Explique o que é um filtro coalescente e como ele funciona.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede: “Explique o que é um filtro coalescente e como ele funciona.”
Conteúdo: princípios de filtração de misturas líquido-gás e mecanismo de coalescência de gotas.
O que precisamos: entender os modos de captura de gotículas e como elas se unem (coalescem) até escorrer do meio filtrante.

Passo 2

Primeiro, definir filtro coalescente.
Um filtro coalescente é um equipamento usado em sistemas onde há um fluxo de gás (ou ar) carregando gotículas de líquido (óleo, água, solvente). O objetivo é remover essas gotículas para entregar um gás “seco”. O filtro é formado por um meio fibroso ou poroso que faz as gotas colidirem e grudarem umas nas outras.

Passo 3

Agora, como funciona na prática?
  1. Inércia e interceptação: quando o gás com gotinhas passa pelo leito de fibras, algumas gotículas — principalmente as maiores — não conseguem “contornar” as fibras e acabam batendo nelas.
  2. Aderência e coalescência: ao colidir na fibra, a gota gruda ali (graças à tensão superficial). Outras gotinhas também batem perto e “grudam na gota original”, formando uma gota maior.
  3. Crescimento e drenagem: conforme mais gotas se juntam, essa gota vai crescendo até ficar grande demais para ficar presa na fibra. A gravidade (ou força centrífuga em alguns filtros) puxa essa gota para baixo, e ela escorre para um dreno.

Passo 4

Teoria por trás:
  • Tensão superficial (γ): é a “força” que mantém a gota unida e permite que ela se aglutine a outras.
  • Número de Stokes (Stk): dá a ideia de quando uma partícula (ou gota) não segue o contorno do fluxo e acaba colidindo no meio filtrante. Stk = rhop,dp^2,U18,mu,Df
    onde
    ρ_p = densidade da gota,
    d_p = diâmetro da gota,
    U = velocidade do gás,
    μ = viscosidade do gás,
    D_f = diâmetro característico das fibras.

Passo 5

Aplicações comuns:
  • Secagem de ar comprimido (linhas industriais).
  • Remoção de óleo de gases de processo petroquímicos.
  • Tratamento de emissões em turbinas e compressores.

Resposta

Um filtro coalescente é um dispositivo que, por meio de um meio poroso ou fibroso, captura gotículas líquidas em um fluxo de gás, faz essas gotículas se unirem (coalescer) em gotas maiores e, finalmente, deixa que a gravidade ou força centrifuga as drene, entregando um gás seco e livre de líquido.

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