Sistemas de Filtro de Entrada de Ar
Hengst é o seu parceiro de longa data na área da engenharia para Sistemas de Filtro de Entrada de Ar personalizados para motores a gás, turbomáquinas e ar de processos industriais. Analisamos as suas especificações, concebemos o sistema adequado e respondemos rapidamente. Cada sistema baseia-se em Elementos Filtrantes de fabrico próprio, que a Hengst desenvolve, produz e integra desde 1958. Existe uma vasta base instalada a nível mundial na produção de energia, em processos industriais e em aplicações de células de combustível.
O ar de admissão contaminado é uma das causas mais frequentes de perdas de potência em motores a gás, turbomáquinas e compressores. Os depósitos de partículas em componentes rotativos reduzem o desempenho, as partículas abrasivas aceleram a erosão e os sais dissolvidos, em conjunto com a humidade, provocam corrosão. As perdas de eficiência daí resultantes, o maior consumo de energia e as paragens não planeadas excedem, em regra, significativamente os custos da filtração. Um sistema de filtragem de admissão bem concebido mantém a perda de pressão constantemente baixa ao longo de toda a vida útil, garantindo assim, de forma imediata, uma maior eficiência e custos operacionais mais baixos. Como parceiro de engenharia com produção própria de Elementos Filtrantes, a Hengst é o interlocutor central para operadores, fabricantes de equipamento original (OEM) e empreiteiros gerais EPC no que diz respeito à solução completa de filtração, desde a conceção do sistema, passando pela produção, até aos Elementos Filtrantes e ao apoio na manutenção.
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Visão geral dos Sistemas de Filtro de Entrada de Ar
Os Sistemas de Filtro de Entrada de Ar da Hengst abrangem toda a gama de filtragem industrial do ar de admissão: desde sistemas estáticos de várias fases para ambientes moderados, passando por filtros de pulso autolimpantes para cargas extremas de poeira, até filtros em banho de óleo para motores de grande porte sujeitos a cargas elevadas e a filtração combinada de partículas e gases para células de combustível e eletrolisadores. Cada configuração é concebida à medida para a respetiva aplicação e para as condições do local.
Sistemas de Filtragem estáticos
Filtração em várias etapas com etapas de pré-filtragem (filtros de bolsa) e etapas de filtragem fina até à classe E12 da EPA. As etapas opcionais de coalescência e de separação de gotas protegem as instalações em zonas costeiras contra o sal e a humidade. Os sistemas anti-gelo com permutadores de calor, distribuidores de ar quente, aquecedores de infravermelhos e aquecedores elétricos impedem a formação de gelo em zonas climáticas frias e húmidas. Os sistemas estáticos são adequados para locais com concentrações de poeira baixas a moderadas, onde proporcionam uma elevada eficiência de filtração com intervalos de manutenção prolongados.
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Como escolher o sistema de filtragem de admissão adequado
A escolha de um Sistema de Filtro de Entrada de Ar influencia, ao longo dos anos, a fiabilidade, o desempenho da máquina, o esforço de manutenção e os custos operacionais. A decisão correta depende de vários fatores interligados, sendo que o ambiente local e a máquina a proteger são os fatores mais importantes. Ao comparar Sistemas de Filtragem, estas características de desempenho são particularmente relevantes: eficiência de filtração, capacidade de retenção de poeira, comportamento em termos de pressão diferencial, comportamento em presença de névoa de pulverização e humidade, bem como o desempenho de autolimpeza (ou seja, a eficácia com que um filtro autolimpante se regenera após cada ciclo de limpeza).
Faixa climática e qualidade do ar local
O fator mais importante na escolha do sistema é o ambiente de funcionamento. A concentração de poeira, a composição das partículas, a humidade do ar, a exposição ao sal e as temperaturas extremas determinam se é necessário um sistema estático ou autolimpante e quais as etapas opcionais (coalescente, anti-gelo) necessárias.
Desertos e regiões áridas com elevada carga de poeira e tempestades de areia frequentes exigem filtros de pulso autolimpantes, capazes de lidar com a entrada contínua de partículas sem saturar rapidamente. As localizações costeiras e offshore exigem configurações resistentes à humidade e ao sal, normalmente com etapas de coalescente ou separador de gotas a montante do filtro principal. Locais árticos e subárticos necessitam de proteção anti-gelo que impeça a formação de gelo no filtro quando a humidade e as baixas temperaturas se combinam. Caso contrário, podem ocorrer picos repentinos de pressão, podendo mesmo levar ao entupimento do filtro. Os ambientes tropicais combinam elevada humidade do ar com temperaturas elevadas e carga biológica, exigindo um equilíbrio entre a gestão da humidade e a filtração de partículas.
Tipo de máquina e aplicação
Os motores a gás, as turbinas a gás, os compressores e outras turbomáquinas apresentam, cada um, requisitos diferentes em termos de eficiência de filtração, caudal e tolerância à perda de pressão. As turbinas a gás são particularmente sensíveis à formação de incrustações e à corrosão, uma vez que mesmo pequenos depósitos de partículas nas pás da turbina reduzem a eficiência aerodinâmica. Os compressores na indústria do petróleo e do gás, bem como em aplicações de processo, estão expostos a poeira abrasiva, o que acelera o desgaste mecânico. Os grandes motores a diesel e a gás utilizados na produção de energia ou em aplicações marítimas funcionam sob cargas elevadas e contínuas, nas quais uma qualidade fiável do ar de combustão é determinante. As células de combustível e os eletrolisadores necessitam não só de ar isento de partículas, mas também de ar isento de gases nocivos, uma vez que as impurezas químicas prejudicam o desempenho do cátodo e do catalisador.
Sistemas de Filtragem estáticos em comparação com sistemas de Filtragem autolimpantes
Essa é a decisão fundamental na maioria dos projetos de filtragem do ar de admissão. Ambos os tipos de sistema têm as suas próprias vantagens, dependendo do ambiente de funcionamento e das prioridades em termos de custos.
Não se trata de um tipo de sistema que seja, de um modo geral, superior, mas sim de adaptar o sistema às condições específicas do local e às prioridades operacionais. Como seu parceiro de engenharia, trabalhamos com as suas especificações — ou seja, com o perfil do local, a classe da máquina, a carga de poeira e as condições climáticas — e definimos a configuração mais adequada à sua aplicação.
| Critério | Sistema de filtragem estático | Sistema autolimpante (Pulse-Jet) |
| Princípio de funcionamento | Filtração em profundidade: as partículas depositam-se no meio filtrante | Filtração superficial: forma-se uma camada de pó na superfície do filtro, que é removida por ar comprimido |
| Eficiência de filtração | até EPA E12 (em várias etapas) | até EPA E11 |
| Comportamento da perda de carga | aumentagradualmentecomo aumentoda carga | mantém-seconstantementebaixagraças aciclos de limpezacontínuos |
| Vida útil | dependendodoambiente,tipicamente de 6 a 24 meses(intervalohabitual no setor) | até 2 a 3 anos graças à autolimpeza (intervalo habitual no setor) |
| Esforço de manutenção | Substituição regular dos Elementos Filtrantes | baixo, principalmente monitorização do abastecimento de ar comprimido e inspeção ocasional dos cartuchos |
| Custos de investimento | investimento inicial mais baixo | investimento inicial mais elevado |
| Custos de exploração | Mais baixos em ambientes moderados; mais elevados em condições empoeiradas devido à substituição frequente dos filtros | Mais baixos em ambientes com muita poeira, graças à longa vida útil e à perda de pressão estável |
| Maisadequadopara | Locais com carga de poeira baixa a moderada, clima temperado | Deserto, indústria pesada, mineração, Ártico (em condições de elevada concentração permanente de poeira, areia ou neve) |
| Anti-gelo | Se necessário, é necessário um sistema anti-gelo separado | A autolimpeza oferece proteção inerente contra a formação de gelo |
| Alimentação de ar comprimido | não é necessário | necessário para a limpeza |
Custo total de propriedade (TCO): mais do que apenas o preço de aquisição
O preço de aquisição de um Sistema de Filtro de Entrada de Ar representa apenas uma fração dos custos do ciclo de vida. Os principais fatores que determinam os custos são o comportamento em termos de perda de pressão, a vida útil dos filtros e as paragens para manutenção.
Cada milibar de perda de pressão adicional na admissão reduz o rendimento da máquina e aumenta o consumo de energia. Um sistema de filtragem que mantenha a perda de pressão estável e baixa ao longo de toda a vida útil preserva a eficiência da máquina e reduz os custos operacionais de forma duradoura. A vida útil determina diretamente a frequência com que os Elementos Filtrantes têm de ser substituídos e as paragens para manutenção que isso implica, uma vez que cada substituição de filtro requer uma paragem parcial ou total. Em ambientes com elevado teor de poeira, os Elementos Filtrantes estáticos podem ter de ser substituídos a cada poucos meses, enquanto os sistemas autolimpantes permanecem em funcionamento por muito mais tempo.
Os sistemas Hengst são concebidos para garantir baixos custos operacionais globais: perda de pressão estável graças a um projeto de filtragem otimizado, intervalos de manutenção prolongados e configurações adaptadas ao ambiente operacional específico. Em conjunto com a produção própria de Elementos Filtrantes, isto garante uma qualidade constante e um fornecimento fiável de elementos de substituição ao longo de toda a vida útil da instalação.
Elementos Filtrantes de fabrico próprio
O desempenho de um Sistema de Filtro de Entrada de Ar é determinado pelo Elemento Filtrante no seu interior. A Hengst combina a produção própria de Elementos Filtrantes com a competência para a integração completa do sistema, uma abordagem de engenharia verticalmente integrada que se tem vindo a desenvolver ao longo de décadas no seio do Grupo Hengst. As características dos Elementos Filtrantes, tais como a perda de pressão, a capacidade de retenção de poeira e o comportamento face à humidade, não são produtos em série adquiridos no mercado, mas sim parâmetros de conceção que controlamos integralmente por nós próprios.
Para os operadores que já possuem uma caixa de filtro e necessitam de elementos de substituição de alto desempenho, a Hengst oferece um portfólio próprio de Elementos Filtrantes para turbinas a gás e turbomáquinas, fabricados de acordo com os mesmos padrões de qualidade que os elementos dos sistemas completos da Hengst. Assim, Hengst atende aos operadores tanto como fornecedor de sistemas como fornecedor de Elementos Filtrantes de substituição para instalações existentes, incluindo caixas de filtro de outros fabricantes.
Setores e aplicações dos nossos Sistemas de Filtragem de Ar de Admissão
Os Sistemas de Filtro de Entrada de Ar da Hengst protegem máquinas críticas numa vasta gama de setores, com uma base instalada a nível mundial nas seguintes áreas de aplicação. Os nossos Sistemas de Filtragem completos são adequados para turbinas a gás de pequena a média dimensão. Para caixas de filtro de turbomáquinas de maiores dimensões, poderá encontrar o elemento de substituição adequado emFiltros para turbinas a gás e turbomáquinas.
Produção de energia
Motores a gás, geradores e turbinas a gás de pequena a média dimensão em regime de carga de base e de pico. Uma filtragem de ar fiável garante a eficiência do motor e da turbina e prolonga os intervalos de manutenção.
Competência em engenharia e assistência a nível mundial
Hengst apoia os operadores, os fabricantes de equipamento original (OEM) e os empreiteiros gerais EPC, para além do fornecimento do equipamento de filtragem, com competência em engenharia, resposta rápida e uma presença global ao longo de todo o ciclo de vida do sistema.
Aconselhamento sobre a conceção do sistema
Os engenheiros de aplicação da Hengst analisam condições específicas do local, tais como dados climáticos, qualidade do ar ambiente e requisitos de caudal, e desenvolvem a configuração do sistema adequada à aplicação. Este serviço está disponível tanto para instalações novas como para a substituição ou modernização de Sistemas de Filtragem existentes. Para OEMs e empreiteiros gerais EPC, a Hengst fornece apoio técnico à conceção e integração na fase de planeamento do projeto, especificação a especificação.
Retrofit e otimização
As caixas de filtro existentes podem ser avaliadas quanto a melhorias de desempenho: através de uma atualização dos Elementos Filtrantes, de uma reconfiguração do sistema ou de uma análise da perda de carga para determinar ganhos de eficiência. Como a Hengst combina a engenharia de sistemas com a produção própria de Elementos Filtrantes, as adaptações podem ser concebidas como soluções integradas, em vez de se proceder à substituição componente a componente.
Presença de assistência a nível mundial
Hengst Filtration é uma empresa familiar com mais de 3 700 colaboradores e 28 instalações em todo o mundo, que desenvolve tecnologia de filtração desde 1958. Esta presença global oferece aos operadores um serviço de proximidade regional em termos de manutenção, peças de substituição e apoio de engenharia, independentemente do local onde as suas instalações se encontrem.
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Os nossos engenheiros de aplicação terão todo o prazer em discutir consigo os seus requisitos específicos de filtração, desde a escolha inicial do sistema até à análise de modernização de instalações existentes.
Perguntas frequentes sobre Sistemas de Filtro de Entrada de Ar
Que tipos de Sistemas de Filtro de Entrada de Ar existem para motores a gás, turbomáquinas e compressores?
Os principais tipos de sistemas de filtragem são os sistemas de filtragem estáticos, os filtros de pulso autolimpantes (Pulse Jet) e os filtros de circulação em banho de óleo. Os sistemas estáticos utilizam uma filtração em profundidade em várias fases, com pré-filtros e filtros finos até à classe E12 da EPA, e são adequados para ambientes com carga de poeira baixa a moderada. Os filtros de pulso autolimpantes funcionam com filtração superficial e limpeza automática por jato de ar comprimido (Pulse Jet) e estão concebidos para condições com elevada concentração de poeira, como desertos ou instalações de indústria pesada. Os filtros de recirculação em banho de óleo (RotaClean) filtram o ar de combustão de grandes motores através de painéis impregnados em óleo. Para células de combustível, eletrólisadores e aplicações DAC, a Blue.netic combina a filtração de partículas e a separação de gases poluentes num sistema escalável e modular.
Como funciona um sistema de filtragem por impulsos autolimpante?
Os filtros de pulso funcionam com filtração superficial: as partículas depositam-se na superfície exterior dos cartuchos filtrantes cilíndricos e formam uma camada de pó. Em intervalos definidos ou quando se atinge um limiar de perda de pressão, é enviada uma breve jato de ar comprimido na direção oposta através do cartucho, o que solta a camada de pó da superfície do filtro. Este ciclo de limpeza decorre de forma automática e contínua, mantendo a perda de pressão constantemente baixa sem necessidade de intervenção manual. Os dois principais tipos de construção são os sistemas de fluxo cruzado (disposição horizontal dos cartuchos) e os sistemas de filtragem de mesa (disposição vertical dos cartuchos).
Que classes de qualidade de filtragem são utilizadas na filtragem do ar de admissão das turbinas a gás e dos motores a gás?
A filtração industrial de admissão remete, regra geral, a três sistemas de classificação. A norma ISO 16890 define classes de eficiência com base em frações granulométricas de partículas (ePM1, ePM2,5, ePM10). A norma EN 1822 / ISO 29463 define as classes EPA e HEPA, sendo que as classes E10 a E12 são comuns em aplicações de turbinas a gás e as classes HEPA (H13 e superiores) raramente são utilizadas devido à elevada perda de pressão. A norma ASHRAE 52.2 utiliza valores MERV (1 a 16), que continuam a ser comuns nas especificações norte-americanas. Os Sistemas de Filtragem estáticos da Hengst atingem um nível de filtragem até à classe EPA E12.
De que forma a filtragem do ar de admissão afeta o desempenho das máquinas e o consumo de energia?
Cada milibar de perda de pressão na admissão reduz o rendimento da máquina e aumenta o consumo específico de energia. O ar insuficientemente filtrado provoca «fouling», ou seja, a acumulação de partículas nas pás do compressor e da turbina, o que, com o tempo, diminui a eficiência aerodinâmica. Os depósitos de sal podem causar corrosão no percurso dos gases quentes da turbina. Um sistema de filtragem que mantenha a perda de pressão estável e baixa e impeça a entrada de impurezas preserva a eficiência nominal da máquina, reduz os custos energéticos e prolonga os intervalos de manutenção dos compressores.
Em que é que a filtração em profundidade e a filtração superficial diferem?
Na filtração em profundidade, utilizada em Sistemas de Filtragem estáticos, as partículas penetram no meio filtrante e ficam retidas na sua estrutura fibrosa. O filtro vai-se enchendo gradualmente de pó, o que faz com que a perda de pressão aumente com o tempo, até ser necessário substituir o elemento. Na filtração superficial, utilizada em filtros de pulso, as partículas depositam-se na superfície exterior do cartucho filtrante, formando uma camada de poeira que pode ser removida. A limpeza por pulso restaura a superfície do filtro a intervalos regulares, mantém a perda de pressão baixa e prolonga a vida útil do filtro. A filtração em profundidade atinge, regra geral, classes de qualidade de filtração mais elevadas, enquanto a filtração superficial é concebida para ambientes com elevada carga de poeira, nos quais a regeneração contínua é fundamental.
Com que frequência é necessário substituir os filtros de admissão?
Os intervalos de substituição dependem do tipo de sistema e do ambiente de funcionamento. Os Elementos Filtrantes estáticos têm, normalmente, uma duração de 12 a 24 meses em ambientes moderados. Em ambientes empoeirados ou com elevada contaminação, pode ser necessária uma substituição a cada 6 a 12 meses. Os filtros de pulso autolimpantes prolongam a vida útil para 2 a 3 anos, uma vez que o ciclo de limpeza automático regenera continuamente a superfície do filtro. Os filtros de circulação em banho de óleo (RotaClean) não utilizam elementos filtrantes substituíveis, uma vez que os painéis impregnados de óleo são limpos no próprio sistema de circulação, o que elimina completamente a necessidade da substituição convencional do filtro.
Que papel desempenha a filtragem do ar de admissão nos sistemas de células de combustível?
As células de combustível, em particular as células de combustível PEM, são muito sensíveis às impurezas presentes no ar. Os sais, os óxidos de azoto, os compostos de enxofre e o amoníaco podem danificar irreversivelmente a unidade de membrana-elétrodo e reduzir o desempenho do catalisador. Os filtros de Partículas por si só não são suficientes, uma vez que estas impurezas químicas se encontram no estado gasoso ou dissolvidas em gotículas de aerossol. O Blue.netic da Hengst resolve este problema ao combinar a filtração de partículas e a separação seletiva de gases poluentes num único sistema escalável, concebido para grandes instalações de células de combustível, eletrolisadores e instalações de captura direta de ar.
A Hengst pode equipar uma caixa de filtro já existente com novos Elementos Filtrantes ou sistemas?
Hengst oferece serviços de retrofit e otimização para instalações de filtragem existentes. Estes incluem uma avaliação do desempenho do sistema atual, uma atualização dos Elementos Filtrantes, uma reconfiguração do sistema e uma análise da perda de pressão. Como a Hengst combina a engenharia de sistemas com a produção própria de Elementos Filtrantes, os projetos de modernização beneficiam de soluções integradas, nas quais as adaptações à caixa e as especificações dos Elementos Filtrantes são desenvolvidas em conjunto. Para mais detalhes, contacte a equipa de engenharia de aplicações através do endereço airintake.herne@hengst.de.
A Hengst fornece Elementos Filtrantes para sistemas de admissão de outros fabricantes?
A Hengst produz Elementos Filtrantes para turbinas a gás e turbomáquinas, incluindo para Sistemas de Filtragem que foram originalmente fornecidos por outros fabricantes. Estes elementos são fabricados nas próprias instalações de produção da Hengst. Para os operadores que procuram elementos filtrantes de substituição para uma caixa de filtro existente, o portfólio da Filtros para turbinas a gás e turbomáquinas oferece uma seleção específica de elementos.
