Simulador de Teste de Filtração

Este simulador conecta três coisas que um teste de filtração mede: a distribuição granulométrica da poeira de desafio, a eficiência gravimétrica de coleta do filtro e o crescimento da perda de carga à medida que a poeira capturada forma uma torta sobre o meio. É um modelo educacional — cada equação e premissa está declarada abaixo, e nenhum resultado é dado certificado de desempenho.

O filtro é descrito por uma curva empírica de eficiência fracional η(d) = η_min + (1 − η_min)·Φ(ln(d/d50)/ln σE), onde Φ é a CDF da normal padrão, d50 é o tamanho coletado com 50% de eficiência e σE controla a inclinação da transição. Essa curva S monotônica representa captura por peneiramento e intercepção. Deliberadamente, ela não reproduz o mínimo de eficiência causado pela difusão em meios fibrosos (o tamanho de máxima penetração, tipicamente 0,1–0,3 µm): abaixo desse tamanho a eficiência real volta a subir, o que este modelo não mostra.

A poeira de desafio é uma distribuição em massa: uma log-normal definida pelo diâmetro mediano em massa (MMD) e desvio geométrico σg (representação da ISO 9276), ou uma poeira de teste tabelada ISO 12103-1 (A2 fina, A4 grossa) interpolada das curvas acumuladas publicadas. A A2 é bimodal — por isso os graus normalizados são mantidos como tabela em vez de forçados num ajuste log-normal.

A eficiência gravimétrica total é a integral da eficiência fracional ponderada pela distribuição da poeira, calculada aqui como E = Σ wᵢ·η(dᵢ) sobre ~200 bins logarítmicos. Como o filtro remove preferencialmente os grossos, a poeira que penetra é mais fina que a alimentação — o simulador reporta o MMD a jusante para tornar esse deslocamento visível.

A perda de carga segue o modelo clássico linear de filtração com torta a vazão constante (lei de Darcy aplicada a torta incompressível): a massa areal capturada cresce como W(t) = E·C_in·V·t e a perda de carga como Δp(t) = Δp₀ + K₂·V·W(t), relação verificada experimentalmente para meios HEPA por Novick, Monson & Ellison (1992) e refinada por Endo, Chen & Pui (1998). K₂, a resistência específica da torta, depende fortemente da poeira e do meio; os presets oferecidos aqui são ilustrações de ordem de grandeza, não coeficientes certificados.