Fatores a serem considerados ao selecionar um filtro de ar e gás industrial

Instalação interna ou externa

A localização do equipamento de processo (bomba de vácuo, soprador ou compressor) e o próprio filtro ditarão os materiais de construção e longevidade. Por exemplo, se um filtro é montado ao ar livre em um ambiente marinho hostil, a construção de aço inoxidável 316L é ideal.

Além disso, se o filtro estiver exposto a condições climáticas, como chuva ou neve, é necessária uma proteção adequada para evitar problemas no filtro e o possível passagem de contaminantes para o equipamento.

O ambiente desempenha um papel importante na construção recomendada de seus filtros.

A qualidade do ar ambiente também é um fator importante, pois um duro desafio levará a uma maior frequência de serviço. Equipamentos e filtros instalados em ambientes agressivos, como fabricas de cimento e mineração, exigem proteção extra contra as condições.

Vazão de gás/ar

A vazão de gás ou ar afeta diretamente o tamanho e o desempenho de um filtro. O tamanho da conexão de uma carcaça do filtro e a área de superfície do elemento filtrante interno são determinados diretamente pelo fluxo do processo. Além disso, o fluxo afeta a capacidade de retenção de poeira e a eficiência do filtro.

Estudos determinaram que, quando a vazão é excessiva, a capacidade de retenção de poeira e a eficiência sofrerão, portanto, essa é uma informação crítica para o dimensionamento de um filtro de ar ou gás industrial.

Tipo e Características dos Contaminantes

Os projetos de filtros de ar e gás variam de acordo com o tipo de contaminação (partículas, líquido, vapor). É importante analisar o processo em si mais as condições de operação (pressão/vácuo, temperatura, etc.). Juntos, eles determinarão o meio de filtração industrial, os estágios de separação, o padrão de fluxo e o projeto da carcaça do filtro.

Por exemplo, a contaminação simples por poeira pode exigir apenas um elemento filtrante de poliéster, enquanto um desafio líquido pesado pode exigir vários estágios de separação (defletor, desembaçador e elemento filtrante final). Qualquer informação disponível sobre o tamanho da partícula (mícron), propriedades físicas e concentração são fatores a serem considerados.

Ideal para aplicações de retenção a vácuo na indústria de roteamento de madeira, um combo ST SpinMeister um combo ST SpinMeister usa um pré-filtro para remover a partícula de pó de madeira grossa (85% a 15 mícrons), estendendo consideravelmente a vida útil do filtro primário ST em linha. Os resultados são tempos de execução mais longos e menos interrupções de manutenção.

Por exemplo, um elemento filtrante projetado para capturar pó de madeira grossa de um roteador CNC será diferente de um filtro projetado para capturar poeira fina de silício de um processo PCVD de semicondutores.

Os líquidos têm outras características específicas, como corrosividade, viscosidade e desafio de volume. As características de um vapor variam de acordo com a fonte (química, água, resina, etc.) e o ponto de ebulição de cada um sob condições de pressão ou vácuo.

Operação Contínuo ou Intermitente

Operações contínuas são cada vez mais a norma para equipamentos de processo industrial, o que contribui para o aumento do estresse em um filtro. Esse fluxo constante é previsível, mas também resulta em um desafio constante de contaminação (partículas, líquidos).

Condições ambientais ou de processo mais severas exigirão um filtro de maior capacidade para atingir o intervalo de manutenção e a queda de pressão desejados.

Como alternativa, se as operações forem baseadas em lote, o filtro não estará sujeito a tarefa constante. No entanto, o dimensionamento é fundamental para garantir que o filtro tenha um bom desempenho durante o tempo em serviço.

Temperatura

A temperatura do processo afetará o estado físico da contaminação. Por exemplo, os líquidos evaporarão em vapores e passarão por certos filtros. Temperaturas extremas também influenciarão os materiais de construção de um filtro, que serão abordados posteriormente com mais detalhes.

Isso é especialmente importante para os componentes do elemento filtrante: meios, adesivos e elastômeros. Se as condições de operação excederem a faixa de temperatura esperada, o resultado pode ser a redução da vida útil e da eficiência do filtro.

Pressão/Vácuo de Operação

Os filtros industriais de ar e gás são instalados em uma ampla gama de vácuo até serviços de alta pressão. A pressão de operação determina os materiais de construção e os parâmetros de projeto de um filtro, como espessura do material, padrões de soldagem e estanqueidade.

A pressão de operação em conjunto com a temperatura afetará o estado dos contaminantes no ar ou no gás (pressão de vapor). Uma vez que as condições do processo e os requisitos específicos do processo são compreendidos, então um projeto de filtro pode ser finalizado.

Especificações e Normas de design do filtro

As especificações e códigos de projeto variam dependendo das condições do processo e do país/região de instalação. A pressão é um determinante comum de projeto e, dependendo do local de instalação, alguns filtros exigirão construção baseada nas normas ASME VIII ou PED (Diretiva de Equipamentos sob Pressão) e ensaios não destrutivos (NDT) para garantir a integridade contra vazamentos. Existem também outras Normas para recipientes sob pressão específicos de cada país (Ex. China e Austrália). Todas essas diretrizes ditam soldagem/fabricação, espessuras de materiais e END's.

Os filtros com classificação ATEX ajudam a minimizar o potencial de uma explosão em ambientes de trabalho perigosos.

Outros códigos de projeto que regem dependem da contaminação do processo, do ambiente circundante e do local de instalação. Isso também inclui requisitos governamentais e ambientais, tais como:

• ATEX para poeira e gás potencialmente combustíveis.
• Requisitos à prova de explosão para componentes elétricos (motores, medidores) instalados em áreas classificadas.
• As especificações do setor, como o Código de Instalações de Cuidados de Saúde NFPA 99:2018 e os Sistemas de Gasoduto de Gás Médico ISO 7396-1:2016, regem os sistemas de vácuo médico.
• Marcação CE para indicar a conformidade com as normas da UE.
• As declarações REACH e RoHS para confirmar materiais perigosos são excluídas do processo de fabricação.

Materiais de Construção da Carcaça do Filtro

A maioria dos filtros industriais de ar e gás são construídos a partir de construção em aço; no entanto, o grau de aço e o acabamento final estão sujeitos a condições específicas de processo. Para aplicações de ar padrão, a construção em aço carbono pintado é normalmente aceitável.

No entanto, quando produtos químicos corrosivos ou gases de processo estão presentes ou o ambiente é hostil (ambiente marinho ou químico), então um alto grau de aço inoxidável (316L) pode ser necessário.

Revestimentos alternativos específicos podem ser necessários com base no processo e ambientes ambientais. Acabamentos especiais de pintura (epóxi, marinho) ou revestimentos resistentes à corrosão (niquelagem, revestimento em PTFE) são opções para ambientes agressivos e corrosivos.

As conexões e encaixes de um filtro também são componentes críticos. Alguns filtros podem exigir conexões flangeadas (ANSI, DN, ISO-K) para combinar com o equipamento ou tubulação existente. Em aplicações de alta pressão e médio/alto vácuo, alguns flanges exigirão um acabamento especial para garantir uma superfície de vedação ideal. Conexões rosqueadas também são comuns e podem ser métricas (BSPP ou BSPT) ou padrão dos EUA (MPT ou FPT), dependendo dos padrões do país e do equipamento de processo.

Os materiais de construção são o principal impulsionador do custo, por isso é importante entender o que é necessário para suportar o processo e as condições ambientais antes de finalizar um orçamento de projeto.

Taxa de vazamento para carcaças e filtros a vácuo

Filtro da série Solberg WL para serviço de vácuo recebendo um teste final de certificação de taxa de vazamento de hélio.

Embora um filtro seja fundamental para proteger uma bomba de vácuo da contaminação do processo, ele também deve ser estanque para garantir que o operador possa atingir o nível de vácuo de processo necessário. Ao selecionar um filtro de vácuo, solicite uma taxa de vazamento publicada (mbar L/s) de uma máquina de teste de vazamento de hélio calibrada para garantir que ela mantenha o vácuo durante o serviço.

Tipo e eficiência do meio filtrante

Os elementos filtrantes são construídos a partir de uma das muitas opções de meios, dependendo da contaminação do ambiente ou do processo e das condições operacionais. Uma variedade de classificações e eficiências de mícrons estão disponíveis dependendo da natureza e do tamanho da contaminação de partículas. Poliéster, filtro de papel, PTFE, fibra de vidro e malha de aço inoxidável são seleções comuns, e os tamanhos de partículas variam de sub-mícron a grosso.

A eficiência geral é uma combinação do meio filtrante e da velocidade, e a capacidade de retenção é determinada pelo design do elemento (superfície, profundidade, envolto ou plissado). Além das partículas sólidas, alguns meios são projetados para adsorção de vapor, o que requer estilos de meios granulados e impregnados.

Construção e vedação de elementos filtrantes

As condições do processo determinam se componentes especiais são necessários. Por exemplo, a presença de produtos químicos e altas temperaturas podem exigir compostos especiais de adesivagem para garantir a integridade estrutural. Ambientes corrosivos podem necessitar de componentes de elementos de aço inoxidável 304 ou 316, como tampas finais.

Além disso, um filtro é tão bom quanto sua vedação, portanto, o material da junta também deve ser compatível com as condições do processo e a contaminação. Viton, PTFE e BUNA são três tipos de juntas comuns usadas em diferentes condições.

Segurança

Os contaminantes do processo podem ser corrosivos, pirofóricos ou explosivos por natureza, portanto, o manuseio e o serviço pelo Operador devem ser considerados com antecedência. Projetos resistentes à explosão, como o ATEX, são uma opção.

Algumas poeiras são pirofóricas e pegarão fogo quando subitamente exposta ao oxigênio, portanto, recursos adicionais, como portas para oxidação, são integrados para garantir que o material capturado esteja inerte para os operadores manusearem durante a manutenção.

Requisitos de instalação

Uma vez que o tamanho e a capacidade de um filtro são determinados, é fundamental considerar o espaço disponível para instalação e acesso para serviço. Seja uma instalação nova ou de retrofit, podem haver limitações decorrentes da tubulação, da espaço sobre o filtro, do peso e do acesso físico.

Os filtros industriais podem ser projetados e fabricados para se encaixarem no espaço disponível e nas limitações de um novo sistema (bomba de vácuo, soprador ou de compressor) ou de uma planta existente. O peso anda de mãos dadas com o tamanho, portanto, confirme se a tubulação ou o local de montagem pode suportar o filtro em um estado limpo e sujo.

O espaço de serviço necessária para remover um elemento filtrante da carcaça e o peso da tampa do filtro e do elemento devem ser compreendidos antes da instalação. Características especiais, como braços de elevação ou portas de acesso laterais são boas opções para simplificar o processo de serviço e torná-lo mais seguro para o operador.

Pressão Diferencial

A restrição através de um elemento filtrante é definida como a pressão diferencial, também conhecida como queda de pressão. O aumento da queda de pressão é um fator primordial no intervalo de serviço. Esse intervalo varia de acordo com a vazão real e o desafio do elemento.

Os projetos de filtragem devem considerar a micragem do elemento, a eficiência e a área de superfície para minimizar a pressão diferencial, o que permite um desempenho mais eficiente do sistema. Se a pressão diferencial for excessiva, o equipamento protegido terá dificuldades para operar de forma eficiente e atingir o vácuo ou a pressão necessários para o processo.

O diferencial de pressão pode ser medido e monitorado através de manômetros analógicos ou digitais, que podem ser integrados ao filtro ou acoplados a conexões incluídas na tubulação de processo a montante e a jusante. Esse recurso permite que o operador monitore a condição do filtro e, finalmente, saiba quando o elemento deve ser reparado ou substituído.

Acessórios de Serviço/Manutenção

Os filtros industriais podem ser projetados com recursos integrados para um serviço e manutenção convenientes: limpeza por pulso, lixeiras de coleta removíveis e sistemas de drenagem automática são alguns dos itens comuns solicitados pelos operadores/pessoal de manutenção.

Nos casos em que o contaminante capturado é inofensivo, a limpeza de um elemento filtrante pode ser tão simples quanto usar uma escova ou ar comprimido para remover partículas. Alguns meios filtrantes são laváveis, o que também pode prolongar a vida útil.

Recursos automatizados e autolimpantes são boas opções se o contaminante for perigoso ou se for necessário serviço contínuo.

Em filtros de líquidos e aplicações de separação, um sistema de drenagem automatizado pode permitir a coleta e o manuseio contínuos de líquidos sem interromper o processo de vácuo ou pressão.