Filtros a gás: tipos, estrutura, finalidade e características de seleção do filtro para gás

O filtro de gás é um dispositivo técnico necessário do sistema de distribuição de gás – um equipamento que desempenha funções básicas de limpeza do meio de trabalho contra impurezas. Mas como ele funciona e é possível dispensá-lo? É exatamente sobre isso que discutiremos em nossa publicação – consideraremos as características construtivas dos filtros, suas variedades.

Também apresentaremos recomendações para a escolha correta da opção adequada, com base nas características de operação. Além do material apresentado, selecionaremos fotos ilustrativas, diagramas e vídeos temáticos.

Estrutura e características de funcionamento do filtro

Graças a elementos como filtros instalados na linha, garante-se o funcionamento de longo prazo dos equipamentos de controle e medição, válvulas de bloqueio e outros componentes importantes. Portanto, equipar os sistemas de gás com elementos filtrantes não é apenas desejável, mas uma condição obrigatória, considerando as características tecnológicas do uso de gás doméstico.

Apesar da aparente simplicidade externa de execução, os filtros de gás são bastante diversos em termos técnico-operacionais. Assim, na prática, são utilizados dispositivos que, de acordo com a execução construtiva, devem ser condicionalmente divididos em angulares e lineares.

Na foto, é mostrado um elemento filtrante do tipo angular, destinado ao transporte do fluxo de gás. Esta é uma das variações existentes na gama de dispositivos desse tipo.

Além disso, as diferenças nas construções dos filtros de gás também se manifestam quanto à direção do movimento do fluxo de gás através do dispositivo. Consequentemente, existem dois tipos de execução: de fluxo direto e rotativo.

Tradicionalmente, a parte do corpo dos filtros de gás é feita de metais – ferro fundido, aço, alumínio, e aqui também se deve considerar a diversidade de construções do corpo.

Finalmente, os filtros de gás também se dividem de acordo com o critério de material de filtração:

• de malha;
• de cassete.

Para a primeira opção, é característica uma malha metálica, tecida com fio fino.

No segundo caso, geralmente se trata de cartuchos recheados especiais, onde se utiliza fio de náilon fino ou crina de cavalo. Esses materiais são adicionalmente impregnados com um óleo especial (viscínico).

Óleo viscínico é um produto tradicionalmente utilizado para tratar elementos filtrantes de cartucho, a fim de garantir a eficácia da ação. É utilizado não apenas em dispositivos de filtragem de gás natural, mas também em outros sistemas.

O material filtrante utilizado na construção de filtros para gás deve possuir propriedades físico-químicas adequadas, garantindo resistência física em relação ao ambiente de trabalho. Todos esses detalhes são considerados durante o desenvolvimento e projeto.

Como é estruturado o filtro de gás por dentro?

Independentemente da diversidade de designs dos filtros de gás, praticamente todos possuem um sistema tecnológico interno semelhante, com exceção de alguns detalhes específicos.

Na imagem abaixo são apresentados esquemas de filtros de gás típicos, amplamente utilizados na operação de redes de gás.

Dispositivo interno de um filtro de gás usando dois dispositivos amplamente difundidos como exemplo – de tela e de cartucho: 1 – tampa; 2 – corpo; 3 – tela de arame; 4, 5 – cartucho recheado com crina de cavalo ou fio de seda; 6 – tubo de saída (saída)

Vale notar algumas sutilezas da construção interna. Por exemplo, filtros de tela metálica apresentam um fator de aumento do grau de finura de filtragem devido ao acúmulo de sujeira. Ao mesmo tempo, consequentemente, a capacidade de vazão do elemento filtrante diminui. Esse efeito é especialmente pronunciado em construções multicamadas.

Em sistemas de cartucho, onde crina de cavalo é usada como elemento filtrante, ao contrário, o grau de finura de filtragem diminui. Isso se deve ao fato de que o fluxo de gás que passa durante a operação do dispositivo gradualmente leva parte do material filtrante na forma de partículas finas.

Portanto, para reduzir a quantidade de partículas arrastadas e manter a filtragem eficaz, busca-se selecionar a velocidade ótima de movimento do meio de trabalho na operação de filtros tipo cartucho.

Diferenças de pressão e princípio de funcionamento

Em geral, os valores limites admissíveis de diferenças de pressão ao usar filtros de gás devem ser de 5 000 Pa (para elementos do tipo tela) e 10 000 Pa (para elementos do tipo cartucho).

Consequentemente, no momento do início da operação de qualquer tipo de filtro de gás, esses parâmetros devem corresponder aos valores:

• 2 000 – 2 500 Pa (para elementos do tipo tela);
• 4 000 – 5 000 Pa (para elementos do tipo cartucho).

Descrever o funcionamento do mecanismo filtrante de tela não é difícil: o gás doméstico que passa pelo sistema de tubulações encontra um filtro em seu caminho e entra no dispositivo através do tubo de entrada.

Ao penetrar pela tela metálica, o gás doméstico é limpo de conteúdo estranho e então passa para o tubo de saída.

Filtro cassete linear de gás doméstico e cassete substituível em caso de falha total do material filtrante da cassete em uso com o filtro

O lixo retido pela tela cai para a parte inferior do corpo do filtro de tela (em alguns projetos) ou é removido à força. Na manutenção, o lixo acumulado na parte inferior é extraído através de um orifício que permanece fechado por um tampão durante o funcionamento do filtro.

O elemento filtrante de cassete funciona de forma um pouco mais 'sofisticada', considerando as características do material utilizado. Dentro do filtro, no sentido do fluxo do meio de trabalho, há uma cassete preenchida com cabelo. Adicionalmente, na frente dela é instalado um defletor – uma placa metálica que protege a cassete de danos causados por corpos estranhos grandes e rígidos.

A construção dessa cassete é simples – geralmente é uma estrutura retangular (tubular), cujas partes externas são cobertas por tela de arame. A área interna da estrutura é preenchida com material filamentar de náilon ou natural (crina de cavalo). Ao preencher, o material homogêneo é compactado firmemente e um lubrificante adicional é adicionado.

O gás que passa por essa cassete é limpo de conteúdo estranho e atinge uma grade metálica perfurada. Este é mais um componente do filtro de cassete, que evita que partículas do material filtrante sejam arrastadas para o sistema.

À medida que fica obstruída, a cassete é removida durante a manutenção e limpa/lavada com solventes especiais.

Controle da diferença de pressão ideal

Praticamente todos os projetos de filtros de gás fornecem controle da queda de pressão de trabalho. Alguns projetos (geralmente de modelos mais antigos) são equipados com conexões para esses fins, onde se prevê a conexão de um indicador.

Uma das construções de filtro de gás que utiliza um indicador de queda de pressão. Para sua conexão, são fornecidas conexões no corpo do dispositivo.

Outros produtos mais modernos são equipados diretamente com um elemento indicador. Tal elemento está embutido na parte do corpo do dispositivo e representa uma escala informativa, geralmente dividida em zonas de cores (verde e vermelha). Existem indicadores com um e dois ponteiros.

Opção #1 — indicador com um ponteiro

Sob condições normais de operação do filtro de gás, o ponteiro do indicador está na área verde, o que mostra claramente o nível ideal de queda de pressão.

Se a seta do indicador se mover para a área da escala colorida de vermelho, esse fator sinaliza que o filtro está obstruído.

Nesses indicadores de diferencial, a atenção primordial da equipe de manutenção é voltada para o segmento vermelho da escala e o respectivo ponteiro. Quando a seta vermelha estiver presente na área do segmento vermelho, o filtro deve passar por manutenção preventiva, seguida de limpeza ou substituição do material filtrante.

Opção #2 — indicador com duas setas

Para esta versão, a escala de controle é dividida em dois segmentos, pintados de preto e vermelho. Os elementos indicadores (setas) também correspondem às cores dos segmentos.

A área de cor preta é destinada ao controle do diferencial de pressão no momento atual. A área de cor vermelha é usada para controlar o diferencial nos momentos de consumo máximo.

Indicador integrado que registra o nível de diferencial de pressão com duas setas em dois segmentos: 1 – nível atual de diferencial; 2 – nível de diferencial alcançado no consumo máximo; 3 – ponto de reset manual do ponteiro vermelho (durante a manutenção)

A peculiaridade desses indicadores é que, se o ponteiro do segmento preto da escala tem capacidade de retornar ao ponto inicial, o ponteiro do segmento vermelho não possui essa capacidade.

Se o ponteiro vermelho registrar um diferencial elevado, a seta (vermelha) para irreversivelmente na marca alcançada. O retorno à marca zero só é possível manualmente durante a manutenção.

Características da escolha do filtro para gás

Ao selecionar um filtro de gás adequado, devem ser consideradas as seguintes particularidades:

• diâmetro da tubulação onde se pretende instalar;
• vazão de gás (parâmetro calculado);
• pressão – é necessário saber o valor da pressão absoluta na entrada do dispositivo de filtragem;
• densidade – é desejável ter dados sobre a densidade do meio gasoso.

Dispositivos filtrantes de diferentes fabricantes diferem em aparência e características. No entanto, cada produto é marcado de maneira correspondente. A marcação permite selecionar um filtro considerando os critérios principais.

Marcação no filtro de gás da série «FN»: 1 – marcador da série; 2 – dimensões de montagem (em polegadas); 3 – pressão de trabalho (nominal), bar; 4 – classe de execução do dispositivo; 5 – presença (ausência) de indicador integrado; 6 – material do corpo do dispositivo

Para garantir um grau suficiente de limpeza pelo elemento filtrante, normalmente ao selecionar é considerada a limitação da velocidade do fluxo do meio que passa pelo dispositivo de filtragem.

O parâmetro de velocidade geralmente é determinado pelo parâmetro de diferencial de pressão máximo permitido. Se o filtro estiver limpo, o diferencial é permitido em um nível não superior a 50% do valor máximo permitido.

Normalmente, para selecionar com precisão um filtro para o tubo de gás, é conveniente usar tabelas especiais. Se não for possível acessar as tabelas ou for necessária uma seleção única, é lógico usar a fórmula de cálculo apresentada na figura abaixo.

Fórmula de cálculo para seleção do filtro de gás: Qm – capacidade de vazão do dispositivo, m³/h; P – valor da pressão de entrada, kPa; Pm – valor da pressão no filtro, kPa; p – valor da densidade do meio gasoso

Tradicionalmente, a seleção do filtro de gás é comparada com o diâmetro da tubulação linear onde o dispositivo será instalado. Nesse caso, a capacidade de vazão do equipamento é relacionada aos parâmetros de vazão no posto de distribuição de gás — orientando-se por um valor similar ou superior.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo sobre filtros de gás, suas características e a necessidade de seu uso:

A operação de gasodutos sem o uso de filtros será ineficaz e impraticável. Sob tais condições de trabalho, existe o risco de falha rápida do equipamento tecnológico, o que impacta o aspecto econômico da operação dos sistemas. É claro que a ausência de filtros afeta o nível de segurança do funcionamento do equipamento.

Deseja complementar o material acima com fatos interessantes? Ou ainda tem dúvidas sobre o tema do artigo? Envie-as para nossos especialistas e outros visitantes do site, escreva seus comentários e dicas – o bloco de feedback está localizado abaixo.