Por Andrew Untz, Donaldson Sr. Engenheiro de projeto
As normas para medir, de forma apropriada e precisa, a eficácia dos sistemas coletores de pó industrial nunca existiram. Como muitos fabricantes de coletores de pó e filtros fazem reivindicações sobre o desempenho de seus produtos, muitos usuários finais se vêem perdidos em um mundo de vanglórias e promessas. Num esforço para implementar uma base de comparação, muitas empresas, indústrias e jurisdições recorreram à aplicação das classificações MERV, estabelecidas pela ASHRAE 52.2 para o setor geral da indústria de limpeza por ventilação industrial. Mas esta será uma medida adequada de eficácia para coletores de pó industrial?
A aplicação do sistema de classificação MERV para medir a eficácia dos coletores de pó industrial é problemática pelas seguintes razões:
- Os testes MERV a taxas de vazão de elementos estipuladas são muito diferentes das típicas taxas de vazão operacionais dos coletores de pó industrial;
- As classificações MERV indicam a eficiência mínima do filtro (normalmente na partida) em vez das emissões típicas do filtro ao longo da vida útil do filtro;
- MERV mede a eficácia do elemento filtrante, em vez de todo o sistema de coleta de pó e seu sistema autolimpante; e
- MERV identifica a queda de pressão, mas não trata do consumo geral de energia.
O que é MERV?
MERV significa Valor de Relatório de Eficiência Mínima. É um sistema de classificação incorporado à especificação de teste da ASHRAE 52.2. Ele atribui um único número a um filtro em um esforço para identificar seu desempenho mínimo na remoção de partículas de um fluxo de ar. Números mais altos se destinam a indicar maior eficiência de filtragem, mas muitos especialistas da indústria de coleta de pó industrial argumentam que não o fazem.
A ASHRAE 52.2 foi inicialmente escrita para estabelecer um método para medir o desempenho dos dispositivos gerais de limpeza do ar de ventilação. Enquanto os sistemas gerais de limpeza do ar de ventilação e os sistemas de coleta de pó industrial removem as partículas de um fluxo de ar, eles têm pouco em comum. As diferenças são abordadas a seguir.
Taxas de vazão operacional para ventilação geral versus pó industrial
A norma 52.2 foi estabelecida para testar a eficiência dos filtros de ar estáticos utilizados em sistemas de ventilação em geral, como sistemas de filtragem de ar ambiente e de edifícios. Em contraste, os filtros de ar de coleta de pó industrial funcionam em um ambiente muito dinâmico, com o pó continuamente se acumulando e sendo limpo do elemento filtrante conforme necessário. A maioria dos coletores de pó industriais inclui um sistema de autolimpeza que permite que os filtros continuem funcionando por muito mais tempo do que se não fossem limpos repetidamente. Às vezes os filtros são limpos quando não há fluxo de ar, mas muitas vezes a limpeza ocorre durante o funcionamento normal. A aglutinação de pó em constante mudança (e sua queda de pressão associada) significa que a eficiência do filtro também está em constante mudança. Cada vez que um filtro é limpo, a eficiência dos filtros muda. As condições estáticas utilizadas no ASHRAE 52.2 não podem ser aplicadas adequadamente às condições dinâmicas dentro de um coletor de pó.
Os processos de fabricação industrial produzem pó - em quantidades não esperadas nos sistemas de limpeza de ventilação em geral. Os fluxos de ar dentro dos processos em serrarias, instalações de manuseio de grãos, oficinas de fabricação de metais e cabines de aspersão térmica normalmente produzem 0,5 a 20 grãos por pé cúbico de particulado. Os fabricantes não podem se dar ao luxo de interromper a produção para trocar os filtros com frequência, por isso confiam em coletores de pó com sistemas de autolimpeza. Os sistemas de autolimpeza permitem que um filtro permaneça em uso por um período de tempo mais longo.
Em contraste, um teste ASHRAE 52.2 insere relativamente pouco pó no fluxo de ar. Utiliza cerca de 0,005 grão por pé cúbico de ar. Isto é 100 a 4000 vezes menos concentração de pó do que em um fluxo de ar de coletor de pó industrial típico.
Outro fator crítico a ser considerado é que a velocidade do elemento enfrenta grande diferença entre a ventilação geral e a coleta de pó industrial. Um coletor de pó típico terá um elemento que enfrenta uma velocidade na faixa de 0,5 a 12 pés por minuto. Em contraste, o ASHRAE 52.2 testa velocidades de fluxo de ar na faixa de 118 a 748 pés por minuto. Isso significa que as magnitudes são 10 a 1500 vezes maiores em um teste MERV do que em um coletor de pó. Uma vez que a velocidade do elemento pode afetar a eficiência, a aplicabilidade do teste MERV para uma aplicação de coleta de pó industrial deve ser questionada.
Eficiência inicial em comparação à eficiência de vida
O objetivo da ASHRAE 52.2 é medir a eficiência de um sistema geral de limpeza de ventilação. O objetivo de um coletor de pó é controlar as emissões ao longo do tempo. À primeira vista, parece que a eficiência de um filtro estaria diretamente relacionada com as emissões que o filtro permite escapar do sistema. Entretanto, a eficiência de um filtro não pode ser diretamente correlacionada com as emissões em um coletor de pó industrial. Se alguém tentar calcular as emissões ao longo do tempo com base nos níveis de eficiência da MERV, as emissões seriam muito sobrestimadas. O erro de cálculo ocorre porque um filtro em um coletor de pó fica cheio de pó e gera aglutinação de pó inúmeras vezes.
O princípio de funcionamento de um coletor de pó industrial utiliza o acúmulo da aglutinação de pó para proporcionar uma filtragem adicional. Como a aglutinação de pó oferece uma resistência ao fluxo de ar, a resistência através do meio filtrante de um coletor de pó está normalmente na faixa de 2 a 5 polegadas de água. Durante esse tempo, a aglutinação de pó é constantemente substituída à medida que os filtros são limpos e, em seguida, o pó é acumulado novamente. O teste ASHRAE 52.2 opera em uma faixa de resistência totalmente diferente. O teste vai parar a uma resistência máxima de 1,4 polegadas de água (ou mais cedo, dependendo do nível de eficiência obtido). O teste para MERV está ligado simplesmente à capacidade do meio filtrante de capturar poeira, enquanto o ciclo operacional de um coletor de pó utiliza o acúmulo e a liberação da aglutinação de pó como um contribuinte significativo para a eficiência do desempenho.
Estas diferenças na função de um coletor de pó versus a aplicação de um teste ASHRAE 52.2 farão com que a abordagem dos meios de engenharia seja significativamente diferente. Para um sistema de filtração estática, seria vantajoso ter meios de carga em profundidade que permitam que o particulado seja carregado em toda a profundidade do meio sem realmente penetrar através do elemento filtrante. O elemento que permite que o pó seja carregado no filtro sem a formação de aglutinação de pó, manipulará mais partículas e durará mais tempo em um ambiente estático. Entretanto, isto não é o ideal quando se tenta limpar a mídia em um ambiente dinâmico. Quanto mais pó for retido na superfície do elemento (carga superficial), mais fácil será limpá-la. É muito vantajoso ter um meio de carga superficial em um coletor de pó para garantir uma vida útil mais longa do filtro. Um fabricante de filtros pode facilmente projetar um meio de carga em profundidade para assegurar uma classificação MERV mais alta para seus filtros, e os consumidores podem provavelmente assumir que a classificação MERV mais alta significa um filtro melhor. No entanto, estes meios de carga em profundidade frequentemente sacrificam a capacidade de liberar partículas durante a limpeza. Um consumidor de coletor de pó industrial que compra um filtro com base estritamente na classificação MERV pode não estar ciente de que está sacrificando uma área significativa de desempenho - a capacidade de ser limpo. O melhor filtro para coletores de pó industriais ofereceria melhor eficiência E melhor desempenho na limpeza. Dado o número e a complexidade dos fatores que entram no desempenho do coletor de pó industrial, pode-se argumentar que é ineficaz basear as decisões de compra de coleta de pó em uma classificação MERV que se baseia apenas na eficiência inicial. As condições que separam uma classificação de desempenho MERV 13 de uma classificação de desempenho MERV 14 representam apenas uma pequena parte da vida útil do filtro do coletor de pó. A classificação MERV que é estabelecida durante os poucos minutos iniciais da vida do filtro não pode prever a eficácia dos 6 a 24 meses restantes da vida do filtro. Mais uma vez, a caracterização da eficiência da 52.2 não é confiável. O desempenho real do coletor de pó industrial é mais precisamente baseado na engenharia do sistema de limpeza, na tecnologia dos meios de carga superficial e no gerenciamento do fluxo de ar.
Elemento em comparação ao desempenho do sistema
O sistema de classificação MERV também é inadequado para identificar a eficácia de um sistema de coleta de pó industrial, pois mede o elemento em vez de todo o sistema de filtração. Idealmente, uma norma permitiria ao usuário final comparar o que seriam as emissões durante a operação regular. Isso mediria a eficácia de todo o sistema de filtração. O gerenciamento do fluxo de ar dentro de um coletor de pó é fundamental para seu desempenho geral. O projeto deve administrar o fluxo de ar para que a maior parte do pó nunca chegue aos filtros, a fim de permitir que o elemento dure mais tempo. O fluxo de ar também deve ser gerenciado de modo que o pó coletado se instale sem ser introduzido novamente no fluxo de ar ou seja permanentemente suspenso. Existem muitas abordagens Donaldson® Torit® 4 aos mecanismos de limpeza, mas o projeto do sistema de limpeza e os elementos devem andar de mãos dadas. O usuário do coletor de pó se preocupa apenas com o desempenho total, portanto a medição de um ou outro é incompleta.
Queda de pressão em comparação ao consumo total de energia
Outra questão é que a anotação de queda de pressão da ASHRAE 52.2 não reconhece a característica mais ampla de desempenho que caracteriza a crescente preocupação de tantos usuários finais - o consumo de energia e seu custo. Uma maior restrição em um filtro requer mais energia para manter o fluxo de ar adequado. A energia de limpeza também é muito importante. Um coletor de pó pode ter um grande sistema de limpeza e uma baixa queda de pressão, mas pode exigir uma grande quantidade de energia de limpeza. Poucos considerariam esse cenário aceitável. No entanto, as classificações MERV não fornecem orientação aos usuários finais sobre esta característica crítica de desempenho.
Então, qual é o próximo passo?
Dadas todas as razões pelas quais o sistema de classificação MERV é inadequado para coletores de pó industriais, onde isso nos deixa? Se houvesse um novo padrão, ele deveria considerar muitas das principais características de desempenho que preocupam um usuário final - principalmente as discutidas neste documento. Outras considerações que os usuários finais têm para escolher um coletor de pó industrial também podem precisar ser consideradas. Tamanho, integridade do gabinete, ruído e a capacidade do sistema de filtragem de se recuperar de uma condição de perturbação são outras características sobre as quais os usuários finais normalmente querem saber.
Os líderes da indústria de coleta de pó industrial, ASHRAE e ISO estão atualmente trabalhando juntos para resolver este problema. O comitê técnico da ASHRAE 5.4 concluiu recentemente um projeto de pesquisa (RP1284) para determinar a melhor maneira de desenvolver uma especificação de teste para coletores de pó, e há um comitê de projetos especiais trabalhando para escrever uma especificação de teste com base nesta pesquisa. O Comitê Técnico 142 da ISO também está ocupado escrevendo uma especificação de teste similar para ser usada em nível internacional. Ambos podem demorar vários anos para serem totalmente escritos e desenvolvidos, mas pelo menos estão atendendo às necessidades do mercado de coleta de pó industrial que a MERV nunca teve a intenção de atender. Os interessados devem se envolver. Considere fazer parte das revisões públicas antes que as normas sejam publicadas para que seu feedback possa ajudar a garantir que as necessidades dos usuários finais sejam finalmente atendidas.
Enquanto isso, quando confrontado com a escolha de um sistema de filtro de coleta de pó, faça perguntas ao fabricante a respeito da aplicabilidade da MERV à situação em questão. Mais importante ainda, gaste tempo perguntando sobre características que vão prever melhor a eficácia do sistema de coleta de pó, como, por exemplo: fluxos operacionais, vida útil esperada do filtro, projeto do elemento, gerenciamento do fluxo de ar, projeto do sistema de limpeza e uso de energia. Seu resultado final refletirá sua escolha mais criteriosa.
Andrew Untz é um Engenheiro de projeto sênior da Donaldson Company, Inc. Ele é formado em Engenharia pela Universidade de Wisconsin River Falls e possui um MBA pela Universidade de Phoenix. Andrew tem 16 anos de experiência em filtragem de ar industrial. Ele atua no Comitê Técnico ASHRAE 5.4 e esteve envolvido na redação da ASHRAE 199. Andrew também atua no Comitê Técnico ISO 142, WG5, liderando o desenvolvimento de um padrão internacional de teste para coletores de pó industriais.
