 |
Filtro-prensa
Descrição
Os Filtros-prensa foram introduzidos por volta do século XIX e foram utilizados por muitos anos principalmente na separação de lamas servidas. Eles eram considerados máquinas de trabalho intensivo, conseqüentemente não encontraram muita aceitação nas indústrias de processo sofisticados e altamente automatizados. Isto ocorreu até meados dos anos 60 quando esta imagem mudou pela introdução de mecanismos avançados, orientados para obter bolos de baixa umidade que descarregam automaticamente e permitem a lavagem do pano ao término do ciclo de filtração.
O Filtro Prensa consiste em uma cabeça e seguidor que contêm entre si um pacote de placas retangulares verticais que são apoiadas pelo lado ou sobre vigas. A cabeça serve como um extremo fixo no qual os tubos de alimentação e filtrado são conectados e o seguidor move-se ao longo das vigas e comprime as placas juntas durante o ciclo de filtração por um mecanismo hidráulico ou mecânico.
Cada placa é revestida com um pano filtrante em ambos os lados e, uma vez apertadas lado a lado, elas formam uma série de câmaras que dependem do número de placas. As placas geralmente têm uma porta de alimentação central que atravessa toda a extensão do filtro prensa, de forma que todas as câmaras do conjunto de placas estão interconectadas.
Do mesmo modo, quatro aberturas de canto conectam todas as placas e coletam os filtrados mãe e de lavagem em uma "descarga fechada" para saídas que são localizadas no mesmo lado que a entrada de alimentação. Alguns filtros prensa têm placas que dispõem de torneiras no seu lado mais inferior, de forma que o filtrado flui em uma "descarga aberta" para uma calha e serve como "amostrador" da condição do pano filtrante, pela claridade do filtrado que atravessa cada câmara. A desvantagem deste arranjo é que não pode ser usado com filtrados que são tóxicos, inflamáveis ou voláteis.
Atualmente os Filtros-prensa, como mencionado previamente, são equipados com características que habilitam operação completamente automática controladas por PLC.
As principais características são:
Deslocadores móveis que separam os pratos um por um para descarga do bolo a uma taxa de 5 - 6 segundos por placa. Um projeto especial do mecanismo móvel assegura que duas placas adjacentes não ficam aderidas devido a bolos pegajosos.
Batedeira que sujeita a placa a vibrações e ajuda na descarga do bolo.
Regadores do pano com tubulações moveis e jatos de alto impacto para lavagem intensiva do pano.
Pré-capa e Auxiliares de Filtração
Freqüentemente são tomadas medidas especiais para facilitar a descarga do bolo e aumentar a filtração.
As medidas dão:
Pré-cobertura
Adição de um auxiliar de filtração
O pré-revestimento das placas antes de introduzir a alimentação só é feita nos seguintes casos:
Quando os contaminantes são gelatinosos e pegajosos eles formam uma barreira que evita a saturação do pano (entupimento). Igualmente a interface entre a pré-capa e o pano solta-se facilmente e assim o bolo descarrega deixando um pano limpo.
Quando um filtrado claro é requerido imediatamente depois do ciclo de filtração começar, caso contrário devem ser empregada a recirculação até um filtrado claro ser obtido.
Quando a fase de pré-cobertura é completada a polpa do processo é bombeado no filtro, o bolo formando é retido nos pratos e o filtrado escoa para processo posterior.
Quando os sólidos são finos e reduzem a velocidade de filtração um corpo-auxiliar é adicionado à polpa alimentada para aumentar a permeabilidade do bolo. Porém, deveria se ter em mente que a adição de auxiliares aumenta a concentração de sólidos na alimentação e assim ocupa um volume adicional entre os pratos e aumenta a quantidade de bolo formado. .
Do mesmo modo, para as aplicações onde o bolo é o produto, não podem ser usados a pré-cobertura nem auxiliares de filtração pois eles se misturam e descarregam junto com o bolo.
Consulte a seção Filtros de Pressão para detalhes adicionais sobre pré-cobertura e a adição de auxiliares de filtração.
As Placas
Por muitos anos os filtros prensa, chamados de Placas e Quadros, usavam placas robustas com armações separadas (quadros) para conter o bolo. Estes filtros-prensa de quadros e placas tinham muitas superfícies lacradas, que eram a causa principal de vazamentos, e então, a introdução de Placas Rebaixadas cortou o número de superfícies pela metade e reduziu o problema de goteiras. O desenvolvimento de Pratos Rebaixados entrou de mãos dadas com avanços na tecnologia de tecidos que possibilitou a dilatação tri-dimensional, ao contrário das Placas e Quadros, onde o pano permanecia em um plano.
As profundidades das reentrâncias atuais são 16, 20 e 25 mm, assim, as espessuras de bolo correspondentes são 32, 40 e 50 mm, no preenchimento máximo. Os Filtros-prensa são construídos para pressões operacionais de 7, 10 e 15 bar para compressão do bolo, e os maiores pratos disponíveis são de 2 por 2 metros. Assim, o sistema hidráulico de pressão, que mantém a força de fechamento das placas, pode ser projetado adequadamente. As placas do filtro-prensa estão disponíveis em vários materiais de construção como ferro fundido, liga de alumínio, polipropileno de alta densidade e PVDF.
A principal área de desenvolvimento, aparte a automatização, envolveu o projeto das placas, uma vez que os termoplásticos permitiram conceitos estruturais novos, que não eram possíveis com pratos metálicos.
As características especiais são:
O peso mais baixo da placa reduziu o tempo de manutenção do mecanismo de troca, durante o modo de descarga do bolo.
Área de filtração efetiva foi aumentada, uma vez que com os maiores pratos disponíveis de 2 por 2 metros, tendo um rebaixamento de 20 mm e 150 câmaras, a área é aproximadamente 1000 m2 com uma capacidade de bolo de 20 m3.
A introdução de água, ou ar em menor extensão, na parte traseira das membranas flexíveis, reduz o volume da câmara e comprime o bolo, garantindo mais adiante um abaixamento do teor de umidade. Os filtros prensa podem ser organizados como um pacote misturado de flush e placas membrana, flush completo, ou pacote completo de membranas, dependendo da aplicação.
A maioria das placas são estrudadas em polipropileno, que resiste a temperaturas de 80 - 85ºC. Operando a temperaturas mais altas, as placas deformarão e vazamentos, ou até mesmo esguichos, podem ser perigosos em tais temperaturas.
Critérios de Seleção
Os Filtros-prensa se aplicam melhor nas seguintes circunstâncias:
Quando é requerido um conteúdo muito baixo de umidade, para a secagem térmica da torta ou incineração.
Quando é requerida alta claridade do filtrado, para aplicações de polimento.
Quando é requerida a liberação da torta auxiliada por compressão.
Quando o bolo é disposto como enchimento de terra, para esparramar com um trator, desde que ela seja dura o bastante para agüentar seu peso.
Quando grandes áreas de filtração são requeridas, num espaço limitado.
Eles deveriam ser selecionados com cuidado:
Na filtração de salmouras saturadas, porque as placas esfriam durante a descarga da torta, requerendo aquecimento prévio para alimentar a polpa do processo. Para tais salmouras, filtros autoclavados como os de Placas Horizontais, Folha Vertical ou Filtros de Velas se adaptam melhor, à medida que eles podem ser cobertos com uma camisa de vapor.
Quando há um risco de contaminação ambiental por bolos tóxicos, inflamáveis ou voláteis, quando as placas são abertas para descarga, ao término de cada ciclo. Novamente, os filtros autoclavados são melhor adaptados.
Quando uma lavagem eficiente é requerida, pois com a câmara cheia de torta, a água de lavagem pode não alcançar toda sua superfície, causando um deslocamento desigual. Porém, isto não apresenta nenhum problema quando permanece um espaçamento entre os bolos formados dentro de uma câmara, de forma que a água de lavagem é distribuída uniformemente em cima do bolo e alcança toda a sua superfície.
Seqüência Operacional
Filtro-prensa sem placas de membranas:
A polpa é bombeada e enche as câmaras, a uma taxa de fluxo alta e baixa pressão, que aumenta gradualmente conforme o bolo se torna mais espesso. As bandejas de goteira são posicionadas debaixo do filtro-prensa, para a coleta de goteiras fechadas.
Quando pressão alcança 6-7 bar, a água de lavagem é bombeada através da torta a uma taxa de lavagem pré-determinada para deslocar a solução mãe aderida.
Um sopro de ar é aplicado para reduzir a umidade da torta.
O núcleo molhado que permanece na porta de alimentação, é soprado por trás com ar durante 20 - 30 segundos, para assegurar que a torta descarregada está completamente seca.
As bandejas de goteira abrem e estão prontas para a descarga da torta.
O pistão hidráulico de fechamento das placas retrai-se junto com o seguidor.
O mecanismo de lançadeira move as placas uma por uma através do seguidor e a torta descarrega.
As bandejas de goteiras fecham e o filtro está pronto para o próximo ciclo.
O deslocador do trem move as placas, uma por uma, para trás em direção ao cabeçote fixo. Quando cada placa estaciona o pano é lavado a 100 bar, com um mecanismo que abaixa e ergue um par de tubos simétricos com bocais de alto impacto.
Filtro-prensa com placas de membrana:
A polpa é bombeada e enche as câmaras a uma taxa de fluxo alta e baixa pressão, que aumenta gradualmente conforme o bolo se torna mais espesso. As bandejas de torneiras estão fechadas.
As membranas de placas do tipo câmara vazia, são pressionadas para trás para permitir a formação do bolo.
Quando pressão alcança 6 - 7 bar o bolo é pré-comprimido para distribuição regular por bombeamento de água pelo lado de trás das membranas.
A água de lavagem é bombeada através da torta, a uma taxa de lavagem predeterminada, para deslocar a solução mãe aderida.
Um sopro de ar é aplicado para reduzir a umidade da torta.
Mais água é bombeada, na parte de trás das membranas, numa compressão final até 15 bar, para adicional redução da umidade.
O núcleo molhado, que permanece na porta de alimentação, é soprado por trás com ar, a 6 - 7 bar durante 20 - 30 segundos, para assegurar que o bolo descarregado está completamente seco.
As bandejas de torneiras abrem e estão prontas para descarga da torta.
O pistão hidráulico que fecha a placa retrata junto com o seguidor.
O mecanismo move as placas, uma por uma, através do seguidor e descarrega a torta.
As bandejas de torneira fecham, e estão prontas para o próximo ciclo.
O mecanismo move para trás as placas, uma por uma, para o cabeçote fixo. Quando cada placa estaciona, o pano é lavado a 100 bar de pressão, com um mecanismo que abaixa e ergue um par de tubos simétricos com bocais de alto impacto.
Disposição da torta
As tortas podem ser descarregados em caixas, que são transportadas em caminhão, ou são por um transportador de correias. Nos filtros-prensa muito grandes, uma torta bem formada pode pesar 200-300 Kg por câmara e quando cai em uma caixa, ou sobre um transportador de correia na forma de um pedaço sólido, o impacto é muito alto. Conseqüentemente, são requeridas medidas especiais para quebrar e desmontar o bolo duro e, para transportadores de correia, é recomendado também aumentar o número de cilindros de apoio da correia, sob a calha de descarga, no ponto de impacto.
Manutenção
O filtro prensa requer, por si só, pouca manutenção. Porém, deveriam ser conferidas regularmente as características de automatização, que acompanham os filtros de pressão modernos, com atenção particular para os dispositivos de segurança como:
A cortina infra-vermelho que protege o operador durante o fechamento do pacote de placas, deve estar apta a parar a bomba hidráulica dentro de 2 milissegundos.
O interruptor que adverte quando há uma perda de pressão no sistema hidráulico de fechamento das placas, indicando vazamento entre as placas.
O microinterruptor do fluxômetro de filtrado que pára a alimentação de polpa, quando as câmaras estão cheias.
O microinterruptor que fica preso às bandejas, é engrenado de forma que as portas estejam completamente abertas durante a descarga de bolo.
O interruptor de pressão, que permite só apertar as membranas quando o pacote de placas está comprimido com o sistema hidráulico de lacre.
Deve ser inspecionado o desgaste dos foles com fechos, que protegem o pistão hidráulico contra gotejamentos.
Os dois mecanismos que lavam o pano em ambos os lados da placa, têm bocais de alto impacto a uma pressão de 100 bar. Quando algum bocal de um dos tubos está obstruído, o impacto do jato é desigual e as placas tendem a balançar.
O pano deve ser inspecionado para defecção de buracos e as torneiras opcionais na saída de filtrado de cada placa, ajuda a identificação de panos danificados.
Deve se conferir as extremidades impregnadas que circundam o pano e lacram os pratos adjacentes, com respeito a vazamentos.
