Dimensionamento de um sistema de exaustão para indústria de processamento de plástico

Abstract

O processamento de plástico PET leva à geração de particulados em processos abrasivos envolvendo atrito, como a secagem que, sem a presença de um sistema de coleta adequado, leva à dispersão do pó pela unidade fabril. Como consequência, o interior do setor produtivo sofre com a deposição do particulado em máquinas e no estoque de matéria-prima, e os colaboradores acabam inalando o material disperso correndo risco de desenvolver doenças no sistema respiratório. O presente trabalho visa apresentar o dimensionamento de um sistema de exaustão para a captura do particulado, de modo a minimizar sua dispersão. O sistema foi projetado para operar em pressão negativa, a fim de evitar dispersão do pó em caso de vazamento ou danos na estrutura das tubulações, atentando para que a vazão respeite o mínimo necessário para ser considerado um escoamento diluído, e que a velocidade do escoamento ultrapasse a velocidade terminal das partículas a fim de arrastá-las. Nas linhas de escoamento, foram estimadas as quedas de pressão associadas às perdas de carga distribuídas - causadas por atrito - e localizadas - causadas por elementos como curvas e junções. Nas linhas de coleta do particulado estão presentes válvulas para bloqueio de sucção, com a finalidade de fechar a linha se necessário. Foi também dimensionado um ciclone para coletar as partículas grosseiras, determinando-se suas dimensões e eficiência. Além disso, foi feito o dimensionamento de um filtro de mangas para a coleta das partículas mais finas, encontrando-se a velocidade de filtração para o equipamento e sua área filtrante mínima. Por fim, foi decidido a melhor localização do elemento de fluxo, ficando esta entre o ciclone e o filtro de mangas, de modo que ela possa proporcionar o vácuo necessário na sucção e uma pressão na descarga suficiente para vencer a queda de pressão na linha à jusante. Nesta configuração, o elemento de fluxo irá trabalhar com uma concentração de sólidos muito baixa, minimizando o desgaste causado pelo atrito das suas partes móveis com o particulado.

The processing of PET plastics in abrasive processes involving friction, such as drying, leads to the generation of particulates, which, without an adequate suction system, causes the power’s dispersion through the factory. Consequently, the productive sector’s interior suffers with the deposition of particulate matter in machines and in the stock of raw material, and employees end up inhaling the dispersed material at risk of developing respiratory diseases. The present work aims to present the design of an exhaust system for the particulate’s capture, in order to minimize its dispersion. The system was designed to operate in negative pressure, in order to avoid the powder’s dispersion in case of leakage or damage to the piping structure, ensuring that the flow respects the minimum necessary to be considered a diluted flow, and that the flow speed exceeds the particles’ terminal velocity in order to drag them. In the flow lines, the pressure drops associated with the distributed pressure losses - caused by friction - and localized - caused by elements such as curves and junctions - were estimated. In the particulate collection lines, gate valves are present, with the purpose of closing the line if necessary. A cyclone was also designed to collect the coarse particles, determining its dimensions and efficiency. In addition, a bag filter was designed to collect the finer particles, calculating the filtration speed for the equipment and its minimum filtering area. Finally, the best location of the flow machine was decided being between the cyclone and the bag filter, so that it can provide the necessary vacuum in the suction and a pressure in the discharge sufficient to overcome the pressure drop in the subsequent line. In this configuration, the flow machine will work with a very low concentration of solids, minimizing the detrition caused by the friction of its moving parts with the particulate.