tamanho de gota

Soluções criativas que eliminam
o seu problema de poluição.
Líder mundial em Tecnologia de
Pulverização precisa há mais de 75 anos
A Spraying Systems desenha e fabrica bicos de pulverização, controles e sistemas automáticos de pulverização
bem como acessórios, manifolds, lavadores de tanques e lanças injetoras.
A Spraying Systems conta com engenheiros de vendas
que atendem todas as regiões do país. Nosso diferencial
Metodologia Spraying Systems
não está apenas na tecnologia envolvida na fabricação
Diagnosticar a Oportunidade
dos bicos e sistemas precisos, mas na consultoria técnica
Prescrever e Desenvolver a Solução
especializada e nos serviços oferecidos aos clientes como
análises de pulverização, testes de desempenho, protótipos
Preparar Plano e Definir Métricas
e estudos de comportamento de pulverização antes de
Entregar e Implantar a Solução
partidas de novas aplicações.
Provar & Celebrar
PULVERIZAÇÃO SUPERIOR.
RESULTADOS SÉRIOS.
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Por que investir em sistemas de abatimento
e controle de pó?
“Nós não herdamos a Terra de nossos pais,
estamos emprestando-a aos nossos filhos”
(Lester R. Brown)
Cerca de 2 bilhões de toneladas de poluição são O que é uma partícula fugitiva?
liberadas anualmente na atmosfera em todo o mundo
Partículas fugitivas podem ser definidas como sendo
pelas atividades humanas.
partículas sólidas predominantemente maiores que
Um dos principais efeitos negativos da poluição
partículas coloidais e usualmente menores que 62 mícrons.
atmosférica é o fato de que, a cada ano, mais de
1.152.000 pessoas no mundo falecem prematuramente Problemas com partículas fugitivas vêm sendo uma séria
preocupação para as indústrias há vários anos.
pela exposição repetida à poluição.
Melhorando a qualidade do ar e reduzindo os efeitos
negativos da poluição, as pessoas podem viver uma vida
melhor e mais longa.
Tamanho das Partículas
Utilizando uma visão da engenharia, podemos
A poeira é, de modo geral, definida como pequenas classificar as partículas em quatro tamanhos:
partículas sólidas criadas a partir da quebra de partículas
Classificação
Tamanho
maiores. Dependendo do tamanho, as partículas podem
se tornar um problema de saúde, principalmente quando
Extremamente Fino 50% estão entre 0.5 e 2.0 µm
estão suspensas no ar.
A fim de atender às exigências das legislações ambientais e
livrarem-se de pesadas multas e penalidades por infrações
de emissões, as empresas que têm processos produtivos
geradores de poeira, cada vez mais investem em sistemas
eficientes de abatimento e controle de pó.
Como funcionam os Sistemas
de Controle?
Fino
50% estão entre 2.0 e 7.0 µm
Médio
50% estão entre 7.0 e 15.0 µm
Grande
50% estão entre 15 e 50 µm
Métodos de Controle de Poeira
Prevenção (Mecânico): sistemas configurados para
O fator mais óbvio influenciando a poluição atmosférica minimizar a geração de poeira.
é a quantidade de contaminantes emitida.
Contenção (Mecânico): instalação de mecanismos
Duas das mais importantes condições atmosféricas para assegurar que todas as partículas geradas sejam
mantidas confinadas.
afetando a dispersão de poluentes são: (1) a força do
Supressão e/ou Capturação de Poeiras (Água e
vento e (2) a estabilidade do ar.
Produtos Químicos): pulverizadores, espuma e névoa
A poeira é criada quando o ar passa por uma pilha de são utilizados para capturar qualquer partícula formada
material em movimento ou processamento. Com um e aumentar o peso dessas partículas.
vento constante, as partículas menores (abaixo de 50 µm)
Coletores (Mecânico): Equipamentos coletores
podem permanecer suspensas por longos períodos e se de poeira que utilizam o princípio de ventilação para
capturar a corrente de poeira, afastar da fonte geradora
movimentar por longas distâncias.
e canalizar até equipamentos coletores.
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Se você seguir os três primeiros métodos corretamente,
não será necessário o quarto, com custo mais elevado.
Tamanho do Particulado/
tamanho de gota
Controle de poluição via úmida
A eficiência da captura do particulado depende
da taxa entre o tamanho de gota e o tamanho do
Supressão de Poeira: Suprimindo a poeira antes de
tornar uma partícula em suspensão.
Abatimento de partícula em suspensão: Captura
e abatimento das partículas fugitivas.
Projeto de um sistema de
Pulverização utilizando água
O bico é o coração de um sistema de pulverização.
Consequentemente, as características físicas da
pulverização são críticas. Fatores como tamanho de
gota, distribuição, velocidade, padrão e ângulo de
pulverização, vazão e pressão de água dependem
do modelo de bico selecionado. A seguir alguns
detalhes referentes a esses fatores:
particulado de poeira.
A distribuição de gotas produzidas pelo bico é uma
variável muito importante para controle de poeira.
O tamanho da gota diminui conforme o aumento
da pressão de operação. Informações referentes ao
tamanho de gota em diferentes pressões podem ser
obtidas pelos fabricantes de bicos.
Para sistemas de supressão via úmida são
recomendadas gotas grandes (200-500 µm);
Para sistemas de captura de partículas fugitivas são
recomendadas gotas muito finas (10-150 µm);
Gotas finas geralmente são produzidas por bicos
atomizadores pneumáticos com utilização de ar
comprimido ou hidráulicos, com a utilização de
bombas de alta pressão para quebrar o líquido em
pequenas gotas.
Entendendo o papel
do tamanho de gota
Muitos fatores podem afetar o tamanho de gota:
as propriedades dos líquidos, capacidade do bico,
a pressão e o ângulo de pulverização.
100%
90%
2500
Contagem
Esta escala é a distribuição de tamanho de gota.
Veja a figura ao lado.
3000
80%
70%
2000
60%
1500
50%
40%
DV0.5
(34.6 µm)
1000
30%
20%
500
0
Volume %
Tamanho de gota refere-se ao tamanho de cada gota
que compõe o padrão de pulverização de um bico.
10%
1
51
101
0%
151
Diâmetro da gota
DV0.5 é o diâmetro mediano de volume, que também é conhecido como DMV.
DV0.5 é um valor em que 50% do volume total de líquido pulverizado é formado
por gotas com diâmetros maiores do que o valor da mediana e 50% menores
do que o valor médio.
4
Velocidade da Gota
Vazão
Normalmente, as maiores velocidades de gota são
desejáveis para ambos os sistemas de controle de
poeira por meio de via úmida.
A vazão de líquido produzida pelo bico depende da
pressão de operação. A vazão e pressão de operação
estão relacionadas em função de um fator K (para cada
tipo de bico) e da raiz quadrada da pressão.
Distribuição de Pulverização
O conhecimento da vazão de cada bico é necessário
para determinar a porcentagem de umidade que pode
Os bicos são classificados conforme a distribuição de
pulverização que produzem:
• Bicos tipo Jato Sólido
Considerações de Operação
• Bicos tipo Jato Cone Oco
Entender as propridades do material causador da
poeira vai:
• Bicos tipo Jato Leque
• Bicos Atomizadores
• Determinar quanto de umidade adicionar
• Bicos tipo Jato Cone Cheio
• Determinar se aditivos são necessários
Ângulo de Pulverização
Cada bico apresenta um ângulo de pulverização
característico. O ângulo de pulverização normalmente
é fornecido pelo fabricante. O conhecimento do ângulo
de pulverização e da distribuição é essencial para
determinar a área de cobertura e o número total de
bicos necessários.
ser adicionada ao material.
Considere o estágio de processamento - materiais
reagem diferentemente antes e depois de processados.
O material está em movimento ou parado?
Se em movimento, tamanho de gota e velocidade são
importantes.
Se parado, tamanho de gota e ângulo de pulverização
são importantes.
O básico sobre tamanho de gota
Bicos atomizadores produzem os menores tamanhos de gota, seguidos pela atomização fina, jato cone oco, jato leque
e bicos jato cone cheio.
• As pressões mais elevadas produzem gotas menores e pressões mais baixas produzem gotas maiores
• Bicos de baixa vazão produzem as menores gotas e bicos de vazão mais elevada produzem as maiores gotas
• A velocidade da gota está relacionada ao seu tamanho. Pequenas gotas podem ter uma velocidade inicial mais elevada,
mas a velocidade diminui rapidamente. Já gotas maiores mantêm a velocidade por um tempo maior e se deslocam mais.
Bico atomizador
Menor tamanho de gota
Atomização fina
Cone Oco
Leque
Cone Cheio
Maior tamanho de gota
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Onde está a poeira?
Tamanho de partículas típico (em mícrons)
Turbulência do ar influencia especialmente a supressão
de pó. Pode-se precisar de enclausuramento.
• Negro de carbono: 0,01 a 0,3 µm
Requisitos de água
• Poeria de cimento: 3 a 100 µm
As taxas de aplicação de água devem ser ajustadas
de acordo com as condições de tempo e material para
adicionar o mínimo. Não é necessário encharcar o
material para o controle de pó. O objetivo é manter a
umidificação da superfície a um nível em que a poeira
não se torne um problema.
• Carvão pulverizado: 3 a 500 µm
Por exemplo: para cada 1% de umidade adicionada em
carvão, há uma penalidade térmica de de 26.400 BTU/ton.
Tamanho de partícula
As partículas finas precisam de mais água para controle
do que partículas maiores.
A poeira e as gotas devem ser comparáveis em tamanho.
O objetivo é a colisão, de maneira que a gota capture a poeira.
• Poeira: 1 a 100 µm
• Cinzas: 10 a 200 µm
• Limestone moída: 10 a 1000 µm
A maioria das operações combinará dois métodos
para se tornar eficaz no controle de poeira:
Prevenção da Suspensão da Partícula:
alcançada direcionando o jato de água direto no
material para prevenir o levantamento de pó.
Supressão da Partícula Suspensa: feita por meio
do direcionamento do jato na nuvem de poeira dispersa
em algum processo.
Sistemas via úmida:
Hidráulico: Utiliza somente água, obtendo tamanhos de gota no range 50-400µm.
Atomizado a ar: Utiliza ar comprimido com o objetivo de reduzir o tamanho das gotas.
Surfactante: Utilizado em aplicações nas quais é necessária a redução da tensão
superficial da água, obtendo gotas ainda menores e economizando água.
Dry Fog: Utilizados em aplicações com particulados extremamente finos.
Espuma: Utilizado quando se deseja um efeito residual da espuma no controle da poeira.
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Sistema a seco:
Cartucho: Em aplicações em que o material do processo não
tolera água, pode-se utilizar a tecnologia de abatimento a seco
do tipo “filtro cartucho”.
Prós econtras de cada tecnologia:
TIPO
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Água
• Baixo custo.
• Simples para projetar e operar.
• Efeito da deriva é limitado.
• Não pode ser usada com alguns materiais
Agentes Surfactantes
• Mais eficiente do que somente a água. • Não pode ser usado com todos os materiais.
• Eficiência equivalente com menor
• O material é contaminado com surfactantes.
consumo de água.
• Maior custo com investimento, operação e
sensíveis a água.
• Alguns materiais repelem água.
• Não pode ser usada em temperaturas baixas.
• Necessita de maior volume.
• Excesso de umidade é comum.
• Quando a água evapora, é necessário refazer a
aplicação.
manutenção.
Espuma
• Maior eficiência quando é possível
obter um contato adequado da espuma
com o material.
• Aumento da umidade é baixo.
• O material é contaminado com espuma.
• Ar comprimido é normalmente necessário.
• Maiores custos com investimento, operação e
manutenção.
Adesivos
• Elimina a necessidade de nova
• Pode causar problemas de produção e danos aos
Hidráulica
• Instalação simples.
• Baixos custos operacionais.
• Ar comprimido não é necessário.
• Padrões de jato – cone oco e cone
• Operação em alta pressão aumenta o consumo
aplicação.
• Maior eficiência em múltiplos pontos
de transferência.
cheio.
Pneumática
bicos e aos equipamentos.
• Maior custo com investimento, operação e
manutenção.
de energia elétrica e o desgaste da bomba.
• Qualidade da água é crítica – pequenos orifícios
são propensos a obstrução e requerem maior
manutenção.
• Mais adequado para utlizações em áreas
fechadas com pouca turbulência.
• Tamanho de gota menor.
• Gasto com ar comprimido.
• Maior passagem e menor entupimento. • Injeção de ar adicional na área – aumento da
velocidade pode gerar maior quantidade de poeira.
• Padrões de jato - cone oco, cheio ou
leque.
• Mais adequado para utilização em áreas
fechadas com pouca turbulência.
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Como selecionar o sistema adequado para a
sua necessidade?
Cada processo produtivo provoca a geração de particulado com tamanhos diferentes. A eficiência
de um sistema de controle de poeira está diretamente relacionada à escolha do tamanho de gota
adequado para cada particulado e a consequente escolha do bico de pulverização certo para
produzir o tamanho de gota correto.
A Spraying Systems tem um extenso conhecimento na escolha do tamanho de gota adequado para o controle
de poluição do seu processo e na especificação dos bicos pulverizadores para produzir o tamanho de gota
desejado. Esse é o nosso diferencial. Temos mais de 90.000 tipos de bicos.
Veja Tabela de referência Bico Pulverizador vs. Tamanho de Gota (contra-capa deste material).
A Spraying Systems domina todas as tecnologias de controle de poeira via úmida, além do sistema a seco por
filtro cartucho.
Se o diâmetro da gota é maior do que o da partícula de pó, a partícula de
pó seguirá a corrente de ar em volta da gota (mostrado a esquerda). Se o
diâmetro da gota e o diâmetro da partícula forem compatíveis, a partícula
de poeira seguirá a corrente de ar e colidirá com a gota.
Partícula
de poeira
Gota
Spray
Gota
Spray
Partícula
de poeira
Como capturar a poeira?
Capturar as partículas de poeira com spray de água é mais efetivo em áreas com pouca
turbulência de ar. Dependendo do ambiente, enclausuramentos podem ser necessários.
Siga o fluxograma
para facilitar o seu
processo de escolha
Material
Umidade
Aceitável?
Seco
Não
Filtro Cartucho
Sim
Via Úmido
Não
Não
Hidráulico
8
Necessário
Ar Comprimido?
Produto
Químico
Aplicável?
Sim
Sim
Atomizado
Necessário
Ar Comprimido?
Sim
Dry Fog
Espuma
Surfactante
Atomizado
Não
Surfactante
Hidráulico
% Água
A QUANTIDADE DE ÁGUA ADICIONADA PODE SER UM FATOR DE RESTRIÇÃO NA ESCOLHA DA TECNOLOGIA.
CONFIRA A TABELA ABAIXO PARA SABER O QUANTO DE ÁGUA CADA TIPO ADICIONA AO PROCESSO.
Tecnologia vs. Quantidade de Água Adicionada (%)
0,8%
0,8
0,7
0,6%
0,6
0,5%
0,5
0,4%
0,4
0,3
0,2
0,1%
0,08%
0,1
0%
0
Filtro Cartucho
Dry Fog
Espuma
Atomizado com
Surfactante
Atomizado
Hidráulico com
Surfactante
Hidráulico
OUTROS FATORES IMPORTANTES NA ANÁLISE DE ESCOLHA DO SISTEMA SÃO OS CUSTOS OPERACIONAIS
E DE INVESTIMENTO.VEJA NA TABELA ABAIXO UM COMPARATIVO RELATIVO ENTRE AS TECNOLOGIAS:
Despesa Operacional
Despesa Operacional vs. Investimento
Dry Fog
Espuma
Atomizado com Surfactante
Atomizado
Filtro Cartucho
Hidráulico com Surfactante
Hidráulico
Investimento
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Efeitos negativos da escolha inadequada
de tecnologia
A escolha da tecnologia ou um projeto inadequado (bicos
incorretos, posicionamento, arranjo, etc.) pode levar a efeitos
colaterais indesejados, como os exemplos abaixo.
Efeito Residual de Lama (V.S.R)
Quando ocorre a pulverização de névoa em pontos de transferência, sem
um controle total, somente uma pequena quantidade dessa névoa entra em
contato com a poeira, jogando-a para o material que está sendo transportado.
As partículas maiores restantes umedecem a superfície interna das rampas,
chutes de transferência, etc. Esta poeira acumulada entra em contato e adere
na superfície e – num pequeno espaço de tempo – desenvolve um considerável
acúmulo de lama. Com o passar do tempo este acúmulo torna-se volumoso e
cai devido ao seu próprio peso. Este material cai sobre a correia transportadora
misturando-se com o material que já está sendo transportado.
Excesso de água
Causa alterações no processo produtivo como: aumento de peso do material a
ser transportado, penalidades térmicas, maior frequência nas manutenções de
equipamentos, etc.
Excesso de poeira
Ocasiona principalmente problemas de saúde nos trabalhadores e poluição
ambiental, tendo como consequência multas com órgãos reguladores.
Benefícios de um controle
efetivo da emissão de
partículas em suspensão
1. Redução da necessidade de limpeza
2. Redução de paradas para manutenção
3. Redução de acúmulo de material nos equipamentos da planta
4. Redução na perda de material e receita
5. Diminuição no consumo de água
6. Controle da taxa de umidade máxima
7. Responsabilidade sócio ambiental
10
VSR
Nossos Produtos para Abatimento de Pó
Umidificação de Pilhas:
Canhões automáticos substituem métodos tradicionais de controle de
dispersão de material, não formando poças nem causando a erosão da pilha
e pulverizando somente quando necessário. Permitem livre movimentação
de outras máquinas na área, podendo ser usados em mais de uma pilha.
Opção de Controle do Sistema: Um sistema especial pode ser fornecido para controlar a pulverização
(quantidade de água), dependendo das condições meteorológicas e de materiais.
O sistema oferece as seguintes funções:
• Monitora o clima local e calcula o potencial de secagem das superfícies das pilhas.
• Usa previsões de 12 horas para agendar funcionamentos especiais, aumentando a pulverização com água
antes de uma geada, ou desativar os equipamentos no caso de uma tempestade.
• O sistema incorpora o software K-System que é baseado em um índice denominado Fator K, que é usado para
determinar quando e quanta água deve ser pulverizada sobre as pilhas para controlar as emissões de poeiras
fugitivas, dependendo das condições meteorológicas e de materiais.
O fluxo de informação no sistema
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Pontos de Transferência:
Controle de poeira para pontos de transferência
de correia com chute.
Mining Kit:
Versátil sistema criado pela Spraying
Systems do Brasil, indicado para projetos
que não exijam complexos sistemas
automatizados. Atende à resolução 003 do
CONAMA para abatimento ou supressão
de pó com uma solução completa, de
fácil montagem e manutenção, que pode
ser feita pela própria empresa. Pode ser
instalado em moegas, britadores, descargas
de transferência de correia com chute,
formação de pilhas e descarga com trippers,
silos e peneiras vibratórias. O Mining
Kit usa os bicos Veejet, Unijet e FogJet,
dependendo do caso de despoeiramento e
não usa compressor de ar nem surfactante.
5
chaves para um
abatimento e controle
de pó efetivos
12
• Tamanho e Cinética da Partícula
• Posicionamento Correto dos Bicos
• Aplicação da Umidade Corretamente
• Manutenção Adequada dos
Equipamentos
• Escolha do Padrão de Jato
e Tipo de Bico Correto
Esquema ilustrativo sistema fechado
Esquema ilustrativo sistema aberto
Versão Completa - Sistema automatizado e
enclausurado com painel elétrico NR 12, sensor de
presença de caminhão, sensor de carga de britador,
tanque de 1.000 litros com sensor de nível, válvulas
elétricas para acionamento dos pontos de aspersão,
manifolds e bicos adequados ao processo.
Versão Básica - Sistema de aspersão compacto, sem
enclausuramento, tem painel elétrico NR 12 para acionamento
local, válvulas manuais para abertura e fechamento de pontos
de abatimento, manifolds e bicos adequados ao processo.
Opcional: reservatório externo de 1.000 litros.
Trommels:
A alimentação de material num tambor trommel causa poeira considerável
dentro do tambor e na parte de baixo pelo material que cai.
O uso de um sistema de supressão por Dry Fog com bicos de
pulverização dentro do tambor e na entrada, fornece proteção do ar
movimentado ao redor e permite a aglomeração do material enquanto
este se movimenta no processo.
Bicos de pulverização adicionais podem ser colocados na saída
do tambor e/ou na parte de baixo do coletor para aumentar a
supressão das nuvens de poeira, principalmente quando um material
excessivamente seco está sendo processado.
Stacker e/ou Reclaimer:
Neste sistema, os jatos de água (dotados de tamanho de gota
compatíveis com o particulado) provocam a aglomeração das
partículas de pó que precipitam na roda da recuperadora e nos chutes
da roda e de descarga, devido ao acréscimo de seu peso próprio. Ao
mesmo tempo, a umidificação do material diminui a quantidade de pó
desprendido nos pontos de transferência.
Portanto, o Sistema de Aspersão não gera lama, pois se pulveriza
apenas a vazão suficiente para uma boa captação do pó sem a
aspersão direta sobre a correia transportadora.
13
Carregador e Descarregador de
Navios:
Tecnologia que minimiza a dispersão da
gota e do material no ar causada pela ação
dos ventos, evitando emissão para o meio
ambiente e perda de produto.
Virador de Vagão:
Cobertura ideal que evita dispersão no
processo de descarga (rolagem) durante
o giro do virador. Aplicável em viradores
duplos.
Cobertura de Vagão:
Reduz a dispersão de pó e desperdício de
matéria prima durante o transporte de cargas
e aumenta a rentabilidade. Secagem rápida:
não gera lama e não compromete o produto.
Libera o vagão mais rápido, pois dispensa
colocação de lona.
Lavador de Chassi e Pneu:
Atende à resolução 293 do Contran. Evita a
dispersão de materiais no deslocamento, com
lavagem externa de chassi e pneus. Sistema
projetado para reaproveitar até 80% da água
utilizada em menor tempo que os métodos
tradicionais.
14
Umidificação de rodovias:
Equipamento para umidificar as rodovias onde o transporte
é feito, minimizando a geração de poeira com a passagem
de veículos.
Manifolds com bicos de pulverização instalados em caminhão
pipa. Com válvula de controle manual de acionamento
dos bicos.
Storage Sheds:
O armazenamento de materiais é usualmente feito com uma
carregadeira móvel que despeja material em várias direções.
Em tais condições, o método mais prático de supressão
de pó é montar bicos pulverizadores no teto. Esses bicos
produzem um tamanho de gota de 5 mícrons que evapora no
ar ao redor, sem cair no nível do chão, molhando a área de
operação.
O fluxo é mínimo, com 8 litros / hora por bico - ou 2,5ml
por segundo (meia colher de chá), algo quase desprezível.
Devido ao fluxo baixo e tamanhos de gota micro finos, a
neblina pode ser chamada de seca. Isso facilita para que os
bicos se mantenham constantes durante o processo, fazendo
com que o custo benefício seja muito bom.
Filtros Cartucho:
É utilizado em aplicações nas quais se necessita eficiência mais
elevada, sendo utilizados enclausuramentos que possibilitam a
retirada da poeira em suspensão por meio de coletores e filtros.
A manutenção periódica dos sistemas
de pulverização é fundamental para
manter a eficiência.
15
Tabela de Bico vs. Tamanho de Gota
1 - Tamanho de partícula por bico de pulverização
2 - Teste de Laboratório a 40 PSIG usando análise de partículas por imagem
0 20
40
60 80 100
200
Tamanhos
WhirlJet
5
Tamanhos
Atomização
Hidráulica
Veejets ou Unijets
400
6 1 4 6 10 14 18 26
Tamanhos
15º
0017 0025
Tamanhos
50º
0017 0025 0050
Tamanhos
95º
01 02
Tamanhos
FullJet
Dry Fog
1/4J
Tamanhos
Atomizadores
a Ar
1/2J
1J
Range de
tamanho
de partículas
(Mícrons)
Volume Mediano
Comparativo
em relação
ao tamanho
de partícula
Tempo para
que a
partícula caia
3,04 metros
Segundos
100
a
50
Chuva
enevoada
11
40
50
a
10
Neblina
molhada
40
1020
20
a
2.0
Dry
Fog
1020
25400
1.0
a
.01
Vapor
Suspenso
no ar
.01
a
.001
Fumaça
------
Abaixo de
.001
Dimensões
Moleculares
1000 mícrons = 1 milímetro
Abaixo de 0,1 mícrons, as partículas ficam suspensas no ar devido ao choque molecular
(Brownian Motion)
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