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Sistemas de filtragem de dimensionamento para oferecer o melhor compromisso entre desembolso inicial de capital e baixos custos de operação

É fácil imaginar que o menor filtro capaz de lidar com a vazão de um líquido seria a melhor escolha para um sistema de filtro. No entanto, esse é apenas o caso se você considerar apenas os custos de compra iniciais e ignorar os custos operacionais da substituição de filtros cada vez que eles bloquearem. Por outro lado, ter um sistema de filtro tão grande que os filtros nunca precisem ser trocados, portanto os custos operacionais são insignificantes pode parecer uma solução melhor.

Por David Keay - Gerente de vendas de exportação, Amazon Filters

David Keay - Gerente de vendas de exportação, Amazon Filters

David Keay - Gerente de vendas de exportação, Amazon Filters

Na prática, a situação ideal para a maioria dos clientes é aquela em que o custo inicial de compra é equilibrado com os custos operacionais para fornecer a solução mais econômica em tempo de vida útil, também conhecida como custo total de propriedade.

Neste artigo, discutiremos como você conseguirá isso e forneceremos dicas sobre como garantir a otimização do seu sistema de filtragem. Por fim, abordaremos o dimensionamento ideal dos filtros de gás, diferente dos líquidos.

Embora líquidos e gases sejam fluidos, eles são tipos diferentes de fluidos. Os líquidos não são compressíveis, enquanto os gases são compressíveis, o que leva a que sejam tratados de maneira diferente.

Sistemas de filtragem de dimensionamento - Fig. 1: O orçamento inicial limitado dobra o AP inicial limpo

Para que você está otimizando?

As três principais considerações para a seleção do sistema de filtragem de tamanho ideal em execução contínua são:

  • Baixo custo inicial de capital - Isso geralmente acontece quando o usuário final solicita a um fornecedor (por exemplo, empreiteiro) que forneça um sistema que inclua o sistema de filtragem (Figura 1). Esse fornecedor pode apenas querer minimizar o preço de compra inicial, pois não estará por perto para pagar os custos de operação.
  • Baixo custo operacional - se o seu sistema for instalado por um longo período de tempo, o custo anual da substituição dos cartuchos de filtro multiplicado pelo número de anos de uso poderá ser muitas vezes o custo inicial.
  • Orçamento disponível - Às vezes, você não pode comprar o filtro com o tamanho ideal, pois não possui o orçamento de capital necessário disponível no momento (consulte a Figura 1). Nesse cenário, você compra o filtro que pode pagar e aceita quais podem ser os custos de funcionamento!

Entender a pressão diferencial é essencial para entender o dimensionamento

Dimensionamento de sistemas de filtragem Fig. 2: Por que um AP inicial limpo é importante

A principal medida para dimensionar um sistema de filtragem é a pressão diferencial limpa inicial (dp). Pressão diferencial é a medida da perda de pressão que ocorre em um sistema de filtro. Isso é facilmente medido em um sistema usando manômetros colocados a montante e a jusante da carcaça do filtro.

Quanto menor o dp do filtro inicial não utilizado (limpo), maior o custo de capital inicial do sistema de filtros. Por outro lado, quanto maior o dp inicial limpo, menor o custo de capital inicial do sistema de filtros. No entanto, conforme mostrado na figura 2, os custos operacionais são impactados inversamente por alterações no dp.

Dobrar o tamanho dos filtros aumenta sua vida útil em um fator de quatro, reduzindo assim os custos operacionais. Em comparação, se você tiver metade do tamanho do sistema de filtragem, aumentará significativamente os custos operacionais. Nossa recomendação seria sempre investir no menor dp inicial limpo que você puder pagar.

Então, qual é o dp inicial limpo correto para usar? A resposta é que sempre haverá uma troca entre custos de capital e custos operacionais. Para um sistema de filtro de líquido em uso contínuo, recomendamos escolher um valor em torno do 200 mbar como ponto de partida e revisar, para cima ou para baixo, conforme você vê o custo inicial desta solução.

Outro motivo importante para a instalação de manômetros, no seu sistema de filtros, é que você pode medir exatamente quando os cartuchos precisam ser trocados, permitindo maximizar a vida útil e obter o maior rendimento por troca de conjunto de filtros. O dp de troca típico para um sistema de filtro de cartucho é a barra 2.5 e quanto mais próximo desse dp quando você troca seus filtros, melhor a sua relação custo-benefício.

O que há de diferente no dimensionamento para operação em lote?

A principal suposição acima foi que estamos executando um sistema de filtragem operacional contínuo. No entanto, há outro cenário operacional comum - operação em lote. A principal diferença na operação em lote é que seu sistema de filtragem será usado intermitentemente para processar um volume específico de produto líquido.

Devido a essa diferença, podemos projetar com uma queda de pressão inicial muito mais alta, como a barra 0.5 ou mesmo a barra 1. A vida útil do cartucho de filtro precisa apenas durar a duração do lote e o custo de capital está impulsionando o custo-benefício geral da sua instalação. Saber isso pode levar a uma economia significativa nos gastos iniciais de capital de um projeto para o usuário final.

Diferenças entre dimensionamento para líquidos e gases

Sistemas de filtragem de tamanhos Fig. 3: Informações necessárias para o tamanho do filtro

Embora líquidos e gases sejam fluidos, eles são de natureza muito diferente. A principal diferença que afeta o tamanho do filtro é que os gases são compressíveis, enquanto os líquidos não. Portanto, ao dimensionar os sistemas de filtragem de gás, é essencial conhecer a pressão da linha do sistema.

Com um gás, se a pressão da linha dobrar de dois a quatro bar, o tamanho do sistema de filtro pode ser reduzido pela metade. A mesma mudança de pressão em um sistema líquido teria impacto insignificante em seu tamanho.

A pressão diferencial tem um impacto muito maior nos custos de operação dos sistemas de filtragem de gás, portanto, eles precisam ser mais baixos que os sistemas líquidos. É comum projetar sistemas de filtro de gás com um dp limpo de dezenas de milibar.

O que você precisa saber para dimensionar os filtros corretamente? Existe uma maneira ideal de dimensionar?

Escusado será dizer que quanto mais informações você tiver sobre as condições do processo, melhor será a escolha do filtro que poderá ser feito para atender aos seus critérios de seleção. A Figura 3 mostra os requisitos mínimos típicos e outros dados benéficos que é melhor fornecer.

Dimensionamento de sistemas de filtragem Fig. 4: dobrar o tamanho do filtro aumenta a vida útil do filtro por um fator de 4

No entanto, a importância de conhecer a queda inicial da pressão limpa não pode ser subestimada. Deixar isso não especificado é deixar-se confuso ao tentar comparar diferentes opções de filtro.

É importante porque você precisa estar ciente do dp inicial limpo usado para dimensionar sistemas de diferentes fornecedores. Se você não conhece o dp inicial limpo, não é possível realizar uma comparação semelhante para garantir que você faça a melhor seleção para sua aplicação.

Comprador, cuidado. A oferta "mais barata" citada nem sempre é a escolha "certa"! O custo da vida útil do seu sistema é determinado pelos custos iniciais de capital e pelos custos operacionais anuais contínuos (consulte a figura 4).

Os benefícios da pré-filtração

Sistemas de filtragem de dimensionamento Fig. 5: Benefícios da pré-filtragem otimizada

Mesmo quando você corrige o tamanho de um sistema de filtros, devido aos tipos de filtros finais necessários em aplicações críticas (onde os filtros de membrana são frequentemente usados), os custos de operação ainda podem ser muito altos.

A pré-filtragem do filtro final é uma solução que pode melhorar a economia geral de um sistema de filtragem usado em uma aplicação crítica. O uso de um pré-filtro removerá a maior parte da carga no filtro final, prolongando significativamente sua vida útil.

Os pré-filtros normalmente têm 50% ou menos do custo do filtro final e deve-se aumentar a vida útil dos filtros finais em 2.5 para quatro vezes. Isso é mostrado na figura 5

Geralmente, a maneira mais fácil de saber se um sistema de filtragem foi otimizado corretamente é determinando a proporção de pré-filtros para os filtros finais. Se essa proporção não for maior que 2: 1, ainda há espaço para melhorar a economia do seu sistema de filtragem.

Conclusão

Na discussão acima, foi explicado o quão importante é conhecer a pressão diferencial inicial limpa do seu sistema de filtragem, seu impacto no custo inicial de capital e seus custos operacionais contínuos. Para ajudá-lo aqui, faça e não faça:

  • Invista na menor pressão diferencial inicial limpa que você puder pagar.
  • Para filtração de líquidos, os sistemas adicionam altura e não largura a uma caixa. Pegue os cartuchos mais longos disponíveis, pois isso minimizará o dp inicial limpo, levando a uma vida útil mais longa do filtro, custos operacionais mais baixos e melhor custo-benefício.
  • Sempre que você solicitar a mais de um fornecedor que cite, peça sempre que especifique a queda de pressão inicial limpa na qual o sistema de filtragem foi dimensionado em sua proposta e confirme a classificação absoluta do cartucho do filtro. Essa é a única maneira de obter uma comparação direta verdadeira dos custos de capital iniciais.
  • Sempre instale manômetros a montante e a jusante, para que você possa medir com precisão as instalações de filtragem dp. Isso permite confirmar que o dp limpo inicial citado foi alcançado e medir com precisão a alteração do dp.
  • Se estiver usando filtros de membrana para esterilizar ou estabilizar líquidos ou soluções, a pré-filtração é essencial. Como regra geral, o uso de pré-filtros para membranas deve ser 2: 1 ou superior. Caso contrário, você está desperdiçando dinheiro.

Informador de Indústria de Processos

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