O filtro de mangas é um equipamento que retém o material particulado dos gases industriais, fazendo-os passar por sacos de tecido, as mangas.
O pó preso no tecido forma uma camada que também filtra. Bem dimensionado, ele passa de 99% de eficiência. A escolha depende da temperatura do gás, do tipo de pó e do limite de emissão.
Um erro comum é tratar o filtro de mangas e o multiciclone como alternativas equivalentes. O multiciclone separa bem as partículas grossas e custa menos, mas apresenta menor eficiência na retenção das finas.
Em caldeiras a lenha ou cavaco, os dois equipamentos costumam trabalhar juntos. O multiciclone fica na primeira etapa, para reter o pó grosso e as fagulhas, enquanto o filtro de mangas atua depois, na captura das partículas finas.
O que é material particulado e por que a emissão é controlada
Material particulado é o conjunto de partículas sólidas ou líquidas suspensas no ar, como poeira, fuligem, neblina e aerossol.
A Resolução Conama nº 506/2024 fixa os padrões nacionais de qualidade do ar. Ela separa duas frações pelo tamanho: o MP10, com diâmetro aerodinâmico de até 10 µm, e o MP2,5, de até 2,5 µm. O micrômetro (µm) é a milésima parte do milímetro.
A resolução tem como objetivo declarado a proteção da saúde e do meio ambiente, e os padrões ficam mais rígidos em etapas.
Desde 1º de janeiro de 2025 vale a segunda etapa, que limita o MP2,5 a 50 µg/m³ na média de 24 horas e a 17 µg/m³ na média anual. Esses números medem o ar que a população respira, e não a saída da chaminé.
Na chaminé, quem manda são os limites de emissão para fontes fixas, que o órgão ambiental cobra no licenciamento. É para cumprir esses limites que a indústria instala o filtro.
Por isso, o primeiro dado da especificação é o limite que consta na licença da fonte, e não uma eficiência escolhida pelo fornecedor.
Quais são os limites de emissão para caldeira a lenha e cavaco?
Os limites dependem da data de instalação da fonte e da potência térmica nominal da caldeira.
Os limites de emissão para caldeiras a derivados de madeira podem seguir a Resolução Conama nº 382/2006 ou a Resolução Conama nº 436/2011, conforme o enquadramento da fonte. Ambas contemplam combustíveis como lenha, cavaco, serragem e casca.
A tabela reúne os limites de material particulado para caldeiras que utilizam derivados de madeira, expressos em mg/Nm³, em base seca e com 8% de oxigênio, conforme exigem as duas resoluções.
O Nm³ representa o metro cúbico de gás medido em condições normais de temperatura e pressão, o que permite comparar resultados obtidos em diferentes condições:
| Potência térmica nominal | Fonte nova (Conama 382/2006) | Fonte existente (Conama 436/2011) |
|---|---|---|
| Até 10 MW | 730 | 730 |
| De 10 MW a 30 MW | 520 | 520 (até 50 MW) |
| De 30 MW a 70 MW | 260 | 300 (acima de 50 MW) |
| Acima de 70 MW | 130 | 300 |
Para fontes de até 10 MW, as duas resoluções aceitam como alternativa a avaliação periódica pela opacidade da fumaça, que não pode passar do padrão 1 da Escala de Ringelmann.
A Escala de Ringelmann é uma comparação visual da cor da fumaça com cartões de tons de cinza.
A Resolução 382 também permite que o órgão licenciador fixe limites mais restritivos, o que acontece em vários estados. Por isso, confira a licença antes de pedir o orçamento.
Como o filtro de mangas retém o pó
O gás com pó entra no filtro e atravessa o tecido das mangas. No começo, as partículas se chocam com as fibras e ficam presas.
Segundo uma dissertação da UFMG sobre filtros de mangas, a camada de pó acumulada, chamada de torta, passa a ser o próprio meio de coleta e aumenta a eficiência.
Para poeiras e fumos acima de 0,1 µm, a mesma dissertação registra eficiência em geral acima de 99%.
A torta também explica por que uma manga nova filtra menos. Uma dissertação da Unesp sobre caldeira a bagaço cita eficiência da ordem de 60% no tecido sem uso.
Ela sobe para mais de 90% quando o pó começa a se depositar. Na mesma caldeira, com ciclone antes do filtro, a média medida foi de 99,55%.
Com o tempo, a torta engrossa e a perda de carga cresce. A perda de carga é a queda de pressão do gás ao atravessar o filtro, e ela aumenta o consumo do exaustor. Por isso, as mangas são limpas em ciclos, por tempo ou por perda de carga.
O tamanho do filtro sai da relação ar/pano, que é a vazão de gás dividida pela área de tecido. Pela dissertação da UFMG, ela fica em geral entre 1 m/min e 10 m/min na indústria.
Jato pulsante, ar reverso e o tecido certo para cada temperatura
O sistema de limpeza mais utilizado é o jato pulsante. Nesse modelo, a manga fica montada sobre uma gaiola, o gás passa de fora para dentro e a camada de pó se forma na superfície externa.
Um jato curto de ar comprimido, no sentido contrário ao fluxo, desprende o excesso de pó, sem interromper a operação do filtro.
A dissertação da UFMG também descreve o sistema de ar reverso, no qual a camada de pó fica na parte interna da manga, e a vibração mecânica, atualmente pouco utilizada devido à menor eficiência de limpeza.
A escolha do tecido depende da temperatura, da umidade e da acidez do gás, além da abrasividade do pó.
Um artigo da UFRGS apresentado no ENCIT 2004 indica que o poliéster suporta temperaturas de até 130 °C, enquanto o Nomex, uma fibra de aramida mais cara, suporta até 220 °C.
Para temperaturas superiores, um material didático da Ufes aponta mangas de fibra de vidro ou teflon, com resistência na faixa de 260 °C a 290 °C.
A umidade também precisa ser considerada. A dissertação da Unesp recomenda isolar os dutos para evitar que os gases percam temperatura antes de chegar ao filtro.
Quando o vapor de água se condensa, o pó adere ao tecido e pode provocar o entupimento das mangas.
Por isso, na cotação, informe a temperatura do gás na entrada do filtro, tanto em regime normal quanto nas condições mínimas de partidas e paradas.
Multiciclone: quando ele basta e quando vem antes do filtro
O ciclone separa o pó pela força centrífuga. O gás entra girando, e as partículas são jogadas contra a parede e caem no fundo.
Segundo um trabalho de conclusão de curso da UFU, o ciclone tem baixa eficiência para partículas menores que 5 µm. Por isso, costuma ser usado como pré-limpador de outro equipamento.
O mesmo trabalho explica que o diâmetro é o principal fator de eficiência do ciclone: unidades menores coletam melhor, com a mesma queda de pressão.
O multiciclone aplica essa lógica e reúne vários ciclones pequenos em paralelo, numa única carcaça.
Ele trata a vazão total da caldeira com a eficiência de um ciclone pequeno, mas continua limitado nas partículas finas.
Em caldeira a biomassa, o multiciclone tem uma segunda função: proteger o filtro contra fagulhas.
A dissertação da Unesp registra que uma única fagulha incandescente sobre o pó acumulado na moega basta para iniciar a combustão e queimar as mangas.
O multiciclone sozinho pode atender a uma caldeira pequena com limite folgado. Já perto dos limites mais baixos da tabela, ele trabalha como pré-coletor do filtro de mangas.
O tipo de caldeira e o combustível estão no guia de tipos de caldeira industrial. As fornalhas dos secadores, outra fonte comum de fumaça, estão no post sobre secagem de grãos.
Filtro de mangas, lavador de gases ou precipitador?
O filtro de mangas é a opção de maior eficiência a seco para gases até a temperatura que o tecido suporta.
O trabalho da UFU compila valores da literatura para a eficiência global de cada equipamento. Ele indica cerca de 85% para ciclones, 95% para lavadores Venturi e 99% para filtros de mangas e precipitadores eletrostáticos.
O lavador de gases capta o pó com água e também retém parte dos gases, mas gera efluente líquido que precisa de tratamento.
Na comparação feita na dissertação da Unesp, ele teve perda de carga acima de 250 mmCA, contra 100 a 150 mmCA do filtro de mangas. O mmCA, milímetro de coluna d’água, é a unidade usual dessa medida.
O precipitador eletrostático carrega as partículas com eletricidade e as recolhe em placas. Ele aceita gás mais quente e grandes vazões, mas exige investimento inicial alto e muito espaço.
Por isso, a comparação dos orçamentos precisa partir do mesmo limite de emissão e da mesma vazão.
Um filtro mais barato pode exigir troca de mangas mais frequente, e um lavador barato pode trazer o custo da estação de tratamento de efluente.
O que pedir na cotação do filtro de mangas
Na cotação, informe a vazão de gás (m³/h), a temperatura na entrada (de regime e mínima) e a umidade. Informe também o combustível ou o processo que gera o pó, a concentração de pó estimada e o limite de emissão da licença.
Peça aos fornecedores de filtro de manga a relação ar/pano adotada, a área filtrante e o tecido das mangas, com a temperatura máxima dele.
Solicite ainda o sistema de limpeza e o consumo de ar comprimido. Pergunte também como o projeto evita fagulhas e condensação.
Se a fonte for uma caldeira a lenha ou cavaco, peça na mesma proposta o pré-coletor, como o filtro multiciclone.
Confirme também quem faz a medição de chaminé que comprova o atendimento ao limite.
Na troca da caldeira, considere o sistema de controle junto com a caldeira a cavaco, porque a vazão e a temperatura dos gases saem do projeto dela.
O que muda de um orçamento para outro é, em geral, a área filtrante, o tecido e o pré-coletor.
Com esses dados em mãos, compare fornecedores de filtro de manga no Soluções Industriais, que reúne mais de 50 mil fornecedores e permite cotar com vários deles de uma vez.
