A tecnologia de fibra fina é a manipulação da matéria em níveis quase atômicos, onde fenômenos únicos permitem novas aplicações.¹ Um exemplo de tecnologia de fibra fina é o uso de fibras finas como camada de desempenho para aplicações industriais de filtragem de ar. Para produzir uma camada de fibra fina, um processo de eletrofiação cria uma fibra muito fina, contínua e resistente de 0,2 – 0,3 mícron de diâmetro que é então aplicada a um material de substrato do elemento de filtragem. As fibras finas formam uma teia permanente com espaços intersticiais muito finos na superfície do substrato. A teia coleta pó, sujeira e contaminantes na superfície do filtro. Isso oferece muitos benefícios sobre os filtros convencionais construídos com elemento filtrante de celulose, celulose/sintético, spunbond ou matéria-prima fundida.
Embora o custo de aquisição de filtros de camada de fibra fina premium para um coletor de pó possa ser mais alto do que os filtros de elementos feitos de matéria-prima, pode-se oferece o forte argumento de que os filtros de camada de fibra fina valem o preço de compra mais alto. A seguir estão as 5 principais razões pelas quais um filtro de camada de fibra fina de desempenho premium vale a pena:
1. Maior eficiência inicial e contínua. Uma função importante de um coletor de pó é controlar e minimizar as emissões geradas por um processo de fabricação. Limpos, os filtros novos normalmente têm menor eficiência (e, portanto, maiores emissões) em comparação aos filtros com acúmulo de pó neles. Quando limpos, uma camada fina de fibra na superfície do elemento filtrante captura melhor as partículas de pó do que filtros limpos sem uma camada de fibra fina, ver Figura 1. Este desempenho é possível através de vários mecanismos de filtragem, incluindointerceptação, difusão e impactação, ver Figura 2.
Mas a eficiência inicial é apenas uma pequena parte de toda a história. A maioria dos coletores de pó industriais utiliza algum método de limpeza do filtro para administrar o acúmulo de pó na superfície do filtro durante a vida útil do filtro. Cada vez que um filtro é limpo (normalmente por um pulso inverso de ar comprimido), o pó depositado no elemento filtrante é interrompido e pode ocorrer um evento gerador de emissões. Com um filtro de camada de desempenho de fibra fina, o pó coletado se acumula na superfície do elemento de filtragem em vez de dentro do meio de filtragem e é limpo com menos pulsos. Menos pulsos resultam em menos eventos potenciais de produção de emissões.
2. Menor queda de pressão através do elemento filtrante economiza energia. A maioria dos sistemas de coleta de pó depende de um ventilador para extrair o ar carregado de pó de uma fonte contaminante para um coletor e depois através do elemento de filtragem. A energia (pressão estática) necessária para mover o ar através do sistema de filtragem define o tamanho do ventilador necessário e, portanto, a energia efetiva necessária para operar o sistema. A restrição criada por um elemento filtrante e as partículas capturadas podem contribuir significativamente para a necessidade geral de energia do ventilador de um sistema. Nos filtros de elemento feito de matéria-prima, grande parte das partículas de pó filtrada pode ser conduzida profundamente para dentro dos poros do elemento. Este carregamento em profundidade do elemento de filtragem não pode ser limpo, assim como as partículas carregadas na superfície com um elemento de filtragem de camada de desempenho de fibra fina, ver Figura 3. Quando o pó capturado não pode ser limpo da profundidade do elemento, são criados diferenciais de pressão estáveis mais altos no elemento de filtragem e a demanda de energia sobe. Como o elemento de camada de fibra fina captura o pó na superfície reduzindo a carga de profundidade, ele limpa mais completamente e opera com um diferencial de pressão mais baixo no elemento de filtragem reduzindo a demanda de energia. A menor restrição em todos os elementos de filtragem resulta em menores requisitos de energia do sistema e requisitos de menores ventiladores ao projetar um novo sistema e selecionar componentes. Ainda é possível maior economia de energia se o ventilador do sistema for configurado com um sistema de controle de acionamento de frequência variável.
Carga superficial
Carga em profundidade
3. Menor consumo de ar comprimido necessário para sistemas de coleta de pó limpo por jato pulsante. Marque outra vantagem para um elemento de camada de fibra fina com carga superficial! Como mencionado acima, quando o pó é capturado na superfície de um elemento de filtragem, ele requer muito menos pulsos de ar comprimido para limpar do que um meio carregado em profundidade, ver Figura 4. Menos pulsos de ar comprimido resultam em menor consumo geral de ar comprimido, o que, por sua vez, reduz a demanda de energia no compressor e os custos de operação do compressor.
Filtro de camada de fibra fina limpo
Filtro de fibra fina com carga superficial
4. Maior vida útil do filtro. A maioria dos filtros coletores de pó atinge o fim de vida útil quando o elemento de filtragem está totalmente carregado em profundidade e não pode mais ser limpo a um grau aceitável para permitir o fluxo de ar de projeto com o ventilador disponível no sistema. Devido à camada de eficiência da fibra fina e às características de carga superficial, os filtros de camada de fibra fina duram significativamente mais que os elementos filtrantes feitos de matérias-primas tradicionais. Maior vida útil dos filtros significa comprar novos filtros com menos frequência, economizando dinheiro considerável ao longo do tempo. Além disso, uma vida útil mais longa do filtro reduz a frequência dos dispendiosos tempos de parada para atividades de manutenção de troca de filtro.
5. Flexibilidade na configuração do filtro para ajudar a resolver problemas. As camadas de fibra fina podem ser produzidas em uma variedade de materiais de substrato e incorporadas em muitas configurações diferentes de filtros. Uma camada de fibra fina pode ser aplicada sobre substratos de celulose, sintéticos e spunbond, melhorando o desempenho de cada um desses elementos. Os substratos podem ser selecionados por suas propriedades antiestáticas únicas, resistentes à temperatura ou à umidade enquanto ainda mantêm as vantagens da camada de desempenho da fibra fina. Os filtros de camada de desempenho de fibra fina estão disponíveis como filtros cartucho há anos, mas os fabricantes agora oferecem esses meios em configurações de manga plissada e filtro canelado.
A expansão das configurações dos filtros e a disponibilidade de filtros premium de camada de desempenho de fibra fina para uma maior variedade de aplicações significa que mais operadores de coletores de pó podem fazer a troca dos filtros feitos de matérias-primas, reduzindo suas emissões, economizando energia e melhorando seus resultados.
1 National Nanotechnology Initiative (www.nano.gov)
