio [cm] 430 Pa 1008 Pa 2085 Pa 4024 Pa 5825 Pa
-2,5 2,43 3,85 6,30 9,00 11,7
-1,5 3,45 5,20 7,35 11,00 13,3
0 3,82 5,65 8,35 11,80 14,6
1,5 3,45 5,20 7,35 11,00 13,3
2,5 2,43 3,85 6,30 9,00 11,7
V
m
[m/s] 3,90 5,78 8,18 11,94 14,43
Tabela A.2: Condi¸c˜oes de contorno e m´etodos num´ericos no interior do tubo Venturi com
comprimento de garganta de 99 mm.
Tipo de c´elulas compuaticonais Quadrangular
N´umero de c´elulas computacionais 26000
Espa¸co 2D com eixo de simetria
Tempo Estado estacion´ario
Modelo de turbulˆencia Reynols Stress Model (RSM)
Acoplamento press˜ao-velocidade Algoritmo SIMPLE
Discretiza¸c˜ao da press˜ao Esquema PRESTO!
Discretiza¸c˜ao das vari´aveis Esquema UPWIND de 2
a
ordem
Crit´erio de convergˆencia 1.10
−4
Fluido ar
Temperatura do escoamento (
o
C) 25
Condi¸c˜ao de contorno para a entrada Velocidade m´edia (Tabela A.1
Condi¸c˜ao de contorno para a sa´ıda Press˜ao atmosf´erica local
se¸c˜ao convergente e entra na garganta do Venturi, onde ela atinge sua velocidade m´axima
que, em s eguida, volta a dimunuir ao entrar na se¸c˜ao divergente do lavador Venturi. Ao
mesmo tempo, o comportamento observado da press˜ao ´e o contr´ario: na garganta do
lavador ´e que se tem o menor valor de press˜ao.
Os valores simulados de queda de press˜ao foram levados ao m´odulo NonLinear Esti-
mation do software STATISTICA 7.0 e correlacionados com os respectivos N´umeros de
Reynolds (Re), cujos resultados est˜ao consignados na Tabela A.3.
Tabela A.3: Fun¸c˜ao matem´atica estimada para os dados simulados de queda de press˜ao.
Modelo -∆P = α.Re
2
α 2, 089.10
−6
Pa
R
2
0,9998
A fun¸c˜ao matem´atica da Tabela A.3 foi posta na Figura 4.6 do Cap´ıtulo 4 sob a forma
de linha cont´ınua. J´a os dados os dados experimentais da Tabela A.1 sob a forma de pon-
tos. Essa curva mostra a boa concordˆancia dos dados experimentais com os resultados da
53
Figura A.1: Perfis de velocidade do g´as (v) simulados no interior do lavador Venturi com
comprimento de garganta de 99 mm.
simula¸c˜ao, validando, dessa forma, os valores de queda de press˜ao obtidos experimental-
mente e mostrando o comportamento esperado do fluido dentro do Venturi e a utilidade
da aplica¸c˜ao de simula¸c˜ao fluidodinˆamica.
54
Figura A.2: Perfis de press˜ao est´atica (P) simulados no interior do lavador Venturi com
comprimento de garganta de 99 mm e respectivas quedas de press˜ao obtidas em cada uma
das situa¸c˜oes mencionadas: (A) -∆P = 5825 Pa, (B) -∆P = 4024 Pa, (C) -∆P = 2085,
(D) -∆P = 1008 e (E) -∆P = 430.
AP
ˆ
ENDICE B
Resultados Experiment ais
Os resultados experimentais para eficiˆencia de coleta dos lavadores Venturi est˜ao apre-
sentados nas Tabelas B.1 a B.2.
Tabela B.1: Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 2,21 µm e lavadores Venturi de 99 mm de comprimento de garganta.
V
G
Q
L
B´equer Tempo B´equer Rocha Rocha η
coleta + rocha coletada alimentada
[m/s] [mL/min] [g] [s] [g] [g] [g] [%]
55,2 340 117,38 20 118,92 1,54 2,86 53,8
55,2 340 109,81 20 111,68 1,87 2,86 65,3
55,2 340 111,33 20 113,26 1,93 2,86 67,4
76,8 340 117,77 20 119,61 1,84 2,86 64,2
76,8 340 110,02 20 112,56 2,54 2,86 88,7
76,8 340 111,96 20 114,54 2,58 2,86 90,1
55,2 500 110,89 15 112,03 1,14 1,87 60,8
55,2 500 113,34 15 115,35 2,01 1,87 107,0
55,2 500 109,88 15 111,71 1,83 1,87 97,6
76,8 500 110,86 15 111,84 0,98 1,87 52,3
76,8 500 111,84 15 112,95 1,11 1,87 59,2
76,8 500 111,20 15 112,28 1,08 1,87 57,6
56
Tabela B.2: Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 2,21 µm e lavadores Venturi de 132 mm de comprimento de garganta.
V
G
Q
L
B´equer Tempo B´equer Rocha Rocha η
coleta + rocha coletada alimentada
[m/s] [mL/min] [g] [s] [g] [g] [g] [%]
55,2 340 111,92 20 113,71 1,79 3,26 55,0
55,2 340 117,81 20 119,40 1,59 3,26 48,8
55,2 340 111,61 20 113,85 2,24 3,26 68,8
76,8 340 117,53 20 119,69 2,16 3,27 65,9
76,8 340 117,71 20 120,16 2,45 3,27 75,3
76,8 340 111,88 20 114,28 2,40 3,27 73,2
55,2 500 111,84 15 113,69 1,85 2,44 75,8
55,2 500 110,96 15 112,96 2,00 2,44 81,9
55,2 500 110,46 15 118,50 2,04 2,44 83,5
76,8 500 111,87 15 114,95 3,08 2,44 126,1
76,8 500 111,96 15 114,08 2,12 2,44 86,8
76,8 500 110,16 15 112,68 2,52 2,44 103,2
Tabela B.3: Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 9,06 µm e lavadores Venturi de 99 mm de comprimento de garganta.
V
G
Q
L
B´equer Tempo B´equer Rocha Rocha η
coleta + rocha coletada alimentada
[m/s] [mL/min] [g] [s] [g] [g] [g] [%]
55,2 340 110,26 20 111,78 1,52 2,94 38,8
55,2 340 116,93 20 119,02 2,09 2,94 53,4
55,2 340 109,94 20 111,98 2,04 2,94 52,1
76,8 340 111,85 20 113,50 1,65 2,94 42,1
76,8 340 110,99 20 113,16 2,17 2,94 55,4
76,8 340 116,47 20 119,07 2,60 2,94 66,4
55,2 500 109,90 15 111,90 2,00 3,92 68,1
55,2 500 110,83 15 113,15 2,32 3,92 79,0
55,2 500 111,87 15 114,03 2,16 3,92 73,6
76,8 500 111,87 15 113,73 1,86 3,92 63,3
76,8 500 112,01 15 114,21 2,20 3,92 74,9
76,8 500 110,13 15 112,27 2,14 3,92 72,9
57
Tabela B.4: Resultados de eficiˆencia experimentais para material particulado de diˆametro
m´edio de 9,06 µm e lavadores Venturi de 132 mm de comprimento de garganta.
V
G
Q
L
B´equer Tempo B´equer Rocha Rocha η
coleta + rocha coletada alimentada
[m/s] [mL/min] [g] [s] [g] [g] [g] [%]
55,2 340 111,92 20 114,21 2,29 3,48 65,8
55,2 340 117,29 20 119,59 2,30 3,48 66,1
55,2 340 109,83 20 112,14 2,31 3,48 66,4
76,8 340 117,90 20 120,89 2,99 3,48 85,9
76,8 340 112,08 20 115,38 3,30 3,48 94,8
76,8 340 117,96 20 120,98 3,02 3,48 86,8
55,2 500 110,23 15 111,89 1,66 2,61 63,6
55,2 500 112,85 15 114,65 1,80 2,61 68,9
55,2 500 110,84 15 112,76 1,92 2,61 73,5
76,8 500 117,24 15 119,15 1,91 2,61 73,2
76,8 500 112,24 15 114,76 2,52 2,61 96,5
76,8 500 111,88 15 114,40 2,52 2,61 96,5
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ˆ
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