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Ventilação Industrial e Controle da Poluição
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ARCHIBALD JOSEPH MACINTYRE
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Professor de Máquinas Hidráulicas da Escola de Engenharia da UFRJ; do Centro Técnico-Cientifico da PUC - RJ; da Escola de Engenharia da UERJ; Professor de Sistemas Fluidodinâmicos e de Instalações Hidráulicas do Instituto Militar de Engenharia - IME e Professor do Núcleo de Treinamento Tecnológico NTT
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Segunda edição r . ,.\'
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Prefácio da 2. a Edição Durante muitos anos a preocupação contra a poluição se voltava quase que exclusivamente para a defesa dos empregados em indústrias onde é elevado o risco de danos à saúde, em face dos contaminantes e poluentes nelas produzidos. Não havia preocupação maior quanto aos males causados às populações mais ou menos próximas às indústrias e que respiravam o ar poluído. Eventualmente, um caso de doença grave veiculado pelos meios de comunicação, ou o clamor público, movimentavam oS,órgãos competentes que, então, acionavam dispositivos de penalização e intimação à indústria causadora do mal- talvez irreversível - para as providências cabíveis. Nos últimos anos, a opinião pública, alertada por defensores da preservação ecológica, tomou conhecimento e se posicionou em defesa do meio ambiente contra várias formas de devastação e poluição ambiental, entre as quais as que decorrem do lançamento, na atmosfera, de gases, fumaças, vapores, particulados e fumos provenientes das mais variadas indústrias. Entidades nacionais e de âmbito internacional, governos, partidos políticos e meios de comunicação se mobilizam para impedir que os efeitos da poluição atinjam as temíveis proporções de calamidade em escala mundial, afetando a saúde, a temperatura, os climas, os níveis dos mares, a camada protetora de ozônio e ocasionando a precipitação de chuvas ácidas.
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A solução dessas questões em âmbito do planeta é o grande desafio que os países de todo o mundo deverão enfrentar, para preservar as \ condições de sobrevivência das gerações futuras. A solução global é compl~xa e dispendiosa,! mas não é concebível que se aguardem anos até que a ciência chegue a precisar melhor as causas dessa ou daquela perturbação ecológica ou climática. Enquanto se realizam as pesquisas, é imprescindível combater causas perfeitamente conhecidas como poluidoras, conscientizando as indústrias a se equiparem com os recursos que im- \ peçam males que possam ser causados aos seus operários e, pela poluição da atmosfera circun dante, às populações mais ou menos afastadas. Os países mais industrializados são certa-\ mente os mais'poluidores, mas atualmente investem mais maciçamente em controle da poluição e eliminação de resíduos poluidores oriundos de combustão e de processos industriais na reciclagem dos resíduos e poluentes captados. Este livroé, por assim dizer, o primeiro estágio nos estudos que o leitor irá realizar na elaboração de seus projetos e na busca de soluções de questões relacionadas com Ventilação Industrial e Controle da Poluição. Um agradecimento especial é feito a vários fabricantes de equipamentos e a industriais pelas valiosas informações prestadas e que foram introduzidas nesta segunda edição. O Autor
DII8I~.'.2.J~ Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright @ 1990 by Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. LTC Travessa do Ouvidor, 11
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Rio de Janeiro,
RJ
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CEP 20040-040
Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecãnico, gravação, fotocópia, ou outros), sem permissão expressa da Editora.
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I I
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Conteúdo 1
Conceitos
Fundamentais,
1
1.1 Objetivos da Ventilação Industrial, I 1.2 Classificação Sumária dos Sistemas de Ventilação, 2
(fi)Mecanicamente, Ventilação Geral Diluidora 73 6.1 6.2
2 Ar Atmosférico e Ar Poluido, 4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
Composição do Ar, 4 Poluentes do Ar, 5 Propriedades das Partículas dos Aeressóis, 6 Proteção do Meio Ambiente contra a Poluição, 9 Valores Limiares de Tolerância, 10 Considerações Breves sobre Toxicologia Industrial, 15 Agentes Químicos e seus Efeitos Fisiológicos Prejudiciais, 16 Atuação dos Contaminantes no Organismo Humano, 21
3 Efeito do Movimento ConfOrlo
6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8
7
do Ar sobre o
de Uma Pessoa,
26
3.1
Sensação de Frio e Calor. Condições de Conforto, 26 3.2 Formas de Transmissão de Calor, 26 3.3 Umidade Absoluta e Umidade Relativa, 30 3.4 Temperatura Efetiva, T", 30 3.5 Ventilação para o Conforto Térmico, 33 3.6 Metabolismo, 35
4
5 I
.
-
Ventilação Geral, 37 4.1 Conceituação,37 4.2 Entrada de Ar e Exaustão Naturais, 37 4.3 Movimento do Ar Devido ao Vento, 39 4.4 Movimento do Ar nos Recintos em Virtude da Diferença de Temperaturas, 40 4.5 Combinação dos Efeitos da Ação do Vento com o Efeito de Chaminé, 41
Psicrometria, 44 5.1 5.2
I
L
Recordação de Noções Fundamentais de Calor e Termologia, 44 Carta Psicrométrica, 58
8
Obtida
Insunação Mecãnica e Exaustão Natural, 73 Insuflação Natural e Exaustão Mecãnica, 74 Insuflação e Exaustão Mecãnicas, 75 Ventilação de Ambientes "Normais", 78 Mistura de Retorno com Ar Externo, 88 Remoção da Umidade do Ar, 89 Resfriamento do Ar, 90 Compartimentos "Limpos" ou "Purificados", 91
Ventilação Geral Diluidora para Redução de Calor Sensivel, 92 7.1 Considerações Preliminares, 92 7.2 Condições Ambicntais de Conforto, 93 7.3 Taxas de Ocupação dos Recintos, 93 7.4 Calor Liberado por uma Pessoa, 93 7.5 Calor Devido à Penetração do Exterior para o Recinto, por Condução, em Razão da Diferença de Temperaturas entre o Exterior e o Interior do Mesmo, 93 7.6 Carga Térmica Devida à Insolação, 94 7.7 Carga Térmica Devida à Energia Dissipada pelos Aparelhos de Iluminação, 95 7.8 Carga Térmica Devida ao Funcionamento de Motores Elétricos, 95 7.9 Carga Térmica Devida a Equipamentos em Funcionamento no Recinto, 95 7.10 Calor Devido à Ventilação ou Infiltração do Ar para o Ambiente, 96 7.l\ Carga Térmica Total, 98 7.12 Método Aproximado para Avaliação de Carga Térmica e do Volume de Ar de Insuflamento para Remoção da Mesma, 100 7.13 Ventilação de Salas de Máquinas ou Recintos Industriais, 101 Ventilação Industrial Diluidora, 105 8.1 Ventilação Local Diluidora ou Geral Dfluidora Industrial, 105 8.2 Taxa de Ventilação, 107 8.3 Casos a Considerar, 109
.
12.3
Equipamentos para Coleta e Eliminação das Partículas. 283 12.4 Equipamentos para Separação e Coleta de Contaminantes Gasosos. 283 12.5 Filtros. 285 . 12.6 Coletores Gravitacionais. 303 12.7 Coletores de Cãmaras lnerciais. 305 12.8 Coletores Centrífugos ou Ciclones. 306 12.9 Coletores Úmidos. Lavadores de Gases ou Torres Lavadoras. 316 12.10 Tratamento de Gases e Vapores. 323 12.11 Filtros Eletrostáticos ou Eletrofiltros. 332
1'.4
Tempo para o Estahelecimento de um Dado Grau de Concentração num Recinto. 11-1-~". 1'.5 Ventilação Geral Diluidora para Evitar Fogo ou Explosão. 113 X.h Mistura de Solventes. 114
9
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Dutos para Condução do Ar, 117 9.\ Divisão do Assunto. 117 9.2 ConsideraçÜes Preliminares Quanto ao Dimensionamento dos Dutos para Insunmnento e Aspiraç,io. 117 9.3 Dimensionamento dos Dutos. 124 9.4 Perdas de Carga em Peças Especiais. 13K 9.5 Expansão ou Alargamento Gradual. 143 9.h Comprimentos Equivalentes em Peças. 144 9.7 Curvas c JunçÔes. 147 9.1' JunçÔes ue RamifieaçÜes em Duto. 14K 9.9 Material dos Dutos. 154
10.4 10.5 10.6 10.7 10.1' 10.9 10.10 10.11 10. I:!
Ddiniç.jo. 157 Classificação. 157 FUl1llamentos da Teoria dos Ventilado. res. 164 Grandezas Características. 171 l.eis de Semelhança. 176 Escolha do Tipo de Ventilador. Veloci. dade Especifica. 171' Codicientes AdimensiOlmis. 179 Velocidades Perif.:ricas MÜximas. 179 Projeto de um VentiladurCentrífugo. 11'1 Escolh.l Preliminar do Tipo de Rotor. 11'5 Curva Característica do Sistema. 11'6 Controle da Vaz.jo. 11'9
1O.1J Operaç.jo de Ventiladores em S.:rie e em Paralelo. 192 10.14 Efeito da VariaçÜo da Densidade sohre o Ponto de OperaçÜo. 193 10.15 InstalaçÔes de Ventilauores em Condi. çÜes Perigosas. 195 10.16 Ruído Provocado pelo Ventilador. 197
11
Ventilação Local Exaustora, /99 11.1 Caracterizaç.jo do Sblema. IW I \.2 Captor. 201 11.3 Estimativas da Vazão a Ser Exaurida com
o Captor. 229
.
liA VazÜo a Considerar em Captores. 255 11.5 Projeto de uma InstalaçÜo de Exaust.io Local. 25K
12
drido 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6
Generaliuaues.270 Fatores a Serem Considerados uo Equipamento.
270
na Escolha
19 Medições em Ventilação Industrial, 370 19.1 19.2
Natureza das MediçÜes. 370 Medição dos Níveis dos Gases no Ar. 370 19.3 Tclemedição com Lasers. 372 19.4 Medição da Velocidade do Ar. 19.5 Medições de Vazão. 379 19.6 Medição da Pressão (Estática). 19.7 Medição de Temperatura. 381 19.1' Métodos ue Mediç.io Adotados
Sulfuroso, 338 Natureza da Questão. 338 Emissão do Enxofre. '339 Chuvas Ácidas. 339 Limites de Emissão de SO.. 340 Exemplo. 341 . SoluçÜes para Controle do 50, no Ar. 342 13.7 Tratamento do 50. Contido nos Gases de Comhustão. 34213.8 Métodos de Verificação do Teor de SO.. 347 .
l4
ma - Funuaç.jo de Engenharia Estauual \ do Meio Amhiente do Rio de Janeiro. 31'1
20
Tabelas Úteis, 383
21
Licenciamento de Atividades Poluidoras e Aprovação de Projetos de Sistemas de Controle da Poluição do Ar,
3n Presentes
373
I
21.1 Entidade Controladora. 392 21.2 Lieenciamen\(). 392 21.3 Sistema de Lieenciamento de Atividade, Poluidoras
3X(}
Bibliografia,
pc "I I'ee-
Índice Alfabético,
-
SLAP.
393
396 399
-
Controle.das Emissões de NO... (Óxidos de Nitrogênio), 348 14.1 14.2 14.3 1.\.4
Fonnaç.jo dos Óxidos de Nitrogênio. 348 Controle pela Ação no Comhustor. 349 Controle pela AçÜo na Fornalha. 349 Controle dos Gases antes de Entrarem na Chamin.:. 349
15 Poluição pelas Pedreiras, Mineração e Perfuração de Túneis, 351 15.1 ConsidemçÔes Preliminares. 351 . 15.2 PerruraçÜo da Rocha. 351 15.3 BeneficiamenlO do Material Extraído. 353 15..\ Sistema de ExaustÜo-ventilação. 354 15.5 Lavagem da Pedra Britada. 354 15.6 Remoção de Gases em Túneis c Minas. 355 15.7 Doenças Provocadas pela RespiraçÜo de Poeiras 5ilicosas. 355
!
i
16 Poluição na Indústria Siderúrgica, 356 16. I 16.2
Purificação do Ar, 270 12.1 12.2
18 Ejetor de Ar ou Bomba de Jato, 365
13 Remoção e Eliminação do SOl-Ani-
Ventiladores, 157 10.1 10.2 10.3
17.2 Exemplos de Aplicação. Produtos Empregados Causadores de Maus Odores e Recursos Adotados para Eliminar esses Odores. 363
O Processo Sidenirl!ico. 356 Poluentes Formado~. Depuraç.jo ses e Separação do PÓ. 351'
dos Ga-
17 Controle do Odor, 362 17.1
M.:todos Empregados.
362
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1 Conceitos Fundamentais
OBJETIVOS
DA VENTILAÇÃO
INDUSTI.UAL
Numa acepção ampla, ventilar significa deslocar o ar. Na prática, o deslocamento do ar tem como finalidadl' a retirada ou o fornecimento de ar a um ambiente, ou seja, a renovação do ar no mesmo. Essa renovação tem como fim primordial a obtenção, no interior de um recinto dito fechado, de ar com um grau de pureza e velocidade de escoamento compatíveis com as exigências fisiológicas para a saúde e o bem-estar humanos, e uma adequada distribuição do mesmo no local. A renovação consegue, além disso, controlar, dentro de certos limites, a temperatura e a umidade ambiente. Entretanto, o controle rigorosll destas duas grandezas só se realiza de um modo praticamente perfeito em instalações de climatização designada, como instalações de ar condicionado. . A Ventilação Industrial é em geral entendida como a operação realizada por meios mecânicos que viselI' a controlar a temperatura, a distribuição do ar, a umidade e a eliminar agentes poluidores do ambiente, tais como gases, vapores, poeiras, fumos, névoas, microrganismos e odores, designados por "contaminantes" 011 "poluentes". Podem-se considerar também como contaminantes substâncias que normalmente existen!, na composição do ar normal quando elas excedem determinados teores ou índices de concentração, passandQ a oferecer risco maior ou menor à saúde daqueles que se expõem durante tempo considerável ao ar que. as contém.
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Além de remover de um determinado local os elementos contaminantes, o controle da poluição pOl meio da ventilação requer muitas vezes que os elementos poluidores, depois de captados, sejam coletados dando-se a eles, em seguida, uma adequada destinação, de modo a não contaminarem o ar exterior, 01. rios e lagoas, caso venham a ser dissolvidos ou misturados à água. A ventilação industrial, adequadamente projetada e operada, consegue eliminar agentes nocivos à saúde humana, ou no mínimo consegue uma reduçãL na intensidade e na concentração dos agentes contaminantes a níveis de quase total inocuidade e evita quI' esses agentes se dispersem na atmosfera, prejudicando um número considerável de pessoas, afetando mesmL as condições ecológicas indispensáveis à vida. Permite, outrossim, reduzir as temperaturas dos locais de trabalho a níveis suportáveis e até mesmo a condição de relativo conforto ambiental. ' É necessário insistir que a Ventilação Industrial não visa apenas a atender a condições favoráveis par:.> aqueles que trabalham no interior das fábricas ou nos limites das mesmas. Objetiva, também, impedir quL o lançamento na atmosfera, através de chaminés ou outros recursos, de fumaças, poeiras, gases, vapores e partículas venha a contaminar o ar, ameaçando a saúde e a vida da população das vizinhanças e atL mesmo de locais relativamente afastados. As indústrias siderúrgicas (calcinação, sinterização etc.), petroquímicas e químicas são normalmente muite poluidoras. Lançam na atmosfera, em certos casos, sem tratamento adequado, grande quantidade de material particulado e poluentes no estado de gases ou vapores. As estatísticas revelam números estarrecedorcs parta massa de substâncias poluidoras lançadas na atmosfera, não obstante o esforço que em muitos países vem
sendorealizadopara reduzira poluição. As conseqüências de uma poluição em larga escala, dependendo naturalmente tar-se sob a forma de graves doenças, entre as quais devem ser mencionadas:
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--
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do poluente,
podem manifes-
.enfisema pulmonar e outras afecções broncopulmonares; hipertensão arterial;
doenças do fígado; doenças dos olhos e irritação das mucosas;
....
.
1
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
---
doenças do sistema nervoso central; dermatites; câncer da pele ("pele de jacaré"); câncer do sangue (Ieucemia) num processo inexorável, que pode levar de 10 a 20 anos até o desenlace. - anomalias congênitas: anencefalia (nascimento de crianças sem cérebro); hidrocefalia (aumento da quantidade de líquido no encéfalo); microencefalia (redução do tamanho do cérebro); alteração de fertilidade no homem e na mulher. Os conhecimentos da medicina estabelecem níveis de conforto e índice de poluição e limites de tolerância do organismo humano a grande número de substâncias cuja liberação no ar tem lugar no ambiente em que se vive, e, mais particular e intensamente, em indústrias, processos extrativos, de beneficiamento, químicos, mecânicos. siderúrgicos, perfuração de galerias de minas, de túneis, desmonte de pedreiras e tantos outros. Cabe à engenharia encontrar a solução adequada, para que os limiares de segurança sejam respeitados, proporcionando condições ambientais adequadaS à vida humana e à preservação da fauna e da flora. Entre as "medidas de engenharia" relacionadas com a Ventilação Industrial e Controle da Poluição, devem ser citados:
-
Projeto adequado, compatível com o grau de risco dos poluentes envolvidos nos processos. A preocupação exclusiva com a economia pode conduzir a soluções paliativas ou ilusórias. O projeto deve ser entendido como o do processo industrial em si, e o da Ventilação correspondente. A substituição de materiais nocivos ou muito tóxicos por outros de menor nocividade, quando for possível,
deve ser tentada.
"
Umidificação do ar. É muito usada quando há poeira. Aplicada na indústria de cerâmica, perfuração de minas, aberturas de valas em pavimentação de ruas, estradas, britagem de pedras, pátios de carvões etc. Confinamento. Usado no jateamento de areia, em pintura, trituração, moagem de cereais etc. A operação é realizada em compartimentos que impeçam o escapamento das substâncias poluidoras para outros ambientes. Isolamento. Consiste na instalação do equipamento de uma unidade altamente poluidora em um prédio separado do conjunto industrial. Recorrendo também à automação, consegue-se que, na trituração, a poeira e, nas pinturas, a tinta s6 venham a alcançar os poucos operários encarregados de sua "vistoria", os quais, nas vezes em que operarem, irão devidamente protegidos. Ventilação de ambientes, para assegurar condições de conforto adequadas, de modo a 'remover do ambiente contaminantes provenientes de equipamento e processos químicos e industriais. É o que se pretende com a aplicação da técnica da Ventilação Industrial. Separação e coleta dos poluentes, processando-se um tratamento, quando necessário, e dando-se ao produto residual uma destinaçâo que não prejudique as condições ecológicas ambientais. É o objetivo do Controle da Poluição.
1.2 CLASSIFICAÇÃO
h.1
SUMÁRIA DOS SISTEMAS DE VENTILAÇÃO
Os sistemas de ventilação se dividem em Sistemas de Ventilação Geral e em Sistemas de Ventilação Local Exaustora. Vejamos em que consistem.
1.2.1 Sistema de ventilação geral Realiza a ventilação Pode ser:
de um ambiente,
de um modo global e geral.
Natural, quando não são empregados recursos mecânicos para provocar o deslocamento do ar. A movimentação natural do ar se faz através de janelas, portas, lantemins etc. Geral diluidora, quando se empregam equipamentos mecânicos (ventiladores) para a ventilação do recinto. A ventilaçâo geral diluidora pode realizar-se por meio de: insuflação; exaustão; insuflação e exaustão combinados,constituindo o chamado Sistema Misto. A Ventilação Geral tem por finalidade:
a) Manter o conforto e a eficiencia
-
-
-
o restabelecimento
do homem. Para isto, procura realizar: das condições ambientais do ar, alteradas pela presença
a refrigeração do ar em climas quentes;
do homem;
3
--
o aquecimento do ar em climas frios; o controle da umidade do ar. Estes objetivos são conseguidos da forma mais perfeita nas denominadas instalações de ar condicionado. b) Manter a saúde e a segurança do homem. Visa a conseguir:
-
com as exigências de salubridade;
-
impedir
reduzir a concentração
de aerodispers6ides
que a concentração
e particulados
de gases, vapores
e poeiras
nocivos, até um nível considerado inflamáveis
ou explosivas
compatível
ultrapasse
limites
de segurança contra a inflamabilidade ou a explosão. c) Conservarembomestadomateriaise equipamentos(subestaçõeselétricasem interiores;"locais"decompressores, de motores a diesel e de geradores e motores elétricos).
1.2.2 SIstema de ventllação local exaustora Realiza-se com um equipamento captor de ar junto à fonte poluidora, isto é, produtora de um poluente nocivo à saúde, de modo a remover o ar do local para a atmosfera, por um sistema exaustor, ou a tratá-Io devidamente, a fim de ser-lhe dada destinação conveniente, isto é, sem riscos de poluição ambiental.
7
AR ATMOSFÉRICO E AR POLuioo
Em repouso Trabalho leve Trabalho pesado
IImin
IIdia
7,4 28 13
10.600 40.400 62.000
Ib/dia 26 98,S 152
5
kgf/dia 12 45 69
2.2 Poluentes do ar
2
o ar, mesmo o considerado puro, contém normalmente, além do que foi mencionado na Tabela 2.1, quantidades pequenas de poeira de origem mineral, vegetal ou animal, além de bactérias e os chamados odores, que são gases de origem vegetal ou animal, desagradáveis ou não ao olfato. Acima de certa concentração, essas substâncias passam a constituir poluentes ou contaminantes ocasionando prejuízos à saúde humana e danos ecológicos. Vejamos os principais poluentes:
Ar 'Atmosférico e Ar Poluído
2.2.1 Aerossóis
o ar atmosférico é uma mistura de gases, contendo pequena quantidade de matérias sólidas em sqspensão e cuja composição, quando seco e considerado puro, é indicada na Tabela 2.1.
As partículas de materiais sólidos, líquidos e organismos vivos microscópicos se apresentam no ar atmos-' férico, formando com esse meio gasoso o que se denomina um aerossol. Pode-se definir o aerossol como um sistema constituído por meios de dispersão gasosa onde se encontram partículas sólidas, líquidas ou microorganismos, donde o nome de aerodispers6ide, pelo qual também é conhecido.
Tabela 2.1 Composição do ar
2.2.2 Modalidades de aerossóis
2.1 Composição do ar
Ar externo seco Substâncias . Nitrogênio, gases raros, hidrogênio Oxigênio CO2 (dióxido de carbono)
% em volume
% em peso
79,00 20,97 0,03
76,80 23,16 0.04
Em recintos onde existam pessoas, os teores acima se modificam. As porcentagens a umidade relativa do ar é de 50% e a temperatura de 21'C, podem passar a ser de:
Nitrogênio, gases raros, hidrogênio Oxigênio
................................
CO2...................................................... Vapor de água
Os aerossóis podem ser formados por dispersão, como resultado de pulverização, atomização de sólidos ou líquidos, ou transferência de poeiras, pólen e bactérias, para o estado de suspensão em virtude da ação de correntes de ar. As partículas se apresentam de tamanho variado e de forma irregular. Podem também ser formados pela condensação,de vapores supersaturados ou por uma reação processada entre gases, produzindo um material não-volátil.
em volume,
quando
78,00% (em volume) 20,69% 0,06% 1,25%
Uma redução de oxigênio para 16 a 20% ocasiona dificuldade de respirar. Entre 11 e 16% produz dor de cabeça. Entre 8 a 10%, ãnsia de vômito e perda da consciência. Compreende-se que o estado higrométrico do ar e a existência de indústrias poluidoras e de grande número de veículos trafegando em uma cidade alterem os valores acima indicados nas áreas industriais e centros urbanos densamente povoados. A simples presença do homem em um ambiente altera as taxas dos componentes. De fato, no ar expirado pelo homem, as taxas a 36'C e 100% de umidade relativa assumem os valores seguintes: Nitrogênio, gases raros, hidrogênio Oxigênio CO2...... Vapor de água
~ I
~,
75% (em volume) 16% 4% 5%
Uma pesquisa realizada pelo ProL Ernesto Schneider revela que 42% das substâncias tóxicas espalhadas no ar em um centro urhano de muito tráfego (monóxido de carhono, chumbo, benzopireno etc.) provêm dos gases de escapamento dos veículos automóveis; 35% provêm das indústrias; e 23%, das emanações dos fogões domésticos. Naturalmente, a presença de uma ou mais indústrias no local, lançando, sem qualquer tratamento, poluentes na atmosfera altera completamente esse quadro de proporções. As "queimadas" na lavoura e eventuais incêndios em matas ocasionam também poluição, mas de caráter ocasional. . O consumo normal de ar por um homem com peso de 68,5 kg é o seguinte:
Existem aerossóis cuja fase dispersa é líquida. As partículas constitutivas, em geral, no caso, possuem forma esférica e tendem a fundir-se, originando partículas esféricas cada vez maiores que acabam por desintegrar-se no choque entre as mesmas. Vejam os principais aerossóis poluentes:
a) Fumos. São partículas sólidas, em geral com diâmetros inferiores a 10 p., chegando mesmo a 1 p. (1 mícron = 0,001 mm). Resultam da condensação de partículas em estado gasoso, geralmente após volatilização de metais fundidos, e quase sempre acompanhada de oxidação. Os fumos tendem a flocular no ar. É o caso dos fumos metálicos, como o cloreto de amônio, por exemplo. Quando o chumbo é derretido, o vapor de chumbo sublimado em contato com o ar se transforma em óxido de chumbo, PbO, constituindo partículas sólidas extremamente pequenas em suspensão no ar, isto é, aerossóis. Esses fumos de PbO são tóxicos, venenos acumulativos, razão por que, nos linotipos, onde são fundidas ligas de chumbo e antimônio, deve-se executar uma instalação de ventilação adequada. Os fumos de óxidos metálicos produzem a chamada "febre dos fundidores" ou "febre dos latoeiros" que se manifesta acompanhada de tremores, algumas horas após a exposição ao "fumo". b) Poeiras. Os aerossóis no caso são formados por partículas sólidas, predominantemente maiores que as coloidais, com diâmetros compreendidos entre 1 p. e 100 p.. (Segundo o Manual da Connor, variam de 1 aiO p..) Resultam da desintegração mecânica de substâncias inorgânicas ou orgânicas, seja pelo simples manuseio (embalagem), seja em conseqüência de operações de britagem, moagem, trituração,esmerilhamento, peneiramento, usinagem mecânica, fundição, demolição etc. Exemplo: poeiras de carvão, sflica, asbesto, algodão, papel, fibras e outras. As poeiras de dimensões maiores são às vezes designadas por particulados ou areias finas, ou ainda, material fragmentado. As poeiras não tendem a flocular, exceto se submetidas a forças eletrostáticas. Não se difundem; ao contrário, precipitam pela ação da gravidade. c) Fumaça. São aerossóis constituídos por produtos resultantes da combustão incompleta de materiais orgânicos (lenha, óleo combustível, carvão, papel, cigarro etc.). As partículas possuem diãmetros inferiores a 1 p. (ou a 0,1 p., segundo o Manual da Connor). d) Névoas. São aerossóis constituídos por gotículas líquidas com diâmetros entre 0,1 (ou mesmo 0,01 p.) e 100 p., resultantes da condensação de vapores sobre certos núcleos, ou da dispersão meciJnicade líquidos em conseqüência de operações de pulverização, nebulização, respingos etc. Exemplos: névoa de ácido sulfúrico, de ácido crômico, de tinta pulverizada, de "sprays" etc. As neblinas se acham compreendidas entre 1 p. e 50 p. e se classificam em mist e em fog, sendo as partículas de um {og (cerração, orvalho,
-
Ir? 6
VENTILAÇÃO INDUSTRIAl.
AR ATMOSFÉRICO E AR POLuíDO
dispersões de água ou gelo) menores que as de um mist (pulverizações, atomizações, espirro de uma pessoa etc.). No mist ocorre uma baixa concentração de partículas líquidas de tamanho "grande". Em meteorologia, o mist indica uma leve concentração de partículas de água de tamanho suficientemente grande para que caiam. O smog resulta de reações na atmosfera entre certos hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e o ozônio, sob a ação da luz solar. Provoca irritação nos olhos, dificuldade respiratória e reduz a visibilidade. e) Organismos vivos. Os mais comuns são o pólen das flores (5 a 10 p.), os esporos de fungos (1 a 10 p.) e as bactérias (0,2 a 5 p. ou mesmo até 20 p.). Em circunstãncias especiais e em geral em locais confinados, pode ocorrer a presença de vírus (0,002 a 0,05 p.). f) Além dos ae,rossóis devem-selevar em consideraçãoos gasese vapores,que podem ocorrer em certos ambientes ou processos industriais, como é o caso do NHJ, S02' NOz, CO, CH.. CI e CO2 (em excesso). São considerados por alguns autores como sendo também aerodispersóides. Gás. É um dos estados ~e agregação da matéria. Não possui forma e volume próprios e tende a expandir-se indefinidamente. A temperatura ordinária, mesmo sujeitas a pressões fortes, não podem ser total oU arcialmente reduzidos ao estado líquido. Vapor. a forma gasosa da matéria, a qual, à temperatura ordinária, pode ser reduzida total ou parcialmente ao estado líquido. g) "Fly ash" (fuligem). São partículas finamente divididas de produtos de queima de carvão e óleo combustível e que são carregadas nps gases de combustão em geral de fornalhas e queimadores de caldeiras. Alguns autores classificam os aerodispersóides simplesmente em: poeiras; líquidos e vapores condensados; gases e vapores não-condensados; fumaças. A Fig. 2.1 do livro Air Conservation Engineering,da Connor Engineering Corporation, fornece, graficamente, indicações quanto aos aerossóis, vapores e gases, aos tamanhos das partículas e aos métodos recomendados para a eliminação das mesmas. A Fig. 2.2 (gráfico de S. Sylvan) indica os níveis de concentração e o tamanho médio das partículas, bem como os recursos aplicáveis ao combate à poluição, próprios a cada caso. Existe um gráfico devido a C.E. Laple, publicado pelo ROYCO lnstruments, lnc. e pelo Standard Research lnstitute, que apresenta também sob forma gráfica, de um modo ainda mais detalhado, as características de partículas e aerodispersões, métodos para avaliação do tamanho das partículas e equipamentos recomendáveis para a col~ta de partículas. (Ver no livro Engenharia de Ventilação Industrial, citado na Bibliografia. ) 2.3 PROPRIEDADES DAS PARTíCULAS DOS AEROSSÓIS
ar. Vejamos algumas propriedades importantes ligadas ao comportamento das partículas em suspensão no
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do tamanho das partículas; da densidade das mesmas; da concentração de partículas no ar; do movimento do ar. 001
Estas propriedades são levadas em consideração nos captores e nos eliminadores de partículas do ar (filtros, precipitadores, lavadores, ciclones, impactadores inerciais, precipitadores hidrodinâmicos etc.)
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O tamanho aerodinâmico de uma partícula é o diâmet~o ou o raio de uma esfera hipotética, tendo a mesma velocidade de queda da partícula e uma massa específica igual ai glcmJ.
2.3.1.2 Área superficial
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2.3.1.3 Evaporação e condensação
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Uma mesma massa subdividida em grande número de partículas tem sua superfície grandemente aumentada, o que aumenta a taxa de reação química e agrava o risco de inalação dos aerossóis.
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2.3.1.1 Tamanho das partículas
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O comportamento das partículas no ar e sua velocidade de sedimentação dependem:
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2.3.1 Comportamento das partículas
Partículas muito finas podem funcionar como núcleos de condensação de umidade nos processos de transferência de massa na condensação e na evaporação. Essa difusão de massa varia proporcionalmente com a área superficial das partículas.
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r
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUfDo
A umidade favorece forças a adesão. O fenômeno superficial e com do as ar chamadas de Van der Waals. de adesão está relacionado
com o fenômeno
9
de tensão
2.3.3 Densidade originou. A densidade de uma partícula formada por dispersão de um sólido será a mesma do material que a Quando, porém, diversas partículas sólidas não-porosas se juntam, a partícula resultante terá uma forma geométrica diferente e que inclui espaços vazios. Por este motivo, a massa específica da partícula resultante será menor que a das partículas originais. A massa específica de um conglomerado de partículas pode ser até 10 vezes menor que a do material que a formou devido a essa porosidáde.
2.3.4 Adsorção É a adesão ou concentração de partículas dissolvidas ou dispersas sobre a superfície de um corp~. É um fenômeno de superfície que se verifica na camada que separa dois meios diferentes. Partículas sólidas e líquidas de dimensões muito pequenas se apresentam recobertas por uma película superficial de gás, a qual é mantida pela ação de forças elétricas de atração ou pelas condições de valência
químicaoriginadasna camadasuperfidal das moléculas.
,
Esta formação de camada adsorvente de gás sobre a superflcie de uma partícula depende do grau de concentração da partícula. do mesmo no ambiente, e a quantidade de gás que é adsorvido é função da superfície externa Quando Ocorre adsorção de gases sobre a superfície de partículas, várias características superficiais das mesmas, tais como a evaporação, adesão molecular e carga elétrica, sofrem alterações. Designam-se por adsorvedores substâncias ou equipamentos capazes de extrair certas impurezas gasosas ou a umidade do ar por efeito do fenômeno de adsorção. São por isso usadas em filtros e em secadores.
2.3.5 Carga eletrostática O contato, a separação, o choque ou atrito entre as partículas em um meio gasoso provocam a transferência de elétrons livres, o que comunica às partículas uma certa carga elétrica. A difusão de íons livres no meio gasoso também
influi na carga das partículas.
Assim, as cargas de sinal elétrico + e as de sinal
- se distribuem
quase que igualmente entre as pequenas partlculas que vão ficar contidas no ar, de modo que, conquanto cada partícula possa individualmente estar com alta carga elétrica, o aerossol, em seu conjunto, pode ter uma carga resultante bastante pequena, devido ao equilíbrio das cargas eletrostáticas de sinais opostos. Quando as partículas são submetidas a uma carga pela ação de um campo eletrostático, as forças que atuam sobre as partículas modificam suas condições de escoamento, podendo, desse modo, provocar a atração e a aglutinação das mesmas. A carga elétrica recebida pela partlcula é proporcional ao seu tamanho, e neste fato se fundamentam os precipitadores e classificadores eletrostáticos, conforme veremos oportunamente. 2.4 PROTEÇÃO
DO MEIO AMBIENTE CONTRA A POLUIÇÃO.
A Lei Federal n° 6938, de 31 de agosto de 1981, dispõe sobre a Polltica Nacional do Meio Ambiente no Brasil. Esta lei foi regulamentada em 1° de junho de 1983 pelo Decreto n° 88.351, que conferiu ao Ministro de Estado do Interior a coordenação geral da política nacional do meio ambiente. Em 15 de março de m:
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1985 foi criado o Ministériode DesenvolvimentoUrbanoe MeioAmbiente.
J~... ... MI 10 TAMAM-IO M€OIO OAS ~RTlcuLAS
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Flg. 2.2 Carta de. S. Sylvan - níveis de concentração e "tamanho" médio das partículas.
2.3.2 Adesividade Quando uma pequena camada de líquido se espalha sobre uma superfície fica sujeita a forças de adesão proporcionais à atração molecular, à tensão superficial do líquido e ao raio de curvatura da superfície líquida molhante.
'
O Sistema Nacional do Meio Ambiente (SISNAMA) tem como órgão superior o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), cujo Regimento inicial foi ~lterado em 03 de junho de 1985. Cabe ao CONAMA, entre outras atribuições, as seguintes:
-
Estabelecer, com o apoio técnico da Secretaria Especial do Meio Ambiente gerais para o licenciamento das atividades efetiva ou potencialmente poluidoras.
(SEMA),
normas e critérios
Determinar, quando julgar necessário, antes ou após o respectivo licenciamento, a realização de estudo
das alternativas e das possíveis conseqüências ambientais de projetos públicos ou privados de grande porte. Estabelecer, com do base em ambiente. estudos da SEMA, normas, critérios e padrões relativos ao controle e à manu,tenção da qualidade meio O Decreto, em seu artigo 9", criou várias Câmaras Técnicas coordenadas a encarregada dos assuntos relativos à qualidade geral do ar, a DIPAR. Cabe aos Estados e Municípios a regionalização
pela SEMA,
das medidas emanadas do SISNAMA,
sendo uma delas
elaborando
normas
10
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL AR ATMOSFÉRICO E AR POLUÍOO
e padrões supletivos e complementares. O órgão estadual do meio ambiente em São paulc(é a CETESB, e no Estado do Rio de Janeiro é a FEEMA Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente e a SEMA, esta em caráter supletivo. Determinarão, sempre que necessário, a redução das atividades geradoras de poluição, para manter as emissões gasosas ou efluentes líquidos e resíduos sólidos nas condições e limites estipulados no licenciamento concedido. O Decreto citado prevê multas a "quem causar poluição atmosférica que provoque a retirada, ainda que momentânea, dos habitantes de um quarteirão urbano ou localidade equivalente". A Associação Brasileira de Meio Ambiente e a Fundação Brasileira para a Conservação da Natureza defendem o meio ambiente contra a poluição e a predação ecológica.
-
-
Tabela 2.2 Yalores limites máximos para poeiras, fumaças e neblinas tóxicas, segundo American Conference of Governamental Industrial Higienists Industrial a ACGIH
-
-
Yentilation, ed. 1985-1986 TLY-TWA
Substâncias Acetaldeído Acetato de etila Acetato de metila Acetato de vinila Acetato n-propil Acetona Acetonitrila Ácido acético Ácido tricloroacético Ácido fórmico Ácido crômico e cromatos Ácido fosfórico Ácido nítrico
2.5 VALORES LIMIARES DE TOLERÂNCIA São muitos os poluentes que resultam de operações e processos industriais. O organismo humano, os animais e os vegetais podem vir a ser gravemente afetados, caso o grau de concentração desses poluentes no ar venha a ultrapassar certos limites de tolerância. Na prática, não existe a pretensão de se alcançar uma purificação total do ar, mas atingir um grau de pureza que não ofereça riscos à saúde e à ecologia nem a médio nem a longo prazo. Pesquisas quanto à suscetibilidade dos organismos à ação de agentes poluentes têm sido e continuam sendo levadas a efeito por várias organizações de Saúde Pública e higienistas em todo o mundo. O levantamento das observações e os resultados apurados permitiram a elaboração de tabelas indicativas dos limites de tolerância do organismo humano a um considerável número de poluentes industriais. Assim, por exemplo, a American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) publica periodicamente uma tabela dos chamados valores limiares de lolerlJncia (Ihreshold limit va/ues TL V). A
-
definição correta dos limiares de tolerância permitirá o cálculo do limite total permissível de emissão de um determinado poluente. A partir daí poderão ser estudados os métodos de redução da emissão, da coleta dos poluentes, do tratamento para a purificação do ar e estabelecidos sistemas de controle do teor do poluente. O Valor do limiar de lolerlJncia (YLT) corresponde a uma concentração média de substâncias suspensas ou dispersas no ar de um certo ambiente de trabalho, em um determinado intervalo de tempo, e que representa condições para as quais se pode presumir com cerla segurança que quase todos os tr!lbalhadores possam estar expostos a esse ar s~m que ocorra a manifestação de um efeito adverso em seu organismo. Existem três valores limiares de tolerância mais conhecidas e que são:
-
Time Weighted Average). Corresponde a concentrações ponderadas a) TLY-TWA (Threshold Limil Value pelo tempo, para uma jornada de trabalho de 8 horas e uma semana de trabalho de 40 horas e para as quais todos os trabalhadores podem ser expostos repetidamente dia após dia, sem efeito adverso. b) TLY-8TEL (Threshold Limit Value Short Term Exposure Umil). Ê a concentração para a qual os trabalhadores podem ser expostos continuadamente, por um curto intervalo de tempo, sem sofrerem:
-
1. Irritação das mucosas e da pele; 2. Dano crônico ou irreversível de qualquer tecido; 3. Narcose em grau tal que possa aumentar a possibilidade de um acidente ou reduzir a capacidade de autodefesa, ou ainda, o rendimento no trabalho. Trata-se de um parâmetro que suplementa mas não exclui o TL Y-TWA e se aplica a casos em que se saiba que existem conseqüências graves provocadas por substâncias cujos efeitos sâo primária e normalmente de natureza crônica. Um STEL se define como a concentração durante um intervalo de tempo de 15 minutos e que não deve ser excedida em nenhum tempo durante um dia, supondo que a concentração ponderada diária esteja dentro dos limites de TLY-TWA. As exposições correspondentes ao STEL não devem exceder 15 minutos e não podem ser repetidas mais de quatro vezes ao dia. Deve haver pelo menos 60 minutos entre duas exposições sucessivas de.um STEL. c)TLY-C (Threshold Limil Va/ue-Ceiling). Vem a ser a concentração que não deverá ser excedida em qualquer tempo da jornada de trabalho. Corresponde pois a um "teto" ou limite superior que não deve ser atingido. Sempre que possível, devem ser realizados estudos aprofundados para a fixação dos limites de tolerância, uma vez que a capacidade de defesa e a resistência dos organismos. variam muito e é sempre conveniente trabalhar-se com boa margem de segurança. Segundo a entidade que publica os valores, os TLYs devem ser usados como guias no controle do risco à saúde e não como se constituíssem limites precisos entre concentrações seguras e perigosas. Para o ar ambiente exterior à indústria, respirado pela população na vizinhança, os valores devem ser muito mais baixos, pois o ar poluído será respirado durante as 24 horas do dia. A Tabela 2.2 indica os valores dos TLY-TWA e TLY-STEL para os casos de alguns produtos químicos mais usuais.
11
.,
Ácido pícrico (efeito sobre a pele) Ácido sulfúrico Acetileno (tetrabrometo de) Acroleína (aldeído acético) Acrilato de etila (pele) Acrilato de metila (pele) Álcool alOico (pele) Álcool n-butOico (pele) Álcool etOico (etanol) Álcool meUlico (metanol) (pele) Álcool propOico (pele) Aldrin (hexacloro) (pele) AmÔnia Anidrido acético Anilina (pele) Antimônio Arsenato de chumbo Arsênico e compostos Arsina Bário (compostos solúveis) Benzemo (benzol) (pele) Benzila, cloreto de Berílio Bióxido de carbono (COz) Boro, óxido de Brometo de metila (pele) Brometo de hidrogênio (ácido bromídrico) Bromofórmio (pele) Butadieno (1,3 butadieno) Butilamina (pele) (valores teto) Butano Cádmio, óxido de (fumo) Cálcio, carbonato de Cálcio, óxido de Cánfora Carbono, suIfeto de Carbono, monóxido de Celosolve (2 etoxietanol) Chumbo Chumbo, arseniato de Chumbo, tetraetila (pele) Cianetos, pele Cianogênio Ciclo hexanol Cloreto de alila Cloreto de etila aoreto de hidrogênio (ácido clorídrico)
ppm 100 400 200 10 200 750 40 10 1 5
TLY-STEL mglm3
ppm
ISO 1.400
610 30 840 1.780 70 25 7 9 0,5 1
270
250 30 250 1.000 60 150
760 60 1.050 2.375 105 270
-
-
5 0,1 .
2
-
1
1 0,1 5 10 2 50 1.000 200 200 25 5 2
0,05 10 1 5.000 5 3 0,5 1.000 5 800
15 0,25 20 35 5 150 1.900 260 500 0,25
18 20
10
0,5 0,15 0,2 0,2 0,5 30 5 0,002 9.000 10
mglm3
150
4
- 0,3 20 0,8 100
4
10
-
250 250
-
35
-
5
25
-
20 15 10 5 2.200 1.250 15 1.900 0,05 -
3 30 55 400 740 0,15 -0,15 5 12
0,1
10 50 1 1.000 5
5 20 200 3 2.600 7
3 10
1,5 0,3 25
-
2 20 50 200
-
-
2 1.250
-
310 1.050
0,75 27
-
20
75
20 60 2.750 0,2
-20 -18 440 - 0,45 0,3 6 3.25.0
~
-
12
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUtDO
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela (cont.) segundo 2.2 a ACGIH
Cloreto de metila Cloreto de metileno (diclorometano) Cloreto de vinila (cloroetileno) Cloro, 6xido de (CI,o) Cloroacetaldeído (limites máximos) Clorobenzeno Clorodifenil (54% cloro) Cloroetileno (cloreto de vinila) Clorof6rmio (triclorometano) Cloroprene Cobalto
I
1
0,5
Cresol(e todos os isOmeros)(pele) DDT [2.2-bis(p-clorofenil)-tricloroetano] (pele)
-
Dinitrobenzeno(e todosos isômeros)(pele) Dinitrotolueno(pele) Di6xido de enxofre
Di6xidode nitrogênio Di6xidode titânio Enxofre, Enxofre, Estanho Estanho
hexaflubreto de pentafluoreto de (compostos inorgânicos) (compostos orgânicos)
Estricnina
Etanol (ver álcool etílico) Éter etílico . Éter isopropílico Etila, brometo de Etila, cloreto de 2 Etoxietanol (pele) Fenil-hidrazina
(pele)
Fenol (pele)
Ferrovanádio,poeirasde
Flúor
Fluoretode hidrogênio(ácidofluorídrico) Fluoretos
lU:'
--
Cromo
Clorodifluorometano Dicloreto de propileno Dimetilamina
I
50 100 5 0,1 1 75 0,5 5 10 10
Fosgênio Formaldeído F6sforo (amarelo) F6sforo (tricloreto de) Gás carbônico (CO,) Fumos de 6xido de magnésio Furtural (pele) Gasolina GLP Hexana (n-Hexane) Hexona (metil-isobutil-cetona) Hidrazina (pele) ,. Hidr6xido de s6dio ou potássio
lodo (socianetode metilenobiofenil(MDI) Lítio,hidreto Magnésio,fumosde 6xidode Manganês
1.000 75 10
-
1.000 0,025
--
0,3
0,9
1.250 110
-
1 5 6
5 5
1.250 0,075
20 7.500 0,75
-
-
6.000 0,25
2 0,1
-
3 5 10 10
-0,5
1,5
3 4.350 510
-
0,15
400 250 200 1.000 5
500 310 250 1.250
1.500 1.320 1.110 3.250
5 5
20 19 1
10 10
45 38
-
0,1
0,2
-
2,5
3
0,1 1
-
0,2 5.000
-
2 330 1.000 50 100 0,1
-
0,1 0,02
--
2,5 0,4 1,5 0,1 1,5 9.000 10 8 900 1.800 180 410 0,1
-
-
Pentafluoreto de enxofre Per6xido de hidrogênio, 90% Piretro Piridina Platina (sais solúveis) Propileno, dicloreto de Quinona S6dio, hidr6xido de Sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico) Sulfeto de carbono Sulfuril, fluo reto de Tetracloreto de carbono Titânio, di6xido de Tolueno (toluol) Triclorometano (clorofórmio) Tricloreto de f6sforo Trinitrotolueno (pele)
-3
0,5 15.000
3 0,3 3 27.000
10 500 1.250
40' 1.500 2.250
-
2 1 0,05 0,025 10 5
-
ppm
mglm3
-3 15 --
5 6 0,5 11
2 5
20 10 18 75
10
- 1,5 10 10
2 0,3 2 50
0,1 50 0,1 0,1
5 0,2 335 1 0,5
-
0,25 1,5 5 15 0,002 350 0,4
2
0,3
0,9
0,3 200
10 0,6 1.340
-
-
0,075 2
-
110 0,3
510 1
10
40 125 20 560 225 3
15 -
-
100 10 0,2 0,5
-20
375 50 1,5
150 50 0,5
-
0,2
0,05 5 5
1,5 0,75 3 10 30
10
14 30 20 30
--
-
-
10 1(1 5 5
-
Zircônio, compostosde =
0,5
0,1 1 20
75 0,1
-
1 ppm
0,35
-5
Zinco, 6xido de (fumos) 2
0,05
0,025 1
Urânio (compostossolúveise insolúveis) Vanádio(V,O, fumos)
5
6
5
-
Pentacloretode f6sforo Pentaclorofenol(pele)
-
-
Percloroetileno (tetracloroetileno)
0,45
1.200 1.050 890 2.600 19
6 50
1 3 0,05 .2
Ozônio
t
1 10
-
Nitrobenzeno (pele) Nitrogênio, di6xido de Nitroglicerina (pele) Nitrotolueno, pele Óxido de cálcio Óxido de cloro (CI,O) Óxido de etileno Óxido de propileno Óxido de zinco (fumos)
2
--
0,05 1 80 10 5
0,5 25
Nicotina(pele) Níquelcarbonila(comoNi)
225
50
TLV-STEL mglm3
-
Monocloreto de enxofre Naftaleno Neblina de 61eo (mineral)
-
1 3.500 350 18
-
-
ppm
Mercúrio(compostosorgânicos)(pele) Metilmercaptan Metilcelosolve(pele) Molibdênio(compostosinsolúveis) Molibdênio(compostossolúveis)
205 1.740
100 500
0,1 0,2 2
22
2 3
TLV-TWA Substâncias
mglm3
ppm
105 350 10 0,3 3 350 1 10 50 35
5
-0,15
-
TLV-STEL mglm3
ppm
Cobre (fumos) Cianamida Cobre (poeirase neblinas)
IW
-
--
Substâncias
'" .
Tabela 2.2 (cont.) Valores limites má.x1mospara poeiras, fumaças e neblinas tóxicas, segundo a ACGIH American Conference of Governamental Industrial Higienists Industrial Ventilation, ed. 1985-1986
Valores limitesConferenc máximos tara poeiras, fumaçasIndustrial e neblinasHigienists tóxicas, American of Governamental Industrial Ventilation, ed. 1985-1986 TLV-TWA
13
-
-
21 -
-
3 0,6
10 10
1 pane de vapor ou gás por milhão de panes de ar, por volume, a 25"C e 7fIJ miUmetros de mercúrio. 1 ppm
= \0-. m'/m'
1 mglm' = 1 miligrama de substância por 1 metro cúbico de ar 1% de volume = 10.000 ppm
-
Além da tabela de TLV como indicação do limite de tolerância dos organismos a uma substância ou produto químico, encontram-se tabelas que aplicam outras referências baseadas na experiência das entidades que as publicaram ou na de seus autores. As mais conhecidas são:
--
Toxic limits (TL)
-
da United States Public Health Service (USPHS);
Maximum acceptable concentration (MAC) Association (ASA); Recommended
maximum
concentration
trial Hygiene Association (AIHA);
(RMC)
-
concentração máxima aceitável, da American Standard
-
concentração
máxima recomendada,
da American
Indus-
-. -í, VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
14
AR ATMOSFÉRICO E AR POLuíDO
\
-
Hygienic Standard for Daily Inhalation
-
Padrrs
Não constitui propriamente um "gás venenoso". Entretanto, o excesso de CO! em ambientes confinados produz asfixia e na atmosfera ocasiona o chamado efeito estufa, que se apresenta com os seguintes graves ( inconvenientes: (
higiênicos para a inalação diária, do Dr. Henry Field
Smith Jr. . Neste capítulo faremos referência especial a dois poluentes à base do carbono e que são oCO, monóxido de carbono, e o CO2, anídrido carbônico. No Capo 13 trataremos dos óxidos de enxofre, e no 14, dos óxidos de nitrogênio, altamente poluidores.
a) Impede que o calor irradiado da terra para a atmosfera se dissipe. Poderá, no futuro, vir a alterar as temperaturas, fundir os gelos e elevar o nível dos mares, com terríveis conseqüências. ( b) Altera o nível do ozônio (OJ) na atmosfera. Numa camada relativamente pequena, o ozônio impede que grande parte da radiação ultravioleta chegue até nós, o que, se ocorresse, ocasionaria danos nos ( seres humanos (câncer de pele, por exemplo). O ozônio é um gás tóxico, formado nas camadas baixas da atmosfera, quando emissões de hidrocarbonetos, como combustíveis não-queimados totalmente, reagem ( na presença de radiação solar com produtos de combustão. c) Aprisiona os raios infravermelhos emitidos pelo sol, aquecendo a Terra além do desejável.
2.5.1 Monóxido de carbono. CO o CO é um gás incolor e inodoro. Possui uma, afinidade com a hemoglobina do sangue maior que o oxigênio e forma a carboxiemoglobina, a qual reduz a capacidade tran~portadora de oxigênio pelo sangue até as células. É, portanto, um gás insidioso e venenoso, podendo ocasionar a morte. A poluição com monóxido de carbono se deve principalmente à combustão de hidrocarbonetos com deficiência de oxigênio e portanto, aos veículos com motores de combustão interna que trafegam nas cidades, notadamente os de motores diesel. Como se observa na Tabela 2.3, a Secretaria Especial de Meio Ambiente SEMA, de São Paulo,
-
estabelece
Ia I
,15 (
para o monóxido
2.6 CONSIDERAÇÕES BREVES SOBRE TOXICOLOGIA INDUSTRIAL
de carbono:
-
uma concentração máxima, em 8 horas, de 10.000 microgramaslmJ, que não deve ser excedida mais de
-
uma vez por ano;
2.6.1 Toxicologia É o estudo das ações nocivas de substâncias químicas sobre os IIlecanismos biológicos. A toxicologia pode ser encarada sob vários aspectos. O que nos interessa neste estudo é a toxicologia, ambiental industrial, assunto apresentado, de modo excelente, no extenso capítulo do livro Engenharia de Ventilação Industrial, de A.L.S. Mesquita, F.A. Guimarães e N. Nafussi. ( A toxicologia ambiental é o ramo da toxicologia que trata da exposição casual do tecido biológico do homem a produtos químicos basicamente poluentes do seu ambiente e de seus alimentos. É o estudo das( causas, condições, efeitos e limites de segurança, para tais exposições. Trata da poluição, dos resíduos e da higiene industrial. ( Toxicidade é a propriedade de uma substância que se manifesta em ambiente fisiológico vivo, produzindo uma alteração indesejável do mesmo. Em outras palavras, é a propriedade de uma substância sob cuja ação, pode vir a ocorrer dano a um organismo. Sinergismo é o aumento de toxicidade acima daquela comumente verificada e que ocorre quando o. agente tóxico é aplicado em combinação com outras substâncias. Antagonismo é uma ação oposta à toxicidade e pode ocorrer quando duas ou mais substãncias estão presentes no organismo. A ação antagônica pode resultar na completa neutralização e eliminação dos efeitos tóxicos, ou a toxicidade pode ser apenas parcialmente reduzida.
uma concentração máxima horária de 40.000 microgramas/mJ, que não deve ser excedida mais de uma vez por ano. uma concentração de 4.000 ppm durante 30 min pode ser fatal.
-
Tabela 2.3 Padrôes de qualidade do ar recomendados pela Portaria SEMA N." 23 e pelo Decreto-lei n." 8468 do Estado de São Paulo a. a.I a.2 b. b.I b.2 c. c.I c.2
Partículas em suspensão: Uma concentração média geométrica anual de 80 microgramaslm', Uma concentração máxima diária de 240 microgramaslm' que não deve ser excedida mais de uma vez por ano. Dióxido de enxofre (SO,): Uma concentração média aritmética anual de 80 microgramas/m'. Uma concentração máxima diária de 365 microgramaslm' que não deve ser excedida mais de uma vez por ano. Monóxido de carbono (CO): Uma concentração máxima de 8 h de 10,000 microgramas/m', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano. Uma concentração máxima horária de 40.000 microgramaslm'. que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
d. Oxidantesfotoquímícos:
.
d.l Uma concentração máxima horária de 160 microgramaslm', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
o CONAMA-
2.6.2 Agentes tóxicos
-
Conselho Nacional de Meio Ambiente prevê que a evolução tecnológica dos veículos com motor de combustão interna, através de aperfeiçoamentos e alterações de projeto, com injeção eletrônica ou aerodinâmica, melhor combustão, filtragem em certos casos, poderão em 10 a 12 anos reduzir os níveis de poluição dos gases de carbono e nitrogênio causados pelos veículos a valores aceitáveis. Atualmente os índices máximos permitidos são, no caso de veículos, para cada quilômetro rodado:
Os agentes tóxicos podem classificar-se
com alguns dos aperfeiçoamentos
mencionados,
reduzir,
Irritantes. São corrosivos e vesificantes (produzem bolhas e vesículas na pele e nas mucosas). Existem os que afetam principalmente o tratorespiratóriosuperior- nariz, traquéia, faringe (por exemplo, os aldeídos, poeiras e névoas alcalinas, amônia, ácido crõmico, ácido clorídrico, ácido fluorídrico, fluoreto de hidrogênio, dióxido de enxofre, acroleína e outros); os que afetam também os pulmões: bromo, cloro, óxidos clorados, flúor, iodo, ozônio, ácido sulfídrÍco, tricloreto de fósforo e alguns dos acima mencionados, quando concentrados ou respirados durante longos períodos de tempo; e os que afetam principalmente o trato respiratório inferior: NO!, fosgênio, tricloreto de arsênico etc. - Asfixiantes. Interferem na oxidação dos tecidos, diluindo ou reagindo com o oxigênio atmosférico, ou impedindo seu transporte pelo sangue. Podem ser simples - CO2, etano, hélio, hidrogênio!
dentro de alguns anos, esses índices
para:
-
12 g de CO/km rodado .1,2 g de HC/km rodado 1,4 g de NO,/km rodado Numa bem-sucedida
série de aperfeiçoamentos,
espera-se
em uma década,
ou pouco mais, chegar a
2,0 glkm de. CO O,3,glkm de HC 0,6 glkm de NO, Os veiculos a álcool apresentam
(
-
24gdeCO 2,1 g de hidrocarbonetos (HC) 2,1 g de óxidos de nitrogênio (NO,) Espera-se,
em:
menores
-
Narcóticos.
-
Tóxicos sistêmicos.
indices de poluição que os a gasolina.
2.5.2 Gás carbônico - C01 Resulta da combustão do carbono quando há excesso de oxigênio, como ocorre nas "queimadas", incêndios, queima de lenha, de petróleo, de carvão, de metano etc. .
metano, nitrogênio, óxido nitroso; qu{micos isocianato de metila, fosgênio, CO, cianeto de hidrogênio, anilina, metilanilina, nitrobenzeno. Este último e o sulfeto de hidrogênio (H2S) formam metemoglobina e subseqüente redução da pressão sangüínea, podendo provocar parada respiratória. A falta de oxigenação dos tecidos pelo sangue chama-se anóxia anoxêmica. É produzida pelos venenos hemáticos, entre os quais CO, H2S, As, Pb, NOJ, C6H6 (benzeno). Funcionam como anestésicos em seu estádio extremo de ação. É o caso dos hidrocarbonetos acetilênicos e olefínicos; do éter etílico, do éter isopropílico, dos hidrocarbonetos parafínicos, das cetonas e álcoois alifáticos. São agentes de natureza química tal, que atuam mais diretamente ou sistemas, mas acabam por comprometer todo o organismo.
sobre alguns órgãos
a) Afetam as vísceras: a maioria dos hidrocarbonetos alógenos (que contêm um dos elementos F, CI, Br e I). --1---
16
VENTII.AÇÃO INDVSTRIAI.
b) Afetam a formaçüo
bcnzeno, fenóis, tolueno, xilol e naftaleno. A emanação de benzeno nas indústrias siderúrgicas provoca a leucopenia, isto é, redução na taxa de glóbulos brancos no sangue. c) Afetam o sistema nervoso: dissulfato de carbono, álcool metnico (metanol). Constituem também tóxicos causadores de dano sistêmico progressivo:
i !
I.l
Lsangue:
a) Metais tóxicos: chumbo, mercúrio, antimônio, cádmio, manganês, berilo etc. b) Não-metais tóxicos inorgânicos: compostos de arsênico, fósforo, selênio, enxofre, de carbono, tetraeJoreto de carbono.
:1
-
::I
AR ATMOSFÉRICO
nuoretos,
dissulfato
Ma/erial particulado nüo constituindo propriamente tóxico sistémico: a) b) c) d) e)
Poeiras que produzem fibrose: silício, asbestos (amianto). Poeiras inertes: carborundum, carvão. Poeiras que produzem reações alérgicas: pólen, serragem, Pós i"itantes: sais, ácidos, álcalis, nuoretos, cromatos. Bactérias e outros microorganismos.
resinas e muitas outras poeiras orgânicas. .
2,6.3 Classificação das substâncias segundo seus efeitos tóxicos '11
I
I
I
a) Venenos por concentração: Produzem um efeito proporcional à quantidade que já estiver presente no organismo: 1) fisicamente tóxicos 2) farmacologicamente
3) fisiologicamente
I.
-
óxido nitroso, éter etílico, narcóticos em geral;
ou bióquimicamente
tóxicos
-
Butilcelosolve,
tóxicos
-
compostos orgânicos fosforados, que permitem acúmulo de grandes quantidades de acetilcolina no organismo; que causa anemia hemofilítica (fragilidade dos glóbulos
vermelhosdo sangue).
.
b) Venenos crónicos: tetraeloretro de carbono, que causa cirrose do fígado; benzeno, dissulfato de carbono; c) Venenos cumulativos: que se armazenam no organismo quando atingido o limite de tolerância do sangue (chumbo, núor, DDT). d) Venenos aditivos: cada molécula que entra no organismo produz efeito permanente irreversível. Podem produzir cãncer. Exemplos: o níquel-carbonila e a benzopireno produzem câncer no trato respiratório.
2.7 AGENTES QUÍMICOS E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS PREJUDICIAIS
I
I!II'I ~,
~
Entre os numerosíssimos produtos químicos capazes de causar danos a células, tecidos, órgãos, aparelhos e sistemas do organismo humano, existem alguns que pelo seu largo emprego devem ser mencionados como um alerta e um dado no estudo das condições de higiene industrial e no projeto de uma instalação de ventilação adequada. Existe uma idéia simplória, ingênua e às vezes irresponsável, de achar-se que, para evitar danos aos olhos, basta colocar óculos especiais; para defesa do sistema circulatório e respiratório, basta colocar uma máscara; e que, para proteger os tecidos cutâneos, são suficientes luvas compridas. Esses recursos de defesa são m;cessários mas, dependendo do grau de poluição, podem não ser suficientes para evitar que, embora mais lentamente, as doenças acabem por se instalar no organismo. Roupas especiais, tipo escafandro, podem ser necessárias numa emergência e em trabalho de extremo risco, como no caso de haver radiações, mas não como indumentária para um trabalho rotineiro prolongado. É necessário que sejam removidas do ar as substâncias tóxicas por métodos que veremos adiante, de tal modo que o nível de toxicidade fique abaixo dos limites considerados aceitáveis para que os operários que trabalharem sob aquelas condições não estejam com sua saúde e sua vida ameaçadas. Em certos casos, mesmo com captação local do poluente as operações podem exigir o uso de másCaras, óculos e luvas, dada a proximidade do operador com os produtos tóxicos, sua manipulação e até mesmo o risco de uma eventual paralisação no sistema de captores, por falta de energia elétrica. É o caso da decapagem de metais, jateamento de areia e pintura a pistola. A Tabela 2.10, ao final deste capítulo, indica algumas substâncias. empregadas nos filtros de máscaras e os produtos que os mesmos retêm ou neutralizam. Quando se tiver que fazer um projeto para combater a poluição por alguma substância ou produto não constante das Tabelas 2.2, 2.3 e 2.4, deve-se consultar um químico e um médico que conheçam as propriedades do produto e seus efeitos sobre o organismo humano.
Tabela 2.4 Partes do organismo humano afetadas pelos contaminantes usuais e valores limites críticos de tolerância (TLV-TWA) OLHOS
E AR POLUjDO
mais
1. Gases e vapores
Cresol Quinona Anidrido
5 0,1 5 0,1 1 50
acético
Acroleina (aldeido acético) Cloreto de benzina Álcool but/lico 2. Poeiras tóxicas, neblinas, Hidroquinona
fumaças
CÉREBRO
NERVOSO
OU SISTEMA
2
10 5 10 5 10 0,2 100
Gás sulf(drico, SHz Chumbo tetraetila (aldeído
acético)
~
2. Poeiras tóxicas, neblinas,
Manganês Mercúrio Chumbo
mglm3
CENTRAL
1. Gases e vapores Benzeno (benzol) Tetracloreto de carbono Sulfeto de carbono Butilamina
Acetaldeído Nitrobenzeno
ppm (partes por milhão) ppm ppm ppm ppm ppm
ppm ppm ppm ppm ppm mglm3 ppm ppm
fumaças
5 mglm3 0,05 mglm3 0,15 mglm3
PULM6ES 1. Gases e vapores Níquel carbonila Gás sulí{drico Cio reto de alila Dicloretil-éter Dióxido de nitrogênio 2. Poeiras tóxicas, neblinas, fumaças Compostos de cromo Ber/lio 3. Poeiras minerais Quartzo e cristabolita, calculados 250
0,05 10 1 15 3
ppm ppm ppm ppm ppm
0,5
mglm3
0,002
mglm3
pela fÓrmula
% SiOz+ S
SRica amoría Mica (abaixo de 5% de silica livre) Talco
20 20 20
mppcf (m.p.p.ft3) mppcf mppcf
CORAÇÃO 1. Gases e vapores
Anilina SISTEMA RESPIRAT6RIO 1. Gases e vapores
2
Ozônio
Dimetilsulfato Anidrido acético Acroleína Gás sulfídrico Acetaldeído (aldeído acético) Álcool butaico 2. Poeiras t6xicas, neblinas, fumaças Composto de cromo (como cr03) FfGADO 1. Gases e vapores Cresol (todos os isómeros)
ppm
SUPERIOR
. 0,1 1 5 0,1 10 100 50
ppm ppm ppm ppm (fabricação de resinas sintéticas) ppm ppm ppm (dissolvente de vernizes)
0,1
mwm3
5
ppm
17
lr
18
Tabela 2.4a (cont.) Alguns agentes químicos,
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
~;
Tabela 2.4 (cont.) Partes do organismo humano afetadas pelos contaminantes mais usuais e valores limites críticos de tolerância (TL V-TW A) Dimetilsulfato Clorofórmio (triclorometano) Tetracloreto de carbono Dicloroetileno Tolueno (toluol)
~ ~
RINS 1. Gases e vapores Clorofórmio Dimetilsulfato 2. Fumos tóxicos
~
(
Mercúrio
1 10 5 10 100
ppm ppm ppm ppm ppm
10 1
ppm ppm
0,05 mglm'
PELE 1. Gases e vapores Álcool butRico Níquel carbonila Fenol
Tabela
50 ppm 0,001 ppm 5 ppm
2.4a Alguns agentes químicos, as indústrias que os utilizam e os órgâos do corpo humano mais afetados Indústria
Agente OLHOS (oftalmoconioses) . Fumos metálicos Cresol Quinona Hidroquinona Anidrido acético Acroleína Cloreto de benzila Álcool butRico Acetona
I, I!
I
SISTEMA RESPIRATÓRIO Fumos metálicos Ozônio Dimetilsulfato Cromo Anidrido acético Acroleína Sulfeto de hidrogênio Álcool butRico Acetaldeído Acetona
I
PULMÕES
I I I
Fundição de metais, linotipos Fabricação química, refinação de óleo Fabricação química Ind. de corantes sintéticos Fabricação de tecidos .Fabricação química, resinas sintéticas Ind. de corantes sintéticos Ind. de lacas e tintas Ind. de lacas e tintas SUPERIOR
-
MEMBRANAS, MUCOSAS Fundição de metais, linotipos Operações de solda elétrica Fabricação química, indo farmacêutica Fabricação de cromato, cromagem Fabricação de tecidos Ind. qu(mica Ind. de raion: tratamento de resíduos de esgotos sanitários Fabricação de lacas e tintas; dissolução de vernizes Fabricação química, fabricação de tintas Fabricação de lacas e tintas; dissolução de vernizes
Agente
Indústria
F{GADO Cresol Dimelilsulfato Clorofórmio Tetracloreto de carbono Tricloroetileno percloroetileno Tolueno
Fabricação química; refinação de óleo Fabricação química; indo farmacêutica Fabricação química; fabricação de piásticos Fabricação química, limpeza a seco. Extintores Fabricação química, desengraxe de metais Fabricação química, limpeza a seco Ind. borracha, indo de plásticos
PELE - As lesões na pele, apesar de não serem produzidas por poeira, chamam-se dermaroconioses Álcool butílico Fabricação de produtos químicos, lacas e vernizes Níquel Processos metalúrgicos de refinação Fenol Fabricação de plásticos Tricloroetileno Fabricação de produtos químicos. Desengraxe de metais Isocianeto de metila Fabricação de produtos químicos plásticos CÉREBRO OU SISTEMA NERVOSO CENTRAL Benzeno Tetracloreto de carbono Sulfeto de carbono Butilamina Sulfeto de hidrogênio Chumbo tetraetila Manganês Mercúrio (hidrargirismo) Chumbo (saturnismo ou plumbismo) Dimetilamina Acetaldeído Nitrobenzeno Tálio CORAÇÃO Anilina RINS Clorofórmio Mercúrio Dimetilsulfato SANGUE Nitrobenzeno Anilina Arsênico (com arsina) Benzeno (produz leucopenia) Monóxido de carbono Tolueno
. .
t
,11
Níquel SRica cristalina (produz a pneumoconiose) Asbesto (produz a asbestose) Berílio Cromo (pode provocar câncer pulmonar) Sulfeto de hidrogênio Cloreto de alila Dicloroetil-éter Mica Talco Isocianeto de metila Dióxido de nitrogênio Aldeído acético
Processos de refinação metalúrgica Ind. de mineração; indo fundição Ind. mineração; indo tecelagem Ind. fundição; indo metalúrgica Fabricação de cromatos Ind. de raion viscose Tratamento de resíduos industriais Fabricação de plásticos Fabricação de inseticidas; ref. de óleo Ind. borracha; indo isolantes; indo mineração Fabricação química de plásticos Fabricação química, decapagem de metais Fabricação química; fabricação de tintas
as indústrias que os utilizam e os órgãos do corpo humano mais afetados
Ind. de borracha, fabricação química Fabricação de solvente, limpeza a seco Fabricação raion, viscose; fabricação de borracha Fabricação de corantes sintéticos. Ind. farmacêutica Ind. de raion viscose Fabricação química Mineração. Processamento metalúrgico Oitenta indústrias diferentes. Fabricação de equipamento elétrico. Serviços de laboratório Fabricação de automóveis, de baterias. Refinação de minérios metálicos Fabricação química Fabricação química, tintas, vernizes Fabricação de corantes sintéticos. Pastas para sapatos Fabricação de pesticidas. Fogos de artifício
Fabricação de corantes sintéticos. Fabricação de tintas. Indústria de borracha.
Fabricação química. Fabricação de plásticos Fabricação de equipamentos elétricos. Laboratórios científicos Fabricação química. Ind. farmacêutica
Fabricação de cor~ntes sintéticos Fabricação de tintas. Ind. de borracha Decapagem de metais Fabricação química. Ind. de borracha. Ind. siderúrgica. Ind. de tratamento térmico Serviço de automóveis; oficinas de reparo de veículos Fabricação tintas; fabricação de borracha
Tabela 2.4b Concentrações consideradas como fatais ao homem expressas em ppm Dióxido de carbono (C02) Dióxido de enxofre (502) Amônia (NH,) Gás sulfídrico (H,S) Ácido clorídrico (HCI) Óxidos de nitrogênio (NO + NO,) Ácido fluorídrico
-
100.000 400 750 750 500 250 100
, 20
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUÍDO
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela
2.5 Órgãos afetados,
doenças e outros males causados por alguns produtos fabricados e empregados
I. HIDROCARBONETOS ALlFÁTlCOS Metano ......................... Propano TL V = 1.000 ppm Butano ......................... GLP (gás liquefeito de petróleo) Acetileno
(alcatrão
de hulha)
TL V
= 100 ppm.
GV O-N-G
EstirenoTLV = looppm O-N-G Voláteis de alcatrão TLV = 0,2 mglm' O-N-G 3. HiDROCARBONETOSCLORADOS Cloreto de metila TLV = 100 ppm, F.O-N-G ClorofórmioTLV = 50ppm ,.. F Tetracloretode carbonoTLV = 10ppm F-P-R HexacloroetanoTLV = 1 ppm P-F Cloreto
de vinila
4. ÁLCOOiS,
= 500
TL V
CloroTLV = 1ppm : BromoTLV= 0,1ppm IodoTLV = 0,1ppm Cloretode hidrogênio(HCI)TLV= 5ppm Brometode hidrogênioTLV= 3ppm F1uoretodehidrogênioTLV=3ppm
asfixia narcose narcose narcose asfixia
2. HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS BenzenoTLV=25 ppm Nafta
Tabela 2.5 (cont.) Órgãos afetados, doenças e outros males causados por alguns produtos lar~amente fabricados e empre~ados
químicos largamente
ppm
Dióxidode
narcose narcose narcose narcose narcose
= 50ppm TL V = 10ppm
Sulfeto de hidrogênio TLV = 10ppm
Hidróxido
6. ÁCIDOS ORGÂNICOS ANIDROS Ácido fórmico TL V = 5 ppm . Ácido
acético
TL V
= 10 ppm
O.N-G
narcose
10. POEiRAS Cristalinas SOica alta (acima de 50% de Si02 livre) TLV = 5 mppcf SOica média (5 a 50% de Si02livre) TLV = 20 ............ mppcf Poeiras amorfas, incluindo terras diatomáceas TL V = 20mppcf Asbesto (amianto) TL V = 5mppcf Pedra-sabão, talco e micaTLV = 20mppcf Cimento poltland TLV = 50mppcf
nítrico
TL
V
= 0.1 ppm
= 25
ppm
....
Dióxido de nitrogênio TL V = 5 ppm Amônia TL V = 50 ppm
i~
= olhos;
N
Fibrose pulmonar progressiva Fibrose pulmonar progressiva Fibrose pulmonar Fibrosepulmonar Fibrosepulmonar Fibrose pulmonar
= nariz; G = garganta; B = brónquios;
A
= alvéolos
= ffgado; P = pele; R = rim
2.8 ATUAÇÃO DOS CONTAMINANTES
progressiva progressiva progressiva progressiva
pulmonares; PS - pressãosangüínea;SNC = sistema
I
(
Rins,câncer
lrritação do nariz. Rins; cãncer pulmonar; aumento do número de GV. Hipertrofia do baço Policitemia, pneumonite, rins. Irritação do nariz. distúrbios gástricos. rins. anemia
A camada externa da epiderme é constituída de queratina, uma proteína sulfurada que resiste à águal aos ácidos diluídos, aos raios ultravioletas e a danos físicos. Pode, entretanto, ser danificada pelos álcalis, pelos detergentes e solventes e pela ação prolongada de água quente. Sobre a pele, existe um verdadeiro' manto de ácido protetor, com pH da ordem de 4, e que representa uma primeira linha de defesa do organismo. Irritante primário é uma substância que, permanecendo em contato com a pele, produzirá uma alteração~ visívelsobre ela.
2.8.1.1 Meios de atuar do irritante
Idem.idem. Febre de fumo (depósito nos pulmôes)
o agente contaminante pode atuar:
Anemia. rins Pele. SNC. tremores; rins; aparelho digestivo; vias respiratórias Coração, rins, fígado
Depósitosnegrosna pele Pele. depósitos nos pulmões Rins; anemia Câncer intestinal; febre de fumo; vias respiratórias.
O-N-G-B-A O-N-(J-B-A O-N-G-B-A O-N-G-B
NO ORGANISMO HUMANO
2.8.1 Penetração de contaminantes através da pele
Açãosobre o coraçâoe os rins Distúrbios gástricos, pele, pigmentação Vômito, cãibras abdominais. Vômito. pneumonite, rins Irritação dos olhos, nariz e garganta Rins, cãncer pulmonar
8. GASES E VAPORES lNORGÂNlCOS Ozona (ozônio)TLV
Abreviaturas: O
.ervoso central: GV = glóbulos vermelhos; F
Cobalto (metal, poeira)TLV =0,1 mglm' Cobre (poeira) TLV = 1 mglm' Cobre (fumo)TLV = 0.1 mglm' Óxidos de ferroTLV = 10mglm' ChumboTLV = 0.2 mglm' Mercúrio TLV = 0,1 mglm' NíquelTLV =0,1 mglm' Prata (metal. solúvel) TLV = 0.1mglm'.. ChumbotetraetiloTLV =0.075mglm' Estanho (inorgânico. exceto óxido) TLV = 5mglm' Óxido de zinco TLV = 5 mglm'
Óxido
= 2 mglm'
= 1 mglm'
O-N-G O-N-G
7. COMPOSTOS METÁLiCOS (FUMOS, POEiRAS) AntimônioTLV = 0,5 mglm' ArsênicoTLV = 0,5 mglm' Cádmio(poeira)TLV = 0,2 mglm' Cádmio (fumos)TLV =0,1 mglm' ÓxidodecálcioTLV = 5ppm Cromo (metal e insolúvel) TLV = 1 mglm' Saiscromosoe crômicoTLV = 0,5mglm' Ácidocrômico.cromatosTLV = 0,1 mglm'
1
de sódio TL V
Ácido sulfúrico TL V
narcose narcose O.N-G narcose P-O-N-G-F-R narcose O-N-G narcose
O-N-G-B alergia O-N-G-B edema pulmonar
iRRiTANTES
Negrode fumo TL V = 3,5 mglm'
FENÓiS, ÉTERES
5. ALDEIDO CETONAS AldeídofórmicoTLV= 5ppm AldeídoacéticoTLV'" 200ppm AcetonaTLV =400a1.000ppm
asfixia asfixia química asfixia química asfixia química paralisia respiratória
O-N-G.B
Cianeto de hidrogênio CianogênioTLV = 10ppm .............
~Icool metOico (metanol) TLV = 200ppm. O.N.G AlcooletOicoTLV = 1.000ppm O.N.G
Álcoolpropl1icoTLV= 200ppm FenolTLV = 5ppm ÉteretOicoTLV= 400ppm
O-N-G-B O-N-G-B O-N-G-B
MonóxidodecarbonoTLV
9. PARTlcULAS
( \
O-N.G.B O-N.G-B
= 5000ppm....................
carbonoTLV
químicos
O-N-G-B O.N-G-B O.N.G-B
Ácido nítricoTLV = 2ppm DióxidodeenxofreTLV =5ppm
asfixia narcose, anemia narcose câncer
21\
-
como solvente de queratina. É o caso do -por dissolução de óleos e gorduras. É o graves na pele. Exemplo: álcalis e por desidratação. A pele fica seca, fissura
-
hidr6xido de s6dio (soda cáustica) e de potássio; modo de agir dos solventes orgânicos. Podem causar inflamaçóesl detergentes; e fica sujeita a uma eventual infecção secundária: ácidos inorgânicos',
e anidridos; - por oxidação. Ocorre quando se verifica uma excessiva exposição a alvejantes, como os per6xidos e' o cloro. Causam distúrbios no balanço fluido da camada de queratina; ,
-
por precipitação da proteina. Certos elementos, como o arsênico, o cromo e outros metais pesados, alteram\ a estrutura bioquímica da pele, causando u1ceração;por redução. A redução vem a ser o aumento da valência positiva ou a diminuição da negativa de qualquer elemento químico em uma substância_~ O ácido salicílico, o ácido oxálico e outros ácidos reduzem quimicamente a camada mais externa
'""'-
24
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUÍDO
VI::I"TILAÇÁO INDUSTRIAL
2~
...... Tabela 2.7 (cont.) Concenlração máxima para I hora de exposição e máxima admissível para exposição prolongada (partes por 10.000 partes de ar)
I
I
Concentração máxima para I hora de exposição
Substância Fumos ("vapor") de chumbo Gasolina Metanol Nitrobenzeno Óxido de carbono Sulfeto de hidrogênio Sulfureto de carbono Terebintina retracloroetano Tetracloreto de carbono Tolueno Xileno
Concentração máxima para exposição prolongada
5-6 10 2 lI.n02 0.5 I n.z 2 1.5 5 2 I
IIJJ\ 111 2-3 5 10 30 30
Tabela
2.10 Substâncias
usadas nos filtros das máscaras protetoras
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indust~iais
~Iiminar
Substância do filtro
(
a) COlo CI, formol, ácido fórmico. ácidos clorídrico, cianídrico e sulfídrico. NO!, SOl' SO,. Concentraçâo máxima de 2% no ar
Soda cáustica fundida sobre pedra-pomes
( \
b) Amônia NH,
Sulfato de cobre sobre gel de sí1ica, com filtro de algodâo
c) CO (até 3%)
Mistura de óxidos de manganês, cobre, prata e cobalto. É um catali-
d) Cetona. benzeno,anilinas,SOl' hidrocarbo.
Carvâode madeiraativado.seco, emgrânulos.Adsorveas substância'
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sador que transformaCO em CO!
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2.8.5 O ozônio
\ Na estratosfera e na troposfera existe uma concentração de ozônio (03) que protege os seres vivos
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Tabela 2.8 Substâncias comprovadamente cancerígenas e valores revisão de 1985-1986) correspondentes do TL V (ACGIH
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Substância
TLV
Amianto Amosite
-
- .Crisólito
- Outras formas Benzopireno (queima de óleo diesel) Cloreto de vinil . Cromato (processamento do minério cromita) Cromo (compostos solúveis) Éter biclorometí1ico Sulfato de níquel (fumo ou poeira) Voláteis de alcatrão
ao filtrar os raios ultravioleta provenientes da radiação solar, os quais podem provocar câncer da pele doenças nos olhos. Essa camada de ozônio tem sido ameaçada pela presença, na atmosfera, de c1orofluorcar( bonetos, que reagem com o ozônio. É grave a ação do CFC (c1orofluorcarbono) usado em sprays e do 'freon (dic1orofluormetano) usado em geladeiras, freezers, aparelhos de ar-condicionado, sistemas de refrigeração, fabricação de espuma sintética etc. ( ~e, por um lado, a existência da camada de ozônio na estratosfera e troposfera é necessária, o excesso de ozônio nas camadas inferiores da atmosfera é prejudicial à saúde, dada sua atividade de oxidante. Uma concentração de 1 mm cúbico de ozônio por metro cúbico de ar provoca irritação dos olhos e das membranas e perturbações circulatórias. \
n.5 fibra/em' 2 fibra/cm" Z fibra/em' 5ppm 0.05 mglm-' como Cr 0.05 mglm' como Cr 0.001 p~m
I mglm' como Ni 0.2 mglm' como solúveis de benzeno
\ Tabela 2.9 Substâncias suspeitas de serem cancerígenas (ACGIH -revisão de 1985-1986) Substância
TL V
Acrilamida Acrilonitrila Benzeno Berilo Brometo de vinil Butadieno (1,3) Clorofórmio Cromato de Pb, Zn (como cromo) Dimetil hidrazina (pele) Formaldeído Hidrazina (pele) lodeto de metila (pele) .Nitropropano Tetracloreto de carbono (pele) Tolidina (pele)
0,03 2 10 2 5 10 10 0.05 0,5 I 0,1 2 10 5 2
ppm ppm ppm ".glm-' ppm ppm ppm mglm' ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm
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Efeito do Movimento do ar Sobre o Conforto de uma Pessoa
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3.1 SENSAÇÃO DE FRIO E CALOR. CONDIÇÕES DE CONFORTO É sabido que o movimento do ar alivia a sensação de calor, uma vez que o mesmo abaixa a temperatura da pele. É importante que se façam umas considerações sobre as perdas de calor sofridas pelo corpo humano, para uma melhor compreensão do conforto relativo que se pode alcançar com a ventilação. A assimilação dos alimentos após as transformações biológicas realizadas, fornece continuamente o calor necessário ao equilíbrio metab6lico do organismo. Essa quantidade de calor produzida aumenta conforme os esforços despendidos. Assim, um homem em repouso (sentado, parado) desenvolve cerca de 100 kcallh, ao passo que em march.a rápida, digamos a 6,S km/h, desenvolverá cerca de 3S0 kcallh. O corpo humano não tem porém condições de armazenar calor à medida que o mesmo vai se produzindo, uma vez que a temperatura interior ou subsuperficial deve situar-se pr6ximo a 37"C, e a superficial, a 36,S'C. Deverá portanto haver uma permanente eliminação do excesso de calor formado, o que ocorre através da pele, e esta eliminação deve fazer-se à medida e tão rapidamente quanto o calor vai sendo produzido. É necessário que isto aconteça para que a temperatura do corpo não se eleve a ponto de ameaçar o organismo \:Om um acidente circulat6rio-respiratório. Quando no ambiente local "faz frio", a perda de calor do corpo se processa rapidamente, mas se a temperatura ambiente for elevada, o corpo humano passa a aquecer-se. O ar em movimento favorece a transferência de calor através da pele, de modo a eliminar o excesso de calor produzido pelo corpo ou adquirido pelo mesmo em conseqüência do calor reinante no ambiente. Para que, em um clima tropical, seja possível trabalhar em condições ambientais necessárias primordialmente à saúde e secundariamente à produtividade, deve-se procurar atender a condições adequadas de ventilação. Às vezes se imagina que o problema da ventilação industrial se relaciona apenas com a remoção de substâncias nocivas ao organismo, as quais possam encontrar-se no ar. Entretanto, é preciso atentar para o fato de que condições ambientais adversas de calor, traduzidas por uma temperatura e grau de umidade elevados ou uma secura excessiva do ar e baixa temperatura, podem, em prazo maior ou menor, minar e abalar a resistência do organismo, favorecendo o estabelecimento de uma série de doenças.
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3.2 FORMAS DE TRANSMISSÃO
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DE CALOR
Para uma melhor compreensão do modo segundo o qual o ar em movimento é favorável ao conforto ambiental, convém lembrar que a temperatura do corpo é regida por três processos físicos de transmissão de calor: a radiação, a convecção e a evaporação. A liberação de calor por convecção e evaporação é consideravelmente influenciada .pelo movimento do ar.
3.2.1 Radiação ou irradiação
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O corpo humano transmite ou recebe calor por radiação, conforme sua temperatura seja maior ou menor que as das superfícies existentes no ambiente. Assim, se as paredes do ambiente forem frias, o corpo humano
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sendo
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27
perderá calor por radiação ou irradiação (como às vezes se diz) para as mesmas. Se as superfícies forem mais quentes do que a pele, a temperatura do corpo aumentará por efeito da radiação. A transferência de calor por radiação depende pois das temperaturas do corpo e das superfícies circundantes, mas não necessita da movimentação do ar para que se processe, uma vez que a propagação se realiza sob a forma de energia radiante. Quando esta energia radiante atinge a superfície do corpo, transforma-se em calor. A emissão de calor por radiação pode ser calculada pela equação
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EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA
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a emissão de calor por radiação (kcallh); o coeficiente de transmissão de calor por radiação pelo homem vestido (kcallm2h'q; a superfície do corpo (m2) eficaz para a radiação; a relação de ângulos da radiação do homem sobre o volume ambiente total (coeficiente radiação) ; a temperatura superficial média do homem vestido; e a temperatura superficial média das superfícies do local ("C). .
de
A radiação se realiza sob forma de ondas do tipo das eletromagnéticas e não necessita de ar nem outro qualquer meio intermediário para se propagar. Para se evitar a incidência da radiação proveniente de massas de metal ou vidro em fusão, colocam-se anteparos entre a fonte emitente e o trabalhador. O anteparo reduzirá o efeito do calor radiante, pois refletirá a maior parte do mesmo para o ambiente, reemitindo sobre o operador apenas pequena parte do calor radiante que foi absorvido. .
3.2.2 Convecção Quando a temperatura do ar ambiente é inferior à da pele, processa-se uma perda de calor do corpo para o ar por efeito de condução e de convecção. A condução se dá pelo contato do corpo com a película de ar que o envolve. Isto porque, na condução, o calor se propaga de molécula a molécula sem transporte de massa. Quando o corpo humano se encontra em repouso e o ar circundante se acha tranqüilo, o ar que estiver imediatamente em contato com a pele se aquece, de modo a ficar com a temperatura da pele. Inicialmente, verifica-se um fluxo de calor através dessa camada de ar por condução. À medida que isto vai ocorrendo, a transferência de calor da pele para o ar vai se amortecendo. Se o ar aquecido pela pele for removido por uma corrente de ar, estabelece-se com o ar ambiente uma corrente de convecção; a velocidade da convecção aumentará e a temperatura do corpo irá diminuindo. Isto explica por que a corrente de ar proporcionada por um ventilador produz sensação de frescor. Convém repetir que se a temperatura ambiente do ar for inferior à da pele, haverá uma transferência de calor por condução e convecção para o ar. Se entretanto a temperatura do ar for sensivelmente maior que a da pele, o calor do corpo sofrerá um aumento por efeito da convecção. As correntes de ar por convecção se realizam porque o ar quente, sendo de menor densidade que o ar frio, tende a elevar-se, à medida que o ar frio, mais denso, desce, ocupando o espaço do ar quente ascendente.
3.2.3 Evaporação Nem sempre a perda de calor do corpo humano por radiação e convecção é suficiente para regular a temperatura do corpo. Então, entram em atividade as glândulas sudoríparas, de modo que o corpo possa vir a perder calor por efeito da evaporação da umidade que se forma na pele. Simultaneamente com a transpiração, ocorre um fenômeno de mudança de estado físico, com a transformação do suor em vapor d'água. Mas para que isto aconteça, é necessário que ocorra uma certa absorção de energia. Essa energia é fornecida pelo calor da superfície da pele, cuja umidade está sendo evaporada, e vem a ser o calor latente de vaporização. De um modo simples podemos dizer que à medida que a umidade
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA
evapora sobre uma superfície quente, extrai calor, resfriando a superfície. O corpo elimina quantidades variáveis de água, e em casos extremos e que só podem ocorrer excepcionalmente, pode chegar a eliminar até 3 I em uma hora e um total máximo de 6 I por dia. Convém recordar que calor latente é calor aplicado na mudança de estado físico, sem que ocorra simultaneamente variação da temperatura, e que calor sensivel é aquele que se manifesta pela existência de uma certa temperatura ou por uma variação da mesma. A eliminação desse calor latente do corpo se realiza portanto pela evaporação do suor da pele. A velocidade segundo a qual o calor é eliminado depende da rapidez com que se processa a evaporação, a qual por sua vez depende da capacidade que o ar possui de eliminar a umidade que nele vai se formando com a evaporação. Quando o ar se encontra parado, a camada do mesmo em contato com a pele e a que fica entre a roupa e a pele ficam praticamente saturadas de umidade, e portanto não possuem mais êondições de absorver a umidade existente na pele. Por conseguinte, o suor evapora mais lentamente do que vai sendo formado, e a pele fica molhada de suor. Nessa situação, há uma transferência de calor por condução através da camada superficial de ar sobre a pele. Fazendo-se incidir correntes de ar sobre a pele, a camada de ar junto à mesma, saturada de umidade, dispersa-se, e portanto a perda de calor por evaporação melhora. Desde que o ar do ambiente não esteja excessivamente impregnado de umidade, e, evidentemente, não esteja saturado, um movimento de ar, com certa velocidade, conseguirá evaporar o suor sobre a pele mais rapidamente do que o mesmo está sendo produzido, conduzindo a uma sensação de certo bem-estar.
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Resumindo: O movimento do ar tem por efeito; a) acelerar a perda de calor por convecção; b) auxiliar o corpo a dissipar o calor fornecido por condução na camada de ar superficial da pele; c) auxiliar a perda de calor por Iranspiração, permitindo ao homem suportar temperaturas até certo ponto elevadas.
O movimento do ar é necessário não somente para remover o calor por evaporação, mas também para controlar a intensidade da transpiração. Uma transpiração excessiva debilita o organismo humano, principalmente devido à perda de sais minerais. Até mesmo em temperaturas moderadas é conveniente provocar-se um certo movimento de ar para acelerar a perda de calor do corpo por convecção, de modo a reduzir a tr~~piraçã~. Em locais onde a temperatura varia de 21 a U'C, um deslocamento de ar com velocidade de 12 m/min provoca uma sensação refrescante, confortável, desde que as pessoas estejam realizando atividades fracas. Em locais mais quentes, proximidade de fornos, estufas etc. ou onde se realizem trabalhos mais intensos, a velocidade do ar poderá ter que chegar a 30 e até 130 m/min e até mais para que se possam obter condições suportáveis. A Fig. 3.1 mostra a zona de bem-estar considerando a temperatura do ar local e sua velocidade, segundo o autor Roedler. O gráfico não considera porém a umidade relativa do ar no recinto. Se o ar se encontrar com elevada umidade, mesmo que se aplique ventilação com velocidade considerável, não será possível conseguir a evaporação nas condições necessárias. O conforto ambiental só se tomará possível com a remoção da umidade do ar, e esta remoção constitui um dos objetivos básicos das instalações de climatização, isto é, de ar condicionado, embora em certos casos de ventilação industrial também se aplique Para uma umidade relativa do ar moderada, pode~se ter uma idéia do bem-estar proporcionado pelo ar em movimento comparando e exprimindo seu efeito em função da diminuição da temperatura do ar (medida com o termõmetro de bulbo seco) que produziria o mesmo efeito refrescante caso este estivesse calmo. Assim, se o ar ambiente se deslocar, por exemplo, a uma velocidade de 2,2 m/s em contato com a pele, produzirá o mesmo efeito que o ar "parado" com uma temperatura de'S'C mais baixa que a do ambiente. Segundo a ABNT, para ambientes "normais" a velocidade do ar em determinadas zonas nos recintos deve estar compreendida entre 1,S e 1S m/mino Se houver "captores" de poluentes no recinto, no local de captação a velocidade do ar ambiente deverá ser no máximo de 15 a 22 m/min (50 a 75 fpm). A emissão total de calor por uma pessoa trabalhando em um escritório com temperatura de 20'C e umidade relativa de 40 a 60% se compõe de:
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18
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22
24
26
28
Temperatura do ar local (OC) Flg. 3.1 Zona de bem-estar para valores da temperatura do ar local e velocidade do ar, segundo Rocdler.
Tabela 3,1 Velocidade do ar m/s m/min ftlmin 0,1 0.3 0,7 1,0 1,6 2,2 3,0 4,5 6,5
6 18 42 60 96 132 ISO 270 390
Sensação de resfriamento equivalente
20 59 138 197 315 432 590 885 1.279
O' (ar parado) I' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8'
A Fig. 3.2 permite obter os valores aproximados das quantidades de calor emitidas por uma pessol. num ambiente sob certa temperatura e de acordo com sua ocupação. t EXEMPLO 3.1 Qual
a emissão
de calor
de uma pessoa
num
recinto
a 25'C,
realizando
um trabalho
leve?
Solução
Emissão de calor por irradiação Emissão de calor por convecção e condução Emissão de calor por evaporação Emissão total de calor
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54 kcallh 26 kcal/h 23 kcal/h 103kcallh
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Entrando anotrabalho gráfico moderado), da Fig. 3.2 que com teremos: temperatura do local = 25'C, vê-se, pelas linhas tracejadas (qu1 correspondem 80 kcal de calor emitido por convecção e irradiação e 80 = 14S kcal para emissão de calor por evaporação na transpiração, 225 225 kcal para emissão total de calor (soma de Q..,p + Q,onv.'ÇIO+ irradiação).
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EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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Vê-se, portanto, que a temperatura efetiva não pode ser medida diretamente com instrumentos. Utilizam.se, para sua determinação, diagramas, nos quais, entrando-se com os valores das temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido e da velocidade do ar, obtém-se o valor da temperatura efetiva, Empregam-se duas escalas de temperaturas efetivas: a da temperatura efetiva normal, aplicável ao homem vestido (Fig. 3.3); - a da temperatura efetiva básica; correspondente ao homem sem roupa da cintura para cima (Fig. 3.4).
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TRABALHO PESADO TRABALHOLEVEOUMODERADO SENTADO,EM REPOUSO
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Qual a temperatura efetiva, sabendo-se que a temperatura do termômetro de bulbo seco é de 24,4'C (..76'F) e a do termômetro de bulbo úmido é de 16,7'C (=62'F), admitindo uma velocidade do ar de 0,50 mls (30,0 m/min = 98,4 pés/min) e supondo a pessoa normalmente vestida?
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EXEMPLO 3.2
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Solução: No ábaco da Fig. 3.3, ligando-se os valores 76'F e 62'F por uma reta, encontra-se na linha correspondente
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10 15 20 25 30 TEMPERATURA DO LOCAL (O C)
35
Fig. 3.2 Emissão de calor por pessoa em função da temperatura local, para ocupações diversas (VDI, Dusseldorf, 1968).
3,3 UMIDADE ABSOLUTA E UMIDADE RELATIVA
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A unidade de medição da umidade absoluta, isto é, da quantidade total de umidade presente no ar, é o grama. Nos EUA e em outros países, emprega-se como unidade de umidade o grain ou grão, medida antiga de peso, relacionada ao peso de um grão de trigo. Uma libra de água "contém" 7.000 grãos. Um quilograma de água corresponde a 15.542 grãos. A umidade que geralmente se considera na prática é a umidade relativa, ou seja, a relação entre o número de gramas de umidade existente em um m3 de ar num determinado ambiente e numa determinada temperatura, e a quantidade máxima de gramas de umidade que o ar nessa mesma temperatura poderá conter quando estiver saturado. Assim, por exemplo, um metro cúbico de ar a 27'C pode conter, no máximo, 25,4 gramas de água. Se contiver 12 gramas e a temperatura for a mesma, a umidade relativa será de
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= 0,47, ou seja, de 47%.
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25,4 A umidade relativa aumenta, portanto, com o conteúdo de água no ar e com a diminuição da temperatura ambiente. Quanto maior a umidade relativa do ar, mais lento se torna o processo de evaporação e, portanto, menor será a taxa com a qual o suor evapora do corpo, e chegando à saturação, o ar não terá mais condições de possibilitar a evaporação do suor. Considera.se como faixa de conforto a que corresponde à temperatura entre 22 e 26'C e umidades relativas entre 45 e 50%.
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3,4 TEMPERATURA EFETIVA, T'I A temperatura efetiva é uma grandeza empírica capaz de exprimir em um único índice a sensação de calor, combinando a temperatura do ar, a umidade relativa do mesmo e sua velocidade. Suponhamos uma certa temperatura de bulbo seco, uma certa umidade relativa e uma determinada velocidade do ar. A temperatura efetivacorrespondente a essas condições seria a temperatura do ar praticamente parado (10 cmls), saturado de umidade e que provocaria a mesma sensação de calor ou frio que aquela verificada nas condições dadas.
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= 0,3048 = 0,005
m/mino m/s
30 Flg. 3.3 Escala de temperatura efetiva normal para pessoas em repouso e normalmente vestidas.
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30
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31
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA
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3,5 VENTILAÇÃO
à velocidade aproximada de 100 pés/min um ponto que pertence à reta de temperatura efetiva de 69°F == ZOOc. EXEMPLO 3.3
Se o operário estivesse trabalhando sem camisa, nas mesmas condições do Exemplo 3.3, qual seria a temperatura efetiva?
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Solução: Utilizando o ábaco da Fig. 3.4 e entrando com os valores 76'F (bulbo seco), 62'F (bulbo úmido) e v = 100 pés/min, achamos a temperatura efetiva de 65'F (18,3'C).
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PARA O CONFORTO
TÉRMICO
A compreensão dos benefícios da ventilação para o conforto humano supõe o conhecimento de certos ( fatos relacionados com o comportamento do organismo humano em face de variações da temperatura. Nã~ abordaremos a questão na profundidade e extensão que o estudo de instalações de ar condicionado aconselharia, mas apenas enfocaremos o efeito da ventilação na promoção do conforto térmico para o homem. \ Os mamíferos e, portanto, também o homem são homotérmicos, isto é, conseguem, até certo ponto, manter uma temperatura relativamente constante para seu corpo, independentemente da temperatura dor ambiente em que se encontram. Como sabemos, a temperatura média superficial do corpo humano é de 36,5'<:, admitindo-se mesmo que até 36,8'<: se possa considerãr normal a temperatura. . Para que o homem possa manter o equilíbrio térmico é necessário que a temperaturà interna seja aproxima\ damente I'C acima da temperatura superficial do corpo. Podemos exprimir o equilíbrio térmico no organismo pela igualdade: quantidade de calor produzido{ pelo corpo
=
quantidade
de calor
despendido
pelo mesmo
para atender
ao metabolismo
+ quantidade
perdida
.
pelo mesmo para o exterior. A quantidade de calor trocada entre o corpo humano e o ambiente depende:
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da diferençade temperaturasentre os dois;.
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da pressão de vapor d'água do ar ambiente próximo à superfície da pele.
5°
10°
40° 15° 20° 25° i !Ia o 35° VALORES DO TERMÔMETRODE 8ULBO SECO (OCI
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ZONA MÉDIA DE BEM- ESTAR NO INVERNO ZONA MtDIA DE BEM- ESTAR NO VERAo BEM- ESTAR ÓTIMO NO INVERNO
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BEM
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30
Fig. 3.4 Temperatura efetiva básica (para homens sem roupa da cintura para cima).
A B C-O E F
-
ESTAR
ÓTIMO
NO VERlO
ZONA DE BEM- ESTAR NO VERAD ZONA DE BEM- ESTAR NO INVERNO PERCENTAGEM DAS PESSOAS OUE SE SENTEM BEM TEMPERATURAS EFETIVAS UMIDADE RELATIVA
.
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Flg. 3.5 Zonas de bem-estar (segundo Yaglou).
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34
o organismo humano possui um mecanismo de auto-regularização, necessário para que possa adaptar-se a condições ambientais desfavoráveis. O comando responsável pelo controle de termorregularização é proporcionado pelo hipotálamo, que por sua ação sobre a hipófise controla também as atividades vasomotoras, hormonais, humorais e metabólicas. Para manter o caror do corpo em um ambiente frio, realiza-se uma vasoconstrição periférica, de modo que o organismo não tenha tendência a uma elevada dissipação de calor. Com o abaixamento da temperatura da pele, fica reduzida a perda de calor do organismo para o exterior. Quando, pelo contrário, o ambiente é quente, para realizar uma dissipação de calor pelo efeito da evaporação do suor realiza-se uma vasodilatação cutãnea. As glândulas sudoríparas, estimuladas pelas ramificações do sistema neurovegetativo, secretam o suor, cuja evaporação reduz a temperatura superficial do
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"",EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE-UMA.PESSOA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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corpo.
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A evaporação do suor é o meio pelo qual o organismo se protege contra um calor excessivo do ambiente, mas uma sudorese excessiva pode ter, como desfecho, um acidente circulatório, fato que tem ocorrido com operários que trabalham em alimentação de cableiras, fornos e estufas. A Fig. 3.5 apresenta o gráfico de Yaglou publicado pela Sulzer e que permite conhecer as zonas de conforto ou bem-estar no verão e no inverno, supondo o ar parado, partindo do conhecimento das temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido (e, portanto, da temperatura efetiva normal).
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Pelos gráficos A e B, nas escalas bem nessas condições. EXEMPLO
C e D vê-se a percentagem
de pessoas que presumivelmente
35
se sentirão
3.4
A temperatura do bulbo seco é de 27'C, e a do bulbo úmido é de 18'C. Quais os valores da temperatura efetiva e da umidade relativa? Qual a percentagem de pessoas que se sentirão bem nessas condições? Solução: Entrando com os valores de 27'C (bulbo seco) e de 18'C (bulbo úmido), obtemos o ponto P (não representado). Seguindo a linha inclinada que passa por P, achamos à direita uma umidade relativa de 42%. Na escala E, vemos que a temperatura efetiva é de 23'C. No gráfico A, escala C, vemos que, no verão, 70% das pessoas se sentiriam bem nas condições propostas. No gráfico B correspondente à zona de bem-estar no . inverno, vemos, na escala D, que ninguém se sentiria confortável nessas condições. Pode-se também usar o ábaco de conforto térmico para verão e inverno, proposto por Houghten, muito utilizado em projetos de conforto ambiental, no qual as temperaturas são expressas em graus Fahrenheit (Fig. 3.6). Entrando-se com as temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido, verifica-se se corresponde à zona de conforto no verão ou no inverno, conforme o caso. Acha-se também a umidade relativa e a percentagem de pessoas que se sentiriam confortáveis.
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3.6 METABOLISMO 90°F
CARTA
DE CONFORTO
DO AR PARADO
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É definido como o conjunto das transformações que os organismos vivos provocam nas moléculas de seus alimentos, quer para construir suas próprias estruturas celulares ("anabolismo"), quer para libertar a energia necessária ao seu funcionamento vital ("catabolismo"). O balanço energético desse conjunto de transformações é que na realidade constitui o metabolismo, saldo entre a assimilação e a desassimilação. Metabolismo basal é a produção calórica por metro quadrado de superfície corpórea de um indivíduo em repouso, em jejum e em equilíbrio térmico com o meio exterior. Corresponde à quantidade mfnima de energia despendida temperatura corporal,
da respiração, circulação sangüínea, peristaltismo, tono muscular, e outras funções do organismo. É determinado em clínica médica, porque fornece indicação sobre a importância das combustões, as quais estão ligadas ao funcionamento da glândula tireóide; sua medida permite apreciar as disfunções, para mais ou para menos, do funcionamento da tireóide. Sua avaliação se mede em quilocalorias por metro quadrado de superfície corporal e por hora, e seu valor se situa em torno de 37 quilocalorias para o homem adulto e de estatura média. Segundo Missenard, o "homem padrão", conforme a atividade que desempenha, emite uma certa quantidade de calor cujo valor aproximado se encontra na Tabela 3.2.
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para a manutenção atividade glandular
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70 tI,loe
TEMPERATURA
Flg. 3.6 Ábaco
de Houghten
ZONA DECONFORTO MÉDIO NO INVERNO
LINHA DE CONFORTO IDEAL NO INVERNO de conforto
'8Ó 26.7oC
90 32~oC
100°F 37,8°C
DO BULBO SECO EM GRAUS FAHRENHEIT
para verão e inverno,
f[JJ}JJJJJJ-
-
ZONA DE CONFORTO MÉDIO NO VERÃO
UNHA DE CONFORTO IDEAL NO VERÃO
3.2 Emissão média de calor por um homem de porte médio, segundo Missenard
Deitado Sentado e imóvel De pé e imóvel Vestir-se e despir-se Pequena atividade de pé Escrever à máquina (depressa) Executando um trabalho pouco fatigante, de pé, atrás de um balcão Encadernador Trabalho leve de bancada Carpin te iro Empregado de mesa Marcha, velocidade de 5 kmlh Dança ou marcha a uma velocidade de 6.5 kmlh Pedreiro, canteiro Operário serrando madeira Corrida a uma velocidade de 8.5-9 kmlh Esforço máximo segundo a força e resistência individuais
kcallh 74 96 108 118 140 142 150 155 215 240 250 270 350 375 450 580 75011.200
...
f1i
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
36
<.
Para efeito do cálculo do calor metabólico, o "homem padrão" vem a ser: jovem; físico e saúde superiores ao normal e aclimatado ao calor; peso: 70 kgf; altura: 1,73 m; superfície do corpo: 1,86 m2. Para as mulheres, a emissão de calor atinge 85% destes valores; para as crianças, 75%. A Tabela 3.3 apresenta indicação do suprimento de ar externo necessário por pessoa. de acordo com o tipo de local ou ocupação. \
4
Tabela 3.3 Quantidades recomendadas de ar externo por pessoa Pés'/min/pessoa
5~0
Tipo de espaço ou ocupação. locais de grande pé direito. tais como auditórios. lojas de departamento. salas com proibição de fumo Apartamentos, salas com pouco fumo lanchonetes. cafeterias, escritórios, salas de jantar públicas. restaurantes: salas com fumo moderado Escritórios particulares, salas com fumo abundante Sala de conferéncias; salas cheias de pessoas fumando abundantemente Para não-fumantes" Para fumantes"
10-15 15-20 20-30 30-60 5-7.5 25-40
Ventilação Geral -
-Não se prevê uso de equipamento de limpeza de ar. O espaço não deve ser inferior a 150 pés\/pes~oa ou IS pés'/pessoa. ..O limite inferior é o mínimo e o limite superior é o recomendado (Pany. F.. Indu.uriul Hygi~n(* and To:xicology, 2ttdedition. Interscience Publishcrs. 1967).
Tabela
r
4.1 CONCEITUAÇÃO A ventilação geral consiste na movimentação de quantidades relativamente grandes de ar através dJ espaços confinados, com a finalidade de melhorar as condições do ambiente graças ao controle da temperatura( da distribuição e da pureza do ar e, em certos casos, também da umiclade. Costuma-se classificar a ventilação geral em: (
3.4 Padrões de ventilação geral pés'/min/pessoa
c..
Aplicação
Fumo
Recomendado
Mínimo
pés'/min/pé2 de piso (mínimo)
Bares (american bar) Corredores Salas de diretoria lojas Fábricas (geral) Garagens Cozinhas e restaurantes laboratórios Salas de reuniões Escritórios gerais Restaurantes (cafeteria) Restaurantes (salas de jantar) Salas de aula
muito
-
30
-
-25
0.25
Excessivo Considerável nenhum
50 10 10
30 7.5 7,5
Algum Excessivo Algum Considerável Considerável Nenhum
20 50 15 12 15
4.1.1 Ventilação geral para manutenção do conforto e eficiência do homem I Restabelece, para isso, as condições desejáveis para o ar, alteradas pela presença do homem; pelo aquecimento devido a equipamentos ou a condições climatéricas; ou pelo resfriamento do ar devido a certas instalações ou ao clima. É designado também como ventilação. geral de ambientes no.rmais. (
1.0 4.0 15 30 10 10 12
4.1.2 Ventilação geral visando à saúde e à segurança do homem 1,25 Controla a concentração ambiental de gases, vapores e partículas. É o que se pretende nos ambiente~ industriais para diluir contaminantes gerados em um recinto quando não é possível capturar o contaminante antes que o mesmo se espalhe, e, por isso, é conhecida como ventilação geral diluidora, ou ventilação po.~ diluição. Pode-se realizar a ventilação geral por um dos seguintes métodos: ( admissão e exaustão naturais do ar; insuflação mecãnica e exaustão natural;
-
(Carrier Air Conditioning Cu.. Hundbook of Air Comlilioll;ng Systtm f)ts;gn).
-- insuflação e exaustão mecânicas. É o sistema misto. ( Veremos em que consistem estes métodos, mas trataremos neste capítulo apenas do primeiro método insuflação natural e exaustão
mecãnica;
mencionado.
( 4.2 ENTRADA DE AR E EXAUSTÃO NATURAIS
( A ventilação natural consiste em proporcionar a entrada e a safda do ar de um ambiente sob uma forma controlada e intencional graças a aberturas existentes para esse fim, como é o caso de janelas, porta!Í e lantemins. A ventilação natural é objeto das considerações que se fazem na elaboração do projeto de arquiteturi e se baseia nas constatações de que: .
a)O fluxo
r
de ar que penetra
ou sai pelas aberturas
de um prédio por ventilação natural depende:
-- da diferença entre as pressões existentes no exterior e no interior do prédio ou recinto; da resistência
oferecida
à passagem
do ar pelas aberturas.
c
-
-
-
-- - --
--
~
38
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO GERAL
4.3 MOVIMENTO
39
DO AR DEVIDO AO VENTO
Para que se possa tirar partido da ação do vento devem-se projetar as aberturas de entrada voltadas, evidentemente, para o lado dos ventos predominantes (zona de pressão positiva). As saídas de ar d.evem ser colocadaS\em regiões de baix~ pressão ex.terior, como por exemplo: nas paredes laterais à fachada, que rec'e.be a ação dos v<;rttos predommantes;
do vento
-
- naAsparede oposta àquela que recebe a açã~dos ventos predominantes. saídas podem consistir em lanternins e-clarabÓias ventiladas, colocadas em locais dos telhados e
> 1.3-2.0H
coberturas onde a pressão é mais baixa, por ser maior aí a velocidade do vento. As chaminés representam a solução para a saída de gases ou ar em temperatura tal que sua densidade menor permita. sua elevação até a atmosfera exterior. Como se sabe, as condições do vento não são sempre as mesmas, variando em intensidade e direção ao longo do ano e mesmo no decurso das 24 horas diárias. Por isso, a ventilação natural pela ação do vento não oferece garantia de uniformidade, o que não invalida sua adoção em muitos casos, desde que o ar interno não contenha poluentes. Conhecendo-se a velocidade média sazonal dos ventos locais e adotando-se 50% de seu valor como base para cálculo, pode-se determinar a vazão Q de ar (pés cúbicos por minuto) que entra em um recinto através de aberturas de área total A (pés quadrados), quando a velocidade do. vento for igual a v (pés/min). Para o cálculo de Q, usa-se a fórmula 4.1, com as unidades referidas:
H
a()~ Chaminé
alta e entrada de ar peto t.to
I
Q=~'A'v
I
I
4.1
A grandeza rp é um fator que depende das características das aberturas. Pode-se adotar: rp = 0,5 a 0,6, considerando ventos perpendiculares à parede onde estão as aberturas, e rp = 0,25 a 0,35, quando os ventos forem diagonais em relação à empena.
,.' ! !
DEFICIENTE Chaminé com peqlJeno altura em relac;iro ao prédio: entrado pelo teto e pelas Janelas
Fig. 4.1 Ventilação natural em prédio (ACGlH). Efeito de "tiragem" com chaminé.
b) A diferença de pressão é uma conseqüência da ação direta do vento sobre as paredes e coberturas e da diferença entre as densidades do ar no exterior e no interior do prédio (efeito de chaminé). As posturas municipais em geral estabelecem algumas exigências mínimas para orientação do projeto arquitetõnico, entre as quais citamos: "A superfície iluminante natural dos locais de trabalho deve ser no mínimo de um sexto ou um quinto do total da área do piso" (conforme o município). - "A área de ventilação natural deve corresponder no mínimo a 2/3 da superfície iluminante natural". Denomina-se ventilação por gravidade o sistema de ventilação natural pelo qual o deslocamento do ar é provocado por aberturas situadas na parte superiqr do ambiente ou da edificação (lanternins, p. ex.) e pela diferença de densidade do ar. Aplica-se a edifícios industriais, ginásios desportivos, garagens, salas de aula e até mesmo a edifícios públicos e habitações. Quando não for possível adotar o sistema de ventilação natural, seja pelas características das atividades, presença de poluentes, exigência de que o ambiente seja fechado, seja por imposição arquitetõnica, que não aceite lanternins, brise-soleil e outras aberturas, tem-se que adotar a ventilação mecânica. Observações: - Qualquer que seja o sistema de ventilação que se aplique, deverá prever a remoção do ar contaminado do recinto, mas de modo a não causar prejuízo à vizinhança. - A diferença de elevação entre a altura média das tomadas e das saídas de ar (janelas) em relação ao piso do prédio deve ser a máxima possível, para que o resultado obtido seja bom. Pode-se dividir o estudo da ventilação natural em três partes:
12 coso
211 coso
32 coso
42 coso
-
-
ventilação
pela ação combinada
da ação do vento e da diferença
PEQUENO COLCHAo DE AR QUENTE
1AR QUENTE
de temperaturas.
Conforme o projeto, a localização e a posição do prédio, dependendo das condições atmosféricas e climáticas, poderá haver predominância da ação do vento ou do movimento do ar decorrente da diferença de. tempe~at~ra. Sob certas c?ndições, estas ações se somam. O projeto de localização de aberturas como .
52 coso
devida à ação do vento;
ventilação devida à diferença de temperaturas; ventilação
VENEZIANA
brlS~-solells, }anelas e lanternl?s deve ser feito procurando conseguir que os efeitos favoráveis devidos à açao do vento e da diferença de temperaturas se somem e não se contraponham. Vejamos os três casos acima referidos:
à ventilação
62
coso
SAloA AO NlvE" OA "AJE ou fORRO. REDUZo COLCHÃO DE AR QUENTE SUPERIOR.
FIg. 4.1 Casostípicos de ventilação natural em galpões.
82
72 COSO :~:~~~::~MM ~g~~H'1'cJ~:~R QUENTE.
JANE LAS
coso
NA MESMA ALTURA
E LANTER'flN.
I
..~; 40
li' 111:1 !III I.,
VENTILAÇÃO GERAL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
EXEMPLO 4.1
correção. Faz-se o cálculo, considerando-se a menor das áreas de passagem do ar, e acrescenta-se um aumento (
Qual a vazão de ar que penetra em um recinto perpendicularmente a uma parede onde existem quatro aberturas de 4 m x 1,50 m, sendo a velocidade média sazonal do vento de 2,0 m/s?
de vazão que pode ser obtido com consulta ao gráfico da Fig. 4.3. Assim, se a relação entre as áreas for 2, vemos que o acréscimo a área menor das janelas.
Solução A área A é igual a 4 x (4 x 1,50) = 24 m2 ou 24 x 10,7 ... 258 pés2 A velocidade v é 0,5 x 2,0 m/s ou. 196,8 pés/min Adotemos para", o valor 0,5 (ventos perpendiculares à parede). A vazão de ar que entra no recinto será: Q = '" . A . v = 0,5'x 258 x 196,8 = 25.287pés3/miri = 716 m3/min 4.4 MOVIMENTO
DO AR NOS RECINTOS EM VIRTUDE DA DIFERENÇA TEMPERATURAS
~I
DE
do ar quente faz com que o mesmo se eleve e tenda a escapar por aberturas colocadas nas partes elevadas, em lanternins etc. Esse escoamento se realiza pelo chamado efeito de chaminé e proporciona uma vazão dada por
;
I
= 9,4'A' Vh(Tj- T,)
Qc
I
iM~
,
I
I
4.2
1
sendo:
-
Qc = vazão de ar (pés cúbicos/min cfm) A = área livre das entradas ou saídas supostas iguais (pe2) h = distância vertical entre as aberturas de entrada e saída = diferença de alturas (pé) Ti = Temperatura média do ar interior à altura das aberturas de saída (oF) T, = Temperatura do ar exterior (oF) 9,4 = constante de proporcionalidade, incluindo o valor correspondente a 65% para levar em conta a efetividade das aberturas. Deve-se reduzir este valor para 50% (a constante passa a ser 7,2) se as condições de escoamento entre a entrada e a saída não forem favoráveis.
\
O vento sopra perpendicularmenteà fachada, com uma velocidadede 3 kmlh (ou 50 m/min = 164
ftlmin). Pergunta-se: \ Oual a vazão Q necessária para a remoção do calor g~rado no ambiente?,.. . Ouais as vazões correspondentes à ação do vento Q. e'à'diferença de témperaturas Q,?
--
Oual a vazão correspondente
-
A ação combinada
- Qual a vazão total real QT,?
Q
I? 30 z... :I :> c( ...
= 7
'
a
i~4 cru :; ... !:03 1-& 5~
a.
,
itul
I
j:! z ~IO IE
I!I101 o :t
/
&" ~:Sl
~i . 9-
1/
2
o
I
2
3
4
5
RELAÇ,!tO sArDA / ENTRADAOU VICE-VERSA
6
Fig. 4.3 Correção para o caso de aberturas de entrada e saída desiguais (Fan Engineering, R. Jorgensen).
de temperaturas
( Q,?
de temperatura
será suficiente para remover
a quantidade
{
[cfm]
4.3 {
I
I'
\
\ \ \
(
(
1oI..J Q~
<11
iI 1 ,
Õ~5
/
Q 20
Ir'
I ..J
V
da diferença
\
do vento com a da variação
Cp. P '60(Ti - T.J C, I
IIi1
:/"
é
I
I
--
do vento
de calor produzida?
As'equações acima indicadas se referem a aberturas de igual tamanho, e é nestas condições que se verifica a maior vazão de ar por unidade de área. Quando as áreas não forem iguais, deve-se fazer uma O/o 40
à ação simultânea
(
Solução 1. A vazão Q (pés3/min) necessária para remover o calor ambiente é dada por
4.4.1 Caso de aberturas de tamanhos desiguais
:11
,
4.2
Em uma pequena fábrica medindo 30 m x 10 m x 5 m existem equipamentos dissipando uma quantidade' de calor igual a 3.000 Btulmin, em uma operação industrial. A temperatura exterior é de 26,7°C (80°F) e a interior deve ser mantida igual a 32,8"C (910F). . . A área das aberturas de entrada é de 7 m2 (75,32 sq.ft) e a das aberturas de saída é de 12 m2 (129,12 sq.ft). \
I~I
il
'\
No livro Fan Engineering, de R. Jorgensen, encontra-se o gráfico da Fig. 4.4. aplicável à correção parar efeitos combinados. Calculam-se as vazões devidas à ação do vento e devidas à diferença de temperaturas. Somam-se as( duas vazões e obtém-se OT' Acha-se a relação entre Q" vazão produzida pela diferença de temperatura, e QT' vazão total. Entrando-se no gráfico com esse valor da relação, acha-se o fator pelo qual se deve< multiplicar a vazão devida ao efeito de temperatura para se obter a vazão real dos dois efeitos combinados. ( QT = Q. + Q, EXERCícIO
I~I i
de vazão será de 27%, considerando-se
4.5 COMBINAÇÃO DOS EFEITOS DA AÇÃO DO VENTO COM O EFEITO DE CHAMINÉ \
A menor densidade
!Ir,I"
41<.
\ \ '\ r-.... r---.
( --
\ , . (
o 20 40 10 80 100 VAZ).O DEVIDAi\ DIFERENÇADE TEMPERATURA í% DO TOTAL)
Flg.4.4 Correção dos efeitos combinados do vento e da diferença ( de temperaturas (Fan Engineering, R. Jorgensen).
--J
)
N
VENTILAÇÃO INDUSTRIAl.
42
I'
VENTILAÇÃO GERAL
!
43
"1. Vazão real QT,
I, Ir:
I
\
v : 60 m/min
=---
i
f 1m
.'.
As: 12m2
7 m2:
Ac
5m
t~ : 26° C (78,8°F)
'
li/' ,
;~.~.~
I
-
Temos que fazer a correção levando em conta a simultaneidade dos efeitos da pressão do vento e das temperaturas. Para isto, entramos no gráfico da Fig. 4.4 com o valor Q, = 0,34e achamos2,2comoo fator QT pelo qual deveremos multiplicar Q, para obtermos a vazão total real Qi, QT, = 2,2 X 4.253 = 9.357 cfm
Im~ ti : 33° C ( 91,40F) 10m
~ "o" :. .'~-.. T~ 0'0:~~~~T]7...i~.~~:~r!
\
IUI ;
8. A guantidade de calor a ser removida é, conforme o item I, de" Q '" 15.151 cfm. Mas a ação do vento e o efeito chaminé têm condições de remover apenas 9.357 cfm. Logo, deverá ser=estudada ventilação forçada no recinto, para atender à diferença 15.1519.357 5.794cfm Flg. 4.5 Dados do Exemplo 4.2.
sendo L"I
;
- quantidade
c,
I
. calor
Cp p
de calor a ser removida (Btulhora)
específico
a pressão constante
= 0,24 Btullb. 'F
- massa específica do ar = 0,075 Ib/pé3
3.000x 60
Q=
0,24 x 0,075 x 60(91 li';
-
= 15.151 cfm 80)
2. Vazão de ar devida à I?ressão do vento Consideremos primeiramente os vãos das janelas de entrada e saída do ar como sendo iguais:
,d
=
Q. rp A v Q.
II~ ~I:
= 0,55x 75,32x 164= 6.794cfm
3. Vazão de ar devida à diferença
J
I
-
= = 164 ft/min
de temperaturas
pelo efeito chaminé.
Como vimos (fórmula 4.2)
Q,
= 9,4 . A . Vh (T, - T,) (h. em pés) = 9,4x 75,32x v'3,28(91- 80)"';; 4.253cfm
Q,
h é o desnível entre as aberturas de saída e de entrada (em pés). Na Fig. 4.5 vemos que h
pés.
4. Correção
da vazão devida ao vento levando em conta que as aberturas
A, (área de saída) A, (área de entrada)
=
de entrada
= 1m
\ = 3,28
e saída são desiguais.
129,12 = 1,714 75,32
Entrando com este valor no gráfico da Fig. 4.3, vemos que a percentagem Teremos, portanto:
Vazão devida ao vento == 1,2. Q. == 1,2 x 6.794 ==
de aumento
é de 20%.
8,153cfm= Q~
5. Vazão total (técnica Q,) devida à ação simultãnea do vento e da diferença de temperaturas QT
,
= Q; + Q, =
6. Relação entre
8.153
+ 4.253
=
12.406
cfm
Q, QT
-Q, = -4.253 = 0,34 QT
12.406 --""'-
.
~.i
4S
PSICROMETRIA
- British Thermal Unit (Btu): é a quantidade de calor necessáriapara elevar a temperatura de uma \, libra de água de 63'F a 64'F (14,5 a 15,5'C).
-
,
I
III I.
I
'
1 kcal corresponde a 3.968 Btu 1 Btullb/'F corresponde a 1 kcal/g/'C Termia é igual a 1()6cal = 1()3kcal.
\
- 1kcal = 4,1866kJ(quilojoule)= 4.186,6J = 1.163Watt.hora. - 1kJ = 0,238kcal. - 1joule.= 0,238cal.
5 Psicrometria
:1
1 Btu correspondea 0,252kcalou a 1.055r
/
5.1.3 Capacidade térmica C ( É a quantidade de calor necessária para produzir um determinado acréscimo de temperatura numa dada massa. É expressa pela razão entre a quantidade de calor fornecido AQ e o aumento de temperatura AT ( correspondente, isto é, \
I;
I'
,
~
i Psicrometria é o estudo das propriedades e características do ar e da determinação das mesmas. Em Ventilação Industrial são feitas referências ou utilizadas grandezas denominadas psicrométricas, razão pela qual serão apresentadas as informações que se seguem. Em instalações de conforto ambiental e ar condicionado, a psicrometria se acha sempre presente na elaboração de projetos e na execução e manutenção das instalações. Rememoraremos algumas noções que explícita ou implicitamente se acham contidas na essência das questões relacionadas com o resfriamento e o aquecimento do ar, umidificaçãq e desumidificaçãQ etc.
~! II
: I' 1
II" 1
5.1 RECORDAÇÃO
DE NOÇÕES FUNDAMENTAIS
DE CALOR E TERMOLOGIA
[
C"
I
Is.'
(k~ooBwrB
I. I
5.1.4 Calor específico c de uma substância É a razão entre a capacidade térmica do corpo dela constituído e a massa m do corpo considerado
(
(ou o peso, segundo alguns autores).
\
5.1.1 Calor
I
\11 11
I I~I
111:1
É uma forma de energia, podendo de certo modo traduzir o estado vibratório molecular de um corpo. Transmite-se de um corpo a outro, quando entre eles existe uma diferença de nível energético térmico. Quando se aplica energia calorífica a uma substância, a energia interna das moléculas da mesma aumenta. Isto provoca um aumento da velocidade de deslocamento ou vibração das moléculas, havendo em con~eqüência aumento na intensidade de calor. A grandeza que mede essa intensidade ou qualidade que um corpo quente possui mais do que um corpo frio denomina-se temperatura. A -273'C (zero absoluto) cessa o movimento molecular, deixando de existir calor. Não devemos confundir quantidade de calor de um fluido com sua temperatura. O mar possui imensa quantidade de calor, porém sua temperatura é pequena. Para compreendermos como isto pode acontecer, imaginemos dois recipientes: um pequeno, com água a ferver, e um maior, como, por exemplo, um balde contendo água fria. Podemos derreter um pedaço de parafina na água do recipiente com água a ferver, mas não na água fria contida no balde. Concluímos que aquela pequena quantidade de água a ferver possui uma qualidade que a grande quantidade de água chamada fria no balde não possui. Suponhamos, agora, que coloquemos 1 quilograma de gelo na água do balde. O gelo funde lenta mas completamente. Peguemos um outro bloco de gelo também de 1 quilograma no qual praticamos uma pequena cavidade e nela despejemos a água a ferver do pequeno recipiente. A fusão do gelo, de início, é rápida, mas apenas parcial; cessa completamente antes de ser atingida, digamos a metade do quilograma de gelo. Logo, a água do balde, qualificada de fria, possui alguma coisa a mais do que a água fervendo da pequena vasilha. Exprimimos estes fatos dizendo que a água a ferver no pequeno recipiente possui temperatura mais elevada, porém menor quantidade de calor do que a água contida no balde. Em outras palavras, o calor é o agente, ao passo que a temperatura é uma qualidade do corpo aquecido, um modo de ser, um estado, um grau, uma intensidade de calor no corpo.
5.1.2 Unidade de quantidade de calor Usam-se as seguintes unidades para medir a quantidade de calor: i
,
Ii
~
"
!
-
Quilocaloria
(kcal ou Cal): é a quantidade
de calor necessária para elevar a temperatura
de água de 14,5'C a 15,5'C. 1 kcal equivale a 427 kgm (que é o chamado equivalente mecânico do calor). No Sistema Internacional a medida é o Joule = Newton x metro.
de 1 quilograma
I
~
'"
(k~kW~)
I
S.2
I
;
ou
I
'
"
~
I
I
S.3
I'
O calor especifico da água é igual a 1 kcal/kg/'C, ou 1 BtullbJ'F, ou 1 callg/'F. No Sistema Internacional (SI) a unidade é joule por quilograma por grau Celsius (J/kg'C).
5.1.5 Modalidade de calor específicodos gases Para os gases, há dois calores específicos a considerar: Calor específico a volume constante c.: representa a energia térmica aplicada na elevação da temperatura, isto é, no aquecimento do gás, conservando-se constante seu volume. Para o ar e gases diatômicos,
-
c. = 0,0939 kcal/kg'C = 0,1689 Btullb'F. -
Calor específico a pressão constante cp: representa a energia térmica aplicada ou fornecida ao gás para produzir aquecimento (elevação de temperatura) e também trabalho de expansão, conservando-se constante a sua pressão. Para o ar e gases diatômicos,
cp = 0,1321 kcallkg'C = 0,2375 Btu/lb'F. A relação entre cp e cu' designada pela letra k, é uma grandeza importante no estudo da evolução térmica de um gás em máquinas térmicas.
~
j
46
f~~i
.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PSICROMETRIA
47
(
Para o ar e gases di atômicos secos, {
Cp 0,1321 k=-=-=1406""14 C, 0,0939'
li! li
,
11
5.1.6 Evaporação e ebulição
,
1 :
11
;
I' 1
;
111
.
. i i~~ :~ I'" ,~ i" I i.
I
-
I
,: I ! I
'i ;!
Evaporação é a formação mais ou menos lenta de vapores à superfície de um líquido. É um fenômeno físico de mudança do estado líquido para o estado gasoso. A água abandonada ao ar livre vaporiza-se gradualmente e acaba por desaparecer. Pode-se pois dizer que evaporação é vaporização sem aquecimento adicional. A velocidade de evaporação varia diretamente: a) com a volatilidade do llquido; b) com a superfície de evaporação; c) com a temperatura; h,) entre a pressão (ou tensão) máxima h'má' do vapor e a pressão reinante d) com a diferença (h'má. h, deste mesmo vapor na atmosfera. Para que um líquido possa vaporizar, é preciso que a atmosfera reinante não esteja saturada desse mesmo vapor; em outros termos, é necessário que a pressão h, do vapor já existente na atmosfera seja inferior à tensão elástica máxima h.ma. do mesmo, na mesma temperatura. Portanto, a evaporação depende da diferença h. á - h... Se h, for nulo, a evaporação será rápida' se for igual a h.má., a atmosfera já estará saturada de vapdr e a evaporação se torna, portanto, impossível. ' Em processos de secagem industrial, para se conseguir maior rapidez na operação procura-se obter pressões reduzidas, isto é, vácuo parcial na câmara de secagem, com o que a vaporização se realiza em temperatura de tal modo baixa, que não produza dano ao produto em fabricação. O calor necessário para a vaporização no fenômeno da evaporação é subtraído do meio ambiente ou dos corpos circundantes. Em conseqüência disso, o meio ou os corpos resfriam-se durante essa evaporação;
1
lI I
II11 ~
iU
~
iu
~II
e) com a agitação do ar. A velocidade de evaporação é tanto maior quanto menor a pressão reinante, e esta se reduz quando o ar se encontra em movimento. É para conseguir evaporar o suor e portanto baixar a temperatura da pele que as pessoas se abanam ou procuram ficar próximas a um ventilador. A ebulição é a passagem .tumultuosa de um líquido para o estado de vapor; ou, ainda, uma vaporização rápida caracterizadapela constãncia da temperatura e produção de vapor na massa líquida. A temperatura de ebulição de um líquido sob a pressão atmosférica de 760 mmHg chama-se ponto de ebulição normal do llquido. Para a água, é de l00'C; para o álcool, 78'C; e para o éter, 35'C. Durante a ebulição, 'a tensão do vapor saturante que se forma é igual à pressão da atmosfera ambiente acima do líquido. Um aumento de pressão sobre a superfície do líquido faz com que seu ponto de ebulição tse eleve. Assim, no caso da água, se tivermos uma pressão p = 2 atm, t será 120'C; se p = 3 atm, t = 133'C; e assim por diante. A diminuição da pressão reinante ocasiona o abaixamento do ponto de ebulição, conforme se observa na Tabela 5.l. Assim, sob a pressão de 17,4 mmHg (0,236 mca), a água tem seu ponto de ebulição igual a 20'. Se a pressão for de 31 mmHg (0,421 mca), ela ferverá a 30', e assim por diante. Isto explica a razão da utilização do vácuo na secagem industrial.
I 'IIII!,
Podemos definir calor latente, calor de vaporização ou calor latente de vaporização de um líquido a t' como sendo a quantidade de calor absorvida pela unidade de massa desse líquido para que o mesmo se transforme em vapor, mantendo constante a temperatura t de ebulição durante todo o tempo de duração de evaporação. Ao condensar-se à mesma temperatura t, o calor de vaporização é, por assim dizer, libertado: é o calor de condensação ou liquefação, o qual é numericamente igual ao calor de vaporização. O calor latente de vaporização da água vem a ser a quantidade de calor necessária para transformar água a 100'C em vapor nesses mesmos 100'C. . Enquanto aquecemos água até l00'C (em condições ambientes normais de temperatura e pressão), sua temperatura se eleva. O calor se manifesta sob forma sensível, e pode-se ver, com o auxílio de um termômetro, como a temperatura vai se elevando até atingir l00'C. A partir desse valor da temperatura, a água vaporiza, e a temperatura não continua a subir. Isto significa que o calor que está sendo comunicado à água é aplicado em realizar a mudança de estado da mesma, de líquido para vapor. Dizemos que o calor se acha sob a forma de calor latente, isto é "oculto" na água. O líquido, para chegar a vaporizar, necessita receber uma quantidade total de calor, que resulta da soma do calor sensível graças ao qual sua temperatura se eleva, com o calor latente, com o qual se realiza a vaporização. O vapor gerado possui essas duas parcelas de calor, sendo a quantidade de calor latente maior que a de calor sensível. Por exemplo, a 15'C e sob a pressão absoluta de 17,4 mm de coluna de mercúrio (0,236 roca), a água possui 15,04 kcal/kg de calor sensível, 588,80 kcaVkg de calor {atente, e portanto 603,84 kcaVkg de calor total. Na pressão atmosférica normal, ao nível do mar, o calor latente de vaporização da água a l00'C (212'F) é de 540 kcaVkg ou 2.268 kJlkg (2.268 quilojoulelkg)
ou ainda, 970 Btu/lb.
No caso do ar, essas considerações podem aplicar-se à umidade nele contida. Quando ocorre evaporação da umidade no ar, sem que sua temperatura esteja aumentando, agregado calor {atente ao ar.
Calor sensível é o que se manifesta por um certo nível de temperatura. É medido com um termômetro de bulbo seco (termômetro comum). Representa o nível energético de um fluido ou um corpo, de forma perceptível e mensurável, e por isso o nome sensível. Calor latente é o que causa mudança de ~stado físico sem alteração na temperatura e pressão. Chama-se também calor de vaporiz,ação. O calor sensível corresponde à quantidade de calor necessária para mudar a temperatura, sem que ocorra mudança do estado físico.
4,6
9,2
17,4
31
55
92
149
233
355
525
760
O'
10'
20'
30'
40'
50'
60-
70'
80'
90'
100'
m' c (t'- t)
I
I
5.4
I
I
5.5
I
sendo
Q, = Quantidade de calor sensível (kcal ou Btu); m massa do material, em kg ou lb; c. = calor específico (kcallkg.'C) ou Btu/lb.'F. Para água, c ( t
Tabela 5.1 Temperatura de ebulição da água em função da pressão Pressão p (mmHg)
está sendo
Quando se remove calor latente, o conteúdo de umidade diminui (e vice-versa), porém a temperatura do ar se mantém constante. Podemos, pois, dizer que quando se procede a uma condensação da umidade do ar, sem alterar sua temperatura, está se extraindo calor latente do mesmo. O corpo humano emite e recebe do exterior calor sensível e calor latente, que é o calor necessário paravaporizar o suor e a água da respiração. Cada grama de suor evaporado resfria a pele de aproximadamente 536calorias (ver Tabela 5.2). Calor total = Calor sensível + Calor latente. A quantidade de calor sensível é calculada por
[Q, =
5.1.7 Calor sensívele calor latente
1 kcal = 3,968Btu 1 8tu = 0,252 kcal 1 kcal = 4,20 kJ
= 1;
= temperatura no estado final ('C ou 'F); = temperatura no estado inicial ('C ou 'F).
A quantidade de calor latente é dada por
"
'I
rI ( ~
!
Temperatura de ebulição t ('C)
~, =m #
À
I
kcal ou Btu
-
(;~
~
PSICROMETRIA
~~
48
49 (
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I1
~ J!
,I
-
Tabela 5.2 Entalpia do vapor saturado seco de água em função da temperatura
Temperatura -C
'F
m:
I '111 I I
'I~
I
h".' ~
I
li 1
Im~
O 1,11 2,22 3,33 4,44 7,22 10,0 12,7 15,5 18,3 21,1 23,8 26,6 29,4 32,2 35,0 37,7 43,3 48,8 54,4 60,0 65,5 71,1 76,6 82,2 87..7 93.3 100,0 121,1 148,8
32 34 36 38 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 212 250 300
i'
t
:11 .
Calor sensível Líquido saturado
kJ/kg
0,0 2,02 4,03 6,04 8,05 13,06 18,07 23,07 28,06 33,05 38,04 43,03 48,02 53,00 57,99 62,98 67,97 77,94 87,92 97,90 107,89 117,89 127,89 137,90 147,92 157,95 167,99 180,07 218,48 269,59
0,0 4,69 9,37 14,04 18,72 30,37 42,02 53,65 65,26 76,87 88,47 100,08 111,68 123,27 134,87 146,48 158,09 181,28 204,49 227,70 250,94 274,20 297,45 320,74 344,04 367,37 390,72 418,82 508,16 627,03
Calor total = entalpia vapor saturado 0>=
Calor latente (l) Btu/lb 1 075.8 1 074,7 1 073,6 1 072,4 1 071,3 1 068,4 1065,6 1 062,7 1059,9 1 057,1 1 054,3 1051,5 1 048,6 1 045,8 1 042,9 1 040,1 1037,2 1 031,6 1 025,8 1 020,0 1 014,1 1 008,2 1 002,3 996,3 990,2 984,1 977,9 970,3 945,5 910,1
kJ/kg 2 502,2 2 499,6 2 497,0 2 493,3 2491.7 2 484.9 2 478,4 2471,7 2465,2 2458.7 2 452,1 2 445,6 2438,9 2432,4 2425,6 2419,1 2412,4 2 399,3 2385,9 2 372,4 2 358,6 2 344,9 2331,2 2317,2 2303,1 2288,9 2 274,4 2 256,8 2199,1 2 116,8
Btullb 1 075,8 1 076,7 1 077,6 1 078,4 1079,3 1 081,5 1083,7 1 085,8 1 088,0 1 090,2 1 092,3 1 094,5 1 096,6 1 098,8 1 100,9 1103,1 1105,2 1 109,5 1 113,7 1 117,9 1 122,0 1 126,1 1130,2 1 134,2 1 138,1 1 142,0 1 145,9 1 150,4 1 164,0 1 179,7
Irradiação ou radiação. Sob a forma de energia radiante, por ondas do gênero das eletromagnéticas. Não há transporte de massa, e a propagação se realiza até no vácuo, e, quando no ar, não o aquece diretamente. Ao atingir uma superfície ou massa densa, a energia radiante se transforma em calor. Conveeção. O calor passa de um corpo a outro por meio do fluido que os envolve. A transferência de calor se realiza de molécula a molécula e verifica-se simultaneamente transporte de massa, isto é, as moléculas frias do fluido, aquecendo-se, deslocam-se para regiões cada vez mais quentes, e as moléculas quentes, esfriando, vão para regiões cada vez mais frias. O calor propaga-se então como que por correntes de ar, de água ou outr() fluido que esteja sendo aquecido. E o que ocorre no ar ambiente de um recinto aquecido por radiadores. No radiador
r
kJ/kg 2502,2 2 504,2 2 506,3 2 508,2 2 510,3 2515,4 2 520,5 2525,4 2 530,5 2535,6 2 540,5 2545,6 2 550,5 2555,6 2 560,5 2565,7 2 570,5 2 580,5 2 590,3 2600,1 2 Q09,6 2619,1 2628,7 2 638,0 2647,1 2656,1 2 665,2 2675,7 2 707,3 2743,8
ocorre condução térmica, mas o ar aquecido pelo radiador transfere
<\ '\ \
,
o calor que recebe para o ambiente,
por convecção. A convecção que se verifica unicamente pela diferença de densidade de partículas é chamada conveeção livre ou eonveeção natural. ( - Condução. A transferência de calor se faz de molécula a molécula, sem que haja transporte dessas mesmas moléculas. O calor é como que "conduzido" ou "transportado" ao longo de um corpo e ( de um corpo para outro contíguo, ou de um corpo para o ar parado que o envolve.
5.1.10 Intensidade de calor \ Como não se pode medir diretamente o calor como energia em si, mede-se o nível de intensidade do calor,e o mesmose designapor t,::mperatura. '
Conversão
de escalas termométricas
grau Celsius
para medição da temperatura.
grau Fahrenheit (
r <>
-;
(-F
-
32) I'F
=
+
('C + 32)
I
5.6
I
5.1.11 Temperatura de bulbo úmido É obtida com um termômetro em cujo bulbo é colocada uma gaze umedecida e que se faz girar ou sacudir, provocando a evaporação da água colocada na gaze. Pode ser determinada também com o psicrômetro, I instrumento que se vê na Fig. 5.1.
Observação: I kJlkg = 0,238 kcallkg = 0,424 Btullb 1 Btullb = 2,32 kJlkg 1 kcallkg = 4,20 kJlkg
5.1.12 Umidade absoluta
sendo À
=
calor latente de vaporização
Em unidades
ou condensação,
do Sistema Internacional,
Q m... c
É o peso real da umidade (ou vapor d'água) contida em um m3, pé3 ou lb de mistura de ar. Em ar condicionado, é expressa em grãos por libra ou grãos por pé cúbico (grainslcf).
kcallkg ou Btullb.
temos
Ilb contém 7.000 grãos 1 kg contém 15.542 grãos
joules (J) kg J Ik g.'C
5.1.13 Umidade relativa
1 kcal = 4,1866kJ À = Jlkg. '11
É a relaçãoentre o peso de vapor d'água d existenteem 1 kg (ou 'I mJ)de ar úmidoa uma determinada'
,
temperatura e o peso da umidade d'al gue deveria existir se o quilograma de ar (ou o mJ) estivesse saturado
5.1.8 Pressão de vapor A pressão sob a qual, numa determinada temperatura, um líquido vaporiza em ebulição chama-se pressão de vapor do líquido naquela temperatura. A pressão de vapor d'água a l00'C (212'F) é a pressão atmosférica 1,033 kgf.cm-z, ou 14,7Ib/poF, ou 10,33 mca ao nível médio do mar).
5.1.9 Transmissão de calor
(ou pressão
barométrica,
de umidade na mesma temperatura. As vezes se define também como "a relação entre a pressão real do vapor d'água h. .1 existente em certo volume (ou peso de ar), a uma determinada temperatura, e a pressão 1 de vapor d'água 11..., que deveria existir se a mesma quantidade de ar estivesse saturada à mesma temperatura". \
igual a
[u~ =
~ ~
~
= h-I
I
5 1
. I
{
~'
Acrescentamos mais alguns dados ao exposto no item 3.2. O calor se transmite ou propaga das seguintes maneiras:
A umidade relativa é também designada
na prática por grau higrométrico ou grau de saturação do ar.
~
._ll
50
r~
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PSICROMETRlA
Tabela 5.3 Conversão de temperatura Exemplo: 60'F (coluna do meio) = IS,6"C 6O'C (coluna do meio) = 140'F "C 'p "C 'p "C ,jJ. ,jJ. -21,1 -20,6 -20,0 -19,4 -18,9 -18,3 -17,8 -17,2 -16,7 -16,1 -15,6 -15,0 -14,4 -13,9 -13,3 -12,8 -12,2 -11,7 -11,1 -10,6 -10,0
-
9,4 8,9 8,3 7,8 7,2
- .6,1 -6,7
1-' .,
--
10,
lI!
1
1iI'
,
I~
i
I fi1
..ii !I \1
11 ili ',,~ 'li ,' ,:1 ;~I
5,6 5,0 4,4 3,9 3,3 2,8 2,2 1,7 1,1 0,6
O 0,6 1,1 1,7 2,2 2,8 3,3 3,9 4,4 5,0 5,6 6,1 6,7 7,2 7,8 8,3 8,9 9,4 10,0 10,6 11,1 11,7 12,2 12,8 13,3
-6
-5 -4 -3
-2 -1 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11. 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
Exemplo:
,jJ.
21,2 23,0 24,8 26,6 28,4 30,2 32,0 33,8 35,6 37,4 39,2 41,0 42,8 44,6 46,4 48,2 50,0 51,8 53,6 55,4 57,2 59,0 60,8 62,6 64,4 66,2 68,0
26,7 27,2 27,8 28,3 28,9 29,4 30,0 30,6 31,1 31,7 32,2 32,8 33,3 33,9 34,4 35,0 35,6 36,1 36,7 37,2 37,8 38,3 38,9 39,4 40,0 40,6 41,1
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106
176,0 177,8 179,6 181,4 183,2 185,0 186,8 188,6 190,4 192,2 194,0 195,8 197,6 199,4 201,2 203,0 204,8 206,6 208,4 210,2 212,0 213,8 215,6 217,4 219,2 221,0 222,8
74,4 75,0 75,6 76,1 76,7 77,2 77,8 78,3 78,9 79,4 80,0 80,6 81,1 81,7 82,2 82,8 83,3 83,9 84,4 85,0 85,6 86,1 86,7 87,2 87,8 88,3 88,9
166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192
69,8 71,6 73,4 75,2 77,0 78,8 80,6 82,4 84,2 86,0 87,8 89,6 91,4 93,2 95,0 96,8 98,6 100,4 102,2 104,0 105,8 107,6 109,4 111,2 113,0 114,8 116,6 118,4 120,2 122,0 123,8 125,6 127,4 129,2 131,0 .132,8
41,7 42,2 42,8 43,3 43,9 44,4 45,0 45,6 46,1 46,7 47,2 47,8 48,3 48,9 49,4 50,0 50,6 51,1 51,7 52,2 52,8 53,3 53,9 54,4 55,0 55,6 56,1 56,7 57,2 57,8 58,3 58,9 59,4 60,0 60,6 61,1
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142
224,6 226,4 228,2 230,0 231,8 233,6 235,4 237,2 239,0 240,8 242,6 244,4 246,2 248,0 249,8 251,6 253,4 255,2 257,0 258,8 260,6 262,4 264,2 266,0 267,8 269,6 271,4 273,2 275,0 276,8 278,6 280,4 282,2 284,0 285,8 287,6
89,4 90,0 90,6 91,1 91,7 92,2 92,8 93,3 93,9 94,4 95,0 95,6 96,1 96,7 97,2 97,8 98,3 98,9 99,4 100,0 100,6 101,1 101,7 102,2 102,8 103,3 103,9 104,4 105,0 105,6 106,1 106,7 107,2 107,8 108,3 108,9
193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228
'p
"C 13,9 14,4 15,0 15,6 16,1 16,7 17,2 17,8 18,3 18,9 19,4 20,0 20,6 21,1 21,7 22,2 22,8 23,3 23,9 24,4 25,0 25,6 26,1
Tabelas 5.3 (cont.) Conversão de temperatura 60'F (coluna do meio) = 15,6"C 60'C (coluna do meio) = 14O"F 'p ,jJ. "C ,jJ. 'p "C ,jJ. 57 134,6 61,7 143 289,4 229 109,4 58 136,4 144 62,2 291,2 110,0 230 59 138,2 145 62,8 293,0 231 110,6 60 140,0 146 63,3 294,8 232 111,1 61 141,8 147 63,9 296,6 233 111,7 62 143,6 64,4 148 298,4 234 112,2 63 145,4 65,0 149 300,2 112,8 235 64 147,2 150 65,6 302,0 236 113,3 65 149,0 66,1 151 303,8 237 113,9 66 150,8 66,7 152 305,6 114,4 238 67 152,6 67,2 153 307,4 239 115,0 68 154,4 154 67,8 309,2 240 115,6 69 156,2 155 68,3 311,0 241 116,1 70 158,0 156 68,9 312,8 116,7 242 71 159,8 157 69,4 314,6 117,2 243 72 161,6 158 70,0 316,4 117,8 244 73 163,4 159 70,6 318,2 245 118,3 74 165,2 160 71,1 320,0 246 118,9 75 167,0 161 71,7 321,8 247 119,4 76 168,8 72,2 162 323,6 248 120,0 77 170,6 72,8 163 325,4 120,6 249 78 172,4 164 73,3 121 327,2 250 79 174,2 165 73,9 329,0 127 260
51
444,2 446,0 447,8 449,6 451,4 453,2 455,0 456,8 458,6 460,4 462,2 464,0 465,8 467,6 469,4 471,2 473,0 474,8 476,6 478,4 480,2 482 500
5,1.14 Ponto de orvalho ,2
É a temperatura sob a qual o vapor d'água contido na atmosfera condensa. Percebe-se que o pont!> de orvalho num ambiente foi atingido quando, por exemplo, uma vidraça começa a ficar embaciada.
O 8 6 4 2 O 8 6 .4 2 O ,8 ,6 4 2 O 8 6 4 2 O 8 6 4 .2 O 8 6 ,4 ,2 ,O ,8 ,6 ,4
5,1,15 Pressão atmosférica Hb Pode-se exprimir a pressão atmosférica em unidades de pressão ou em unidades de altura de uma coluna líquida que exerce em sua base a pressão iguala . considerada. Ao nível médio do mar a pressão atmosférica é
.
H~ = 1,033 kgf cm.,2 = 14,7 psi (pound per square inch) = 10,33 mca (metros de coluna de água ou 100 kPa (quilopascal) ou 34 pés ca ou 760 mmHg.
Fig. 5.1 Psicrómetro. ~
52 ;"111
VENTILAÇÁO INDUSTRIAL
PSICROMETRIA
I!I
li!!' 11' 11,
~I,
5.1.16 Entalpla I 1'
1,1
A entalpia corresponde ao calor que entra na formação de um vapor, considerando-se como ponto de partida a fase líquida. na zona de saturação a o-C. É uma função do estado de um fluido e tem pOr
Peso do vapor Temperatura
'
'F
';m' ,1,111
H
I
=
U+ pv
I~
I
sendo U a energia, p a pressão e v o volume do fluido. Traduz a medida de seu calor total. Encontram-se tabelados valores da entalpia, às vezes designada por calor IOlal, em função da temperatura, para o vapor saturado seco (Tabela 5.4). Pode-se calcular a variação da entalpia, quando ocorre apenas uma variação de temperatura, pela fórmula (5.4), que repetimos:
I
J
Q = m' c (( - I)
i
Quando ocorre variação de calor sensível juntamente com calor latente, acha-se a entalpia na cana psicrométrica, como veremos adiante.
iW,
i 5.1.17 Leis dos gases
IIIi :11
I
" II
,L' Lei: lei de Gay-Lussac "Os volumes ocupados por uma mesma massa de gás, sob pressão conslante, são diretamente às temperaturas absolutas." Esta lei é também conhecida como lei de Charles.
proporcionais
I
I
1I
~-~I
~~~,
I
I
I
TI i~li
I
"I~II
I
=
I1+ 273'C
T2
= 11+
273'C
)
2.' Lei: lei de Gay-Lussac (também chamada lei de Amonlons) .. As pressões adquiridas por uma massa de gás sob volume conslanle são proporcionais absolutas. "
~-~I
I
G
I
,.,11
P = P. (! + aI)
sendo a
= ~ = O,003666'C.1 273
1 1
I'
a tem o mesmo valor para todos os' gases ditos perfeilos. 3.' Lei: lei de Boyle-Mariolle
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
72
às suas temperaturas
G
Pode-se escrever sob outra forma, muito usual:
',
f
Tabela 5.4 Propriedades das misturas de ar e vapor d'água saturado à pressão atmosférica normal (760 mmHg)
expressão
"lfJ
53
,
G
73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
"C 4,44 5,00 5,56 6,11 6,67 7,22 7,78 8,33 8,89 9,44 10,00 10,56 11,11 11,67 12,22 12,78 13,33 13,89 14,44 15,00 15,56 16,11 16,67 17,22 17,78 18,33 18,89 19,44 20,00 20,56 21,11 21,67 22,22 22,78 23,33 23,89 24,44 25,00 25,56 26,11 26,67 27,22 27,77 28,33 28,88 29,44 30,00 30,56 31,11 31,67 32,22 32,78 33,33 33,89 34,44 35,00 35,56 36,11 36,67 37,23 37,78
satugdreso grãosllb
gIkg
36,49 37,95 39,47 41,02 42,64 44,31 46,06 47,88 49,70 51,59 53,62 55,65 57,82 59,99 62,23 64,61 67,06 69,51 72,10 74,83 77,56 80,43 83,37 86,45 89,60 92,82 96,18 99,68 103,3 107,0 110,7 114,7 118,8 123,0 127,3 131,7 136,4 141,1 146,0 151,1 156,3 161,7 167,2 173,0 178,9 184,9 191,2 197,7 204,3 211,2 218,3 225,6 233,1 240,9 248,9 257,1 265,7 274,4 283,4 292,7 302,3
5,21 5,42 5,64 5,86 6,09 6,33 6,58 6,84 7,10 7,37 7,66 7,95 8,26 8,57 8,89 9,23 9,58 9,93 10,30 10,69 11,08 11,49 11,91 12,35 12,80 13,26 13,74 14,24 14,75 15,28 15,82 16,39 16,97 17,57 18,19 18,82 19,48 20,16 20,86 21,58 22,33 23,10 23,89 24,71 25,55 26,42 27,31 28,24 29,19 30,17 31,18 32,23 33,30 34,41 35,56 36,73 37,95 39,20 40,49 41,82 43,19
Entaia do vapor turado Btullb kJlkg 5,662 5,849 6,084 6,328 6,580 6,841
7,112 7,391 7,681 7,981
8,291 8,612 8,945 9,289 9,644 10,01 10,39 10,79 11,19 11,61 12,05 12,50 12,96 13,44 13,94 14,45 14,98 15,53 16,09 16,67 17,27 17,89 18,53 19,20 19,88 20,59 21,31 22,07
22,84 23,64 24,47 25,32 26,20 27,10 28,04 29,01 30,00 31,03 32,09 33,18 34,31 35,47 36,67 37,90 39,18 40,49 41,85 43,24 44,68 46,17 47,70
--
13,16 13,60 14,15 14,71
-
15,30 15,91 16,54 17,19 17,86 18,56 19,28
-
20,03 20,80
--
-
-
---
---
------------
21,60 22,43 23,28 24,16 25,09
26,02 27,00 28,02 29,07 30,14 31,26 32,42 33,60 34,84 36,12 37,42 38,77 40,16 41,61 43,09 44,65 46,23 47,89 49,56 51,33 53,12 54,98 56,91 58,89 60,93 23,03 65,21 67,47 69,77 72,17 74,63 77,17 79,80 82,49 85,29 88,15 91,12 94,17 97,33 100,57 103,92 107,38 110,94
Entalpia da mistura de 1 lb de ar seco com vapor saturado Btullb kJ/kg 15,230
15,697 16,172 16,657 17,149 17,650 18,161 18,860 19,211 19,751 20,301 20,862 21,436 22,020 12,615 23,22 23,84
24,48 25,12 25,78 26,46 27,15 27,85 28,57 29,31 30,06 30,83 31,62 32,42 33,25 34,09 34,95
35,83 36,74 37,66 38,61 39,57 40,57 41,58 42,62 43,69 44,78 45,90 47,04 48,22 49,43 50,66 51,93 53,23 54,56 55,93 57,33 58,78 60,25 61,77 63,32 64,92 66,55 68,23 69,96 71,73
--
---
35,42 36,50
37,61 38,74 39,88 41,05
42,24 43,86 44,68 45,93
---
49,85 51,21 52,60 54,00 55,44 56,93 58,42 59,96 61,54 63,14 64,77 66,45 68,17 69,91 71,70 73,54 75,40 77,33 79,28
-
-
81,29,
-
83,33
--
-----
-
47,21 48,52
85,45 87,59 89,80 92,03 94,36
96,71 99,12 101,61 104,15 106,75 109,41 112,15 114,96 117,83 120,78 123,80 126,90 130,08 133,34 136,71 140,13 143,67 147,27 150,99 154,78 158,69 162,71 166,83
.-.
\
~ \
59
PSICROMETRIA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
58
'!\'P r
:,\.,
5.1.20 Volume de ar para remover calor 11ente
'.11:II.1
Neste caso, determinam-se: 1.' Quantidade de calor latente, C'ate... (Btu/h) 2.' Grãos por lb de diferença de conteúdo de umidade do ar exterior fixadas pelo projetista para a exaustão. c.lor, ). pela fórmula 5.19 3.' Calcula-se a vazão Q(p.ra remover
l
,' 'J!
,
,
I:
., :111.
C(Btolbora)de calorlatente
.'
fi
,
II
i
, iI' I I"
'
i1 Il
Q(pJc.latente) =
[cfm]
e do ar interior
nas condições
I
il:'
I)
i
5.19
0,67 X grãos de diferença de conteúdo de umidade
o
~~ As quantidades de ar calculadas pelas duas equações acima não devem ser somadas para se chegar à vazão de ar requerida. Adota-se o maior dos valores encontrados, uma vez que o calor sensível e o calor latente são absorvidos simultaneamente. Além disso, note-se que, na maioria dos casos, a carga de calor sensível excede amplamente a carga de calor latente, de modo que quando isto acontece no projeto, pode ser calculado apenas em base do calor sens{vel.
i
1!:
8
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66°F o
Q
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u"'''o'
o o
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..
Os compressores de frio empregados em instalações de ar cQndicionado e refrigeração em geral são especificados pelos fabricantes, em seus catálogos, em "toneladas de refrigeração", TR, unidade prática que corresponde à "quantidade de calor a retirar da água a O"Cpara formar uma tonelada de gelo a O'C, em cada 24 horas".
e
80°F
õADO 26.7°
:
8
c
~ o C Q i
5.1.21 Tonelada de refrigeração, TR
II. I
~ ..
1 TR corresponde a 3.333 kcal por hora 1 kcal 3",9685 Btu 1 TR 12.000Btu/h(toneladaslandardcomercial americana de refrigeração)
TEMPERATURA
Flg. 5.1 Indicação
quanto
ao modo de utilizar
110°F 43,30C
C DE BULBO SECO
a carta psicrométrica
da Trane
115
Company.
5.2 CARTA PSICROMÉTRICA Consideremos a carta psicrométrica da Trane Company (Fig. 5.2). Conhecidas duas grandezas, podem-se, pela carta, achar todas as demais. seguintes escalas:
5.2.1 Significado e emprego O diagrama ou carta psicrométrica relaciona várias grandezas que se consideram em instalações de ventilação e, principalmente, nas de ar condicionado. Corresponde, em princípio, ao chamado diagrama de Mollier para o ar úmido. A carta psicrométrica foi elaborada referida à pressão do nível do mar, ou seja, de 7(/J mm de mercúrio, e pode ser usada com suficiente exatidão para pressões compreendidas entre 736 e 78'1 mmHg. Existem diversas cartas psicrométricas, publicadas pela Carrier, pela Trane Company, por outras empresas fabricantes de equipamentos de ar condicionado e pela ASHRAE (American Society for Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, lnc.) As grandezas representadas nas cartas costumam ser:
-
Na carta encontram-se
as
linha de temperatura de bulbo seco; (1) específica (grãos de umidade por Ib de ar seco; (2)
- linha de umidade
-linha de umidade relativa (%); (3) -linha de temperatura de bulbo úmido; (4)
- linha de volume específico (pés cúbicos por lb de ar seco); (5) - escalas de entalpias (Btullb de ar seco e umidade combinadas); (6) - escala de temperatura do ponto de orvalho; (7)
-
a) b) c) d)
escala de pressão de vapor; (8) escala de razão entre calor sensível e calor total Q/Q,.
(9)'
temperatura lida no termômetro de bulbo seco (TBS); temperatura lida no termômetro de bulbo úmido (TBU); 5.2.2 Emprego da carta da Trane Company umidade relativa (UR). É determinada a partir dos itens a e b; umidade específica, expressa em grãos de umidade por lb de ar seco ou gramas de umidade por kg Para uma melhor compreensão das vantagens da utilização da carta psicrométrica, consideremos a Fig. de ar seco. e) volume específico (volume de unidade de peso de ar), expresso em pé cúbico por lb de ar seco ou metro 5.2, na qual se acham indicadas as escalas mais usadas em Ventilação Industrial. Façamos um exemplo numérico. O leitor poderá orientar-se pela carta, Fig. 5.2, e passar depois para a Fig. 5.3. cúbico por kg de ar seco; f) entalpia ou calor total, expressa em Btu por lb de ar seco e umidade combinados. É também designada EXEMPLO 5.6 como entalpia de saturação; Suponhamos conhecidos os seguintes dados: g) "ponto de orvalho" (PO) ou temperatura de saturação, que,'como vimos, é a temperatura com a qual temperatura de bulbo seco t, = 8Ü"F = 26,7'C; o vapor d'água contido no ar se condensa sobre uma superfície; - temperaturade bulbo úmidolu = 70"F = 21,1.C h) "pressão de vapor", isto é, pressão reinante sobre a água numa determinada temperatura, abaixo da Podemos calcular, entre outros valores, os seguintes (Figs. 5.2 e 5.3): qual a mesma entra em ebulição. É expressa em polegadas de coluna de mercúrio ou mm de coluna de mercúrio.
-
---
\ 61
VENTILAÇÃO
PSICROMETRIA
63
INDUSTRIAL
'
lj,'I l ,
j
I:, ",j
@
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,
~ 15.
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I
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11
(
~ p
35
I, I;'
TBS
Flg. 5.7 Adição decalor latente: umi. dificação.
Flg. 5.8 Remoção de calor latcntc: desumidificação.
r
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11
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I~ IR! 101' I: !,
5
10
15
TEtl,~:TURA DEB~~~ SECO°c
!~
"
deumponto da curvaA de umidaderelativaUR, para a curva B de umidaderelativaU'R'.
. ~~ o. o3 .:J 0°. 2 ",'O
Observa-se na Fig. 5.9 que o ponto de orvalho PO não muda quando se adiciona calor sensível, mas a TBS aumenta. A Fig. 5.10 mostra que o resfriamento corresponde a uma remoção de calor sensível sem redução da umidade absoluta e do ponto de orvalho. A umidade relativa porém diminui, pois os pontos A e B se acham em curvas de UR diferentes. Diminui também a TBS.
~~ o u'" \
1
°
1;:1,
VOLUME ESPEciFICO
I~ ijl
rf
20
25
\
35
30
0,850
0;825
40
\
0,900
0,87'5
,
5.2.5 Resfriamento com desumidificação
m3/~o
Em instalações de ar condicionado, para se conseguir obter uma temperatura de bulbo seco mais baixa, toma-se necessário recorrer a um resfriamento com retirada de calor senslvel e também de calor latente. Para conseguir o resfriamento usa-se uma serpentina de resfriamento (com água gelada em circulação, por exemplo) ou sistema de ciclo térmico de um gás refrigerante (Freon). Consideremos a Fig. 5.11. As condições iniciais do ar correspondem às do ponto A, com calor total C" temperatura de bulbo seco 11'umidade relativa UR", ponto de orvalho PO" e calor latente C/. Pretendemo~ que a nova temperatura de bulbo seco venha a ser ~, correspondente a um calor total C'2' Trata-se de passar do ponto A ao ponto
Flg. 5.5 Carta psicrométrica da Carrier.
Ir li
i~;'
Quando se adiciona calor sensível ao ar, sua temperatura se eleva, isto é, o ar se aquece sem que o conteúdo de umidade absoluta seja alterado (Fig. 5.9). A umidade relativa porém varia, pois passamos
7
5
1
fil
5.2.4 Aquecimento e resfriamento do ar
~ '.1.
26°
C.
B.
r
>- .. ~ ..
,.\, , I i, i
,i
111.
-
C'2
"~ ';o
I
10,3 t/Kg
I
II rid I
I:!
DE AR sECO
~ =>
-'", 01-
I
=~ ",et> °ã ;!u
\ 0,775
TEMPERATURA DE
BULIO
SECO
VOLUME ESPECiFICO
I
.11 I
C, = C/I
U o...
il
'ml'
o segmento AB indica a quantidade de calor latente C/ a remover, e o segmento CB, a quantidade de calor sensível C. a retirar. Vemos que o ponto B se situa na curva de umidade relativa URB, e C, na URc. A variação de calor total, ou seja, da entalpia, isto é, da quantidade total de calor removido, é a hipotenusa CA do triângulo ABC, isto é
o o OU .:> ... ... ..
li:; 1,\
Pelo ponto A traçamos uma reta vertical, e pelo ponto C, uma horizontal.As duas se encontramem
Flg. 5.6 Aplicação da carta psicrométrica da Carrier.
30°C
I ..3/..,
\
!
, 0,860
0,900
Flg. 5.9 Adição de calor sensível: aquecirnen/odo ar.
!..
8'" CI
g i
,=>
Flg. 5.10 Remoção de calor sensível: resfriamento do ar.
l i Ir
:lli
64
'"
i
PSICROMETRIA
% de ...fL
:1
-
1~
Ct, - Cti
=
65 (
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(
o" ..11:
(
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,
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Ct
;111
r
"
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
~
:c( ww 00 .c.c =<""
Ct
ESCALA DA RELAÇÃO ENTRE
",," ~OS ::I 0,0034
CALORSENSlvEL E CALORTOTAL
~I
( 30,5 O,OO34(
~
Fig. 5.14
flg. 5.13 t2
tl
i
I
Flg. 5.11 Resfriamento com desumidificação.
I~i
Esta diagonal prolongada (denominada linha de fator de calor sensível) determina, na escala à direita da Fig. 5.11, a relação entre o calor sensível e o calor total sob forma percentual.
I
I
I ~
%de-
i
\
BULBO SECO
C,
EXEMPLO 5.8 Aquece-se ar, a 1 atm, de 4O-F (4,4"C) T, (temp. de bulbo seco) e 35'F (l,7'C) úmido), até a temperatura de 70'F (21 ,1"C) T,. Achar, pela carta psicrométrica da Carrier: a) a umidade relativa e a absoluta antes e depois do aquecimento; b) a temperatura do ponto de orvalho antes e depois do aquecimento; c) a temperatura do bulbo úmido do ar aquecido;
{ Tu (temp.
de bulbo \
.
d) o volume específico de ar antes e depois do aquecimento (baseado em 1 libra de ar seco); ( e) se a pressão de vapor de água saturada a 4O-F é 6,35 mmHg, qual será a pressão parcial de vapor nas condições iniciais?
C, li'
,II
Na prática pode-se usar o método apresentado acima ou determinar no gráfico o s~ento Liga-se C a A por uma reta, que determina, na escala correspondente o valor % ...!...
.
II
11
Como se conhece
C, = C, -
I
C/I
- CI2 = C.
~
C" calcula-se então C,.Com C, e C, teríamos evidentemente
C,
o processo de resfriamento industrial segundo o qual se retira do ar calorsensívele calor latentee umidade denomina-se
resfriamento
"I "
= 70'F 21,1"C
a) Um / Umidade absoluta antes do aquecimento Pela carta psicrométrica (CP) da Carrier, achamos à direita V,In/ = 0,0034 lb de vapor d'água por Ib de ar seco. Achamos também, para a umidade relativa antes do aquecimento, U..,/ = 70% (Fig. 5.13). .
euaporativo.
Para realizar esse tipo de resfriamento, o ar deve ser insuflado através de um chuveiro ou de água ~
{
T, = 40'F é aquecido ao estado 2 T, 4,4"C T '" 35'F I 1,7"C
o calor latente
5.2.6 Resfriamento evaporativo se adiciona
Solução São dados: Ara1atm
Depois do aquecimento, estado 2. Com os valores T, = 70'F e Vub, = O,OO34lb de vapor d'água por Ib de ar seco, seguindo horizontalmente, obtemos na curva de umidade relativa
pulverizada por aspersores. Ao atravessar a água pulverizada o ar cede calor à mesma. Esse aquecimento faz com que parte da água vaporize, e, com isto, retire o calor do ar. O ar com o vapor formado se torna mais frio e mais úmido.
i,
(
U"'2 = 23% (Fig. 5.14)
'!I f I:~ "
b) Temperatura de orvalho (ponto de orvalho) (Fig. 5.14)
./1;
Com o valor Uubl/ = 0,0034 Ib de HzO por Ib de ar seco, e seguindo horizontalmente, encontramosj para o ponto de orvalho, o valor 30,S'F
c( ()
ii: ti
~.. UEe
c) Temperatura de bulbo úmido após o aquecimento.
w
Entrando na carta psicrométrica
W UEA o c( o
r"
;::> t2
tl
BULBO SECO
(
r Pai = Tp02 = 30,5'F
Flg. 5.U Resfriamento evaporativo.
com os valores
= 70'F e Vm, = 23%, obtemos,
à esquerda,
temperatura
de bulbo úmido igual a 50,5'F.
d) Volume específico de ar (tomando como base I Ib de ar seco) antes e depois do aquecimento (Fig.( 5.16). Do valorT'1 = 4O-Fseguimos verticalmente até a curva da U"'I = 70% e, em seguida, pela reta inclinada até o valor de
-----
-
66
ti! i! ,.1 ,11
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PSICROMETRIA
'"
r," ( '* ,I'
~
"
" '
.',
I
:'
:..,
_'Ir.
0,0034
I';
Fig. 5.15
18,:1 i':~ IIiI t' Ijt
I
1m
(
IC
rtil I;'~
t
p.o. (4O"F) p.o ,., (40"F)
p'"I = 70% = 6,35
EXERClclO 5.11
Pretende-se resfriar o ar, na pressão atmosférica, de modo que a temperatura de bulbo seco T, (86"F)baixe para T, = 23,9"C (75"F). Nas condições iniciais, a temperatura de bulbo úmido é de Tu = 22,8"C(73"F). Achar, pela carta psicrométrica da Carrier:
'
Portanto,
i
I~:
~11
.,;~
I.
p.o. = 0,7 x 6,35 = 4,45mmHg. EXEMPLO
li!l.
(, Idi
I!J
IQ
:il .;
I
I
C'l = 20,7Btullb de ar seco C'I = 13,5Btullb de ar seco
li,'
,
E I~ I, 'I:!i
II~\
II~ ,,'
= C'l
- C,. = 20,7 - 13,5 = 7,2 Btullb.
T,; = 3O"C(86"F) Tu; = 22,8"C (73"F)
A quantidade de calor insuflado é dada por q, = 4,5 . Q . E (ver fórmula 5.20). Se insuflarmos, por exemplo, 10.000 cfm de ar a 70"F (BS) e 50,5"F (BU), a quantidade total de calor insuflado será
Com o resfriamento,
q, = 4,5 x 10.000x 7,2 = 324.000Btu/h
T'I
"i
obteremos
o estado final 2
= 23,9"C (75"F)
"Iil " I:'] IJf }!'
0,0094
,!
. \J
~Il i~. I.,
0,0034
Flg. 5.17
70°F
\1:
I'
~
= 3O"C
a umidade absoluta e a relativa antes e depois do resfriamentoj a temperatura do ponto de orvalho antes e depois do resfriamento; a temperatura de bulbo úmido do ar resfriado; o volume específico do ar antes e depois do aquecimento (baseado em 1 libra de ar seco); usando a carta de Trane e vendo que a pressão de vapor d'água saturado a 20"C (68"F) é de 0,69" de mercúrio (17,8 mm de mercúrio), qual será a pressão parcial de vapor nas condições finais, isto é, sem saturação?
Solução São dados: Estado iniciall
o calor consumido foi
I.,
II~
a) b) c) d) e)
S.9
Qual a quantidade de calor consumida no processo considerado no Exemplo 5.8? Entrando na carta psicrométrica com os valores de T, = 40"F e T, = 70"F, correspondendo o primeiro valor a V'd = 70% e o segundo a V"' = 23% e seguindo em linha inclinada até a escala de entalpia de saturação, achamos
~,I
I~ I
V"/I =
'.
IC
Mas, 0,006 Ib de água por 1 Ib de ar seco correspondem a 42 grãos 'de umidade/lb de ar seCo (Fig. 5.19). Desta forma, necessitamos de C = 0,3 Btu Ib de ar seco para evaporar a umidade. Este valor é obtido na carta psicrométrica (Fig. 3.4), entrando-se com o valor 42 grãos de umidadellb de ar seco e com 0,006 lb de águallb de ar seco, e a curva de umidade relativa é igual a 60%.
e) Conhecemos o valor da pressão de vapor d'água saturada a 4O"F, e que é de 6,35 mmHg (dado do problema) Queremos saber a pressão parcial de vapor d'água nas condições iniciais, isto é, p.o..
11:'
I~
.
VOh'l= 0,0034 Ib de vaporllb de ar seco, teremos que fornecer b.Voh, = 0,0094 - 0,0034 = 0,006 Ib de água/lb de ar seco.
VlU'2= 13,38 pés3/1b
i'if \Ji ,,:
"
= 12,65 pés3/1b
De modo análogo, com T, = 70"F e V"1z = 23%, obtemos:
':IIJ
~
1m,
Fig. 5.16
Como temos
v"'.
11>1
I,
I~", ~í
5.10
Solução Para obter uma umidade relativa de 60% no ar aquecido, nos termos do exemplo 5.8, deveremos ter uma umidade absoluta de V'h'3 = 0,0094 lb de vaporllb de ar seco (Fig. 5.18).
'~
111~,
= 27TR.
No mesmo problema, deseja-se agora uma umidade relativa de 60% no ar aquecido. Quanto de umidade deve ser adicionado por libra de ar fornecido, e quanto calor será necessário para produzir essa evaporação (por libra de ar seco)?
0,0034
li li if. ) Ili'l ,.' f'
(
EXEMPLO
!i,'
1m
de refrigeração:
12.000
'I (I
.
\
Em toneladas
I:il'
67
Fig. 5.18
68
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PSICROMETRIA 69{ , (
"
~ I
' r"i
i~
!Ii
0,0146
GRÃOS DE UMIDADE POR RbDE AR SECO
i~
I II '''! !, ,
:.
0,006 11>DE ÁGUA/tI> AR SEGO
DE
75°'
,
::1
li!:
~ DE ÁGUA POR 11>DE AR SECO
'
75°,. (U,90CI
(23,90CI
Flg. 5.19 flg. 5.21
Flg. 5.22
li!
~ 'i il~
\
:!
tI
li!
L
:I
11
a) Umidade absoluta antes do resfriamento Uob'. Pela carta psicrométrica da Carrier, ,achamos à direita a umidade absoluta ou específica U.b,. = 0,0146 lb de umidade por lb de ar seco. Achamos também a umidade relativa antes do resfriamento, pela curva de UR que passa pelo ponto p,
Pu8/.a 6S'F
U"I! =
= 0,7S.
P u8/."'ur.d. a 6S'F
Mas,
ij"
I.
Uni. = 55%
I
! I
i
PU8l.sB'urado
Depois do resfriamento, chegamos ao estado 2. (Fig. 5.21). Com os valores T, = 23,9'C (75'F) e U.b, = 0,0146 Ib de umidade/lb de ar seco, determinamos o ponto M, pelo qual passa a curva de UR de 7S%. Portanto, a U"1z= 7S%. b) Ponto de orvalho Com o valor Uob'.= 0,0146 lb de unidadenb de ar seco e seguindo horizontalmente, encontramos para o ponto de orvalho o valor 67,S'F = 19,5'C c) Temperatura de bulbo úmido após o resfriamento (Fig. 5.22) Entrando na carta com os valores T, = 75'F e UnI!= 7S%, obtemos, à esquerda, a temperatura do bulbo úmido.
I
d) Volume especlfico de ar (tomando como base Ilb de ar seco), antes e depois do resfriamento. (Fig. 5.23). Pelo ponto P, já achado na Fig. 5.20 (condições iniciais), passa a reta inclinada correspondente a 14,OSpés3nb. . ' Pelo ponto M correspondente ao ar resfriado, passa a reta inclinada de 13,56 pésflb. e) Conhecemos o valor da pressão de vapor de água saturada a 2O'C (6S'F) Pu e que é de 0,69 polHg (17,6 mmHg). Trata-se de determinar a pressão parcial do vapor d'água quan"do a umidade relativa do ar for de 7S% e não de 100%, como ocorre quando o ar se acha saturado de umidade. Queremos, pois, obter Pua2. A umidade relativa sendo 7S%, podemos
0,69"
Logo, PU8/.= O,7S x 0,69" = 0,53S polHg = 13;6 mmHg. EXEMPLO S.U ( Considerando o exemplo 5.11, deseja-se saber qual a quantidade de calor que deverá ser extraída quando ascondições iniciais forem T" = 3O'C(S6'F) e T. = 22,S'C (73'F), para que se obtenha a condição T" = 23,90{' (75'F). Solução Entrando na carta com os valores T" = S6'F e T. = 73'F, obtemos o ponto P, correspondendo a um umidaderelativa UnI = 55%. (Fig. 5.24). Por P traçamos ~ma horizontal até encontrarmos a vertical a partir de T, = 75'F em M. , Seguindo as linhas inclinadas, que passam por P e M respectivamente, obtemos, na escala da entalpia de saturação, as quantidades de calor
T. = 69,5'F = 20,S'C
r íl,'
=
\
C'I = 36,7 Btuflb de ar seco C'2 = 33,S Btuflb de ar seco
escrever:
II ~!I li
a:
eI u
oD. ...-iA: !t!°ld
~I
:
.1' 11 "
) 1 I
11' I
It
'ill
8S0, 8&°' t300CI
FIg.5.23
Flg. 5.20
..-...
Flg.5.14
\ l
(
70
PSICROMETRIA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
71
'
11' '
!
ti! ! : ~ , 1,.'
A quantidade
de calor C extraída
corresponde
à variação de entalpia
E
.
1\..1
C
d
~ IIJ .iii~i "
)
1 -li
!il!
t t,1 /I
ir
. '!,~
~,
" I~ I
C, pode ser calculada também pela fórmula:
I~
I
C, Q
I
I~
.
l
! '
I i
162.000
I!! ~I,' I
ltI'
']
ihI~
,.,
I
=
EXEMPLO 5.14
162.000 Btulh do recinto, nas condições do
124.610 cfm.
O total de calor sensível liberado em um recinto é de 130.000 Btulh. A temperatura de bulbo seco do interior é de 86'F (3Ü"C), e a do ar de insuflamento é de 68'F (20'C). Qual a quantidade de ar que deverá ser insuflada pelo ventilador para remover o calor à medida que o mesmo for sendo liberado? Solução A quantidade de ar a ser insuflado é calculada pela fórmula 5.18.
o número de toneladas de refrigeração
correspondentes
à quantidade
Q
13,5 TR.
Ili 'I,.
j.
'
.
li j'
:
1
~I I
I
II i~~
Ili f' 'I
I ,,~
!,"
20,10
C, = 'I = I, = Q =
Consideremos o' mesmo problema do exemplo 5.11. Desejamos uma umidade relativa não de 78% no ar resfriado, mas de 60%.
.
,.
=
I
IU
,: .I
. ijl
!
.
(li
Solução Para termos uma umidade relativa de 60% com " = 75'F, deveremos ter uma umidade absoluta de UQb"= 0,0112 lb Hp por T, = 75'F. (Fig. 5.25). Temos, então:
Q
C
=
'
= 0,0035 Ib Hpllb
11 ,.
f .Ii ~'
,
= 6.686cfm
1,08 (86 - 68)
A este valor U.b, corresponde, na escala de grãos de umidade por Ib de ar seco, o valor de 25 grãos de umidade por Ib de ar seco e que devem ser removidos. Entrando no gráfico da Carrier, indicado na Fig. 5.26, com o valor 0,0035 Ib HzO/lb de ar seco, vamos até a curva de 60% de U,d e obteremos o ponto N. A curva que fornece Btullb e passa por N corresponde a 0,18 Btullb de ar seco.
EXEMPLO
5.15
A quantidade de ar que pode ser insuflada por uma instalação de ventilação em um recinto ,é de 6.500 cfm. O interior deve ser mantido a 80'F (27"C) e o ar penetra nele com a temperatura de 6Ü"F (15,6"C). Qual a quantidade de calor que pode ser absorvida pela circulação do ar?
I!i. ,,'I
Solução
.
A quantidade
;til'
:
I,)
130.000
Q=
de ar seco.
,I"
I
(cfm)
-
sendo 'i e I, expressos em 'F; Q em cfm e C, em Btulh Aplicando, por exemplo, a expressão 5.17, teremos:
Variação de umidade absoluta:
- 0,0112
do ar no recinto (,C);
a temperatura do ar exterior (,C); a vazão de ar (mcm, metros cúbicos por minuto).
Podemos também calcular em unidades inglesas pela fórmula 5.17
U.b'3 = 0,0112lb H20/lb de ar seco Uabq = O,Ol46lb Hpllb de ar seco
= 0,0146
I,) (m3/min)
a quantidade dt; calor sensível a ser removida;
1,08 (ti
U.b,
-
a temperatura
MI
,"': . pó! ~ ),il r::'
c,
sendo,
EXEMPLO 5.13
'i'"
( I, ,.
=
Se dividirmos C, por 12.000 obteremos de calor que pretendemos remover
162.000 -...... 12.000
IIilU! '
C, = 1,08Q(li
Ji; '!Irt
J"
EXEMPLO
ItJ
,111 nl'
0,0146
1b "20
POR '11 DE AR SECO
0,0112
111"20
POR ..til DE AR SECO
de calor sensível a ser rem.ovida pelo ar pode ser calculada pela fónnula 5.17.
-
I,) = 1,08 x 6.500(80 - 60) = 140.400Btulh
5.16
Qual a quantidade de calor total que pode ser removida de um recinto insuflando-se ar, sabendo-se queo volume de ar insuflado é de 15.000 cfm. Q
I
=
15.000 cfm
',I
tf
<
DE AR SECO
Fig. 5.26
4,5 x E
I~
~.
DE ÁGUA/lb
Ib DE ÁGUA POR 111DE AR SECO
~I de calor removido do recinto em uma hora (Btu/h); = a vazão de ar insuflado em cfm para se obter Tq = 23,9"C(75'F); = entalpia por lb de ar seco.
problema. O volumede ar a insuflarserá
l
O,0035RII
OE AR SECO
= 'a quantidade
Suponhamos, por exemplo, que desejemos remover C, it
I.:
C, = 4,5xQxE
E,
~:~
:t '\
de calor total retirado
sendo
:
~
36,7 - 33,8 = 2,9 Btullb de ar seco.
,
I r
J
..
A quantidade
- C,z =
.
\1
~ lfJ. J< :, I~
C'l
1"
,181 iii'
"~
=E =
75.1'
As condições
Fig. 5.25
..-...
do recinto são:
.,..,....
72 :ti< !I:o-
VENTILAÇÃO
{
INDUSTRIAL
, I
- Temp. bulbo seco = 82'F - Temp. bulbo úmido = 68'F
"
i"
e as condições
I: "
do ar insuflado são:
'
\
- Temp. bulbo seco = 54'F - Temp. bulbo úmido = 43'F Solução Pela carta psicrométrica,
-
-
6
temos nas escalas inclinadas
que dão a entalpia
de saturação
E
'.
= 37,5
do ar de insuflamento
(.,
será
\.
(
- 17,2 = 20,3Btullbde ar seco,
(
O calor total (para os 15.000 cfm de ar) se calcula pela fórmula 5.20
i
c, = 4,5' Q . E
\ É usada quando a ventilação natural não possuir condições de confiabilidade e eficiência para atender ( à vazão, temperatura e umidade desejadas.
\
ou seja, C, = 4,5 x 15.000x 20,3 = 1.370.250Btulh.
II
Para termos o número de toneladas I
1.370.250
=
12.000 I~
rll
,
~'f1 ~i:1 Illi':
h
ii~
114 TR.
de refrigeração,
6.1 INSUFLAÇÃO MECÂNICA E EXAUSTÃO NATURAL deveremos
dividir esse valor por 12.000:
Nesta modalidade de ventilação geral diluidora, um ou mais ventiladores enviam ar exterior para o interior do recinto. Como a pressão p, no recinto se torna maior que a pressão exterior P.. o ar insuflado ( saipor outras aberturas existentes, produzindo os efeitos desejados de diluição dos contaminantes, de ~aixamento,de temperatura e de arejamento. ' A insuflação mecânica permite um bom controle da incidência do ar e um melhor controle da pureza do ar insuflado do que no caso da ventilação natural. Usa-se, também, quando é necessário impedir que ( o ar contaminado de um outro recinto penetre naquele que se está pretendendo ventilar. Na insuflação ou ventilação por insuflamento, como foi dito acima, estabelece-se no recinto uma pressão ( p,maior que a do ambiente exterior p" Deve-se portanto verificar inicialmente a necessidade e a conveniência de manter a pressão do ambiente acima da pressão externa ou dos ambientes adjacentes, pois o ar expelido, ( poderá ser deslocado para um outro recinto no qual não se possa admitir o ar nas condições com que sai dolocalventilado. ( Deve-se localizar a abertura de admissão de ar para o ventilador numa plirede, a fim de que a tomada f de ar se efetue livremente. Quando for necessário fazer-se uma tomada de ar em local afastado, deve-se ~ instalar um duto ou plenum até o ventilador, ou do ventilador até o recinto. É necessário, em qualquer caso,garantir um fluxo de ar adequado, livre de concentração anormal de agentes contaminantes externos, (
iir
~
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(
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VENTILADOR
--
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"~''':.~''l."
AIt.rnativa
(A}
i'Ig. 6.1 Insuflaçâo mecânica e exaustâo natural. ..Il1o...-
Alh,notiwo
,
, ~
Ventilação Geral Diluidora Obtida Mecanicamente
do recinto (82'F e 68'F): entalpia = 37,5 Btullb para as condições do ar insuflado: entalpia = 17,2Btullb A variação de entalpia
"-
(calor total):
para as condições
)
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J
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I I I I
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j~
1
)
I
Nas aberturas para tomada de ar exterior deve-se garantir a impossibilidade de penetração de corpos estranhos e animais, por meio de telas, e de água de chuva, construindo platibandas, marquises etc. Prevê-se, quando necessário, a instalação de filtros adequados para a tomada de ar exterior, escolhidos em função das condições estabelecidas para o ambiente. Na Fig. 6.1 vemos duas alternativas para remoção do ar insuflado no recinto: a) existem janelas na direção do fluxo do ar incidente, de modo que ocorre uma exaustão favorável da camada de ar quente superior no recinto; b) não há possibilidade de se colocarem aberturas nas outras paredes, de modo que a saída do ar se fará por abertura em nível inferior ao do ventilador, 6.2 INSUFLAÇÃO
I
1 ': ..1
~
VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE
I~ !i~
~: : 'j ~~d {
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
J:. recomendável verificar a possibilidade de a admissão de ar efetuar-se livremente no ambiente através de portas e janelas, e isto, naturalmente, quando o ar exterior não for contaminado. Devem-se prever, se necessário, aberturas de admissão de ar em paredes externas, a fim de que a tomada de ar se efetue livremente e o mesmo possa ser filtrado, se poluído oli contaminado. Quando for necessária uma canalização de ar, executa-se a' mesma através de dutos, poços ou plenum até o exaustor. Em qualquer caso, deverá ser garantido o fluxo de ar necessário, livre de concentração anormal de agentes contaminantes externos. No caso de aberturas, deve-se garantir a impossibilidade de penetração de corpos estranhos, insetos e água de chuva. Pode ser necessária mais de uma abertura de admissão do ar, o que depende da maneira como as mesas de trabalho ou os equipamentos se distribuem no recinto. Deve-se prever a instalação de filtros adequados para a tomada de ar exterior, escolhidos em função das condições estabelecidas para o ambiente. No caso de o ventilador exaustor ser do tipo axial, deverá ser localizado na parede oposta à de admissão de ar e em nível o mais alto possível em relação ao piso. Quando não for possível a utilização da parede oposta à da admissão do ar, deve-se considerar a utilização de redes de dutos. A Fig. 6.3 mostra um ventilador de cobertura no qual o motor fica isolado do ar removido e é ventilado pelo ar exterior. É da Loren Cook Company, Ohio, USA. A NEU Aerodinâmica, Ind. Com. Ltda., fabrica um exaustor de telhado sob o nome de Extractair Centrifugo em capacidades de 1.000 a 14.000 mJ/h e pressão
r-
I
Sustentação do motor formada por amortecedores
o ar da ventilação do motor é Induzido a sair
Roíor de ventilador para pressões moderadas
Sarda tipo venturl favorece o escoamento de dentro para fora
Tubo de suporte
Flg. 6.3 Ventilador
de exaustão para cobertura
-
The Loren Cook Company - Berea, Ohio, USA.
de 70 mm ca. A GEMA os fabrica para vazões de 70 mJ/min a 250 mJ/min em poliéster reforçado com fibrade vidro (PRFV). A STRINGAL Equipamentos e Revestimentos Industriais LIda. fabrica o ventilador detelhado VTS para até 228 m3/min. 6.3 INSUFLAÇÃO E EXAUST ÃO MECÂNICAS Neste caso, há ventiladores que insuflam o ar e ventiladores que removem o ar do recinto, quer sejam colocados diretamente no recinto, quer seja atuando através de sistemas de dutos. Consegue-se, assim, uma ventilação mais controlável tanto em relação à qualidade do ar que entra, quanto à distribuição do mesmo no recinto. Trata-se, portanto, de um sistema misto de ventilação, que utiliza a combinação de ventilação por insuflamento e por exaustão. Quando ocorre passagem direta do ar de uma abertura de admissão para a saída, causando a estagnação do ar em parte do ambiente ventilado, diz-se que ocorre curto circuito de ar. O sistema misto consegue, quando bem projetado, evitar essa circulação "parasita" do ar. Tratando-se de um sistema mais dispendioso que os anteriores, o sistema misto, evidentemente, só deverá ser adotado quando a ventilação não puder ser resolvida satisfatoriamente por um deles isoladamente. A Fig. 6.5 apresenta indicações da ACGIH quanto a localizações inadequadas e adequadas dos ventiladores, para diversas hipóteses com relação à entrada de ar no recinto. Vê-se que a utilização de uma câmara grande com ampla área de saída para o ar atende a condições mais favoráveis, conquanto seja de maior custo. Pode-se, escolhendo adequadamente os ventiladores, conseguir que a pressão no recinto seja maior, igual ou menor que a reinante no exterior. Na Fig. 6.6 percebem-se situações satisfatórias e situações insatisfatórias devido â formação de "regiões mortas", isto é, de estagnação. A instalação de insuflação e exaustão mecânicas em sua forma mais completa pode permitir a captação do ar em local não-poluído, realizar a filtragem do mesmo, caso necessário, e realizar o insuflamento em "bocas" dispostas convenientemente ao longo de um ou mais dutos (Fig. 6.7). O ar contaminado no recinto poderá ser lançado no exterior livremente, em certos casos, por ventiladores
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p,
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Suprimento de ar para o motor
Motor externamente à corrente de ar
NATt,lRAL E EXAUSTÃO MECÃNICA
Um ou mais exaustores (ventiladores axiais, por exemplo) removem o ar do recinto para o exterior, A pressão no interior baixando devido a essa exaustão, estabelece-se através de aberturas um fluxo de ar do exterior para o interior do recinto, e deste para o exterior, e portanto a pressão externa P. será maior que a interna p, no recinto. Isto evita que o ar contaminado do ambiente em questão passe para recintos vizinhos mas permite que, eventualmente, ocorra o contrário. Embora em geral seja de menor custo que a insuflação mecânica, esse sistema não permite um controle adequado da qualidade do ar que penetra no recinto, salvo se forem utilizados filtros nas entradas de ar. Usa-se esse método na ventilação de sanitários, de cozinhas, além, naturalmente, na de muitos recintos industriais onde não há poluentes em grau de toxidez inaceitável. Na ventilação por exaustão, como dissemos acima, estabelece-se no recinto beneficiado uma pressão menor que a do ambiente exterior. Deve-se previamente verificar se há conveniência ou mesmo necessidade de manter a pressão do ambiente abaixo da pressão externa ou dos ambientes adjacentes. A tendência é de que o ar dos compartimentos vizinhos entre no recinto pelas portas ao serem as mesmas abertas.
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Flg. 6.2 Insuflação natural e exaustão mecânica.
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Flg. 6.4 Insuflação e exaustão mecânicas.
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VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE 16
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
17
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INSUFLADO
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800 entrada de ar
Entrada de ar regular
Entrada d e ar deficiente
1I i1
Entrada
o
regular
E.oustôo teto
PARA
OS
VENTILADORES
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Entrada de ar deficiente
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Entrada de ar regular
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de ar
OUTO
DE
LOCALIZAÇÕES ADEQUADAS PARA OS VENTILADORES
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INSUFLAMENTO
BOCA DE INSUFLAMENTO 1
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MOTOR
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Q.nt
Fig. 6.5 Indicações quanto à localização dos ventiladores segundo a ACGIH, para ventilação diluidora. RECINTO
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COM
VENTILAÇÃO
MISTA <-
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p,
I.
"
nas paredes ou no teto, e, se necessário, deverá ser "tratado", isto é, despoluído. antes de descarregado na atmosfera. Chamemos de Q'nl a vazão de ar que entra ins\lflado. e de Q..ldna vazão de ar exaurido. A pressão p, no recinto dependerá da relação entre Q.., e Q",ldu'Assim, se
VENTILADORES
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EXAUSTÃO
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Qr"' > Qenf =
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QJaitla Qsalda QJalda
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sendo Pm a pressão reinante
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no exterior
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...
o saído Flg. 6.7 Ventilação geral diluidora completa (mista).
Em muitos casos se considera Q,n' = 1,15 Q..ldn
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Transversol direta
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Melhor e.austôa
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(
Pelo teto com aerofuse de entrado e retorno
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de ar
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de ar
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800 entrada
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FIg. 6.6 Alternativas de insuf]ação de ar em um recinto.
I
Melhor entrada
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Conduçõo de cimo poro cimo lateralmente
Entrado lateral por cimo e saída por baixo
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total
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com
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Aerofuse (Anemostoto)
Alimentoçõo de cimo paro baixo
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LOCAlIZACÕES
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Lateralmente
Transversalmente por cima e saído parede oposta
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Alimentação de baixo pora cima
INSUFLADO
J
p", (ex terno)
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-
i
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
78
VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA OBTIDA MECANICAMENTE
79
6.4 VENTILAÇÃO DE AMBIENTES "NORMAIS" 6.4.1 Natureza da questão Existem, nas indústrias, locais onde não são instalados equipamentos industriais e onde não existem substâncias poluidoras tóxicas, pois nos mesmos funcionam apenas escritórios, auditórios, restaurantes Ou almoxarifados de produtos não-contaminantes. O único agente de contaminaçâo, nesses casos, é próprio do homem, e, como se procura proporcionar condições favoráveis de trabalho ou até mesmo de lazer no local, a ventilaçâo que realiza pelo menos em parte esse objetivo denomina-se ventilação para conforto Ou ventilação ambiental. Nos escritórios das fábricas, por exemplo, o calor sensível irradiado pelo corpo humano, os odores do corpo e a fumaça de cigarros podem estabelecer condições ambientais do maior desconforto para os que trabalham naqueles ambientes. Pode-se pensar em duas soluções para o estabelecimento de condições adequadas do meio ambiente de trabalho. A primeira solução é a climatização do ar, ou seja, a execução de uma instalação que renove e filtre o ar. forneça-o numa temperatura de conforto, realize o insuflamento com velocidade que não incomode e corrija a umidade do ar. Estas exigências ou condições são atendidas, como já foi mencionado, nas instalações de ar condicionado. Não trataremos deste assunto especializado neste livro. Instalações de pequeno porte em salas pequenas e isoladas se resolvem com pequenos ou médios cIimatizadores constituídos de unidades compactas ou self containers com condensação a ar ou a água, e as instalações de médio e grande portes são da alçada de firmas especializadas em ar condicionado. A Fig. 6.8 mostra um self container ou condicionador Line Industria Elétrica S.A. Os modelos com condensação a ar vão de . de ar tipo gabinete, da Hitachi 14.200 kcal/h até 39.900 kcallh, e os de condensação a água vão de 15.800 kcal/h até 61.800 kcallh. Unidades similares são fabricadas no Brasil pela LUW A Climatécnica; Arbrás Engenharia de Condicionamento de Ar; Coldex-Trane, Carrier, Sulzer, Philco, Springer, Brastemp e outras no ramo. O gabinete pode insuflar o ar diretamente no recinto ou através de uma rede de dutos (Fig. 6.8a). A segunda solução resolve apenas em parte as exigências do conforto térmico, utilizando a ventilação para reduzir a temperatura ambiente, movimentar o ar no recinto, reduzir em parte a umidade e remover fumaça de cigarro e odores conseqüentes do suor. Não viabiliza uma redução na temperatura e uma correção da umidade do ar ,no modo e no grau como o consegue fazer uma instalação,de ar condicionado, mas pode ser a maneira de, economicamente, estabelecer condições ambientais de trabalho razoáveis. Alguns
-
Flg. 6.8a Condicionador compacto com duto (sugestão da Hitachi). autores a designam como instalação para controle do calor. Conforme as circunstâncias, pode-se por um ou mais de um dos processos de ventilação por diluição que acabamos de examinar.
-
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6.4.2 Condições a serem atendidas Na ventilação de ambientes normais ou onde se possam concentrar muitas pessoas (auditórios, salas de reunião, salas de projeto, de contabilidade etc.) devem-se considerar os contaminantes produzidos pelo homeme as exigências de conforto impostas pelo mésmo. Os contaminantes humanos se reduzem a: odores;
-
- fumaçade cigarros; -
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realizá-Ia
CO2 exalado
dos pulmões pela respiração
(cerca de 0,02 m3/h por pessoa).
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removido. (4) Tampa do painel de controle - De fácil
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- Totalmente isolada térmica e acusticamente. (7) Abertura para T mada do ar exterior - Pode ser instalada a tomaa , (6) Câmara de condicionamentodo ar
de ar exterior. tanto pelo lado esquerdo ou direito do gabinete. (8) Painéis laterais.
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mente removida. retirando-se os parafusos da parte !u. perior da tampa. facilitando o serviço de manutençao.
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do ar
(5) Tampa do compartimento
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de entrada
acesso ao painel de controle. proporcionado pelo fecho magnético. .
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Flg. 6.8 Condicionador de ar tipo gabinete, com COD' densação a água, da Hitachi. (I) Saída do ar cQndicionado - a direção de saída do ar pode ser regulada. horizontal ou verticalmente pelo simples posicionameD' to das venezianas direcionais. (2) Tampa do comparo timento do ventilador - Pode ser facilmente removida. (3) Gradil
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700
800
PÉs CÚBICOSDE ESPAÇO POR PESSOA
FIg.6.9 Volume de ar exterior/minlpessoa em função da quota de volume de recinto por pessoa. '"
900
1000
80
r 1.1
Por outro lado, para a realização do metabolismo, o homem tem necessidade de consumir, pela respiração cerca de 0,025 m3 de oxigênio por hora, o qual é fornecido pelo ar que se faz passar pelo interior do recinto. ' O gráfico da Fig. 6.9, publicado no Industrial Ventilation, 13' edição, 1974, apresenta as demandas de ar de diluição, isto é, o volume do recinto correspondente a cada pessoa (pé3/pessoa). - A curva A indica o volume de ar de que cada pessoa necessita para obter o oxigênio indispensável. - A curva B mostra o ar necessário para evitar que a concentração de COz no ambiente ultrapasse 0,06%. - A curva C revela o ar necessário para remover odores do corpo de adultos sedentários. - A curva D representa os mesmos dados da curva C aumentados de 50% para prever uma atividade física moderada.
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II
Tabela 6.2 Renovações de ar recomendadas
Recinto a ser ventilado
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Auditórios Salas de conferência Restaurantes Escritórios OficinasCozinhas Fundiçócs Casas de caldeira Sanitários
l
Renovações de ar por hOl"'d
6-3 2,4-1.7 10-3 10-3 7,5-5 3-2 12-3 3-2 7.5-3
10-20 25-35 6-20 6-20-
( (
8-12 -
20-30 5-20 20-30 8-20
( (
Ob a'do: O. valores mais elevados constantes desta tabela aplicam-sea casosem climasquentes e onde haja fumaçade cigarros.
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Duração em minutos de cada renovação de ar
1
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.
I
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Tabela 6.1 Necessidade de ar externo para diluição de odores corporais
I
Volume de espaço m'/pessoa
Suprimento de ar exterior m'/minlpessoa
2,8 5,6 8,4 14.0
0.70 0,45 0,34 0,19
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Tabela 6.3 Renovações de ar recomendadas (American Society of Heating and Air Conditioning Engineering, Guide and Date Book)
Tipo de ocupante Adultos Adultos Adultos Adultos
Recinto a ser ventilado
sedentários sedentários sedentários sedentários
,jili
ri, ." , ;,\'~
~
EXEMPLO 6.1
Qual deverá ser o suprimento de ar para diluição de odores corporais em uma sala onde se encontram 15 pessoas adultas sentadas, trabalhando? A sala mede 5 m x 8,4 m x 3 m. Usar a Tabela 6.1. Solução: Volume da sala: 5 x 8,4 x 3 = 126 m3 Taxa de ocupação: 126.;- 15 = 8,4 m3/pessoa Exigência de suprimento: aproximadamente 0,34 m3/minlpessoa x 15 pessoas = 5,1 m3/min
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'
I'. jjí'
.
Renovações p/h
CFM p/pessoa
6-20 25-30 8-12 2-15 10-30 6-30 8-12 5-20 18-22 6-20 8-20
10 .40
Escritórios Salas de conferência Pequenas oficinas Salas de depósito Cozinhas Garagens Equipamentos mecânicos Fundições Pinturas e polimentos Restaurantes Sanitários
Tabela
= 180cfm
6.4 Padrões de ventilação geral, segundo o Handbook of Air Condilioning System Design, da Carrier Air Conditioning Co. Vazão por pessoa
U'1
EXEMPLO
6.2
Um recinto mede 5 m x 12 m x 3 m e nele trabalham, em regime de atividade moderada, Calcular o suprimento de ar pará remover odores e eventuais fumaças de cigarro.
Recomendado
12 pessoas. Utilização
Solução: Usaremosa curva D do gráficoda Fig. 6.9. Volume de ar do recinto: V = 5 x 12 x 3 :!\.
I;
Ii:
Volume de recinto por pessoa: 6.354 .;- 12 = 525cfm. Com este valor, vemos pela curva D da Fig. 6.9 que serão necessários 10 cfm por pessoa, portanto, um total de 10 x (12 pessoas)
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I
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fi. ,I! I
= 120 cfm
Escrit. privativos Escrit. privativos
Corredores Restaurante,refeitório
de ar exterior.
Coz. de restaurantes
6.4.3 Ventilação de ambientes normais, com poucas pessoas
li
i,
Salas de diretoria Salas de reuniões Escrit. públicos
= 180 m3 = 6.354 cf.
Laboratórios Garagens Fábricas (geral) Sanitários (exaustão)
No caso de ambientes normais, com poucas J;lessoasno recinto, onde a ventilação visa apenas ao conforto, podemos, além do emprego dos gráficos da Fig. 6.9 e da Tabela 6.1, vale~-nos dos seguintes critérios: a) usar tabelas que indiquem o número de renovações completas de ar áo recinto por /tora (Tabelas 6.2 e 6.3); b) usar uma tabela que forneça o número de m3fh ou cfm por pessoa, de modo a remover odores e.fumaça (Tabelas 6.4 e 6.5). As tabelas se referem a vazões tais que a velocidade de escoamento no recinto não seja muito pequena (d~ve ser > 1,5 m/min), nem excessiva (deve ser < 10 m/min) a fim de não provocar desconforto nos ocupantes do local. EXEMPLO
Mínimo
Fumo
CFM
m3/h
CFM
m'/h
CFM por pé2 de piso
Excessivo Excessivo Algum
50 50 15
85 8S 25,5
30 30 10
51 51 17
1,25
12,5 51
15 25
25,5 42,5
Nenhum
Considerável
Considerável -
25 30
-15
-
-20
Nenhum
10
Algum
-
25,5 -
-
-12
-34
-15
17
7,5
-
-
Por pessoa
Preferível
Mínimo
6.354
Não fumando
Fumando
13 68
8 42
=
=
63.540
cflhora
1.059 cfm
=
-
25,S
4,0 -
-13
1,0 0,10 2,0
-
Ar exferno necessário em mJ/h por pessoa
Para o caso do Exemplo 6.2, admitamos que se trata de trabalho moderado e o local seja uma oficina. Suponhamos 10 renovações por hora (oficina), portanto com duração de 6 minutos cada (Tabela 6.2): cf x 10
0,25 0,25 0,25
Tabela 6.5 Ar externo necessário, segundo o ASHRAE Handbook olFundamentals 1972
6.3
ou 63.540 .;-/60
20,4 -
-
30 m3/min. ...1000..-
-
82
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA M~CANICAMENn:
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
H.\
~~!.
A velocidade
Vê-se que o valor obtido usando a curva D da Fig. 6.9 é muito menor que o obtido com a Tabela 6.2, que especifica a finalidade do recinto. Na dúvida sobre as porcentagens de fumantes e não-fumantes, costuma-se adotar 50 m31hpor pessoa no caso de auditório e salões de conferência.
v=
Q
s
EXEMPLO 6.4
Deseja-se realizar uma instalação de ventilação com exaustão mecãnica (ventilação induzida) em uma sala de uma indústria onde trabalham 22 funcionários (escritório, sala de contabilidade, por exemplo). A sala mede 20 m x 8 m x 3,50 m (pé direito = 3,50 m). A entrada do ar se faz por janelas amplas em uma das extremidades. A remoção do ar se fará COm dois ventiladores axiais na parede oposta. Determinar a vazão necessária à obtenção de um razoável nível de conforto.
média aproximada
5600
de escoamento
ao longo da sala será:
= 218,7 mlh ou 3,64 m/min
25,6
Como a velocidade ambiente está compreendida entre os valores 1,5 e 10 m/mino podemos considerar
a vazão aceitável. A vazão em m3/min será: 5.600 + 60 = 93,3 m3/min
Usando dois ventiladores, cada um deverá ter capacidade de ordem de 50 mJ/min. O,catálogo da Metalúrgica Venti Silva Ltda., por exemplo, indica ventilador axial Mod. E 40 T6P, com Q = 55 m.l/min, pressão estática 7 mmHp, diâm. 400 mm, motor trifásico 220/380 V ou monofásico 110/220 V, N = 1/4 HP. +:,
i
I 1111L
A
7: Processo: Baseado no número de m.l/h por pessoa Pela Tabela 6.5, temos:
1 Não-fumantes:
e,oom 5SALA = t 20 mZ
Fumantes:
0,60 x 22 pessoas x 13m)/h = 171,6 m)h 0,40 x 22 pessoas x 68 m)/h = 598,4 mJ/h
I
TOTAL
j' Velocidade *.,,~f;,_~..,,*."(~~;t';~~;\:!:':'~~~~.>f(:O
ao longo da sala
~W"~I
,.:g-:',ilZ:.,-~~~'";\.;;:i
20.00m
~I!'i
de escoamento
'.
v=
i11i..
770 (m3/h)
25,6(mZ)
PLANTA
=
30 m/h, ou 0,5 m/min
<
: !; .,
-- --
-
" \.!4liI'o.........,.,....;,;>,,;i!.!,...a
-;
"".
Com a vazão obtida pelo 2. processo,
==T0'30m ~.20m
-.
Tabela
de ar muito reduzida
no recinto.
na Tabela 6.6, para determinação
para a ventilação
m'/pessoalh Local
A-A
Escritórios Escritórios Sala de diretores Restaurante Salas de reunião Salas de reunião Salas de aula
Flg. 6.10 Sala com ventilação por exaustão mecãnica.
Suponhamos que 40% das pessoas fumem. Baseado no número de renovações por hora
= 20 x 8 x 3,50 = 560m3 Pelas Tabelas 6.2 e 6.3, encontramos,para escritórios,6 a 20 renovaçõespor hora. Adotemos o valor
uma velocidade
6.6 Vazão de ar necessária
\:
CORTE
teríamos
Podemos usar as recomendações da NB-IO/1978 da ABNT indicadas davazão de ar necessária para a ventilação.
;,
1. processo:
= 770,0m3/h
Recomendável 25 50 85 25.35 85 35 50
Mínima 17 25 50 20 50 25 40
Porcentagem de pessoas fumando Baixa Grande Muito grande Considerável Muito grande Baixa Nenhuma
Volume do recinto: V 10.
Volume de ar necessário em cada hora: Q
=
560 x 10
=
5.600 m3/h
A seção livre de passagem do ar na sala, considerando vigas de 30 em de altura, será:
S = 8 ~.x 3,20 = 25,6 m2
Quando se faz insuflamento de ar diretamente sobre os operários a fim de dissipar calor pelo aumento ~ evaporação e da convecção, pode-se chegar a temperaturas ambientes relativamente elevadas, como de S'C~até 36.C, desde que a temperatura do termômetro de bulbo úmido não seja elevada. Recomenda-se, todaVIa, procurar que a temperatura do termômetro de bulbo seco no ambiente não seja maior que 27'C. o que entretanto, para determinados processos industriais, é inviável. Haverá portanto necessidade Ins,!flarar em temperaturas de 26"Ca 28"Cpara que haja um alívio térmico considerâvel. A Tabela 6.9 apresenta valores da velocidade de ar aceitável conforme a nature~do trabalho realizado
~,
pelooperário.
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'
.
!!,=". VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE 84
, ,. , i 11 f.. I j'
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
"
1
ir li;
~
I
Tabela
6.7 Vazão de ventilação
6.4.4 Ambientes normais, com elevado número de pessoas
geral por área do piso
(
1
I
Ventilação pé' /minlpé'
Tipo de local ou processo
pé'/hIpé' 60
I 1,5 3 2 3 1.5 2 2 4 10 50 100
60 90 180 120 180 90 120 120 240 600 3.000 6.000
Indústrias em geral que não contenham fontes emissoras de poluentes tóxicos, irritantes, inflamáveis ou explosivos Armazéns ventilados Ginásios Salas de banho e toaletes Cargas de baterias Pequenas oficinas mecãnicas Grandes salas de jantar Pequenas salas de jantar Cozinhas espaçosas Cozinhas de restaurantes (médias) Pequenas cozinhas Cabines para solda a arco voltaico Cabines para jateamento de areia e spray metálico (o operador deve usar proteção respiratória adequada)
(Pa1ty.F.. Imluslria{H}'giem:emdTo:ck%g)".2.~edição. Intersciencepublishers.1967.) Tabela
6.8 Trocas de ar para ventilação
Algumas indústrias possuem auditórios, salas de conferências, salas de aula para seus empregados, de plodo que, quando por motivos de ordem econômica não for viável uma instalação de ar condicionado,{ deve-seao menos dotar o recinto de uma instalação de ventilação, de modo a ser obtido um razoável grau de conforto. Uma instalação desta natureza deverá resolver as questões referentes a: a) eliminação da fumaça de cigarro, cujos inconvenientes são reconhecidos pelos próprios fumantes;
b) odores do corpo devidos ao suor provocado pelo calor num ambiente de elevada temperatura e, cujo elevado teor de umidade relativa dificulta a evaporação do suor da epiderme; c) Calor sensível liberado pelas pessoas. Este calor sensível eleva a temperatura do ar ambiente. Quanto' ao calor sensível devido ao calor solar, a equipamentos, motores, lãmpadas etc., trataremos mais ~~; I d) calor Ia/ente liberado pelas pessoas com a evaporação do suor e que é responsável pela elevação da umidade do ambiente. ~ Os itens a e b são atendidos pelo método descrito no item 6.4.3. Vejamos como se calcula a vazão dear necessária para manter a elevação da temperatura provocada pelo calor sensível conseqüente ao metabo, lismodo corpo humano, dentro de limites aceitáveis, e como atenuar o efeito do calor latente. O corpo humano libera calor para o ambiente. Essa quantidade de calor dissipado é expressa em Btulh. ou kca1lh. Devem-se procurar em tabelas apropriadas (p. ex., a Tabela 6.10) os valores do calor sensível edo calor latente, correspondentes à temperatura do recinto em consideração. I
do ambiente N." de min/troca
Tabela 6.10 Calor liberado
Trocas de ar p/hora Tipo de sala ou ocupação
<'li ~ii '
!"I:I ';1
':!'f .
I
jl
II '1,
.1.:,1!
tJi :;1,
Auditório e salas de reunióes Padarias e confeitarias Salas de máquinas e caldeiras Corredores e ha/ls de espera Fundições (ferrosos) Fundições (não-ferrosos) Garagem e estacionamentos Oficinas mecânicas' Cozinhas comerciais Laboratórios Lavanderia com passagem de roupa com tábuas a vapor Armazéns Pequenas oficinas Escritórios Restaurantes Residências Lojas Salas de fumar Banheiros e lavabos Salas de espera Lojas de ferragens
Baixa 4 10 4 1 4 6 3 6 10 6 10 2 3 2 4 1 6 10 10 3 1
Alta 30 60 60 10 30 60 20 30 60 30 120 15 20 30 30 6 20 60 30 10 6
Lenta 15 6 15 60 15 10 20 10 6 10 6 30 20 30 15 60 tO 6 6 20 60
Rápida 2 1 1 6 2 1 3 2 1 2 0,5 4 3 2 2 10 3 1 2 6 10
Atividade Sentado, emrepouso Sentado, trabalholeve Empr.de escritórios Trabalholeve combancada Andando,3 milhaslh Trabalho muitopesado
Aplicação típica
C, Btu/h
25,5'
26,7'
C,
23,9'
21,1'
C,
Taxa metabólica (adultos homens) Btulh
C,
C,
C,
C,
C,
C,
C,
195
155
210
140
230
120
260
90
390
Salas de aula e conferência Escola secundária Escritório
175
175
180
220
195
205
215
185
240
160
275
125
450
180
270
200
250
215
235
245
205
285
165
475
Fábricas (trabalhos leves) Fábricas (trab. pesado) Fábricas
190
560
220
530
245
505
295
455
365
385
800
270
730
200
700
330
670
380
620
460
540
1.000
450
1.000
465
985
485
965
525
925
605
845
1.500
Oburvaç40: 1 Btulh = 0,252 kcallh CJ = calor sensível C, = calor latente
Tabela
6,9 Movimentação de ar aceitável sobre o trabalhador (ACOIH, Industrial Ventilation) I Velocidade do ar (pés/min) Exposição contínua 50-75 Local com ar condicionado 75-125 (sentados) Local de trabalho fixo com ventilação geral
Usando uma conceituação simplificada e parcial, podemos caracterizar o metabolismo pelo teor de produçãL de calor pelo corpo. Para que haja equilíbrio térmico, é necessário que o corpo perca calor, exatament~ segundoo teor com o qual o vai produzindo. Chamemos de C, a quantidade de calor sensível e de C, a quantidade de calor latente, liberados pelíl~ ~~ I . A quantidade de calor a extrair do recinto corresponde à que foi proporcionada pelo calor sensív~1 Uberado.Se n é o número de pessoas presentes no recinto, a quantidade total de calor sensível a extrai. será:
ou sopro sobre o local
I~
System Design, Carrier
Temperatura do bulbo seco da sala ('C)
(Patty, F.. I1,dusrrialHygi
Pouca carga calórica e pouca atividade Moderada carga calórica e atividade moderada Forte carga calórica e grande atividade
por pessoa (Btulh.). (Handbook of Air Conditioning Air Conditioning Company)
27,7'
Exposição intermitente
"li
8s(
1.000-2.000 2.000-3.000 3.000-4.000
.-." ~
86
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
C'T = n . C,
I
VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA OBTIDA MECANICAMENTE
I
I
6.1
I
A vazão de ar para remover o calor sensível pode ser calculada pelas fórmulas 5.17 e 5.18, que são: -
C(Btulh)(quant. de calor sensível)
Q(para calor sensível) -
Pela Tabela 6.2, vemos que o número de renovações varia de 10 a 20 por hora, sendo o segundo valor recomendado para climas quentes e com muita fumaça. Considerando 15 renovações por hora, teremos = 13.200 m3/h = 220 m3/min. 880 m3 x 15 renov.lhora 2' critério. Renovação para impedir elevação exagerada de temperatura. O ar externo se acha a 25"<: e se deseja que no interior de 3"C,
[cfm)
1,08 (ltF - I,'F)
C(k"'"h)(quant. de calor sensível) Q(para
calor sensi"cl)
=
20,10 (ltC
J' jT
i
~
,li'
li ii
jl li
- ';C)
ou 'i' a temperatura do ar no interior no recinto medida com o termômetro de bulbo seco; I,. a temperatura do ar exterior,.medida do mesmo modo. Na prática. calcula-se o valor da vazão Q considerando separadamente: os casos a e b por uma das Tabelas 6.2, 6.3 e 6.5 e as fórmulas 5.17 e 5.18;
..
ti = 82,4'F
O calor sensivel a 27,7"C para uma pessoa sentada é, segundo a Tabela 6.10, C, = 175 Btulh. O calor sensivel total no auditório C'T será C'T = 200 pessoas x 175 Btu/h = 35.000 Btu/h
Para calcularmos a vazão de ar necessária usar as fórmulas 5.17 ou 5.18. A~sim,
o caso c.
Q(cfm)
=
Q =
C'T
35.000 Btulh
=
1,08(ti - I,)
para remover
essa quantidade
de calor sensível,
podemos
= 6.001cfm
1,08(82,4 - 77,0)
ou Q=
C'T
=
20,10(li - t,)
8.820 kcallh
= 146m3/min= 8.776m3/h
20,10(28 - 25)
Esta vazão proporcionaria 8.776 + 880 m3 = 10 renovações horárias. Verifica-se que o número de renovações achado por esse método de cálculo é menor do que nos anteriores, os quais previam a presença de fumantes no local. Em geral há uma certa fuga de ar por frestas, portas que abrem para deixar entrar e sair pessoas, de modo que, se chamarmos esta vazão de vazão áe fugas Qf.' e se quisermos usar exaustão mecânica, porém mantendo uma certa pressão positiva no auditório, os venttladores de exaustão deverão ter uma capaci-' dade Q, igual a .
Calor latente (Btu/h) 0,67 (gr/lb) de diferença
'.11
EXEMPLO 6.S
il !! :Ri
t, = 77'F
35.000 x 0,252 = 8.820 kcallh.
Adota-se, então, o maior valor encontrado para Q. Quanto 'ao calor latente liberado por efeito de evaporação do suor, procura-se atenuar seus efeitos adotando velocidades de escoamento mais elevadas e, em certos tipos de trabalho, fazendo incidir sobre o operário uma corrente ou "sopro" que evapore o suor do corpo, melhorando a sensação de bem-estar. Velocidade de 1,0 m/s até 1,5 m/s são usuais. Velocidades excessivas incomodam. A solução definitiva exigirá entretanto a redução da umidade do ar, o que se pode conseguir com desumidificadores. Para remover o calor latente, a vazão Q poderá ser calculada pela fórmula 5.19.
I: I! li II
'i = 28"<:
se eleve no máximo
[m3/min]
sendo
ii. ,
t, = 25"<:
do recinto a temperatura
ou
e
.li
87
Uma indústria possui um auditório onde são realizadas palestras e conferências. A capacidade é de 200 pessoas sentadas, havendo fumantes. As dimensões são de 10 m x 22 m x 4 m. Determinar a vazão de ar a ser insuflado e removido mecanicamente. O ar insuflado entra com a temperatura do exterior, que é de' 25"<:,e deverá sair no máximo a 28"<:. Solução:
Q, = Q - Qf Qf vem a ser a vazão que se verificaria naturalmente, sem o emprego de exaustores, com o ar saindo por portas e frestas. Na falta de dados mais precisos, admite-se que a.troca nalural horária de ar com o exterior seja igual a 1/2 a 3/4 da capacidade do recinto. Se admitirmos 3/4 do volume do recinto de troca por hora (existência de várias portas com dificuldade de serem mantidas fechadas), teremos para esta vazão por efeito de escoamento natural pelas portas e frestas:
A
amJ
t. '
2S0C
=
4m
mm
Q, = 3/4 x 880 m3/h = 660 m3/h
mm ,\OUTO
ti: 2Soc 5A LÃO 22 m
r
I
:0 I.
ti =2S.C
<=
I
A- A
CORTE
Fig. 6.11
I' critério.
Renovação para diluir fumaças e odores
a) com base no número de m3/h de ar ~r 200 pessoas
x 50 m3fh
=
10.000
m /h
b) com base no número de renovações
volume do auditório V .DUl
=
pessoa (Tabela 6.5):
=
167 m3/min;
por hora: 10 x 22 x 4 = 880 m3
10.6°
91.4° 11.6°.F
°F
Fig. 6.12 TBS e TBU da mistura de ar de retorno com ar de reposição.
-
FVENTILAÇÃO 88
GERAL
DlLUlDORA
OBTIDA
MECANICAMENTE
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Como estão sendo insuflados Q = 13.200 m3fh (calculado pelo 1° critério, item b) e estão escapando m3fh, os ventiladores de exaustão deverão atender a
Q,
Marcamos o valor 81,6'F no eixo das temperaturas = 660 g)em C o segmento AB obtido no item b.
6,6 REMOÇÃO 6.5 MISTURA DE RETORNO COM AR EXTERNO com resfriamento
(ar condicionado)
recircula-se
<
reS = 27,6'C reu = 18,7'C
Deve-se procurar fazer com que haja pressão positiva no recinto, para evitar que o ar exterior penetre pelas portas e frestas, o que acontecerá se a pressão interior for negativa em relação à exterior, isto é se removermos mais ar do que aquele que for insuflado. '
de ventilação
de bulbo seco. Elevamos uma vertical até encontrar
( b) Seguimos a reta de temperatura de bulbo úmido que passa pelo ponto C e lemos, na escala à esquerda, a temperatura de 65,6'F = 18,7"C. i) Astemperaturas do ar de mistura são, portanto, (
Q. = 13.200 - 660 = 12.540 m3fh
Em certas instalações
89(
DA UMIDADE DO AR
( Certos ambientes de trabalho ou locais de guarda de. documentos, microfilmes, aparelhagem eletroeleuônica,bibliotecas, além de certos locais de processamento industrial, necessitam de ar com baixo teor I deumidade, sem exigirem uma instalação de ar cqndicionado completa. É o caso, por exemplo, de certas indúStriasquímicas, farmacêuticas, óticas, fotográficas, de papéis, alimentos, cigarros, plásticos, cervejarias, \ gráficasetc. A remoção da água contida no ar pode ser realizada de maneira simples pelos processos indicados aseguirpelos fabricantes dos aparelhos e equipamentos desumidificadores. a) Desumidificador MACLAM ou similar. Opera pelo princípio de circulação forçada do ar ambiente atraves- I sando uma serpentina evaporadora de gás de refrigeração, que, estando com a temperatura abaixo do
uma parte do ar
já insuflado no recinto, condicionando previamente sua temperatura e umidade, completando-se. assim o ar que escapa em frestas e portas que abrem e fecham, com ar vindo do exterior. Este suprimento de ar exterior é necessário para complementar o suprimento de oxigênio que vai sendo consumido no recinto no processo respiratório e com a formação de CO2. O volume de ar externo (de reposição) é da ordem de 10 a 15% do volume total de ar necessário. Portanto, o ar recirculado variará de 90 a 85% do ar interno. Deve-se determinar a temperatura média do ar recirculado com a do ar externo. Fica-se em condiçõe! de saber se as condições em que o mesmo se encontra satisfazem, ou se é necessário recorrer a algulII tratamento adicional de resfriamento para que sejam obtidas. Podemos usar a carta psicrométrica da Trane na determinação da temperatura média, conforme indicado no exemplo a seguir.
pontode orvalho, retém a umidade por condensação.O ar vai perdendo umidade até o limite situado I entre.60 e 40%, dependendo da temperatura e das condições de infiltração de umidade no local. A água condensada é recolhida em um reservatório com capacidade útil de 5 a 7 litros. A Fig. 6.13 mostra o desumidificador referido, fabricado pela MACLAM - Indústria e Comércio de Refrigeração
EXEMPLO Sejam: Q, = 25.000 m3fha quantidade total de ar necessário; Q, = 22.500 m3fha quantidade de ar de retorno, isto é, a ser recirculado Q." = 2.500 m3/h a quantidade de ar externo, de reposição Temperaturas: Ar externo:
Ltda.
Ventilador
r r
TBS = 33'C(91,4'F) TBU = 25'C (77'F)
' '
N~ ~
Ar de retorno:
Arúmido
Serpentina
~ r--
TBS = 27°C(80,6'F) TBU = 18'C (64,4'F)
,,, '.. Condensador
evaporadora
Determinar a temperatura média de bulbo seco e de bulbo úmido para a mistura.
i
,~I
ar de retorno ar total
li
ill) I
Moto
Solução: = SO,6'F; TBU = 64,4'F), a) Marcamos na carta os pontos A (TBS = 91,4'F; TBU = 77'F) e B (TBS para as coordenadas das temperaturas TBS e TBU. b) Ligamos os pontos A e B. c) Calculamos a porcentagem de ar de retorno em relação ao ar total.
=
ili I1T = 33'
25.000
I::..Tentre as temperaturas
de bulbo seco do ar externo e do ar de retorno confonne
- 27° = 6'C
e) Multiplicamos
I::..Tpela porcentagem
de ar de retorno.
I1T x 0,9 = 6 x 0,9 = 5,4'C f) Subtraímos
1
I ' 1'
':! I"
\
I
Reservatório d'água
Flg. 6.13 Desumidificador de ar MACLAM esboço esquemático.
-
22.500 = 0,9ou 90%
d) Calculamos a diferença os dados do exercício.
!
compressor
do valor da temperatura
33,0 - 5,4 = 27,Ó'C (81,6'F)
de bulbo seco do ar externo o valor 5,4 obtido no item e.
b) Desumidificador Honey Combe com os desumidificadores Cargocaire da Higrotec. A parte fundamental do sistema é o cilindro Honey Combe. Este cilindro contém finas lâminas de amianto corrugadas, enroladas em espiral, formando estreitos canais no sentido axial. O cilindro de amianto é impregnado com um composto higroscópico à base de cloreto de lítio e gira lentamente dando seis voltas em uma hora. Completam o sistema um ventilador e motor de desumidificação e de reativação; e o aquecedor de ar, que pode ser elétrico ou a vapor. Os COmponentes são instalados em uma estrutura única com repartições tais que formam dois circuitos separados: o de desumidificação e o de reativação. Setenta e cinco por cento da área da face do cilindro ~rt~ncem ao circuito de desumidificação, e os 25% restantes, ao de reativação do material higroscópico: I ;Vtdo. à rotação, o Honey Combe é continuamente regenerado, e a cada canal úmido que entra em processo reativação corresponde um canal seco que entra em processo de desumidificação do ar. A Fig. 6.14 é um esquema dos elementos constitutivos do desumidificador Cargocaire da Higrotec. I
~-"J1'
-
90
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
,n:!
I
Q) @
! @
I
11,1
t
[
j
@
,
,i! Fig. 6.14 Desumidificador Cargocaire Honey Combe da Higrotec. (1) Entrada do ar reativação. (2) Saída do ar seco. (3) Aquecedor do ar de reativação. (4) Ventilador do ar seco. (5) Área de reativaçáo. (6) Desumidificador Honey Combe. (7) Saída do ar úmido. (8) Ventilador de reativação. (9) Entrada do ar úmido. (10) Motor.
-@ @
I
I
1
6.7 RESFRIAMENTO
DO AR
Existem equipamentos que realizam de forma satisfatória o resfriamento do ar sem se constituírem a rigor em "aparelhos de ar condicionado". São muito empregados em instalações industriais, valendo assim uma referência aos mesmos. Consideraremos um desses equipamentos, que é o Econoc1im, da DELTA NEU. Neste equipamento, o resfriamento do ar resulta da sua passagem através de uma manta umedecida, onde o calor de vaporização da água é retirado do ar. Uma bomba recalca a água de um reservatório, e por meio de tubos distribuidores, umedece uniformemente as mantas. O ar ao atravessar as mantas, através de venezianas de aspiração, é "aspirado" por um ventüador centrífugo. O ar assim resfriado é em seguida distribuído no ambiente, por uma caixa difusora ou uma rede de dutos. Existem quatro modelos, com vazões de 2.000 a 34.000 m31h, e podem ser colocados no telhado ou em parede externa. A Fig. 6.15 mostra um resfriador Econoclim colocado sobre um telhado. Consegue-se uma redução de 7 a 10"C de temperatura em relação ao ar do exterior, e uma filtragem com renovação do ar circulante.
6.8 COMp"ARTIMENTOS"LIMPOS" OU "PURIFICADOS" Certos recintos, por sua natureza O!-,pc:las operações que neles se processam, necessitam de ar com elevado grau de pureza. É o caso de saIaS de operação, centros cirúrgicos, laboratórios farmacêuticos e de análises e pesquisas no campo químico e bioquímico. O ACGIH recomenda nesses casos o filtro absoluto HEPA (High-Efficiency Particulate Air), de altíssima eficiência na detecção de partículas contidas nó ar. Consegue-se uma eficiência, com os filtros HEP A, acima de 99,97%. Em geral, empregam-se pré-filtros e mesmo ultrafiltros de menor eficiência, para uma depuração preliminar e redução na carga do filtro HEPA. O pré-filtro reduz de 60 a 90% o pó contido no ar, ficando a cargo dos filtros HEP A a purificação final. Entre outras empresas, a LUWA fabrica no Brasil os filtros HEPA. A esterilização do ar contra certas bactérias e vírus se realiza com a aplicação de 'raios ultravioletas, com lâmpadas germjcidas. . A Fig. 6.16 indica algumas das soluções que têm sido utilizadas e mostra que a melhor consiste no lançamento do ar uniformemente distribuído pelo teto, onde são colocados filtros HEP A. A saída do ar se efetua pelo piso gradeado sobre um plenum e, daí, a dutos de exaustão. Vê-se na Fig. 6.17 um esquema de sistema de condução e tratamento do ar de recintos limpos, com filtr!,s HEPA.
\ !. I
I
SOLUÇÃO
~
1-----
TIPOT
-t>
-------------------------------------
----.----------------------------------
RAZOÁVEL
-
Grelho de Exoustóo
II
f~-
-"'I
./
H.E.P.A filtros-
-----
I
./
\..
'- -
Piso Gradeado
BOA SOLUÇÃO
MELHOR SOLUÇÃO
Fig. 6.16 Escoamento de ar em compartimento limpo com filtro HEPA.
.I -- Pré. Fillro de Alta Eficiência
t..
~
AO Compar'lmento limpo
~
1
~
~
\
Fig. 6.15 Resfriador Econoclim de DELTA NEU com dutos e bocas de insuflamento.
91
". Fig. 6.17 Sistema de condução de ar para compartimento "limpo".
--
~
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL
93\ (
eral como recomendáveis e máximos, para os casos mais diretamente relacionados com ambientes de
~;!strias(verTabela 7.1).
\
.
( (
7.3 TAXAS DE OCUPAÇÃO DOS RECINTOS
---
Para salas de escritório, contabilidade Auditórios, salas de conferência Restaurantes
7
etc.
6 mZ ~/pessoa 1,5 m p/pessoa 2 mZ p/pessoa
( 7.4 .CALOR LmERADO POR UMA PESSOA (
Ventilação Geral Diluidora para Redução de Calor Sensível
Conforme foi mencionado anteriormente, a instalação de ventilação procura primordialmente reduzir calor sensível do ambiente, embora em determinadas condições ambientais possa melhorar o grau de umidade ( o lativa, reduzindo o calor latente. Apresentaremos, entretanto, a Tabela 7.2, onde é indicado o calor liberado ~r pessoa (kcallh) sob as formas de calor sensível e de calor latente, dotermômetro de bulbo seco.
para vários valores
de temperatura
I
A Tabela 6.10, do capítulo anterior, é análoga, porém com a quantidade de calor expressa em Btulhora. Para uma primeira avaliação quando faltarem dados precisos sobre o valor da temperatura de bulbo
seCO, pode-seadotar para o calortotal:
- Para pessoas em movimento
7.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Consideramos,
no referido
capítulo,
devida
às pessoas presentes
-
-
o calor sensível devido à irradiação solar sobre os vidros e paredes externas e coberturas; o calor sensível devido à condução pelas paredes, pisos, tetos, vidros etc.; os calores sensível e latente decorrentes da infiltração do ar exterior pelas portas e janelas; o calor sensível correspondente à carga de energia elétrica dissipada no recinto nos aparelhos
Esta carga térmica de calor sensível devido à penetração
I Cp
de iluminação
eventualmente
existentes
'C.
no recinto.
= k. S (t, - t~
do calor pode ser calculada
pela fórmula
I
I
7.1
I
sendo
e acessórios. Assim, no caso de iluminação fluorescente, deve ser computado o calor produzido pelos reatores; calor sensível devido a motores elétricos; calor sensível devido a outros equipamentos
100 kcal/h (400 Btulh).
no ambiente
e, assim mesmo, apenas o calor sensível proveniente das mesmas. Entretanto, além do calor sensível devido às pessoas (e évidentemente também o calor latente devido ao suor evaporado), devem-se, num cálculo mais rigoroso, considerar também:
-
lento ou sentadas:
(
7.S CALO!! DEVIDO À PENETRAÇÃO DO EXTERIOR PARA O RECINTO, POR CONDUÇÃO, EM RAZAO DA DIFERENÇA DE TEMPERATURAS ENTRE O EXTERIOR E O INTERIOR DO MESMO
-
apenas a carga térmica
.'
- Parapessoas trabalhando: 166 kcaL'h (660 Btu/h).
No Capo 6 vimos que a ventilação geral diluidora, além de proporcionar um grau admissível parao nível de poluição ambiental, reduz também a temperatura do local, embora não consiga realizar uma perfeill cIimatização, uma vez que não faz parte de seus objetivos reduzir a umidade do ar, com o rigor com que o faz uma instalação de ar condicionado.
(
S = área das paredes, piso ou teto (mZ); k = coeficiente de transmissão de calor através de paredes, piso ou teto, expresso em kcal/mZ . h o valor de k'é encontrado
A primeira providência a ser tomada no projeto de ventilação diluidora é a determinação da denominada carga térmica provenie!lte das fontes de calor que acabam de ser mencionadas. Conhecida a carga térmica, calcula-se a vazão de ar necessária para reduzi-Ia a um valor correspondente a um nível razóavel de conforto ambienta!.
Para cálculos
em tabelas de livros de ar condicionado.
de ventilação
Tabela
.
apenas,
podemos
calcular
de um modo aproximado
o calor que penetra
7.2 Calor liberado por pessoa sob.a forma de calor sensível e latente
7.2 CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE CONFORTO Temperatura de bulbo seco (.C) Conquanto nem sempre seja possível conseguir-se apenas com a ventilação os niveis ideais de temperatUfl de bulbo seco e de umidade relativa, indicaremos, para servirem de referência, os valores considerados
28. Metabolismo médio S + L (kcallh)
Local
Tabela
7.1 Condições ambientais Recomendável
Local
I
Escritórios Auditórios
,I
" I1
Restaurantes
il
Escritórios Restaurantes
de conforto
Fábrica
Máxima
Temp. bulbo seco ("C)
Temp. bulbo seco ("C)
23a25 24 a 26 24 a 26
26,5 27 27
--
(trabalhopesado) Auditórios
--
s calor sensível ~
.J
!1
.
(trabalholeve) Fábrica
27.
21.
24.
26.
L
S
L
S
L
S
L
S
L
S
113 139 189
45 48 48
68 91 141
50 55 55
63 84 134
54 61 62
59 78 127
61 71 74
52 68 115
71 81 92
42 58 97
252
68
184
76
176
83
169
96
156
116
136
113
45
68
50
63
54
59
61
52
71
42
L = calor latente
(kcallh)
L~I'
.11
-- -
- - -- -- - .JiIIO!
; ~
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
. . . ndo a área da superfície através da qual passa o calor por um coeficiente A indicado por conduçao multlPIIca na Tabela 7.3.
...1
!
1I .J,
Tabela 7.3 .:valores do fator A
"!..j
Temperalura de bulbo seco, externa Janelas na sombra Paredes, alvenaria pesada. Paredes, alvenaria média Paredes Paredes, com revestimento médio Divisórias, reveslimento simples Divisórias, revestimento duplo Divisórias de vidro Tijolo de vidro Piso Teto sob recinto não-ventilado Teto sob recinto ventilado Tetosobtelhado Teto sob piso ocupado
,i W
II
~
,
J
9O'F(32"C)
95'F (35'C)
12 3 4 2
17 5 5 3
7 4 14 5 3 12 9 14 3
10 5 17 8 4 13 11 16 5
4
Tabela Local Escritórios Restaurantes
7.6 CARGA TÉRMICA DEVIDA À INSOLAÇÃO
"~ . . d vida exclusivamente ã radiação solar sobre a superfície exposta aos raios solares. Esta carga térm~ca e- e ara a qual se acha voltada a parede ou as janelas. . Deve-~ verificar a ~1f~çaoPara as várias direções dos pontos cardeais, os valores do fator B pelos quais A Tabela 7:4. mdl~~'á~eas das superfícies expostas ao sol, para obtermos o ganho de calor do recinto deveremos multiplicar as janelas em questão. a que pertence a parede ou
-I ~ M
i
W
SW
180 50 110 72
110 30 65 44
Para obtermos da Tabela 7.6.
Tipos de iluminação
Nível de iluminação (lux)
Poténcia dissipada (W/m')
Fluorescente Fluorescente lncandescente
1.000 150 150
40 15 25
lncandescente lncandescente Incandescente
1.000 500 150
50 30 20
lncandescente lncandescente
150 500
20 30
o calor devido ã energia dissipada pelas lâmpadas
e reatores,
podemos
adotar os valores
I
I I
I
7.8 CARGA TÉRMICA DEVIDA AO FUNCIONAMENTO
I I
7.2
I
li 1
'
~~
expostas ao sol (m2);
S = ár~adas pa:e~emperaturaequivalente,representativado efeito de insolação.Dependeda latitude 6.t = dIferençah ea do tipo de superfície e da proteção da mesma contra os raios solares. . local, da or , Quando ~ calcuIa por este método, recorre-se a tabelas apresentadas em livros ou manuais de ar condicio\
Calor emitido (kcallh)
I.
.
!
J~
Auditórios: a) Tribuna b) Platéia c) Sala de espera Salas de reuniões: a) Platéia b) Tablado
7.5 Potência dissipada
Observação: Os valores de dissipação das lâmpadas fluorescentes já incluem os reatores.
. 'd à insolação, isto é, à incidência solar direta sobre paredes e cobertura, tem A carga térmica de~ a O problema de isolamento térmico, podendo em certos casos exigir, mesmo, um efeito importante so re d a instalação de ar cond~cion~r~jetos de ar condicionado, ao invés de emprego dos fatores B indicados na Quando se proce el a lar a quantidade de calor que penetra no I~cinto por meio da fórmula 7.2: Tabela 7.4, prefere-se ca cu .
lC = k . S.~ I
DE
1.
Observação:Se o tcto tivcrisolamentode I'"de isolantesusuais, muhiplicar por 0,4; se do2", multiplicarpor 0,3; se do 4', multiplicarpor 0,2.
:..o.~
7.7 CARGA TÉRMICA DEVIDA À ENERGIA DISSIPADA PELOS APARELHOS ILUMINAÇÃO
A carga térmica é uma função da potência dissipada pelas lãmpadas e pelos reatores (quando ~ tratar de iluminação fluorescente). Pode-~ calcular a potência dissipada (watts/m2) por unidade de área de piso do recinto, em função do índice de iluminação que deverá ser previsto para o mesmo e a natureza do trabalho a ser executado, cujo grau de precisão influencia o nível de iluminação exigido. A Tabela 7.5 indica a potência dissipada, para o caso de alguns recintos. O exame do projeto de instalações elétricas de iluminação, baseado nas exigências de iluminamento, fornecerá, com suficiente precisão, os aparelhos de iluminação com suas respectivas potências.
5
Tabela 7.4 Valores do fator B. Ganh9devido à insolação direta 1..(Et. NE N NW SE Janolavoltadapara 160 105 110 180 160 Vidro' simples e duplo, sem proteção 50 45 30 30 45 Veneziana com toldo, . 6 110 95 60 95 Cõrtina colorida ou venezlna mtema 44 72 64 42 64 Tijolo de vidro sem proteçao
) /
nado, para se obterem os valores de k correspondentes ao ganho de calor pelos telhados, pelas paredes, de acordo com o tipo de material dos mesmos, a latitude local e a hora de insolação durante o dia.
S=A'S
i
i 95
! I
"i r
1
~
DE MOTORES ELÉTRICOS
Quando há motores de diversas potências funcionando no recinto, pode-se, num primeiro cálculo, calcular o calor dissipado multiplicando a potência total expressa em hp por 2.800 para se obter o calor em Btulh. Para um cálculo mais rigoroso, podemos usar a Tabela 7.7, na qual o ganho de calor do recinto devido aos motores é expresso em Btulh. Para exprimirmos em kcaVh, deveremos multiplicar os valores da Tabela por 0,252. . Podemos usar a Tabela 7.8 para obtermos a carga térmica em kcallh em função da potência nominal dos motores elétricos.
7.9 CARGA TÉRMICA DEVIDA A EQUIPAMENTOSEM FUNCIONAMENTONO RECINTO Existe uma grande variedade de aparelhos e equipamentos cujo funcionamento acarreta uma dissipação de calor para o ambiente. Limitar-nos-emos, na Tabela 7.9, a m'encionar alguns, de uso mais comum nas dependências industriais, cozinhas e laboratórios.
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I...
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"
I"
7.7 Carga térmica devida a motores elétricos em operação (Carrier Air Conditioning System Design Handbook)
' .
Motor e máquina dentro
il! '
"; " 1 ". i
Potência (hp)
Rendimento do motor a plena carga .,,(%)
Motor fora e máquina dentro hp x 2.545
hp x 254.500
."
Btulh
11
1
Equipamentos elétricos Aparelhos elétricos, por kW Serviço de cozinha, por kW Forno elétrico Torradeiras e aparelhos de grelhar, por kW Mesa quente, por kW Cafeteiras, por litro
Hi. ij
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1
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'
I,
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'
I
'1'" "I, 1 . r J .1 1
1"
860 690 170 690 100
O 170 90 170 50
860 860 860 860 150
5.540 9.800 835 10.500
770 1.200 215 10.500
6.240 11.000 1.050 21.000
Por m2de superfície superior Cafeteira, por litro
2.130 150
1.120 50
3.250 200
Equipamentos a vapor Banho-maria por m2de boca
1.125
2.625
3.750
7
7
14
-
%.."
(1 Btulh = 0,252kcal/h)
(
Total
Latente
( \ r.
(
'.
1
.~'
11
Sensível
Equipamentos diversos
Motor dentro e máquina fora hp x 2.545 (100 - %.,,)
,
.,.
(
Carga térmica (kcal/h)
Localização do equipamento com relação ao ambiente
u f~ I;, .I I
..
,
Tabela 7.9 Carga térmica de vários equipamentos
contínua
::
11
tI
9{ (
Tabela
',. ,~. !\I '~; i' ',: " ,
VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL
~
.~
:
,
.f
0,05 0,08 0,12 0,16 0,25 0,33 0,5 0,75 1 1,5 2 3 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 200 250
40 49 55 60 64 66 70 72 79 80 80 81 82 85 85 86 87 88 89 89 89 89 90 90 90 91 91 91
320 430 580 710 1.000 1.290 1.820 2.680 3.220 4.770 6.380 9,450 15,600 22.500 30.000 44.500 58.500 72.400 85.800 115.000 143.000 172.000 212.000 284.000 354.000 420,000 560.000 700,000
)
130 210 320 430 640 850 1.280 1.930 2.540 3.820 5.100 7.650 12.800 19.100 25.500 38.200 51.000 63.600 76.400 102.000 127.000 153.000 191.000 255.000 318.000 382.000 510.000 636.000
190 220 260 280 360 440 540 750 680 950 1.280 1.800 2.800 3.400 4.500 6.300 7.500 8.800 9.400 13.000 16.000 19.000 21.000 29.000 36.000 38.000 50.000 64.000
Equipamentos a gás GLP 50% butano + 50% propano por m'/h GLP (50/50%) por kg Bico de Bunsen - tamanho grande Fogão a gás - serviço de restaurante por m2de superfície da mesa
OU INFILTRAÇÃO
Alimentos Por pessoa (restaurante)
7.10.1 Calcula-se o volume total de ar necessário para se obter uma boa ventilação Para isto, fazemos:
-
Até 1/4 cv 1/2 a 1 cv, 1 1/2 a 5 cv 7 1/2 a 20 cv Acima de 20 cv
Número de ocupantes Número de ocupantes
Rendimento aproximado (%)
kcallh por cv
60 70 80 85 88
1.050 900 800 750 725
x 15 x 40
cfm caso de não haver fumantes)
=
cfm caso de fumo moderado) cfm ~caso de fumo intenso)
=
7.10.2 Calcula-se a vazão de infiltração aproximada Esta vazão é dada por
cfm =
(comp. x largox altura) x I 60
Observações: a) As dimensões são dadas em pés. b) I = 1 (para uma só parede externa); I = 1,5(para duas paredesexternas); I = 2 (para três ou mais paredes externas).
7.8 Carga térmica devida a motores elétricos (ABNT)
Potência nominal
Númerode ocupantes x 7,5 =
DO AR PARA O AMBIENTE
Na maioria dos casos, o ar externo é conduzido para o recinto a ser ventilado. Este ar externo vai substituindo o ar que por infiltração escapa do recinto através de frestas, portas giratórias e exaustores. Embora o cálculo possa ser feito com relativa. precisão, o que se procura conseguir em projetos de ar condicionado, para o caso de ventilação é aceitável proceder-se de um modo mais simples e prático na determinação da carga térmica a considerar para atender às exigências da ventilação-infiltração. Vejamos este método.
Tabela
(
Banho-maria
7.10 CALOR DEVIDO À VENTILAÇÃO
(
t Tabela Temp. (BU) .F
FatorG
7.10 Multiplicador
do fator de infiltração ou ventilação para vários valores de temperatura de bulbo úmido
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
71
78
79
3
5
8
11
14
17
20
23
27
30
33
37
41
45
.( 80, ~(
..10...-
~
"
L
P"
~
98
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO GERAl. DlLUlDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSÍVEL
J
99
1;1'
Ao maior dos valores calculados acima, isto é, obtidos nos itens 7.10.1 e 7.10.2, denominaremos' de \ "fator F"
(
x. Pessoas andando:
\
(
(
7,10.3 Multiplica-se o fator F pelo fator G, obtido na Tabela 7.10 . .a fator G é o multiplicadordo valor da infiltraçãoou da ventilação correspondentea vários valores de temperatura do termômetrode bulbo úmido, considerado,parao ar exterior.
(
7,11 CARGA TÉRMICA TOTAL
(
(
'I. Total
C:
15 x' 600 =' 'I.()OOBtu/h 6.400
=
+ '1.000
15.400
Btu/h
D. Ganhor de calor dn'ido a aparelhos elétricos e luminárias (ti. Total em watts
(Tabela 7.6)'
3,4 = Fator de conversão W Btu/h
\10 lâmpadas x 40 W x 1,2 x 3.4 (fator)
'f
=
17.'152Btu/h
E. Outras fontes (no caso. motores elétricos de máquinas 11. Total do item E; 1,5 hp
A carga térmica total é obtida somando-se as cargas parciais, ou seja, os valores dos itens 7.4, 7.5, 7.6,7.7,7.8,7.9 e 7.10. EXEMPLO
do item
de escrever)
Na Tabela 7.7 vemos que, para 1,5 hp, tem-se 4.770 Btu/h
7.1
Uma sala de escritório mede 22 m x 10 m x 3 10 m e situa-se no último andar de um prédio. O ., .F. Ventilação ou infiltração No item 7.10.1 vemos que se pode considerar
horário de funcionamento é de 8 às 18 horas. As salas c~ntíguas são climatizadas com ar condicionado. . I A par~de externa com 22 m de largura acha-se voltada para leste (E) e possui janelas envidraçadas
comvenezIanas de20m x 2,0m.
, "q, .,I\,li ill! III
t !i ~I
~'
Fator A = 4 (Tabela 7.3) 1.963 x 4 = 7.850 Btulh
~ i; '
il[ ,
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I
I
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11 1
~.,,: I 'i :~ 't1f, ,. 11 d
29.498 Btulh
e 12, ou seja. 48.528 + 47.300 + 17.952 + 4.770 + 29.498
=
146.908
H. Tonelas de refrigeração TR
I. Volume de ar a ser insuflado para remover o calor formado no recinto O resfriamento com insuflamento de ar exterior para o recinto só será possível resfriadores de ar se a temperatura do ar exterior for inferior à que reinar no recinto. . Para resolver este problema, deveremos conhecer:
- temperatura
B. Ganho de calor devido ao sol 6. Janelas expostas ao sol (leste, E) 20 x 2 = 40 m2 = 430 sq.ft Fator B considerando veneziana: 110 430 x 110 = 47.300 Btulh
de bulso seco do ar de insuflamento.
sem o emprego
de
No caso, é de 79'F (26'C);
- temperatura de bulbo seco no recinto: 86'F. (30'C).
5. Total: 2.064 + 7.850+ 8.110+ 28.440 = 48.528Btulh
7. Pessoassentadas: 16 x 400
G nos indica o fator
146.908 = 12,3TR. 12.000
4. Teto 22 x 10 = 220 m2 = 2.370sq.ft Fator A = 12 2.370 x 12 = 28.440Btu/h
C. Ganho de calor devido às pessoas
=
7.10 de fatores
t 182,4 m2 = 1.963 sq.ft
22 x 10 = 220 m2 = 2.370 sq.ft Fator A = 3 (Tabela 7.3) 2.370 x 3 = 8.110 Btulh
II
465 cfm
Usemos o maior dos valores acima obtidos, isto é, 602 cfm. 12. Para a temperatura de bulbo úmido igual a 80'F, a Tabela . = 49 para determinação da quantidade'de calor.
G. Cargatérmica total É a soma dos itens 5,6,9,10,11 Btulh.
=
=
x 1,5 = 602cfm
60
3. Piso
':,li~
72,16 x 32,8 x 10,17
cfm =
602 x 49
2. Paredes e divisórias (sem incluir janelas)
- 16 (janelas)
taxa de 15 cfm por ocupante.
Infiltração Fator 1=.1,5 (para o caso de duas paredes externas) (item 7.10.2) . .~. .
Solução: A. Ganho de calor por condução 1. Janelas na sombra: 8 x 2,0 m = 16 m2 =.172 sq.ft Fator A = 12 (Tabela 7.3) 172 x 12 = 2.064 Btulh 3,10 x [2 (22 + 10»)
.
Ven/ilação 31 ocupantes x 15 (fumo moderado)
A parede e~terna de 10 m está voltada para o norte (N) e possui uma janela de vidro de 8 m X 2,0 m com venezIanas. As demais paredes são internas. As paredes são de alvenaria, de espessura média. Na sala existem 110 lâmpadas de 40 W e máquinas de escrever, totalizando 1,5 hp. A iluminação é fluorescente. Trabalham sentadas 16 pessoas e circulam, em geral, 15 outras. Pode-se considerar'como leve a presença de fumaça de cigarros. Temperatura de bulbo seco é de 26'C (79'F). A temperatura se refere ao ar exterior. A temperatura BS para o ar no recinto é de 3O'C. Deseja-se determinar a carga térmica de calor sensível e o volume horário de ar a ser insuflado para remover o calor produzido na sala. .
" 1,1.,
t
'
O diferencial de temperatura do ar de insuflamento será ti
(Tabela
7.4)
-
t.=
86'
-
79' = 7'F
A Fórmula 5.17 nos fornece a vazão Q para atender a uma quantidade de calor sensível total C"ota" quandose pretende reduzir a temperatura de um diferencial (ti - t.). .
No caso,
= 6.400 Btulh
e ti- t. Jiô§
CSMal
= 146.908 Btulh
= 7'F
f""'"'" 100
\
VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSÍVEL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
C Q =
10\
146.908
'.o.al
1,08 (li - I.)
=
1,08 x 7
(
~L07.3
= 19.300cfm
Considerando o salão de escritórios referido no Exemplo 7.1, calcular a carga ap,oximado, supondo as duas hipóteses de padrão elevado e de padrão médio.
ou 19.300 + 35,3 = 546,7 mcm (m3/min).
SOIU~o: Área:
7,12 MÉTODO APROXIMADO PARA AVALIAÇÃO DE CAR~A TÉRMICA E DO VOLUME DE AR DE INSUFLAMENTO PARA REMOÇAO DA MESMA
-
fornece valores que permitem
=
.>~ "~~\'\AI.." ~ i .'!,,~ .I~" ...~ '"
220 m2
Carga térmica para escritórios
em geral, padrão elevado (Tabela 7.11),
lJ
portanto, 220 x 775 = 170.500 Blulh. Paraescritório
termômetro
= 95'F
de bulbo seco
termômetro de bulbo úmido
-
(35"C)
Btulhlm2
= 75 a 78'F (23,9 a 25,6'C)
220 x 462
ar interior:
= 76 a 80"F (24,4
termômetro de bulbo seco umidade relativa = 50%
de padrão médio, teríamos,
aparelhamento
se encontra
de resfriamento,
em temperatura
cuja capacidade
=
mais elevada que a do ar interiL,
é expressa em toneladas
de refrig1ação.
Qual a carga térmica aproximada de uma sala de escritórios, com os seguintes 15 m, largura = 6 m? O escritório pode ser considerado como comportando instalação de padrão médio.
Solução: Para uma primeira avaliação, podemos usar a Tabela 7.11. Considerando uma médio, encontramos 462,86 Btu/h por mZ, de modo que a carga térmica será 462,86 Btulh
{
101.640 Blulh.
DE SALAS DE MÁQUINAS OU RECINTOS INDUSTRIAIS
Em diversos recintos industriais pode haver máquinas e equipamentos que irradiem quantidades grandes( decalor sensível, capazes de gerar o desconforto e até de impedir a permanência de operadores no local, alémde sacrificar o bom funcionamento e a durabilidade das instalações e equipamentos. \ dados: comprimento Isto pode ocorrer quando os equipamentos são instalados em recintos onde não haja ventilação natural suficiente. Torna-se necessário, então, realizar a remoção do calor sensível excessivo, por meio de uma' ventilaçãomecânica adequada. É o que sucede às vezes com as instalações de motores elétricos, compressores, bombas,caldeiras, fundições, tratamentos térmicos etc. I Nesses casos, não há necessidade de levar em conta o calor sensível dos operadores dos equipamentos, instalação de padrão nem do calor de lâmpadas, quando os valores dos mesmos forem muito pequenos em comparação com x (15 x 6) = 41.657' o calor irradiado pelos equipamentos principais. A Tabela 7.12 mostra o volume de ar de exaustão necessário, de acordo com o tipo de recinto industrial ;
41.657
(lohnD. Constance, revista Power, setembro de 1963). EXEMPLO 7.4 Numa oficina mecânica funcionam 10 motores de 1 cv, 4 de 2 cv, 3 de 0,5 cv e 3 de 5 cv, estes operando com80% de sua capacidade, e trabalham 25 operários. Pretendendo-se que a elevação de temperatura seja de3'C, qual deverá ser a vazão de ar para a necessária renovação? ,
na mesma tabela, o valor 15,07 cfm/mz, para o ar de insuflamento.
O total de ar de insuflamento
será (15 m x 6 m) x 15,07 = 1.366 cfm.
O número totai de pessoas que se sentiriam bem no ambiente pode também ser calculado da mesma tabela, onde temos 3,5 pessoas por tonelada de refrigeração.
com o emprego Tabela
7,12 Ar de exaustão
para recintos industriais I Ar de exaustão (cfmlpéz de área bruta de piso)
3,5 pessoasITR x 3,47 TR = 12 pessoas. Tipo de recinto industrial Tabela
il' li
I jI
l'l; I
'
Fabricação de produtos leves de aço Montagem de máquinas Oficina de reparos Local de chaves elétricas de controle Fabricação de motores Estampagem de aço Casa de bombas de água Casa de bombas de refinaria; óleo frio Casa de bombas de refinaria; óleo quente Sala de tratamento térmico Casa de compressores Casa de caldeiras Fundição
7.11 Carga térmica de verão aproximada
Categoria
Total Btulhlmz
Pessoas por TR
Arde insuflamento cfm/mz
mZpor pessoa
Watts p/mz
Escritórios
Baixo Médio Alto
236,81 462,86 115,03
1,2 3,5 6,3
1.54 15.01 23,68
2,91 9,16 25,83
69.40 135.66 221,16
Restaurantes
Baixo Médio Alto
661,38 1.231,89 2.798,11
3,4 1,0 11.1
8,61 22,61 40,90
0,83 1,61 2,91
195.60 362,82 820,31
II
:1 r
Recinto
(
deverá ser empregado
ou = 3,47(toneladasderefrigeração). 12.000 Encontramos,
"5
o valor 146.900 Btulh obtido no Exemplo 1.1 se situa entre esses dois valores encontrados, isto é, ao qu/ correspondea padrão médio e ao padrão elevado.
a 26,7'C)
EXEMPLO7.1
=
pela Tabela 7.11,
= 462
7,13 VENTILAÇÃO Como o ar exterior
URI{
'~4
uma avaliação da carga térmica de verão, para as seguintes
ar exterior:
pelo método(
(
22 x 10
BtulhlmZ = 775. A Tabela"7.11 condições:
térmica
~
clima frio 2 2 3 3 3 3 3 6 10 12 4 6 6
I clima quente 3 3 4 4 5 5 4 8 15 15 8 10 8
.(
\ ...
)
102
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
a) Calor emitido pelos motores 1 cv - 10 motores:
' "
I' I
fli' . ~
~I
VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSivEL
segundo a Tabela 7.7:
EXEMPLO
10 x 3.220 Btulh x 0,252 (kcallpor
Btulh)
= 8.114 kcal/h = 6.431 kcal/h
2 cv - 4 motores:
4 x 6.380 Btu/h x 0,252 (kcal/h por Btu/h)
0,5 cv x 3 motores:
3 x 1.820 Btu/h x 0,252 (kcal/h por Bthu/h)
5 cv - 3 motores:
3 x 15.600 Btu/h x 0,252 x 0,80 = 9.435 kcallh
Para os 20 motores,
teremos a soma = 33.469 kcal/h.
=
~
Qz
=
25 x 150
= 3,750
1.375 kcaUh
Solução: Calor sensível das pessoas: 30 x 150 kcallhlpessoa Calor das lâmpadas
em serviços moderados,
trocas de calor por paredes,
teto e janelas, será de
=
V
para que a temperatura
não se eleve acima de 3.C será dada por
'!
i
I
Q
- o.~..
I
[ ~ i: ~.1 !
37.219
Q=
6.048 kcallh.
10.548 kcallh.
10.548 -0,288 = 12,324mJIh = 205mJ/h. x 3
7.8
Em um recinto acham-se instalados de 450 kV A.
(m'& h)
I
73
~i ~
= 40.077 mJ/h ou 718 mJ/min.
dois grupos diesel-gerador
elétrico (sendo um de stand-bye),
Supondo a temperatura do ar exterior igual a 25"C e pretendendo que a temperatura máximo de 35"C, qual deverá ser a vazã9 de ar a ser insuflado, expressa em mlh?
I
11
i
=
fluorescentes
Quando a temperatura exterior (I,) for maior que a interior (ti), é necessário recorrer a uma instalação de ar condicionado, conforme já foi dito. EXEMPLO
I'
4.500 kcallh.
Vazão de ar necessária:
Q = Q, + Qz = 33.469 + 3.750 = 37.219kcal/h.
1
=
Total
150 kcal/h de calor sensível,
=
kcallh.
O calor total, desprezando
A vazão de ar necessária
7.7
Se, no exemplo anterior, trabalharem no recinto 30 montadores, qual o calor total no recinto e qual a vazão de ar de ventilação para que o aumento de temperatura em relação ao exterior seja no máximo de 3"C?
b) Calor emitido pelos operários: Numa primeira avaliação, pode-se tomar por operário, de modo que teremos
103
interior
ambos seja no
Solução:
0,288 x 3 a) Grandezas EXEMPLO 7.S Uma
casa de bombas
mede
4 m x 8 m em planta.
Qual
deverá
ser a vazão
de exaustão
-
de ar?
do gerador elétrico e do motor diesel:
Potência útil = Pu' = 450 kVA
;1,(
p. = 450 x 0,850 = 383kW de potência.
Solução: Transformemos as unidades. A área será de
13, 12 ft x 26,24 ft = 344,26 ftZ
Potênciamotriz (no eixo do motor diesel) para que o gerador forneça382kW. Suponhamosque o rendimento total do gerador seja 'I) = 0,92
-ir Consideremos, segundo a Tabela 7.12, 4 cfm por pé quadrado de área em planta da casa de bombas como a vazão de ar necessária. Teremos: 344,26 x 4 = 1.377 cfm =0,650 mJ/s = 39 m3/min. Se o local fosse para compressores,
P,. =
~I o..
382 -0,92 = 415,2kW.
b) Quantidades do calor irradiado pelo grupo na sala:
-
teríamos:
344,26 x 8 = 2.754 cf~ = 1,30 m3/s = 78 m3/min.
~'
Perdas no gerador elétrico A diferença entre P,. e Pu corresponde a perdas que vão se traduzir em liberação de calor (atrito etc.). Assim,
... EXEMPLO 7.6
!~.
Suponhamos um recinto industrial de montagem de alta precisão. medindo 20 m x 10 m. O cálculo luminotécnico, com base na exigência de um nível de iluminamento de 1.000 lux. concluiu pela necessidade de 35 luminárias com quatro lámpadas fluorescentes de 40 W em cada uma. Qual o calor dissipado pelas lâmpadas? Solução: Potência instalada P
415,2 - 383,0 = 33,2 kW. .10'....
.."
Mas, 1 kWIh -> 860 kcallh. A quantidade
Q, = 33,2 x
= 35 x
4 x 40
= 5.600
W
-
de calor irradiado
860
=
pelo motor elétrico será, portanto,
28.552 kcallh.
Perdas no mOlor diesel
Pela Tabela 7.6, temos
Sejam:
Calor dissipado: P x 0,857 x 1,26 = 6.048 kcallh.
Perdas por irradiação e convecção Rendimento total '1)4 = 35%
=
3%
/
-
~ VENTILAÇÃO
104
(
INDUSTRIAL
( ( (
A quantidade de calor irradiadó será, portanto, Q2 = 0,03
Pm
-
x 860 = 0,03 x
1)d
415,2
-0,35
x 860
= 30.606 kcal/h.
(
Quantidade tolal de calor dissipado:
8
Q= Q. + Q2 = 28.552 + 30.606 = 59.157 kcal/h. c) Massa de ar escoada
M necessária
para permitir
que a lemperatura
da sala se eleve de 25'C para 35'C. .
A quantidade de calor para elevar a massa M de ar de " = 25'C para por
I
Q
= M x 0,24 (li -
I,)
Ventilação Industrial Diluidora
" = 35'C em uma hora é dada
8.1 VENTILAÇÃO
então, calcular M
0,24 (li
Quando,
59.158
Q
M=
- I,)
d) Volume de ar exterior
= 24.649 kglh.
0,24 x (35 - 25) a 25'C a ser insuflado
durante
1 hora na sala, correspondente
à massa M:
( \
=
----
pressão atm.
=
1 kgflcm2
=
10.000 kgf/m2
24.649 x 29,27 x (273 + 25) 10.000
v, = 21.500 m~/h. e) Ar necessário
à combustão
o ar do recinto é afetado por contaminantes
gerados
localpor estarem os mesmos próximos aos equipamentos poluidores. \ Quando a quantidade de poluentes gerada é grande ou sua toxicidade for elevada, não é aconselhável e nem deve ser permitida a ventilação geral diluidora, por obrigar a quantidades muitas grandes de ar para a diluição e porque, mesmo assim, não anula a agressividade do agente poluidor se o operário trabalha próximoà fonte poluidora. Veremos que existe um sistema mais eficiente, que capta os contaminantes no local mesmo de sua formação, não permitindo que se espalhem pelo recinto. Trata-se da venlilação local exauslora, que em certoscasos é indispensável. Quando, porém, o gtau de toxidez do produto o permite, usa-se a instalação diluidora por ser de custo ( bemmenor. A preocupação no caso é normalmente apenas com a remoção de contaminantes oriundos de processosou operações físico-mecânicas ou químicas, em geral solventes de pequena toxicidade. A ventilação ( de.fumaça de cigarros, de odores, de calor sensível do corpo humano se operará concomitantemente, sem quehaja necessidade de se somarem as vazões necessárias para o atendimento dos vários casos isoladamente. Suponhamos que se forme um poluente no recinto, segundo uma vazão igual a q (m31h). No'recinto entram Q metros cúbicos de ar por hora. O grau de concenlração C será
"
R = 29,27 p
de uma operação induslrial,
onde são formados, antes de atingirem o grau de diluição que Ihes confira inocuidade, podem afetar em I maior ou menor grau os órgãos respiratórios, as mucosas, os olhos ou a pele daqueles que trab"alhem no
\
T, = 273' + 25'
OU GERAL DILUlDORA INDUSTRIAL
A desvantagem do sistema de diluição geral é que os gases, vapores ou fumaças que saem dos equipamentos
.
v, = M . ~, .p
em decorrência
LOCAL DlLUlDORA
de modo bastante uniforme, pode-se reduzir o teor desses contaminantes, isto é, diluir o produto, fazendo ( passar pelo recinto uma corrente de ar com vazão adequada. O contamihante, à medida que vai se formando, dilui-se no ar e é por este conduzido para a atmosfera exterior. Em certos casos, processa-se um tratamento do ar poluído ou contaminado antes de se proceder a esse lançamento final. As vantagens desta solução são a não-interferência com as operações e processos industriais e o prestar-se bem quando as fontes geradoras de poluentes se encontram dispersas pelo local de trabalho.
, 11"li
<..
I
sendo 0,24 = calor específico do ar (kcallkg/'C). Podemos,
(
do óleo no motor diesel.
O consumo médio de óleo é da ordem de 0,25 kg por kW/h. Cada kg de óleo necessita de ar para poder realizar o ciclo térmico, de modo que para a poténcia Pm = 415,2 k W, teremos
de 20 kg
M' = 415,2x 0,25 x 20 = 2.076kglh. ; ~~'I
Esta massa gasosa sairá pelo cano de descarga do motor diesel para o exterior.
[c
f) Ar que sai do recinto: Massa:
M, = M,
- M' = 24.649- 2.076 = 22.573kglh I
e vazão:
V, =
22.573 x 29,27 x (273 + 25) = 19.689 m.l/h. 10.000
-i
I
(m'/m')
I
81
I:
Além da tabela de valores de TLV, existem tabelas que fornecem para grande variedade de substãncia~ ( e P~odutosos teores de concentração aceitáveis no ambiente, de modo a não permitir que o ar se torne pengosopara ocupantes do recinto. ( 11 .A concentração em geral, ao invés de ser expressa em m3/m3, é expressa em ppm (~abela 8.1), para qUldos,e em glm3 (Tabela 8.2) ou mglm3, para poeiras e fumos. (
~ .._~~
~~.~_._~
u-
--
-
- -
--
.~
~",' ~
VENTILAÇÃO
106
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
INDUSTRIAL
107
DlLUIDORA
''''''111
(!
Tabela
'J
~
lillj L 1' 'il ,
S.1 Concentração máxima admissível no ar, para alguns solventes
Solvente
'I
Acetona Benzeno
W,.
Tetracloreto de carbono Sulfureto de carbono
!jtii!1
\tliJ :" : il '",'.
'
,
C
C (ppm)
Volume de ar, em ml/h, para diluir 0,5 kglh do material
400-500 50-100 50-100 20
380-470 1.430-2.850 715-1.450 7.150
A concentração
NotemOsque 1 ppm (1 parte por milhão Usa-se também
i
I
. ,I., . ,I
Substância
!;:.~
Antimônio Arsênico Chumbo Fumo de óxido de magnésio Fumo de óxido de zinco Mercúrio Poeira de vanádio (V20,) Nicotina SRica Fumo de óxido de ferro
~I~I;;~ '''[1..
,fiO: ~ilrJt 1'1:1
r'l' li!l'
g/rrf, conforme
-
3/ m3 = 0,000001 m3/m3.
em mpppc,
por pé cúbico (Tabela 8.3),
a Tabela 8.2, ou 1 parte de poluente
por 10.000 partes de ar
=
10-. m3/m3 (conforme
será dado por taxa de ventilação
(m3/min)
volume de recinto (m3)
Considera-se o número de trocas de um ambiente referido, portanto, à unidade de tempo, ou seja, porminuto ou por hora. Quando se desejar referir a vazão em pés cúbicos por minuto, pode-se calcular ataxade ventilação requerida para se obter uma concentração desejada kd' pela fórmula 8.3.
(
proteger a saúde do trabalhador pela redução da concentração dos poluentes abaixo do nível de tolerância; salvaguardar o trabalhador contra riscos de explosões e inflamações de certos poluentes, baixando o nível I
==
Na prática não se consegue realizar uma diluição perfeita e uniforme do contaminante, de modo que ao se calcular a vazão Q de ar puro a ser lançada no recinto, adota-se um fator de segurança K variando' onde de 3 a 10, conforme o menor ou maior grau de toxidez e a eficiência desejada na remoção do contaminante. Q Temos então: ! G
\ Q
o
K
~
I
Substância
Amianto (asbesto) Cimento Portland Poeira (argila, sem süica livre)
-
\1
SOica baixoteor (menosde 5% de SiOzlivre)
I1
SOica médio teor (5 a 50% de SiOz livre) Süica -elevado teor (acima de 50% de SiOzlivre) Mica (com menos de 5% de sRica livre) Talco Pedra-sabão com menos de 5% de SiOz
-
.-
10' kd
(cfm) I
I
8.3
I
= taxa de ventilação (pés3/min) = taxa
de geração da substância que se quer diluir (lb/min)
~ dado
em ppm, em volume. Corresponde ao limite inferior de tolerância da substância. Deve ser
inferiorao TL V (thresho/d Umit va/ue). Pode-se usar a tabela de valores de VDC (Ventilation Design Concen, tration)(Tabela 8.4), como valores para kd, pois o VDC corresponde ao TLV dividido por um coeficiente I desegurança K, maior que a unidade e compreendido entre 3 e 10, conforme já mencionado. TLV
I Concentração limite mpppc
5 50 50 50 20 5 20 20 20
"" Paiol
=
I I
S.3 Concentração limite de poeiras minerais em milhões de partículas por pé cúbico
G. -
387 = volume de llb moi de qualquer gás a 7Q-F a 1 atm, i.é, volume mo/e eu/ar (cfllb) p moi= peso molecular da substância que se quer diluir (lb) concentração permitida no ambiente, isto é, que não deve ser ultrapassada kd
G!
(m'~) Tabela
'I
= 10-6m
"Taxa de ventilação" Q é a vazão de ar que, pela ventilação geral diluidora, é introduzida ou retirada doatttbiente. É usualmente dada em m3/min ou pés3/min. Quando, em um ambiente ou recinto de volume V a ventilação geral diluidora introduz num certo tempo um volume de ai igual ao volume do ambiente, ~z.se que ocorre uma troca de ar nesse ambiente, de modo que o número de trocas de ar por minuto
ponto) no ambiente; Q -- do=lh..." di"'''''''. oe materiais ~fn"" dnt..balh"'". ",I. =trok rem"""," o d. poluentes. ""'0 (,~ "'" ;II [
J
8.2 exprimi-Ia
8.2 TAXA DE VENTILAÇÃO
0,0005 0,0005 0,0002 0,015 0,015 0,0001 0,0005 0,0005 5 mpppc 0,015
Com a ventilação diluidora consegue-se:
-
- ...
mas devemos na fórmula
a Tabela 8.4).
Concentração limite (gim)
I,~I!
I'
exprimir a concentração
1 rnpjJpc = 1 milhão de partículas
S.2 Concentração limite de poeiras e fumos tóxicos
\1'::1 1
1'1
como vimos, em várias unidades,
3/m3,uma vez que a vazão Q é dada em mllh.
eem Tabela
:
,1:IJ1
C é expressa,
eO!m
kd=K
= VDC
Podemosescrever
p~ GOG38710' .ou ........
TLV. KI .
I 84
I
-
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DILUlDORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela
8.4 Valores de VDC (Ventilatíon Desígn Concentratíon) permitida, para vários solventes industriais
Substância
VDC (ppm)
Substância
VDC (ppm)
Acetona Acetato de butila Éter buttlico Celosolve Cicloexanol Dicloroetileno Dioxano Álcool etilico Acetato de isopropila Mesity/ oxide Acetato de metilamina aoreto de meti Ia Monoclorobenzeno Penlacloroetano Acetato de propileno Toluol Turpentina
150 75 25 50 50 75 25 250 75 10 75 200 50 2 75 100 75
Acetato de amila Álcool butílico Dissulfeto de carbono Acetato de celosolve Cicloexanona Dicloroetiléter Éter etílico Dicloroetileno Álcool isopropílicO Metanol Álcool metilamílico Metiletilcetona Nitroetano Éter de petróleo Tetracloroetano Tricloroetano Xilol
75 25 7 50 25 10 75 25 150 100 25 150 50 500 5 100 75
-
concentração
109(
máxima
Substância
VDC (pprn)
Benzol Butilcelosolve Tetracloreto de carbono Clorofórmio Ortodicloro-benzeno Diclorometano Acetato de etila Isoforona Éter isopropílico Acetato de metila Metilcelosolve Metilisobutilcetona Nitrometano Nafta de PMV Tetracloroetileno Tricloroetileno
25 25 25 25 50 200 75 10 50 75 25 150 50 200 100 100
~.
P~7
G
voe ~
I
I
85
(
8.3 CASOS A CONSIDERAR Temos dois casos a considerar
na ventilação
geral industrial
[
diluidora:
a) trata-se da eliminação de vapores de solventes e gases; ! b) visa-se à eliminação de partículas sólidas (poeiras, fumos). VejamOSestes casos. I' caso: ElimInação
de vapores de solventes e gases
podemos usar as fórmulas 8.3 e 8.4 em unidades inglesas, ou o cálculo abaixo especificado. Chamemos
Q =
de:
vazão
de ar a ser renovado
(m31h),
i. é, a taxa de renovação;
K = fator de segurança (valor compreendido entre 3 elO); q = volume de vapor de solvente liberado em uma hora;
... n Tabela 8.5 Recomendação Tipo de entrada e saída de ar
para valores do coeficiente aplicado sobre o VDC Substância altamente tóxica
Teto perfurado para entrada de ar
NR (não recomendada)
Bons difusores para entrada de ar
NR
Janelas para entrada de ar e exaustores de parede para saída do ar
NR
de segurança
Substância moderadamente txica 3 3-6
m c
K para ser
10-' m3/m3-
Tabelú
pressão
atmosférica
local
=
760 mmHg.
T = temperaturaabsoluta(273'+ r) em'C;
2-3
r
=
constante
universal dos gases perfeitos,
igual a 29,27 kgf. mlkg . moI, 'K.
Podemos escrever de acordo com o que ensina a física
3-6
p
Considera-se uma substância altamente tóxica quando TL V s 100 ppm, moderadamente TL V < Soo ppm e levemente tóxica quando TLV ;. Soo ppm. Não se recomenda ventilação geral diluidoraparasubstâncias altamente tóxicas. Devem-se uSar valores superiores de K quando a taxa de geraçâo lia substância é variável.
=
760 mmHg x 13,6 = 10.330 mm de coluna de H,O ou 10.330 kgflm2; Vm = volume molecular (m3); M = massa molecular = 28,95(kg);
--6-10
=
p
1,5 '"
massa de vapor do solvente liberado em uma hora (kglh); concentração admissível de poluente no ar (em partes por 10.000 partes
8.6), ou em ppm. 1 ppm = 10-6 m'/m3 (Tabela 8.4);
Substância levemente tóxica
\
= =
tóxica quando 100 <
.
Von= M
.r
O volume molecular
Vm = M
.T
será:
.r .T p
RT P
sendo
Tabela
... ~ i"
.'.;,
8.6 Toxidez de alguns gases e fumos (em partes por 10.000 partes de ar, segundo Henderson e Haggard)
~
.
;
-<,1
Substância química Amônia (NH,) Benzeno Sulfureto de carbono Anidrido carbônico CO, Monóxido de carbono CO Tetracloreto de carbono ca, Cloro CI. Sulfeto de hidrogênio SH, Vapor de chumbo
Anidridosulfuroso50,
Concentração máxima durante 1 hora de exposição
Concentração máxima admissível para exposição prolongada (VDC)
50-100 190 20 800-1.000 20 200 10 10-30
3 31-47 5
1 1,5 a 3 0,2
10 10 0,5 2-3
0,5 0,5 0,01 1
10
1
0,1
Rapidamente fatal
-
-
-
R
i I
:
= Mr
= 28,95 x 29,27 = 848kgf . m/kg . moi, 'K
Logo
,[
V..
(
~TI
I
O volume total de solvente
8.6
!
liberado. por hora é dado por
-
RT
mq=~ p
5-6
m.
848
x (273' + r) (pesomoI.) 10.330
8.7
~.
-
I
110
'
~f
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
O volume de ar a ser renovado Q é dado por
l'l
.
( lI!'"
!Illi. . .
lji!..' i. I":' J ,I,; .; . , "'1';; ... .1 '1 :t!:J '
,
.
I
1
'':i~ !~1! 1
" "' " , ~::j~,
:": 11I:, :!'
Q_~K
I
"
I
EXEMPLO8.t Uma ind~stria emprega acetona como solvente de resinas e preparo de vernizes. A experiência indico I que, por vaporização, ocorre uma perda diária de 3 kg desse solvente, numa jornada de 8 horas. A temperaturU ambiente é de 30"C. No local onde se situa a indústria a pressão atmosférica é de 750 mmHg. I ,
,I."IPI'I '
Ii " ...1;' !
,.:
lijI:i:
,,
Calculemos
o volume de acetona evaporado
R"=
Mr = 28,95 m'-'T
1
q
0,375 x
Pm
=
q e que deve ser. removido
x 29,27 = 848 kgf . mlkg . moi,
R
848 -58,08 x(273
"K
Q =
~ = C
:11 ir I"
4,5 x 10-4
Com o fator de segurança
360 m3fh de ar (fórmula
j
I
8.7)
i
I
2. Caso: Eliminação Chamemos
l
P
il
ll :111
li
=
"
sólidas
--
massa de poeira formada durante 1 hora;
C
=
V
= vazão de ar a ser renovado cada hora
V
=
=
Num processo, libera-se 0,045 lb/min de um solvente para o qual o VDC 58,4Ib. Qual a taxa de ventilação
máxima admissivel
106mglm3;
,lI
(mglm3)
para que se obedeça
=
ao valor da VDC (Ventilation
150 ppm e cujo Pmoi= Design Concentration)?
P.oI
= 58,41b
(acetona)
=
150 ppm
Apliquemos a fórmula8.5:
I
I II
387
106
Pmol
VDC
Q= G-.-
Vazãode ar a ser insuflado: Q
387
106 -= 1.988cfm. 58,4 150
= 0,045x -x
I
8.4TEMPO PARA O ESTABELECIMENTO DE UM DADO GRAU DE CONCENTRAÇÃO NUM RECINTO
1
de
I kglm3
0,2
G '" 0,045 lb/min (taxa de geração da substância)
I I
8.8)
5 x 106 x 0,0003 = 7.500 m3fh ou 125 m3/min.
C
K = 5, a vazão deverá ser
de partículas
concentração
AvazãoV de ar pará manter a concentração C permitida será (fórmula 8.9):
VDC (Tabela 8.4) I
I
Q' = 5 . Q = 5 x 360 = 1.800m3/h.
= 0,0003 kglh;
! Solução:
,.,
t: ;;;
sublimado
.
i
i
=
= 0,3 gIh de chumbo
!, EXEMPLO8.3
I
0,162 m3fh
A vazão Q, segundo a qual o ar vai ser renovado, será: 0,162
+ 25 dias + 8 h
.,
I
pelo ar (fórmula
+ 30)
10.200
p
., 60 g
~ ., 0,2mg/m3(ver Tabela8.2) - concentraçãolimite; K coeficientede segurança = 5.
V.,K-=106P
I I
m = 3 kg :,. 8 h = 0,375 kglh P", = peso molecular da acetona = 58,08 (consulta em livro de química).. p = pressão atmosférica local = 750 x 13,6 = 10.200 kgf/m2 C = concentração admissível da acetona = 450 ppm (Tabela 8.1) Mas, I ppm = 10-6 m3/m3 logo 450 ppm = 4,5 x 10-4 m3/m3 K = fator de segurança. Adotemos o valor 5.
..
r
!
Dados:
.
J -'U C ., n
I
Pretende-se realizar uma instalação geral diluidora. Calcular a vazão de renovação de ar necessária.
.
"
Dados:
i
I
. jj,li\,' ... .'
--JI
;
C é a concentração admissívcl do poluente e K o fator de segurança.
.
IIt
. ' Num setor d e uma tnd ustna, o ch um b o e d errett d o em conta t o com o ar, e por d I erença de pesagens chegou-seâ conclusão d: que, em 25 dias úteis de trab~lho de 8 horas diárias, houve uma sublimação de de chumbo, converttdo em contato com o ar em óXIdo de chumbo, venenoso. Qual deverá ser a vazão ~ ~enovaÇãOde ar, em uma instalação geral diluidora, para que não haja danos â saúde dos operários ;quela seção da fábrica? gSEfdI'LOU
i
I
conformevimosanteriormente.
"r I,," . \,:' '
". i:'::'
_-Bi
I
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DlLUIDORA
i I I ! i
Chamemos de
V o volume do recinto (m3); q a descarga de contaminante no recinto, em m3fh; Q,a descarga de ar insuflado do exterior para o recinto; I C, a concentração inicial no instante em que se inicia o insuflamento . C a concentração final, após o tempo t.
de ar;
I
I06P C
I Demonstra-seque o tempo t, necessário para que a concentração inicial Co atinja o valor final C, é dado I
~lii1
pelaexpressão:
~IIIJ
V = KC (m' Ih) O'. ;","'0'''"''0 10',o mio"" ~,''',"ça K
I
I
Gi E.,. I
~.,I~"
Q, ~.
.C en qq -- Qi Q,c.
I
I
'.10
I
~ I1Z
IR
[
1' '
! f ~:
[I
VENTILAÇÃO
rI
INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO
!
Se no início do insuflamento do ar o ar no recinto fosse puro, teríamos Co = O e a expressão acima passaria a~c '
1 =-'
t=-.tn I
.
I
V
,
q
(1
Gi
!
q-Q,.C.
I
l' ,.'!i.
Suponhamos que num recinto exista uma certa concentração C. e que ao se iniciar a insuflação de ar se
i
a insuflação de um volume Qi deverá ser feita durante o tempo 1dado por
!
I i~r 1i"~~!i . .
I
f. rn~
,=
OU
tn.
q
-
(
Q,Co
q - QiC
600 I=-.tn.
'
1=
(
0,6tn
0,18
- (1.000X
4 x 10-4)
0,18 - (1.000 x 2 x 10-4)
( ~- ) 0,02
G
I
(
1.000
.
suspendaa produçãode poluenteno local (q = 0), Paraquea concentração C. sereduzaao valorC
il~
l
I
~.I, '~,j1
t
V Qi
~ ,;~
j .'
:!I ~' J
DlLUIDORA ]D
i .1
.
INDUSTRIAL
I I
)
= 1,38 h'" 83 minutos.
Se o solvente cessasse de ser lançado, chegar-~-ia ao valor de C t=- V .tn- Co C Q
= 2 X 10-4 p/p após o tempo
EXEMPLO 8.4
Em uma sala de 6 m x 4 m x 3 m, opera um equipamentodo qual escapaconsiderávelquantidade de amônia. Peloconsumode amônia,chegou-se à conclusãode que a vaporizaçãoda mesmano ambienteé da ordem de 0,25 m3/h.O sistemade ventilaçãoda salainsufla (e retira) 800m3/hde ar. !
I I
Após que tempo ascondiçõesdo ambientesetomariam insalubres? Solução:
= 6 x 4 x 3 = 72 m3 Vazãode ar insufladoQ/ = 800 m3/h Volume da sala V
00,
600 t =. tn 1.000
4 x tO-<
2 x
8.5 VENTILAÇÃO
tO-<
= 0,41h = 25minutos.
GERAL DILUIDORA PARA EVITAR FOGO OU EXPLOSÃO
Para certos produtos químicos, o risco de inflamação ou de explosão é uma consideração da maior importânciaquando se realiza um estudo de ventilação por diluição.
Amônia (NHj) liberada q = 0,25m3fh Consultando
'ru
, !~!
I I!:I ht 'ti
a Tabela 8.6, vemos que a concentração
máxima de amônia durante
em partes por 10.000 partes de ar, é igual a 3, ou ~ja, C = 3 x 10-
t =-.
V
Q/
1 hora de exposição, I
I
Substância
a fórmula 8.11:
q
tn'
- Q..C
q
Assim, Ullill!j'
1
72 = -' 800
EXEMPLO
tn .
0,25
(0,25 - (800 x 3 x 10-<) ) = 0,29h '"
. 17mlOutos
8.5
Num recinto de 600 m3 existe uma concentração de benzeno igual a 4 partes por 10.000 partes de ar . e são vaporizados 0,18 m3fh. Se ligarmos o equipamento de exaustão, que fornece 1.000 103fhde ar, após: quanto tempo a concentração
atingirá o índice aceitável de 2 partes por 10.000?
,
Solução:
;I
'~
.I H I
I
':I!, '.rl: ,
Volume da sala: Concentração inicial: Concentração de~jada:
V = 600 103 C. = 4 x tO-
Vazão de ar insuflado: Vazão de benzeno vaporizado:
Q, = 1.000m3/h q
Tabela 8.7 Concentração máxima C (em partes por 10.000 partes de ar) para exposição prolongada (segundo Henderson e Haggard) (VDC)
I
I
= 0,18 m3/h
O tempo 1 será dado pela fórmula 8.10
~.
Anidrido sulfuroso Amônia Anilina Benzeno Arsina Sulfureto de carbono Monóxido de carbono Tetracloreto de carbono aoro aorofórmio Éter (etllico) Aldeído fórmico Gasolina Sulfato de hidrogênio Vapor de chumbo Metanol Ácido hidrofluórico Brometo de metila aoreto de metila Fumos nitrosos Fosgênio Fosfeno Tetracloroetano Tolueno Terebintina Xileno
C 0,1 1 0,1 1,5 a 3 0,01 0,2 0,5 0,5 0,01 1 4 0,2 10 1 5-6 2 0,03 0,5 10 0,1 0,01 0,02 1,5 2 2 1
\
\ \ \ ( .( \ ( ( ...
f'le (
( {
kd o valor da concentração desejada; LEL o Limite Inferior de Explosividade, expresso em porcentagem (kd deve ser inferior ao LEL)' {, um fator de segurança que depende da porcentagem do LEL necessária para que ocorram condiçõe
(
,/I,:
Em fornos sem circulação de ar ou fornos intermitentes,
1
i~~
I
1! '
\
~i
;~ .
-11;' 1.' !
(
1
. I," . 1'.1
I
i
1 . '. ()
li
';!
I
Como obtJvemo~ valor maiur que a unidade,
dos limites de tolerância
(LEL). A vazão necessária
(TL V) são sempre inferiores
aos níveis inferiores
para atender aos valores de LEL, {, e B pode ser calculada
de explosividade
,~j
=
Q
G
.-
.-
Pmol LEL
I
Peso molecular
do líq. x TL V x 60
K " 4 para o cloreto de metileno K " 6 para o álcool metílieo
G
.-
Notemos que 1 pint (medida norte-americana)
8.\3 !
B
3~I~f'l
.
i~1
i 0,683Vh -+ I
0,840Vh
Na ausência
de informação
em
contrário
considera-se
a soma
dÕ5efeitos
(
das diferentes
Podemos, agora, calcular as taxas de diluição
"
substãncias.
1,444 pints de álcool metílico
-+ 1,775 pints de cloreto de metileno
Pesomolecular do cloreto de metileno: 84,94 Ib Densidade do álcool metílico: 0,792 Densidadedo cloreto de metileno: 1,336
I
combinados.
é igual a 0,473 I.
I Pesomolecular de álcool metílico: 32,04 Ib
8.6 MISTURA DE SOLVENTES
Quando houver mais de uma substância poluidora no ambiente, deve-se levar em consideração seus. efeitos
"'Ii
para
Adotemos:
pela expressão:
"":1~.I.I~ .~ .
f
(
vemos que o TL V da mistura roi ultrapassado. da ACGIH
K " fator de segurança Os valores
,",~
(
500
e B = 0,7 para> 25O"P.
.1 .
iI-,ijl'
.100 -~I.I
200
Q"
li~. .""r 11::111 l '
200 ppm 500 ppm
.
B = 1 para T< 250'F
1
~11~
\OU -+
I
ou, ainda, em fornos contínuos inadequadamente
Assim,
.
il
são
Calculemos enrão. separadamente. as taxas de dilUição. Podemos aplicar a rórmula ventilados, pode vir a ser necessário adotar maiores valores para {,. I q ou G'a taxa de geração da substância que se quer diluir. I obtermos a taxa de diluição em (1m. B é uma constante que leva em conta o fato de que o LEL diminui quando a temperatura aumenta' 403 x (densidade do liquido. 10" . K . (pinrs por hora)
II!J
li:~
consideradas
115
Aplicandu a expressão R.13, temos
de segurança. Verifica-se que, na maioria dos fomos e secadores, a concentração de vapores nã~ costuma ser superior a 25% do LEL. Em fornos contínuos, bem ventilados, adota-se {, = 4, e em fornos intermitentes, t, varia de 10 a 12; I
:ii~ ; ,'jl;
a Tabela 2.9, vemos que os TL V para as substâncias
íL" de álcool mct11ico. íf.l/ de clo[(~")de meuleno
-
"1111
(
I
Consultando
o valor kd da concentração do produto no ambiente deverá ser inferior ao chamado "limite inferi de inflamabilidade ou explosividade". Or Chamemos de
{
VENTILAÇÃO Il'iDVSTRIAL DILUIDORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
114
' 403 x 0,792 x 106 x 6 x 1,444
Chamemos de C a concentração da substância no ar ambiente, e TL V, o valor do limiar de segurança correspondente.
determinada
experimentalmente
ou avaliada,
QiJcooI metRico
431545 c{hora
~IO
~TLV\
+
TLV2
5L
7.192cfm
32,04 x 200 x 60
ou
Calculemos: (
I
=
Lu.
+
TLV.
5L
I
I
I 8.141,,, ou
de metilcno
-
403 x 1,336 x lQ6 x 4 x 1,775
= 1.500cfro
84,94 x 500 x 60
90.000 c{hora
Se a soma for maior que a unidade, é sinal de que o valor limiar de segurança foi excedido. Calcula.sei a quantidade de ar necessária para diluir com segurança cada componente isoladamente e se somam as Taxade diluição para a mistura, em condições normais de temperatura vazões, a fim de se ter a vazão da mistura. Havendo duas ou mais substâncias poluentes e sabendo-se que os efeitos das mesmas não são adi?vOS, Q = 7.192 + 1.500 = 8.692 cfm mas que agem independentemente em diferentes órgãos do corpo humano, calcula-se a ventilação diluldon ou necessária para cada um dos poluentes componentes e adota-se o maior dos valores encontrados comoI Q = 8.692 x 0,028 = 243 m)/min para a diluição necessária. taxa de ventilação diluidora. EXEMPLO 8.6 Em uma operação de pintura industrial, estão sendo empregados simultaneamente de metileno) e metanol (álcool metílico), ambos de propriedades narcotizantes. Nas análises, verificaram-se as seguintes concentrações: cloreto de metileno metanol Verificou-se
diclorometano
uma evaporação
. A Tabela 8.8 fornece a indicação do número de cfm (ar em condições normais de temperatura e pressão, (cloreto CIIlp)necessáriospara conseguir uma diluiçãocorrespondente aos valores do TLV (coluna 1). A coluna (2)se refere a pints e a (3) a libras de produto evaporado.
i
i
300 ppm 100 ppm de 0,683 llh de álcool metílico e 0,840 l/h de cloreto dc metilcn....
e pressão (cntp):
EXEP.!PLO 8.7
Suponhamos que seja evaporado 0,683 Vh de álcool metílico, isto é, 0,683 + 0,473 = 1,444 pinto A coluna (1) da Tabela 8.8 indica 49.100 cf para a diluição de 1 pinto Para 1,444 pint, teremos
1.444x 49.100 = 70.900cf.
116
t~;
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Mas essa diluição ocorreu em 1 hora de 70.900
.;. 60
Adotando
=
= 60 minutos,
de modo que o volume de ar por minuto será
, !i".
1.180 cfm.
um fator de segurança
K = 6, para estarmos bem longe do limiar de tolerãncia,
obteremos
.Q = 1.180 x 6 = 7.080cfm. ~II
valor bem próximo ao calculado no exercício anterior.
Tabela 8.8 Volume de ar em pés cúbicos em condições normais de temperatura e pressão (cntp) para diluir 1 pinl (0,473 I) ou 1 libra de poluente evaporado Pés cúbicos de ar (cntp) necessários para diluição aos valores do TLV ,.:,,1
P/I pint evaporado (1 pint = 0,473I)
." Líquido
TLV
Acetona Acetato de amilo-n Álcool isoamilico Benzol Álcool butilico Acetato de butila-n Butil celosolve Dissulfeto de carbono
1.000 100 100 25 100 150 50 20
" ';'11
Tetracloretode carbono Celosolve (2-etoxietanol) Acetato de celosolve (2-etoxietil-acetato) Clorofórmio 1-2 Dicloroetano
I f'IIDI.
Dicloroetileno Dioxano Acetato de etila Álcool etilico Éter etilico Gasolina Acetato de metila Álcool metilico Metil butil cetona Metil celosolve
Acetato de metil celosolve Metil Metil Metil Nafta Nafta
etil cetona isobutil cetona propil cetona (pixe) de petróleo
Nitrobenzeno
Acetato de n-propila Álcool isopropi1ico Éter isopropilico Solvente Stoddard 1,1-2,2 Tetracloroetano Tetracloroetileno Toluol (tolueno) Tricloroetileno Xilol (xileno)
10 200 100 25
50 200 100 400 1.000 400 200 200 100 25
25 200 100 200 100 500
1 200' 400 500 200 5 100 100 100 100
Q)
<2>
5.500 27.200 37.200 Não se recomenda ven!. diluidora 44.000 20.400 61.600 Não se recomenda
Não se recomenda 20.800 29.700 Não se recomenda Não se recomenda 26.900 47.600 10.300 6.900 9.630 Requer estudos especiais 25.000 49.100 33.500 Não se recomenda
Não se recomenda
-21.500 29.300 --
20.000 '43.300 11.000 8.400 13.100
9 Dutos para Condução do Ar
i
'~I I"
-
52.200 22.200 65.600
li
~.
9.1 DIVISÃO DO ASSUNTO Vimos que em cenos casos pode-se ou deve-se insuflar ou remover o ar de um recinto colocando ventiladores axiais nas paredes, que normalmente são as exteriores. Muitas vezes esta solução não é possível ou mesmo conveniente, havendo necessidad!: de recorrer a dutos com bocas de insuflamento ou de exaustão, conforme o caso. Esses dutos conduzem o ar graças à energia que é comunicada ao mesmo ou à rarefação, provocadas por um ventilador localizado, em geral, em local separado e até a razoável distância do recinto a ventilar. Por meio de bocas de insuflamento ou de captação adaptadas aos dutos principais ou a suas ramificações, pode-se conseguir um adequado insuflamento ou uma satisfatória captação, sob o ponto de vista de distribuição de vazão e de velocidade de escoamento no ambiente. O sistema de dutos para ventilação é estudado sob dois aspectos:
-
o do escoamento do ar no interior dos dutos, desde sua captação até sua expulsão. É o aspecto que
-
interessa diretamente ao dimensionamento e ao projeto da rede de dutos e seus acessórios; o dos materiais constitutivos dos dutos, das peças e equipamentos complementares ao sistema de dutos.
Vejamos estas duas panes, separadamente.
-
26.100 60.500 38.700
9.2 CONSIDERAÇÕES ki
-
26.900 38.700 22.400 40.000-50.000
17.500 13.200 5.700 15.000-17.000 Não se recomenda 39.600 38.000 45.000 33.000
18.900 16.100 . 7.570 20.000-25.000
Não se recomenda
I ::i'J.
6.650 29.800 43.900
22.500 32.300 19.000 30.000-38.000 Requer estudos especiais
Os valores tabelados dc\'cm ser multiplicados pelo fator de segurança K.
,\
Por libra evaporada
1
i
-
PRELIMINARES QUANTO AO DIMENSIONAMENTO PARA INSUFLAMENTO E ASPIRAÇÃO
DOS DUTOS
9.2.1 Equação de continuidade e equação de conservação da energia
1~,
O sistema de dutos de ventilação vem a ser uma disposição de tubulações para a condução do ar sob pressão pouco elevada, onde, ponanto, a compressibilidade do ar pode ser desprezada, não ocorrendo no escoamento os fenõmenos termodinâmicos que se verificam, por exemplo, nas linhas de ar comprimido e de vapor. O dimensionamento, qualquer que seja o método adotado, baseia-se na Equação de Continuidade e no Princípio de Conservação da Energia para os Fluidos em Escoamento, traduzida pela equação de Bemoulli. A Equação de Continuidade mostra que o valor de vazão é obtido pelo produto da área da seção normal aos filetes líquidos em escoamento pela velocidade média na mesma seção
-
23.400 42.000 29.400 36.400
Q = S sendo,
I
.V
I
I
9.1
I
Q, a vazão, expressa em m3/sou metros cúbicos por minuto (mcm), ou em pés cúbicos por segundo (cfs); ou ainda em pés cúbicos por minuto (cfm); S, a área transversal da seção de escoamento, em m' ou pés quadrados (fi', sq. ft); V, a velocidade média de escoamento do ar em m/s ou fps (pés por segundo) ou ainda fpm (pés por minuto).
'.
118
..,1
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
EXEMPLO". Num duto de ventilação industrial devem passar 2.400 pés cúbicos de ar por minuto uma velocidade de 600 pés por minuto (183 n/min). Qual o diãmetro do duto no trecho?
(68 mJ/min), com
Solução Pela Equação de Continuidade: S
.'1'1
Q
2.400
V
600
=- = -
Diâmetro:
d
I
= 4 pés quadrados 4 x 576
~:
119
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
(sq . fi)
=4
x (144)
=
J.~
-~
+
Sf"1
.
I
9'
Esta energia deverá ser proporcionada por um ventilador, e deverá ser calculada a fim de que se possam especificar os dados dessa turbomáquina operatriz. É necessário ter presente que "carga" significa "nível energético" e é dada pelo trinômio de Bernoulli. A energia dissipada, isto é, a perda de carga, ocorre em razão do atrito do ar ao longo da extensão do duto, nas curvas, nas mudanças de direção e de seção e nas derivações. Ocorre, também, em virtude do atrito interno do fluido e de alterações nas trajetórias e nos turbilhonamentos das partículas, que ocorrem principalmente nas bocas de toma
576sq. in ou 576 x 6,451 = 3.716emz
= 27"
11'
,~I!
Usando duto circular, teríamos um diâmetro de 27" (68,6 cm). A equação de. Bernoulli nos revela que, se considerarmos a unidade de peso de fluido escoando entre dois pontos a e b de um dispositivo de escoamento, a energia no ponto a é igual à que haverá em b mais a perda de energia ("perda de carga") no escoamento entre a e b. Além disso, mostra que a energia da unidade de peso do fluido (P = 1), numa dada posição desse peso do fluido em escoamento, é constituída por três parcelas:
Fn.TflO A
10: li li
I,
I
.'
a) energia de posição, expressa pelo número que mede a cota do ponto em relação a um nível de referência arbitrário. É a cota h. Esta grandeza, importante no caso de líquidos, em instalação de ventilação, tem valor desprezível;
t
i
!
b) energia de pressão ou pressão expressa em unidades de altura de um líquido escolhido, e que no caso da ventilação costuma ser milímetros de coluna de água (mm ca ou mmHzO), ou polegadDs de água. A grandeza é o termo
L
-
, o qual é designado
.
2g
também
por altura representativa
"pressão de velocidade",e mesmo,por "pressãodinâmica". a um plano de referência,
Prn.ao
atmosférica
(
i
.TI
da velocidade,
.
ou por
.
A energia total H da unidade de peso do fluido em escoamento, em uma determinada posição em relação I
atmosférica
..il
c) energia cinética da unidade de peso, expressa em unidades de altura de coluna de água. V2 i ao termo
prueóo
I
, designado também por pressão estática P." ou PE, onde 'Y é o peso específico do
'Y. ar = 1,2 kgflmJ (em condições normais de temperatura e pressão);
Corresponde
PE
será, portanto,
expressa por
!
Flg. 9.1 Diagrama de variação das energias em uma instalação com dutos e bocas de insuf1amento.
i, I
I
r
H
- ~ h +
+
~
I
I
92
I
o desnível energético da unidade de peso de fluido entre duas posições a e b de um sistema de tubulações ou dutos de escoamento vem a ser a perda de carga J.-b entre os mesmos e é calculado por
i, , li "1 1i ';1
Consideremos a Fig. 9.1. Nela vemos esquematicamente representada uma instalação de insuflamento mecânico de ar. O ar passa pelo filtro A, penetra com uma vazão Q no ventilador em C, onde recebe energia graças à ação das pás do ventilador, saindo em D. Com a energia recebida, o ar, com a mesma vazão Q, se desloca ao longo de um duto,. do qual saem, suponhamos, três ramificações com as vazões Q.. Qz e QJ' cuja soma, obviamente, é igual a Q. O diagrama
V2
J.-b =
(h. +. ~'Y
+ -' 2,
Pb
) - ( hb+ -;
V 2b
+~
)
9.3
Dividindo-se essa perda J. - b pelo comprimento retilíneo do trecho a - b, obtém-se a perda de carga unitária correspondente às condições propostas. Para que o ar escoe ao longo de um duto, é mister fornecer-lhe essa energia J. - b' a fim de que possa chegar ao ponto b situado numa cota hb, com uma pressão Pb e uma velocidade Vb' Em geral o- desnível
lr.
topográfico
(h.
-
hb) é desprezível,
de modo que podemos escrever:
;t 1i,
.j~ ~i , ~
(a) da Fig. 9.1 mostra como varia a energia de pressão
L
que já designamos
também
corno
. 'Y pressão estática (Pcs' ou PE). Na boca de entrada do ventilador, esta pressão é inferior à atmosférica, o que toma possível a entrada do ar no ventilador. Graças à energia de pressão PE, comunicada pelo ventilador, o ar escoa no duto. Mas essa energia vai baixando em virtude das resistências que se'oferecem ao seu escoamento, isto é, das perdas de carga, de modo que na última boca de insuflamento a pressão é igual à da atmosfera reinante. O mesmo ocorre, aliás, nas saídas das outras bocas de insuflamento. O diagrama (b) mostra que o ventilador comunica ao ar uma certa velocidade de escoamento sob certa pressão e, portanto, uma determinada energia cinética para manter a vazão ao longo do duto. A velocidade do ar no duto é escolhida de acordó com dados obtidos de instalações bem-sucedidas, isto é, que foram bem projetadas e executadas. A velocidade não deve ser elevada demais, pois se o fosse, além de reduzir a parte correspondente à energia de pressão, produziria vibração e ruído nos dutos. Como foi mencionado,
I
l' 120
VENTILAÇÃO
,'r
INDUSTRIAL ,
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
121l
I
( pde v é o coeficiente de viscosidade cinemática em micropascal . segundo (p.Pa.s) (Tabela 9.1). . a energia cinética é denominada também de pressão dindmica (PD), embora fosse mais correto designá-I por energia dindmica expressa em coluna de um liquido especificado (mmca, mca etc.). a o Para o ar à pressão atmosférica normal, temos os valores da viscosidade e do peso específico indicados ( Para se manter a PD constante ao longo do duto de insuflamento, deve-se ir reduzindo sua seção à p' Tabela 9.1. " medida que forem proporcionadas saídas de ar pelas bocas de insuflamento ou dutos de ramificações secundárias O diagrama (c) representa o traçado da linha energética total ou da pressão total PT, cujas ordenad~ Tabela 9.1 Peso específico "1e viscosidade cinemática 11do ar ( são obtidas considerando-se a soma algébrica das parcelas de energia de pressão (pressão estática PE) e ' ,::nergiacinética (pressão dinâmica PD). Vê-se que, no final do duto, o ar sai com uma certa energia cinética Temperatura Peso específico"1 Viscosidade cinemática " ( ,to é, tem uma pressão dinâmica residual; de modo que penetra no recinto com uma certa velocidade. I ('C) (kgflm') microPa . s Embora o dimensionamento dos dutos se correlacione com o problema da escolha do ventilador, costuma.seI O 1,2922 17,780 ( prática separar as duas questões para maior simplicidade, embora aquilo que venha a ser estabelecido 10 1,2467 17,708 n relação aos dutos afete o valor da pressão total e os valores de suas componentes e, portanto, o tipo . 20 1,2041 18,178 ltência e as características do ventilador. A NB-I0/1978
ixapressão: 'dia pressão:
pressão:
pressão estática até 50 IIlmHp e velocidade de até 10 m/s pressão estática até 150 inmHIO e v > 10 mIs; pressão estática entre 15~ a 250 mmHIO e v > 10 m/s.
9.2.2 Perd~e
. ~~ .~ !( '~.]11 ""']I! .
, í) 'II~' ~ ',. I f,
I.
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I
I:
II
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I..
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(I.
+ ~ ).
y
I
P,-
I
A perda de carga nesta fórmula é expressa em Pascal, porque o termo entre parênteses
pelo peso específico
"1.
'
está multiplicado c
,
' I,
4'
1,
, '!
1
--
unidades:
,
1.
j
!I :.'
'1,',1
peso específico do ar (ou outro gás), em quilograma-força
!i
I,
li, il
relativa das paredes do duto
(quilograma-peso),
usar a fórmula de Colebrook
ou o diagrama
de Moody (Fig.
para calcular
a perda de carga
1
"
f.
Obtido f, têm-se todas as grandezas
.Iji ,
I
.
I
I :'
,I j :', i",l
~d
R.o ~.y
\
0,04
!
0,03
&
0,025
B
\ -::\\
, sendo € a rugosidade
.- ."-"_..-
I (€
= 0,00015 m), de 45 cm de diâmetro'j \
.
I I
de duas
absoluta e d o diâmetro
I~ grandezas: r p~
do duto.
I 1
TURS LiMCIA COMPLETA
-
CANO.
.PEAO.
0,02 0,015 0,006
"-
"
0,004
l'---2"
I TUA
ULU
O
..............
10'
..
.
2 10'
5
2 J;r10'
.d
NUMERO REYNOLOS R.' 7 I
~~
( (
FIa.9.2 Diagramade Moodypara determinaçãodo coeficientef de perda de carga.
( "'I... \ c{ C> ( I:)
0,0004
:::---
0,01
,
0,001
"
0,015 '181111
0,002
- - .......
CANO' LI.O
10'
(
0,01
S:: ::::::
..."
0,05
'\.
\'
,
( r
$
0,008
I I
0,03
0,009
G
I I
E
M' I
I I
por metro cúbico.
Para dutos de chapa de aço galvanizado, € = 0,00015 m; número de Reynolds Re, definido por
' 'i 1
.
l
-
rugosidade
-
\
~ c
A grandeza f é o coeficiente de atrito ou de resistência ou de perda de carga e depende
-
\
~ 0,02 r
comprimento do duto, em metros; ./""
d diâmetrodo duto, em metros;.'" v - vClocidade,em metrospor segundo; /'
.. :!II"
'
(
e Re, pode-se
,._"-
I
IA
: r
\ \
0,06
~ 0,05 '" ~ I .
'
"
0,07
Notemos que:
A fórmula 9.5 deve ser aplicada com as seguintes
. j I" ,"
0,1 0,09 0,08
r
1 Pa corresponde à pressão de 0,1 mm de coluna de HIO, ou 1 N/mI; 1 bar, a 10' Pa ou 100 kPa; 1 atm, a 101.325 Pa '" 101 kPa; 10 mca, a 101 kPa; 1 mca, a 10 kPa; 10 cmca, a 1 kPa.
.1 'li 1
~
9.S
1
I !11
'
-
K
"1 -
li!
Calculadas as grandezas
d
I,.
I
~
'
€
Ir
carga em dutos circulares
O cálculo da perda de carga, ou seja, de energia em dutos circulares pode ser realizado usando a fórmula universal de Darcy e Weisbach ou diagramas baseados no emprego de dutos de determinado material COm. rugosidade definida e válidos para o ar de determinada densidade. EXEMPLO 9.2 O primeiro método é geral, aplicável quando se conhece a rugosidade do material do duto, o pesoI Calcular a perda da carga em um duto retilíneo de polipropileno es~ecífico da mistura gasosa e a viscosidade da mesma. Vejamos como se procede na aplicação do méto~ I 2Sm de extensão e conduzindo 1,100 m3/s de ar a 30'C. universal. Aplica-se a fórmula
''':jp'' ~'" !. ;
'
18.648 19,118 19,588
ESCOAM
Ilj~,i ri
1.11'
= 186 fpm;
1,1644 1.1272 1,0924
"11J1
i
.
30 40 50
9.2)para obter o coeficiente de atrito Ap,também designada pela letra J.
'V c>
J
.
da ABNT classifica as pressões segundo as quais o ar escoa em dutos em
)
-
(
0,0002
........
0,0001
{
..........
r-...
r--..... 5
10?
2
0,00005
"'-
0,00001
5 10.
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r
'."'1,,"';
122
Solução a) Velocidade
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r
de escoamento
-Q s
no duto
'TI'X 0,452
'TI'cP
4
I :! "rir
b) Peso específico do ar a 30'C (Tabela 9,1)
.
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,! j~!!~
....11 .' '. j' ,,:
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\.
Lavadorde ar
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~ ..:1';'
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3íii
r::: d) Número
.
v.d Re = -' v
'Y
/
6,91 x 0,45 x 1,1644 = 194.661
.
/1;1
de Reynolds
J)
/ . I.
/t., ( {..,.
...>
, .
"" 200.000 ou 2 x tOS
.11:/V:
relativa
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I~
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I!:I
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t
I
600-660
270-390
Difusoresou bocasde insuflamento I
30-120
I
2,5.6,0 110-120 1,8-2,0 150-210 2,5-3,5 300-430 5,0-7,2 720-840 12-14 540-600 9-10 180-540 3.9
240-480 4.8 60-300 1-5
I
.\
Tabela 9.3 Velocidades recomendadas e máximas para dutos de ar e equipamentos de sistemas de baixa pressão (NB-I0/1978)
~ = 0~6033
=
e Re
2 x 10S,obtemos f = 0,0185
iI.
g) Perda de carga
1 V2 !:J.p=f'-'i(-''Y d' 2
Z
I
I'",YI 1 F)
\
.t{ {I':;'
=
.I
.. fJ
Escolas, teatros e edifícios públicos
Prédios industriais
Residências
Escolas, teatros e edifícios públicos
Prédios industriais
Tomadasde ar exterior
2,50
2,50
2,50
4,00
4,50
6,00
-
2,25 2,25
2,50 2,50
3,00 3,00
2,25 2,50
2,50 3,00
3,60 7,50
- borrifa.
2,50
- dor alta velocidade
2,50
2,50
3,50
3,50
3,50
-
-
/,,11
9,00
2
resfriamento aquecimento
,;\j
.
6 912
Serpentinas
uvadorcs de ar
? !"-
/1
Dutosprincipais
28,57x 0,1 "" 2,857mmHp. Ramais horizontais
9.2.3 Velocidade de escoamento do ar
lUziwsverticais
-
9,00
-
-
máx
5,00 8,00
6,50 10,00
8,00 12,00
mín
3,50
5,00
6,00
-
4,50
6,50
9,00
mín máx
3,00
3,00 4,50
mín máx
2,50
Descarga do ventilador mín
x 1,1644= 28,57Paou,emmmdecolunad'agua
Máximas (m/s)
dências
Designação
d/.
,
150-210
210-360
Resi-
~
I I
Recomendadas (m/s)
no diagrama de Moody (Fig. 9.2) com
25
150-360
90-110
~.
f) Coeficiente df! atrito f
. -0,45 .
150-270
I
~ = 0,OOOI5"~0,00033 d 0,45f}!'
!:J.p= 00185
(m/min) (m/s)
390-480 I
Ramais verticais
I
ó'
Entrando
I
Ramais horizontais
0,opoo18648
illlt!~.~~~'jIj,
l' i..... ". .Í!' n \! :'
Saída do ventilador Dutos principais
v = 18,648 JLPa,s = 0,000018648 Pa . s
Edifícios públicos (m/min)
250-300
Aspiração do ventilador
I
c) Viscosidade cinemática do ar a 30' (Tabela 9.1)
e) Rugosidade .[~J~ ~~
~~
I
'II~I~:r:
.~
1 (
I
Eiltros
j
.
~
Designação
'Y = 1,1644 kgfJm-3
"
J:
Indústrias
Entrada de ar no duto
.
.: ) Ir,! , ,', 'l~ ~I '. ,'''', ~ ) .,1.
Tabela 9.2 Velocidade do ar nos dutos e difusores
.
= 6,91 m . s -t
4
123
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
I
1,100
=-= Q
I
I I I
1
.~
",:
t
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
máx
-
A Tabela 9.2 fornece os valores usuais de velocidade de escoamento de ar em dutos, para o casoIk, edificios públicos e o de indústrias de um modo geral. ' No caso de plenuns, isto é, de dutos que conservam a mesma seção transversal ao longo de toda SUl
8,50
-
-
11,00
14,00
6,00
8,00
10,00
4,00 5,00
-
-
6,50
9,00
3,00
-
5,00
3,50
4,00
4,00
6,00
8,00
-
-
-
-
I
"IIII! :! i
':11111
extensão, não obstante fornecerem ramificações para bocas de insuflamento ou de entrada o caso, adota-se 5 a 5,3 mls para dutos de insuflamento e 0,85 a 1,20 mls nos de retorno. A "velocidade terminal", isto é, do ar ao atingir o local do recinto onde foi lançado boca de insuflamento, ao atingir cerca de 1,5 m acima do piso, costuma ser de
-
1 mls para indústrias 0,75 m/s para escritórios
de ar confo((l1/ através de unII !
I
-
de Os gráficos para determinação da perda de carga referem-se ao ar limpo, 'Y = 1,2 kgfJm3 e na temperatura de10 a 32'C. Quando a mesma contiver material em suspensão, deve-se fazer uma correção para a perda carga, pois a mesma se torna maior, Determina-se:
I
A Tabela 9.3 fornece os valores recomendados pela NB-10/1978da ABNT para velocidades de escoamento ~ em dutos de ar e sistemas de baixa pressão.
9.2.4 Caso do ar contendo partículas em suspensão
[
.
I
A
= peso
do material transportado peso do ar limpo transportador
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
1:Z4
B
~Ie
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I I I
5
r
DUTOS PARA CONDUçÃO DO AR
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I
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5
4
6
7
8
9
10
A
Flg. 9.3 Fator de correção
~
da perda de
1000 ~" ~~~ 900 ~~ aoo \ 700 800 ,ti
carga para ar contendo material parti.I culado. ,
Peso do materlQI transportado Peso do ar transportador
I No gráfico da Fig. 9.3, para o valor de A, obtém-se o valor de 8, que vem a ser o fator pelo qualI se deverá multiplicar a perda de carga calculada para o ar limpo, para se obter a perda de carga CODl o' ar carregando partículas. !
1100 I
Jar compar",".a = 8. J.r puro
~
\
X
9.3 DIMENSIONAMENTO
2001
DOS DUTOS
Consideremos primeiramente os trechos retilfneos dos dutos e determinemos as dimensões das seções transversais dos mesmos. Para isto, em instalações puramente de ventilação, recorre-se ao método dindmico
ou ao método de igual perda de carga. \ I
1
'
9.3.1 Método dinâmico
....
'...
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~
1\
" .,i
'1',
Escolhe-se a velocidade nos diversos trechos, com base nas Tabelas 9.2 e 9.3, de modo que a velocidade seja máxima nos troncos principais e reduzida nos trechos ou ramais secundários. Conhecendo-se a vazão em cada trecho e havendo sido escolhida a velocidade, pode-se determinar I seção transversal do duto e, a partir desse valor, determina-se o diâmetro do duto ou os lados do retângu~ ,
:
correspondente
a ,essa área.
I
Para isto, numa primeira aproximação, pode-se aplicar a equação de continuidade e achar a áreadir
seção circular de um duto e seu diâmetro. Por exemplo:
Dados V
= 8 m . S-I
~ S = V - 8 Q -
40 I 30,v"
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V;
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60
9.3.1.1 Dutos de seção circular
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100: 90, 80 70' ~~
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Z
11\ 3 4
8
8.0
",. '.4 Perda de carga em dutos retos circulares.
{TS(4XQ,5
d = " -:;;:-= ,,~
=
0,797m ... 31,3"
Usando o gráfico da Fig. 9.5a, entrando
.
no eixo vertical com Q
=
.
4 m3 S-I e seguindo
a reta inclinadJ. I
, I
de V = 8 m S-I, obtemos, na reta inclinada dos diâmetros, d = 790 mm. aJ As Figs. 9.4 e 9.4a (em unidades do sistema inglês) e 9.5 e 9.5a (no sistema métrico) permitem, jixaJ f duas dentre as quatro grandezas Q, V, de J (perda da carga unitária), achar-se as outras duas grandezas. --fi-
-
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Fig. 9.4a Perda de carga em dutos retos circulares.
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DE CARGA EM DUTOS RETOS
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9.3.1.2 Dutos de seção retangular
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Em instalações de ventilação industrial, quando o pé direito do recinto é suficientemente grande, costuma-se, usardutos de seção circular. Quando tal não ocorre, convém usar dutos na seção retangular, em geral com o lado menor na vertical.
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Podemos ter dois tipos de problemas:
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b) ~onhece-se o diâmetro Igual perda de carga.
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de igual vazão e,
pela fórmula 9.8.
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13,2 14,5 15,6 16.7
29,3 30,5 .31,6 32,8
25,2 25,9 26,7 28,0
22,0 22,9 23,7 24,4
18,3 19,3 20,2 21,1
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26,7 27,5 28,3 29,7
23,3 24,2 25,1 25,9
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37,0 38,2 39,3
32,0 33,0 34,6 35,8
27,4 28,3 29,0 30,5
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25,1 26,0 27,0 27,9
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35,5 36,5 37,6 39,7
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10,4 11,4 12,2 13,0
5,5 7,0 8,3 9,4
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8,8 9,5 10,2 10,8
4,8 6,0 7,1 8,~
Tabela 9.4 Equivalência entre dutos circulares e retangulares para uma mesma vazão e mesma perda de carga. (Proposta por Huebscher e pela ASHVE Healing, Piping and Air Condilioning Handbook.) . 17 12 13 15 16 t8 19 14 8 4 6 7 10 11 9
Tabela baseada na fórmula de Huebscher
27,2 28,4
23,5 24,1 24,8 26,1
20,6 21,4 22,1 22,8
17,2 18,1 19,0 19,8
12.8 14,1 15,2 16,2
3
L.ADO MAIOR
24
26,2
22,6 23,2 23,9 25,1
19,8 20,6 21,3 21,9
14 15 16 17 18 19 20 22
16,6 17,5 18,3 19,1
10 11 12 13
12,4 13,6 14,6 15.6.
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2 2,2
2 3 4 5
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~rt. .1'1 41128& 'f'{;;;jil
.
c;sideremos seis renovações horárias (Tabela 6.2), cada uma se realizando, portanto, durante 10 minutos < travésde quatro bocas de insuflamento.' A v~o de ar necessária será de
(
1-1'000 ~ 800
=
aI
600
800 m3
-10min
=
Cada boca insuflará 80 + 4
300
b) Fundição
-,.~ Volume Va
200
=
(
80 ml/mio
400
20 x 10 x 4
= 20
m3/min
= 800
t {
m3
o
.
Pela Tabela 6,3, adotaremos
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:
~ o -; 'O
30
-
,."
,,1
:11
Trecho AB do duro principal. QI
= 240
+ Qz
m3/min
10
Velocidade
admissivel
V
=
Deve atender à vazão ,total
=
14.400 m3fh
8 m/s
= 480
14.400 ""
ti
:;,
2
3
4
Área da seção de A até B: S
4
'1,
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40 m3/min
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=
"
' '! i:!~I; "
m!
-
a=
~
160 + 4
2) Seções dos dutos:
.g o
I'.. 1"-
,11 'lI'
Cadaboca insuflará
" o 20 ..
00'
I'\.
5
I
8 8 10 Lado do duto (ti)
Flg. 11.68 Duto retangular lente ao circular (mesma mesma perda de carga).
20 3040508080100 1M pal'Ioda
\.
de 5 minutos de duração cada.
aa = -:5mm = 160m3/min
:' 40
12 renovações
800 m3
100 80 v
80
I
d=
equ\vz. vazão c ,
l r"
~-
XO,5 1T
=
= 4 m3 . S-I
m/min (Tabela 9.2)
m3fh
8 x 3.600
=
0,50 mZ
-::;:::::.-
= O,797m= 31,3" .-o
\
Se quisermos usar duto retangular equivalente, isto é, que dê a mesma perda de carga unitária, podemos I ausaro = 50em. gráfico (Fig. 9.6a). Com d = 31,3" = 795 mm e fixandoo lado b 109 em, acharemos o lado
=
d1LI '
/
em DOtrecho AB. Pela Tabela
I
I'
'11:
I í
"I ~
d
'
" "
;
OFICINA
I
10..
",
Q
=
2,
180 m3/min
40 NCM (m'/ml",,)
11 4,5 20 NCM VENTILADOR
~
m
0'
Q~
=
10.800 m3fh -b
,
'
IHiII rJ
,r
Trecho BC do duro principal
I 40
Como o trecho acha um pouco afastado do ventilador, podemos admitir no mesmo uma velocidade menor, digamos de 7se m/s.
~,I
I
ql;,.
-
Ss- c =
1',t~
9.4, obteríamos, para d = 80 em, a = 60 em e b = 90 em. Adotemos a = 50 em, b = 109 i
Hl 20
',5
Gl 20
',0
FI 20
d .. 10..
NA
COBERTURA
10.800 7 x 3.600
= 0,428mZ
~ 4xO,428= 0,738m = 29" \
ALMOXARIFAOO
CIII). No gráfico Fig.
9.6, com d = 29" e mantendo a altura b = 50 em (19,7"), achamosa = 38" (96,S\
20 ..
- ,Trecho CD do duro principal
!i
:,
I'
Flg. 11.7 Instalação de ar.
de insuflamenlO
Q
=
120 m3/min
= 7.200
m3fh
<
IIt:...
--'o _._--
(
-
I
134
135
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
/ Adotemos
= 6 m/s,
v
- 7.200
Se - D = 6 x 3.600
reduzindo
O duto de entrada terá 10.000 cm2, com redução até a boca do ventilador. Adotando b (42,9"), acharemos, pela Fig. 9.6a, a = 98 cm (3S,6").
a velocidade
,í{) IV
= 0,333m2
)1/) ,rI
),
f 4 x 0,333 d = Y = 0,651m = 25,6"
= 109 cm
- Área dosfiltros Se o local da fá,brica estiver sujeito a muita poeira, pode vir a ser aconselhável utilizar um filtro antes da tomada de ar pelo duto de aspiração. "
A velocidade de passagem ~través do filtro é da ordem de 1,8 a 2,0 m . çl. Adotemos v = l,S m . S-I. A área transversal do filtro será:
Pela Fig. 9.6, mantendo b = 50 cm (19,7"), achamos a = 2S' = 71,1 cm. -
Trecho DE, final do dUlo principal
Q
=
= "3.600
6O"m3/min
Adotemos
uma velocidade
m3/h
=
14.400 ~"'= 2,22 m2 l,S x 3.600
As células de filtragem podem ser do tamanho padrão de 60 x 60 x 5 cm, de modo que teremos
ainda menor neste trecho, digamos
v = 5 m/s
\
2,22 + 0,36 = 6,167 ou seja, aproximadamente
seis células, -formando um painel de l,SO x 1,20 m, com"área de 2,16 m2. '\
3.600
SD
S6'''.
- E =-5 x 3.600
= 0,200 m2
. O filtro metálico 44-8 da Higrotec, de 600 x 600 mm e 50 mm de espessura, proporciona uma vazão normal de 3.030 m3/h e máxima de 4.040 m3/h com perdas de carga respectivamente Com os seis filtros, a vazão será de lS.lS0 m3/h.
de 3,05 e 5,34 mm H20.
"\
f 4 x 0,200
Y-;--
d =
"
= 0,504m = 19,5
Mantendo a mesma altura de 50 cm (19,7") do trecho CD, teremos (usando a Fig. 9.6) para a largura, 17" = 43,2 em. -
Trechos de derivação lateral EM, DL, CK e BJ
Q = 40 m3/min = 2.400 m3/h Podemos
adotar uma velocidade
2.400 SE
-M =
3 x 3.600
de 3 m/s (ISO m/min)
= 0,222m2
f 4 x 0,222
d =
Y-;--
= 0,532m = 20,9"
Se adotarmos uma altura de 30 cm = 11,8" para o duto, a largura será (Fig. 9.6) de 2S" = 71,2 cm, portanto, 71,2 cm x 30 cm. -
I'
Tomada de ar exterior, antes do ventilador (duto de aspiração)
Vazão total Q = 240 m3/min = 14.400 m3/h Velocidade de entrada de ar no duto (Tabela 9.1). Adotemos 4 m/s, compreendido entre os valores 2,5 m/s e 6 m/s da Tabela 9.1. Seção do trecho do duto até a boca do ventilador
I
Scntrada
=
-
14.400
4 x 3.600
= 1 m2
~
9.3.2 Método de igual perda de carga
Começa-se pelo trecho final do duto (trecho EM). Arbitra-se a velocidade de escoamento, baixa neste trecho (Tabela 9.1). No caso do exemplo, adotaríamos 3 m/s. Calcula-se a seção de escoamento necessária, tal como no 1.° método. 7
SE-M =-~/h = O,222m2 3 x 3.600 Diâmetro
d
=
d =
J4:S
J4
f4Xí
=
Y~
= l,128m = 44,4"
t4
x 0,222 = 0,532 m 1T
No diagrama da Fig. 9.5, entrando-se com d = 0,53 m e Q = 2.400 m3/h (0,666 m3 . çl), acha-se uma perda de carga unitária igual à J. = o,ors mm de coluna de água por metro de tubulação e velocidade de2,Sm.s~l. I A partir desse valor para a perda de carga unitária, impõe-se a exigên~ia de que, ao longo de todos os trechos retilíneos de duto, a perda de carga unitária tenha sempre esse valor, isto é, que em cada metro de extensão de duto ocorra uma perda de energia correspondente a401tl~e coluna de água. Calculemos os diâmetros que deverão ter os restantes trechos de dutos.
- TrechoDE
~:
Entrando
d
de um duto circular com esta seção
7 3".600m3fh
= 1 m3/s
no gráfico (Fig. 9.5a) com esse valor e com a per
J. = 0,01SmmH20,obtemoso diâmetro D = 620mme V = 3,3 m/s
\"
-
'l;I:
136
, DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
J37
( 1
- TrechoBC Observação: 11)
Pelo 1.' método,
-
Trecho CD
Q
=
havíamos achado D = 532.mm, mas a velocidade
admitida fora de 5 m/s.
D = 930mm
120 m3/min
=
7.200 m3fh
=
Acharemos
-
2 m3/s
1',
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos analogamente,
1
j!.
D
D = 820mm e V = 3,9 m/s.
II~
~
-
Trecho BC .
Q
=
(
duto de 90 x 80 cm.
Trecho AB
=
1.080 mm
i~
=
180 m3/min
10.800
m3fh
=
3 m3/s
ACha:emos duto de 110 x 90 cm. ObsefVaçoes:
I
\. Pelo 2.' método, como foi adotado no trecho EM a velocidade de 3 m . S.I como ponto de partida, as velocidades nos demais trechos assumiram valores bem menores que os do 1.' método, resultando daídimensões maiores para os dutos.
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos
D = 930mm e V = 4,3 m/s.
rl, '
"
2. poderá ser conveniente fixar um dos lados do duto retangular. Pela fórmula de Huebscher, pode-se chegar I a calcular o outro lado. Por exemplo, se quisermos que o trecho BC tenha a mesma largura de 110 em que tem o trecho AB, acharíamos para o outro lado 67 cm, correspondentes a um diâmetro de 931 mm.
- .!.rechf! ~1i
!:
~
Q = 240 m3/min = 14.400 m3Jh = 4 m3/s
I
'-...
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos
D = 1.080mm e V = 4,7 m/s. Vejamos
as dimensões
dos dutos retangulares
-
Trecho EM
D
= 530mm = 20,9"
equivalentes,
aplicando
t Quando o ventilador, em sua boca de saída, expele o ar com velocidade elevada, como acontece com os ventiladores centrífugos de alta rotação, é necessário que se adapte, entre a boca de saída do ventilador e o duto, uma peça de concordância com alargamento. Isto porque uma velocidade de insuflamento grande no duto conduziria a um valor elevado para <>termo da energia cinética. Como vimos, não é conveniente o método de igual perda de carga. I uma velocidade excessiva de escoamento do ar no duto, devido às perdas de carga exageradas e à vibração
queprovoca. ° alargamento faz diminuir o termo
~~
,aumentando
conseqüentemente
o termo.!
, o qual
y
responde preponderantemente na superação das perdas de carga no duto, ou seja, na aplicação de energia para vencer as resistências que se opõem ao escoamento do fluido.
Usando a Tabela 9.4, vemos que, para o diâmetro de 53,2 cm pode-se usar duto de 72 x 34 cm. Esse alargamento do tubo deve realizar-se de um modo suave, com ângulo interno pequeno, para diminuir Podemos utilizar a fórmula de Huebscher, que exprime o diâmetro d do duto circular equivalente ao a perda que tem lugar no próprio alargamento. Como a peça de alargamento faz aumentar a energia de I retângulo de lados a e b e baseada no qual foi elaborada a Tabela 9.3. pressão(embora diminua a energia cinética), ela é designada pelo nome de recuperador ou expansor. Tudo
"
' ~" ..
.
d = 1,3 8
f
se passa, então, como se o ventilador recebesse um acréscimo de energia de pressão nesse alargamento. Esseacréscimo corresponde à diferença entre as energias cinéticas no início e no final do alargamento, menosa perda de carga nesta transformação, que, aliás, é pequena. Voltaremos a tratar desse fato no item 9.5.
(ab» (a + b)2
Assim, com os valores 72 cm e 34 cm, obteremos
'.4
EXEMPLO
(72 x 34» d = 1,3 ~8J = 53,3cm. " (72 + 34?
~
-
Qual a perda de carga em um duto retangular de chapa de aço com 25 m de comprimento e lados de76em e 30 cm, com vazão de 1,8 m3/s?
TrechoDE D = 620mm = 24,4"
Soloção a = 30 cm "" 12" Pela Tabela 9.4, obtemos, para 621 mm, retângulo de 68 x 48 cm. Com esses valores, pela fónnull b = 76 em "" 30"
9.9, obteríamos 622 mm para o diâmetro.
-
Trecho CD
D
= 820 mm
Diâmetro equivalente
= 32,2"
'
deq
= 1,30 (0,30 x 0,76)°,625= 1,30 (0,30
+ 0,76)°.25
-0,397 1,015
= 0,508m.
ObtemosanaJogamente,pela Tabela9.4 . . I \ Como a tabela não vai além de d = 77,2 cm, usemos a parte da tabela aCImada lanha qu~brad~ Nográficoda Fig. 9.5a, entrando com
:1
1;1
considerando valores de 8,2 ao invés de 82. Acharemos, para os lados, 8 x 7, que correspondena a x 70. Com estes valores, a fórmula de Huebscher confirmaria:
I
Q = 1,80m3/se d = 0,508m, obtém-se
~
I II11 !Ir
d = 1,3
8
(80 x 70) = 81,76 "" 820mm (80 + 7W
~
l ---
-
- velocidade v = 8,6 m/s - perda de carga unitária J. = 0,15 mmH20/m.
-
.....
r
l (
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
138
,','(""
'.- .f'"r .,~" ,Y;u'
~~J
(
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
09
(rI.."
A perda ao longo dos 25 metros de duto será
(
=J. x I =
J
l
U
0,15 x 25 = 3,75mmH20. 9.4 PERDAS DE CARGA EM PEÇAS ESPECIAIS
-17
... K
. h.
I
(mmH20 ou pol.HP)
I
9.13
I
conforme a tabela que for usada.
Vimos como se calcula a perda de carga em dutos de seção circular e como se pode passar para ullla i seção retangular de efeito equivalente no escoamento, se se preferir usar dutos com essa forma de seção. Mas, ao longo do duto da instalação de ventilação forçada, existem peças que contribuem para aumentar a perda de carga do sistema, em razão do atrito, das turbulências e das variações na velocidade que provocam
\
,
v .D-
.;
As principais dentre essas peças são:
iJ
J
-
bocas de captação ou tomadas de ar bocas de saída grelhas de insuflamento sem registros ou com registros de regulagem de vazão curvas e cotovelos alargamentos graduais ou expansões ieduções fi!tros
--
+-,~
~.~
K .0,9
, ;
iI
,~ Perda.
Poder-se-ia fazer como em hidráulica: calcular o comprimento equivalente de um duto de mesmo diâmetro 'í que a peça. Somar-se-iam os comprimentos virtuais correspondentes a todas as peças ao comprimento real
li IntrClda do duto
G,.'ha .0.. 0''''.'01 sup.,".'. 11.,.
do duto e se calcularia a perda para esse duto de comprimento total. Embora esse método seja usado, como veremos no item 9.6, na prática de ventilação é mais usual determinar individualmente as perdasI correspondentes a cada peça, exprimindo-as em P9~e~adas de coluna de água ou em mm de coluna de água. t Para isto, C hecendo-se a velocidade médi~e escoamento na peça, calcula-se a altura representativa ' da velocidade{ h. ou seja, a pressão dinâmica expressa em pol.H20 ou em mmH20. Assim, a "pressão ~dinâmica" em'pC?egadas de água é dada por
,I~
v
70 °/0 60 % 50%
~K 2 :5 5
~
I
I
-h
~
V
-b--L-+
h. =
I
"I
woIH,O) (vem pés/min)
4:õõ5z
I 90 .1 [, I
I
li:
ou, em mm de H20~
h. =
"
ir
.
I
[3
Consultam-se tabelas adequadas, onde, para cada tipo de peça, se enc~ntra um coeficiente:'~
multiplicadoporlÍi),fornecea perdade cargaem pol.H20 ou em mmHzO" ."
I
Jl
~ Sup.,/rç', 11... d. lalda 100 % 1500/0
K
h.
-h
I
I
.;.1,2 =
16,34
Para calcular a perda de carga 6.P na peça, basta multiplicar o valor d@belado
~~~M~
I
D!
(mmH,O) po@sto
é:
K 2,6 2,5 ',75 ',5 0,7 0,2
70% 60% 60%
PtrdOl
K
que,
do ..,ga
O(, .
I~
:5 4 6
à oalda do dulo
0,0
~J
'" ..I,
«..
\.
I
(2 x 9,80)
~
5 2
Pode-se usa(-;(.rórmula com v em m/s e h", pressão dinlJmica ou cinética, em mmH20, consideranOO
~
'"l ~~ ~
d/D 0,2 0,4 0,5 0,6 o,, 0,9
I
o peso específico do ar igual a 1,2 kgf/m3.
~
Grolh .0.. O''''ÇrOI Sup.,lIel. 11.,. K
I
9.11 I ,
-
(vem m/min) ?~242,22r~:;-"c'
I
I!
"
i
'EE3-~
K.,
K.',O
o~
'" 20
~.
0("
o~ 1,2 ~
~
I~
~
D/d
!
I
FIa.9.8 Valores de K para cálculo de perda de carga. (
140
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
141
, \
K
Ili ~' I:,
I 1'1 .~ 1\ ,1 1
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3
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V.,
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A /B = I I
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B
K
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0,8
0,25 0,5 1,0
-
0,4
0,5
0,25 0,16
Mudança.
O
1,0
0,9
0,8
0,73
0,25 0,5
0,4 0,2 0,13
0,39 0,19 0,13
0,32 0,16
1,0
0,4 O ,2 0,3
do dl..ção.
Cunao
O (uro'
lil! iIi
K
~..
~I,
~ ~ R
'
~ o<. 90° 60° 411° 30°
CotOV"OI
Lr
~ 0,85 0,65 0,44 0,22
w
1 2 3
0,2.5 0,20
0,15 0,12
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K.. 0,1
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K 3 p o cao
5 poçao
0,25 0,5
0,8 0,4
0,5 0,5
0,25 0,50 1,00
1,0
0,3
0,2
',0
D/d
Perda d. I( K Q(. .. 900 o( = 450
carga
rolo
K = 0,8 Cur.,.das JC::I O D. rolo du,lo K.. O
o<.
Fig. 9.9 Valores de K para curvas e cotovelos,
0,60 0,35 0,20 0,15
K O
a','burda 0(.0
80 romo
'.,undárfo
1,0 0,6
-1
/
--D-
./
,
(derlvaçõo)
I(
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1.,2_.. 0,5 0.3 0,13
K
/5° 20° 300 450
0,09 0,12 O ,li 0,28
500 60° 90°
0,32 0,44
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~
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K=O,IO
Soç1l0 Circular R/O R J\
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*='Fr~-
1,11 0,9
900
0,25
0,43
0,211
0,28
" 0(,.=
1350
0,30 0,18
11c,9.10 Valores de K para alargamentos, derivações e bifurcações.
I
~ -
{'
,~;" 1\
(
142
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
143
( 9.5 EXPANSÃO OU ALARGAMENTO
I '11 2o
---:
Quando ocorre um aumento gradual de diâmetro, à medida que a energia cinética diminui (porque dilDinui). a energia de pressão aumenta. Daí, o dizer-se que no alargamento ocorre uma "recuperação :a energia de pressão", representada por p,. Simultaneamente, ocorre uma perda de carga I!o.Pcarg.. que, dependendodo ângulo a, é em geral pequena. A Fig. 9.12 mostra essas variações. A Tabela 9.5. referente à Fig. 9.12, fornece valores do fator de recuperação R, que multiplicado pela diferençaentre as energias de pressão dinâmicas h'l hll2fornece a energia cinética transformada em energia
I
\
-
Alt.'a H
l
I,
o r!1 \.
v
liI:
- -j--
'f, :1: 1
Coeflele"t,
de ,.rda
O. O
I!o.p"
0,10
~ 4d
O ,711. 0,70. 0,65.
O O O
0,18 0,22 0,30
0,80. 0,115. 0,50.0
O O
0,41 0,58 O , 73
O(
-,-
de cor ga no ch ap'"
pressllo totol
Pchap..=K.h.
h"
i
J
pressóo estóti co
P'I
--O
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chapbu
!.-r!!.Dcargo 1íiv. ...L
1\ li p S Aumento d. energia d~ press60 (, .cuperaçeSo)
PS.
I
Cha",lnf
@-o
1,00
Perda
--'---1
de pressão
K
0,45.0
1- -I
l..
GRADUAL
Perda de carga
6. p carga
= K (h v,
Fig. 9.12 Variação de energia numa expansão gradual.
-h v2 )
I (
IJ
\ ir A.
I'
~
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I,! ~'"
t\ ~
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K:
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Á,.a
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::!J
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v ~ .4 a 5 m
K: ',2 Grelha
1.5
d.
11",,,,..
.ã'
Relação Dld Ângulo a
K: 0,30
5' 1015' 2030'
T,an,lç1ia ca", ",18t,O
de venl%lona.
,...ag8M do ar, 6e 80 a 90a/o
Tabela 9.5 Valores do coeficiente de recuperação R (ver Fig. 9.12)
_.
/7-
"/
K: 1,5 V,,..,lofto 8'1t"". 10.;' d. 1I,.a 11...
{
~
/'::
~"'ST'O
li
ji]
1.5:1
2:1
2,5:1
0,88 0.85 0.83 0.81 0.79
0,84 0.76 0,70 0.67 0,63
0,76 0.63 0,55 0,48 0.41
0.68 0,53 0,43 0,43 0.25
DE.AL"[TAS
K:
Gr.lho
1,25:1
com
Tabela 9.6 Valores do coeficiente K de perda de carga (ver Fig. 9.12) K Ângulos
1,5
'8,fltro
5' 1015' 2025' . 30+ de 30'
Fig. 9.11 Valores de K para chapéu de chaminé e venezianas.
~:I ,lr
ilU 't'O>..'
0.28 0M 0,58 0,72 0,87 1,00 1.00
r !
144
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
(
145
'j
( a peça considerada
EXEMPLO 9.5
Na Fig. 9.12, suponhamos D
Ir' li
s.
1TJ! = -=-=4
S2
1TD2 = -=-='Ir 4
1T
4
4
1T
'1
~,1 VI
=
Q --
de duto. Esses comprimentos
equivalentes
ou virtuais
e~:'I+ 1'~:0 I Umavezobtido o 1,0 procede-secomovimosno item9.3 para determinaçãoda perda de carga.
I
. 22
A Tabela 9.7 permite a determinação dos comprimentos equivalentes para curvas e alargamentos com
I junçãO, tais como representadasna Fig. 9.13.
!
4
A vazão Q é igual a 6,28 m3/s. As velocidades
a um certo comprimento
d3Sdiversaspeças são adicionados ao cOlI!primentoreal do duto, obtendo-se um comprimento total, isto é,
= 2 m, d = 1 m e a = 1S'
1T X 12
equivale
,/
( {
\
As Figs. 9.14, 9.15, 9.16 e 9.17 apresentam os comprimentos equivalentes para diversas modalidades
deinserçõese derivaçõesem dutos e plenuns.
~ '
serão 6,28
rr
8m's-.
'Ir
SI
4
,)1:
Q
6,28 = 2m.s-1
S;
'p'l
V2 =
~I ~
As pressões dinãmicas
!!I'.
I h'l = 16,34 =- 16,34
'Ir
-
O
--o
l-i1
0..
são, pela fórmula 9.10,
FIg.9.13 Comprimentos equivalentes, expressos em pés de duto retilíneo de i~ual diâmetro. (Ver Tabela 9.7.)
82
.
I
\1 22 h'2 = 16,34 = 16,34 64 - 4 h'l
:!I;III
-
h'2 =
60 13,67 mmH20 16.34 = 16,34 =
Tabela 9.7 Comprimentos equivalentes para curvas expressos em pés, de duto retilíneo de igual diâmetro (ver Fig. 9.13)
A recuperação da parcela de energia de pressão será
âp, = R (h'l - H"J Na Tabela 9.5, vemos que o coeficiente
de recuperação
Diâmetro d
R, para
a = 15' e D/d = 2, é iguala 0,55 âps = 0,55 x 13,67 = 7,52mm A perda de carga âp"",. é dada pela fórmula 9.11:
I
âpc.". = K (h'I
,li
- h,1
G
I
I
Na Tabela 9.6, obtemos, para a = 15', K = 0,58. Logo, âPca,.. = 0,58 x 13,67 = 7,93 mm Com a diminuição da energia cinética, houve uma recuperação da energia de pressão de um valor igual a 7,52 mm, quase igual à perda de carga (7,93 mm). -17
", iI .11
l
11
1~ 1
!U
9.6 COMPRIMENTOS
EQUIVALENTES
EM PEÇAS
i
Podem-se calcular as perdas de carga correspondentes a curvas, reduções e outras peças eXPrimindO! essas perdas em metros ou pés de duto de igual diâmetro e que provoca a mesma perda que a peça considerad3.I Designa-se esse comprimento por comprimento virtual ou equivalente, pois, sob o ponto de vista de escoamento,i I ~, - _..~ --- -
Curva de 90R
Diâmetro Ângulo de entrada d 3045' (polegada)
pol.
1,5 d
2,Od
2,5 d
3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 24 30 36 40 48
5 ft 6 9 12 15 20 25 30 36 41 46 57 74 93 105 130
3 ft 4 6 7 10 14 17 21 24 28 32 40 51 64 72 89
3ft 4 5 6 8 11 14 17 20 23 26 32 41 51 59 73.
Paracurvasde6O"
0,67 x
4S'
O,SOx
30"
0.33 x
perda correspondente a 90" perda correspondente a 90perda correspondente a 90"
3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20
2 ft 3 4 5 7 9 11 13 16 18 20
3ft 5 6 7 11 14 17 21 25 28 32
Válido para o ramo secundário do du. 10 (ver Fig. 9.13)
'1
[ \.
-...
h"
146
(
T-
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
DUTOS PARA CONDUÇÃO
DO AR
147
~ ( ( ( 1~1 I '~l .
. .
~ I..
Flg. 9.13a Execução de peças de conCOr. dância em polipropileno da Tecnoplástico
j !Ii ':
Belfano, usando soldagem reta e ar aquecido.
rápida COmVa.
1'
q
.I., 1 "~I 1
fII. 9.l6 Derivações a partir de um p/enum, para insuflação ou retorno de ar. Comprimentos equivalentes. (Cortesia NfSCA.)
t?~
~ « ~ ",
=:::
Flg. 9.14 Comprimentos equivalentes aproximados nas derivações de dutos com reduções. (Cortesia NESCA.) Nota: Devem-se adicionar 8 m ao comprimento equivalente das três conexões mais próximas à unidade e às três seguintes a cada redução no duto principal (p/enum).
""
~~..
:'....
"
,
13M
, "
" "
'M
,
'
,
'" ...,
~
'....
~ ç
.
,..
IT.
........ .
">0:::~ 6
~
~
~~
,
'
,o.. 7m
13
~
20~
~~
.. 10m
".~
=.
..~
~
~
9.17 Comprimentos equivalentes aproximados para derivações de dutos de seção circular. (Cortesia NESCA.) Nota: Cm-seacrescentar 8 m ao comprimento equivalente das três conexões mais prdximas da unidade em cada ramal. .
9.7 CURVAS E JUNÇÕES
~'i ij!
Flg. 9.15 Comprimentos equivalentes aproximados de derivações de dutos com reduções. (Cortesia NESCA.)
F~ prática do projeto de dutos apresenta algumas recomendações expressas pelos esquemas indicados Da,Ig.9.18. Vê-se que há soluções recomendadas e soluções inadequadas ou pouco recomendáveis.
. ;",~" ' 148
VENTILAÇÃO
ecrQJ1H
iil "
.
r I
INDUSTRIAL
" 1
D"aconu'hada
Rlcom.ndado
.
]'1' I
Adorar -t 11. I. D CURVA
J~ 1
I
de água (O,r' H20) entre a pressão dinãmica no tronco principal (3) e a pressão dinâmica resultante dos ( i dOL~ troncos (1) e (2), essa diferença deverá ser compensada. Uma das maneiras de se resolver a questão consiste em considerar-se uma velocidade fictícia resultante I I dasvelocidades dos dois troncos (1) e (2) e em calcular-se a altura representativa da velocidade ou pressão'l I dinâmicacorrespondente (h,).
I
V2
CURVA PARA OUTO RETANGULAR
L
,1;
",I
~ ~
v h,
QI Q2 SI S2 h'r
Vm= V.loc Ida dt ..lnl..a d. t, ar.. po,to di contomlno"t.,
da
para
poça
i
dlmonslonomtnfo
Ac o"
vazão no ramo (1), em cfm; vazão no ramo (2), em cfm; área da seção do duto (1); área da seção do duto (2); pressão dinâmica ou altura combinadas.
correspondente
às duas vazões de ar
Assim,
QI
[
+
2
Q2
4.005 (SI + S2) ]
P
I
Inadequddo
&v o,
! i
P2
= P'''aI.(2),istoé, ~
p."...(I)
1
Y
-
Se tivermos hU) > h" a diferença h,. h'r vem a ser a energia de pressão necessária para produzi. I o acréscimo de energia cin'ética entre h'3 e h,r'
I
I I' I I
I
>
da velocidade
(1)seja igual à pressão estática em (2)
I
Um mesmo duto (tronco ou linha principal) pode receber a contribuição de diversos ramais no caso de sistemas de exaustão ou insuflamento de ar. Neste caso, pode acontecer que a velocidade no duto principal logo após a inserção de um ramal seja maior do que as velocidades nos ramais que se juntam. No caso da Fig. 9.19, temos apenas um ramal de junção e . vJ
\ representativa
Supõe-seque os ramos 1 e 2 se encontrem equilibrados na junção, de modo que a pressão estática em,
9.8 JUNÇÕES DE RAMIFICAÇÕES EM DUTO
e
a a a a a
h" =
Flg. 9.18 Indicações práticas para projeto de dutos.
V3 > VI
(pés/min) (polegadas de água)
do Inte,.oç1a
~?
4.0052
I Chamemos de
'nadov.ada
Crft'rio
estáticaPE para que possaser produzida. Quando se verificaruma diferença superior a 2,5 mm de coluna
Sabemos que h,
'Ji 1
~
149 (
A diferença entre as velocidades, que eventualmente pode até ser grande, necessita de uma certa pressão (
,
q,ondo
"II
1
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
V2
ESla correção P .
(J)
se faz da seguinte maneira:
=p
(1)+ ( h ~
,..h,)r P
Notemos que os valores algébricos de p
=-
são negativos (vácuos ou rarefações) num duto de exaustão.
Y
p."... (J) = Energia de pressão no ramo 3 Energia de pressão no ramol P (I)
= = Energia de pressão no ramo 2 h'J = Pressão dinâmica em 3 (altura representativa da velocidade em 3)
!
l VI
(ID
VJ.
I
I
II I
'1,111
111
Flg. 9.19 Inserção de um duto em um alargamento.
EXEMPLO9.6 (Fig. 9.19)
Duto Diâmetro
1 2 3
12 4 14
(")
Área (sqft)
Q(cfm)
V(ft/s)
h,("HP)
0,785 0,087 1,069
2.747 339 3.086
3.500 3.900 2.887
0,764 0,948 0,490
p..... ("H2O)
-2,10 -2,10
.(
I ~
-
,
'
151
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
150
h
"
=
f'
12.196.578
4.0052.(0,785+ 0,087)2
,
I
9.523.396
(2.747 + 339)2
= 0,78"
Corno a seção livre de saída é da ordem de 85% da área total, temos
s
P..,...(3)= - 2,10 + (0,78 - 0,49) = - 1,81"
= 0,85x
/I. velocidade
Houve uma redução de -2,10" - (-1,81") = -0,29" no valor da pressão estática, por ter havido uma redução no valor da pressão dinâmica, uma vez que a velocidade diminuiu de 3.500 e 3.900 em (I) e (2) para 2.887 fpm em (3). Houve uma "recuperação" de uma parte da energia cinética em energiade pressão, pois "redução" com sinal negativo significa aumento. Vejamos o que aconteceria se mantivéssemos o mesmo diâmetro em (1) e em (3)
-~
0,154 = 0,130 mZ
corrigida para essa seção livre será:
= 5,12 m/s, valor aceitável numa instalação
p- 0,130 5,122 h== 1,60mmHp , 16,34
1 2 3
"
\.
Q(cfm)
V(ftIs)
h.("HP)
0,785 0,087 0,785
2.747 339 3.086
3.500 3.900 3.289
0,764 0,978 0,914
12 4 12
(2.747 + 339) 2
=
h
Área (sqft)
[4.005(0,785+ 0,087)f
=
pcstá',("H2O)
Perdana grelha
Q
o
a inserção de um ramal.
Derivação do dU/o principal
A altura representativa da velocidade h, pode ser calculada por h.
~il[J
=
V2
-16,34 (fórmula 9.10).
. ')I'coa
2 X 9,80 = 16,34 1,2 .Na saída da grelha, a velocidade pode ser adotada como igual a 4,5 m/s (Tabela 9.3). 'I Para a vazão de 40 m3/min = 0,666 m3/se velocidade de 4,5 m/s, a área livre de saída da grelha deveráI
0,666 4,5
Admitamos-
D
Obtemos K
= 0,25 e a
=
90" V
= 3 m/s
= 0,5
32
-16.34
h, =
= 0,55 mmH20
Ap3= K x h. = 0,5 x 0,55 = 0,275mmHp rrechode
Perda de carga f1PI = 1,2' h,
Scrclha =
para o ramo EM (Fig. 9.10)
R
Marcam-se, em planta, os trechos retilíneos de dutos. No caso, os trechos correspon.dem aproximadamente as distâncias entre as bocas de saída laterais no almoxarifado e na oficina. Adotaremos as dimensões dos dutos calculadas pelo 2.° método, ou seja, o das iguais perdas de carga. Boca de insuflamento M Usemos, na boca de insuflamento, grelha simples unidirecional de menor custo, K = 1,2 (Fig. 9.11).
il
= 0,66 m3/s
Apz= JEM = 1,5 x 0,018 = 0,027 mmH20
isto é, o ventilador terá o acréscimo de 2,234
Com a finalidade de determinar a potência do ventilador, calcular a perda de carga no sistema de ventilação com insuflamento de ar representado na Fig. 9.7, com os dados do Exemplo 9.3. Consideraremos a linha de insuflamento, desde a última boca (ponto M) até a tomada de ar para o ventilador.
ser
40 m3/min
= 3m/s
Com esses valores, achamos no gráfico (Fig. 9.5 ou 9.5a) uma perda unitária Ju = 0,018 mmHzO/m Para o trecho de 1,5 m, teremos
EXEMPLO9.7
:Imlil
=
'
= 0,134", no desnível energético que deverá prover. Os exemplos acima justificam o alargamento do duto quando nele é realizada
')lar = 0,00129
h,
Trechoem Duto com l = 1,5 m de comprimento. Consideremos o trecho como de igual seção ao longo desse comprimento:
O78"
No ponto (3) a depressão deverá ser de -2,234",
- 2,100
Calculemos
Ap! = K. h. AP. = 1,2 x 1,60 = 1,920 mmH20
-2,10 -2,10
PC"".3= -2,10 + (0,78"- 0,914)= -2,100- 0,134= - 2,234"
I!tl
industrial.
~
! Duto Diâmetro (")
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
/I.boca poderá ser de 24" x 10", ou seja, de 0,610 m x 0,264 m = 0,154 mZ.
,...com l = 4 m
Q = 60 m3/min = 1m3/s V = 3,3 m/s
Ju = 0,018mmH20/m Ap.
= JDE
.
= Ju x I = 0,018x 4 = 0,072mmHp
Transição(1). Trecho de D para E Redução com ângulo a = 60'. Na Fig. 9.10,
K = 0,06 V = 3,3m/s 33z h, = ~ = 0,666mmH20 16,34
= 0,148 m2
Aps= K x h. = 0,06 x 0,666
0,04 mmHzO
-
' !' l '!1
r
.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
152
"
..
.i
Trecho CD com I == 4,5 m
..I .
li, "
,1'
Com Q == 120 m3/min == 2 m3 . S-I e Ju == 0,018, achamos
1
~'l
"il! 1
v == 3,9 m/s J. == 0,016 mmHp/m Ap6 == JCD == Ju x I Ap6 == JCD == 0,018 x 4,5 == 0,081
i'l,
lil !~., I.', "
" '
'
'
,
"I ~'Ir',:r
K V
r .
i...... I
~
l l
K ==0,4
392 h == --.2 ==0,93mmHp . 16,34
v ==4,7 mls
Ap7 == K x h. == 0,06 x 0,93 == 0,055 mmHp
472 h. == --.2 == 1,08 mmHp 16,34
Trecho BC com I == 4,5 m
àpl2 == 2 curvas xh. x K ==2 x 1,08 x 0,4 == 1,728 mmH20
Q ==180m3/min V ==4,3 m/s Ju ==0,018mmHp Aps ==JBC==0,018 x 4,5 ==0,081mmHp Trecho BA com I == 2 m
j
== == 2,998 mmH20 16,34
R Com-==025 D '
!il
' 'U
(
DuascUnJasde 9()" para subida do duto e desvio na cobertura, duto retangular A "" B (Fig. 9.8)
== 0,06 == 3,9 m/s
Q V J. Ap9
("
72
K == 0,3 Apn:= K x h. == 0,3 x 2,998 == 0,899 mmH20
mmHp
""I
ilU,
V2 h := -'Y . 2g
153
I perda de carga devida ao alargamento
Transcrição (2). Trecho de C para D (Fig. 9.10)
'
1 '.,~
DUTOS PA~A CONDUÇÃO DO AR
rdtrode ar Perda de carga estimada em 10mmH20 Apl3
10 mmH p
==
Venezianaexterna, com registro de palhetas ajustáveis verticais (Fig. 9.11) == 240 m3/min == 4,7 m.3tmin == 0,018 mmH20 == JBA == 0,018 x 2 == 0,036 mmHp
Q
== 240 m3/min
V K
==5m1s ==1,5
IIU!
Cotovelo com palhetas diretrizes (ver Fig. 9.9)
h ==
.
111;1
-
52
== 1 530
16,34 '
Ângulo reto: K == 0,8
,li
àp.. == 1,5 x 1,530 == 2,295 mmHp k.
"~ti
4,?2 == 16,34
== 1,35 mm
Perdade entrada no duto (Fig. 9.8), Boca simples sem flange
\11
K == 0,9 .h. == 1,530 àpu == 0,9 x 1,530 == 1,377mmHp
Aplo== 0,8 x 1,35 == 1,08mmH20
i
1
;!I
!!I.
:
11'.... .
"' ' 'I: I! !. l
ij
Alargamento da boca de saída do ventilador até o duto no ponto A (Fig. 9.10).
Para a
== 30"e
D
-
d
==1,6, temos k
== 0,3
Diâmetro
em A
Diâmetro
d na boca de saída do ventilador
Perda de carga
total Ap
l1p ==1,920 + 0,027 + 0,275 + 0,072 + 0,040 + 0,081 + 0,055 + 0,081 + 0,036 + 1,080+ 0,899 + l + 1,728+ 10,000+ 2,295 + 1,377 ==19,966 mmH20
D == 1.080 mm (já calculado)
'i!
li' I.II".!I
d
D
==
-
==
675 mm
A pressão total Ap, a ser fomecida pelo ventilador deverá atender à pressão estática total l1p, para I venceras perdas de carga, e à pressão dinâmica
Q == 240 + 60 == 4 m3/s
doventiladorrespectivamente.
1,6
Fixo v == 7 m
.
Achamosd
~4~Q
==
V, ==7,0 mls
S-I
==
~4x 4 '1Tx7
==
(v~ - if. )
, sendo v, e v. as velocidades
2g
à saída e à entrada
2g
v. == 4,0 mls
( '(
V2-V2 72-4. Av == ~ ''Y ==x 1,2 ==2,01mmH20 2g 2 x 9,81
0,853m ...li...-
-
\
..~
r
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
154
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
Os tipos mais comuns são os de
A pressão total ou energia total será, pois,
A potência do motor que aciona o ventilador no item referente aos ventiladores
(
é calculada
pela fórmula
abaixo, conforme
Ncv =
,
I
I . pRFV
~
9.9.2 Chapa de aço
I
. S-I) = rendimentototal, que admitimosser igual.a0,60
Q(m1 71
N =
\
podem-se usar dutos de chapa de aço galvanizado desde que os gases que por eles devam passar não sejamcorrosivos. A Tabela 9.8 indica a espessura
4 x 22,621 = 2,01cv 7S x 0,60
queserá conduzido
da chapa de aço galvanizado
conforme o diâmetro
e a "classe de material"
no duto. As classes são:
o material não-abrasivo. Ex.: dutos de exaustão de cabine de pintura ou de serraria e carpintaria etc. Qasse 11 - material não-abrasivo, porém em elevada concentração;
QasseI
-
(
I
Observaçoes: a) 1 mmH20 equivale a 1 kgf/m2ou 0,0001 kgflcm2 b) deveremos
consultar
catálogos
EXEMPLO 9.8 Um local
é pressurizado
de fabricantes
1
'
' '1
para a escolha do ventilador,
s._,
'i,~1i:
A área da porta é S
~'I
em
relação
à pressão
da sala
contígua,
'
havendo
entre
ambos
= 210
10.000 mmca
1i ' I' '1.~'
20
'li
F
! ',I!!
mmca
-
=
I
= 0,0020
i'
;,
I
kgf/cm2
a porta será
Bitola de chapa de aço (V.S. Standard)
Diâmetro
I
1 kgf/cm2
I
até 8 8 a 18 18 a 30 acima de 30
cm
Classe 1
Classe 11
Classe 111
até 20,3 20,3 a 45,7 45,7 a 76,2 acima de 76,2
24 20 20 18
22 20 18 16
20 18 16 14
14.700 cm2 x 0,002 kgflcm2 = 29,4 kgf.
I
Quando ambos,
existe um diferencial de pressão muito grande entre um recinto e outro um compartimento pequeno, denominado "câmara de despressurização",
contíguo, intercala-se, a qual evidentemente
I
I
terá duas portas, cada qual abrindo para o recinto respectivo.
As peças. especiais como cotovelos, reduções, alargamentos e curvas convém sejam feitas com chapa dois pontos mais espessa na escala U .5.5. Se o duto for de chapa 22, o cotovelo deverá ser de chapa 20.
I
I r
9.9 MATERIAL DOS DUTOS
1:: '~
d:,j
Tabela 9.8 Espessura de chapas de aço galvanizadas para dutos de ventilação
14.700 cm2
Observação: entre
~il,I'
concentração.
I
"I i 111: dl
=
em fraca
pol.
A força que comprime
,I ~I
:I:~t
x 70 cm
abrasivo
Ex.: exaustão de particulados de politrizes e de moinhos de carvão etc. o material abrasivo em altas concentrações. Ex.: britagem de rochas, chaminés de exaustão.
uma
Sabemos que
cl,l~
.., .
a 30 mmca
como vereJ110s no Capo 10 ' QasseIII I
porta. Qual o esforço para abrir a porta para dentro desse local?
)1I .1. 1'''11
- material
I
mas, numa primeira aproximação, vemos que o motor seria de 2,0 cv.
/.
será explicado
Q.Ap,
(
- cio reto
de polivinil. Não se deve ser usado para gases e vapores acima de 50-c. o polipropileno. Resiste a temperaturas de até lOo-C. A Tecnoplástico Belfano Ltda. fabrica os tubos de PP Tubelli, com diâmetros de 20 cm a 160 em. . yrFE o politetrafluoreto de etileno. - resina termoestável poliéster, fibra de vidro e areia silicosa. Diâmetros de 100 mm a 1.200 mm. . polyaran - plástico reforçado com fibra de vidro.
. pVC . pp
Av. = Av + Av = 20,621.+2,01 = 22,63i mmHp
(
155
9.9.3 Chapa de alumfnio
A Tabela 9.9 permite a escolha da bitola da chapa de alumínio, uma vez determinada a da chapa de O fluido conduzido no duto é um dos fatores decisivos na escolha do material com o qual este deve! açogalvanizado. ser construído. Vapores e gases agressivos, grande quantidade de particulados e materiais abrasivos podemI. impedir o uso de determinados
materiais e, em certos casos, definir o tipo de material do duto.
li" Tabela
9.9.1 Materiais plásticos
11
,I~ ,"1
,' ' '/
,li' ,.\11 ,'h!I
São fabricados em forma tubular cilíndrica, embora possam ser confeccionados dutos de seção retangular com placas coladas, o que, entretanto, é menos prático. ãII Resistem a uma grande variedade de agentes agressivos,sendo recomendadosem dutos de exaust de gases e vapores agressivos ao aço~eao alum~.
~
9.9 Bitola de chapa de alumínio para duto de ventilação
Chapa de aço Bitola V.S. Standard
26
24
22
20
18
16
14
Chapa de alumínio bitola B & S
24
22
20
18
16
14
12
";
1
':1;.
156
VENTILAÇÃO
,
r
INDUSTRIAL
9.9.4 Tabela da ABNT
\ <
!
f
(
A norma NB-I0/1978 apresenta as bitolas de chapas para a fabricação de dutos rígidos e sistemasd ' ar limpo e baixa pressão (pressão estática até 50 mm de coluna d'água) e velocidade de até 10 m/s. eI
{
-
I I
Tabela
9.10 Bitola de chapa de dutos, conforme
Espessuras Alumínio 0101
2 22 20 18 16
0,64 0,79 0,95 1,27 1,59
Bitola 26 24 22 20 18
(
l
Duto circular (diâmetro)
Aço galvanizado
Bitola
a NB-I0/1978
0101 0,50 0,64 0,79 0,95 1,27
Costura helicoidal
Calandrado, com costura longitudinal
Retângulo (lado maior)
(0101)
(0101)
(0101)
até 225 250 a 600 650 a 900 950 a 1.250 1.300 a 1.500
até 450 460 a 750 760 a 1.150 1.160 a 1.500 1.510 a 2.300
até 300 310 a 750 760 a 1.400 1.410 a 2.100 2.110 a 3.000
! 10 !
{
,
Ventiladores
'II
i
\
I I
I
! I
\
'
As instalações de ventilação por insuflamento elou por exaustão de ar necessitam do ventilador corno veículopara criar o gradiente energético que permite o desejado escoamento do ar.
[
!
!!;~
,
Ventiladores são turbomáquimas geratrizes ou operatrizes, também designadas por máquinas turbodinâricas, que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. Analogamente ao que ocorre com as turbobombas,
I
.11
10.1 DEFINiÇÃO
arotação de um rotor dotado de pás adequadas, acionado por um motor, em geral o elétrico, permite ( ! atransformação da energia mecânica do rotor nas formas de energia que o fluido é capaz de assumir, ou seja,a energia potencial de pressão e a energia cinética. Graças à energia adquirida, o fluido (no caso \ , oarou os gases) torna-se capaz de escoar em dutos, vencendo as resistências que se oferecem ao seu desloca-
I
I meDto, proporcionando a vazão desejável de ar para a finalidade que se tem em vista. Já tivemos necessidade de nos referirmos aos ventiladores nas instalações de renovação '
I
de ar por insufla,. meDloe por exaustão e por ambas. É imprescindível que nos detenhamos a estudar, embora sem grande profundidade, essas máquimas usadas nas indústrias não apenas em ventilação e climatização, mas também emprocessos industriais, corno na indústria siderúrgica nos altos-fornos e em sinterização; em muitas indústrias oasinstalações de caldeiras; em pulverizadores de carvão, em queimadores, em certos transportes pneumáticos eem muitas outras aplicações. I. 1
1
i .
O ventilador é estudado corno uma máquima de fluido incompressível, urna vez que o grau de compressão quenele se verifica é tão pequeno, que não é razoável analisar seu comportamento corno se fosse urna máquinatérmica. Quando a compressão é superior a aproximadamente 2,5 kgf . cm-2, empregam-seos turbocompressores,cuja teoria de funcionamento, em princípio, é a mesma que a dos ventiladores, havendo I porémnecessidade de levar em consideração os fenômenos termodinâmicos decorrentes da compressão do are os aspectos inerentes
ao resfriamento
dessas máquinas.
10.2 CLASSIFICAÇÃO ~xistem vários critérios segundo os quais se podem classificar os ventiladores. í
Mencionaremos
os mais
I
USuaiS.
a) ~undo
-
o nlvel energético de pressão que estabelecem,
baixa pressão:
até uma pressão efetiva de 0,02 kgf
- média pressão:
-
os ventiladores
. cm-2
podem ser de:
(200 mmHp);
para pressões de 0,02 a 0,08 kgf . cm-2 (200 a 800 mmH20).
Ex., Ventilador
Higrotec Radial TIP Série 1.800 e 4.800 IRT. Pressões de 125 a 890 mmH20; alta pressão:
{ . (
para pressões de 0,08 a 0,250 kgf . cm-2 (800 a 2,500 mmH20). Ex., Ventilador Higrotec P A-série 2.300. Pressões de 125 a 2.413 mmHzÜ e vazões até 101.000 ( m31h;
{
'~'H_{J.
(
........
158
-
muito alIa pressão:
para pressões de 0.250 kgf . cm-~ a 1.00 kgf . cm-~ (2.500 a 10.000 mmH20). São os turbocompressores.
b) Segundo a modalidade
-
. 'I
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
conslrutiva:
célllrífugos. quando a trajetória de uma partícula gasosa no roto r se realiza em uma superfície que é aproximadamente um plano normal ao eixo (Fig. 10.1 a), portanto. uma espiral; hélico-centnlugos, quando a partícula em sua passagem no interior do rotor descreve uma hélice sobre uma superfície de revolução cônica cuja geratriz é uma linha curva (Figs. 10.1 b e c); . axiais, quando a trajetória descrita por uma partícula em sua passagem pelo rotor é uma hélice descrita em uma superfície de revolução aproximadamente cilíndrica (Fig. 10..1dI.
pAs Robusto. cargos'
RADIAIS RETAS Movimenta d.
CURVADAS PARA TRÁS
PÁS
Usado
g,and..
para
go,..
SII.nclolo.
,G,';C\8'OI.
dim.Ato.
Traba'f8o p'lado R.ndi", .nto baixo
limitado.
limpo.
Bom,.
Som
n.
Potincla Alta
CURVADAS
.
PARA
FRENTE
t. n d 1mI n1o
AJto
,r..,io
auto-
pr..,ao
(8) PÁS RETAS, (d)
Media Para
PÁS CURVAS, DE SAlDA RADIAL Alta I
pr.I.'ão
Grand..
90les
com baixa
vazo'"
d.
Flg. 10.1 Formas das pás de ventiladores centrífugos. (c) (a)
Hé/lco
(b) Helicoidal
-oxiOi s
s
'I J
(d)
Fig. 10.1 Modalidades construtivas dos rotores dos ventiladores.
Axlols
c) Segundo
Fig. 10.3 Ventilador com pás para trás.
-
pás radiais retas (Fig. 10.2 a); pás inclinadas para trás, planas (Fig. 10.2 e) ou curvas (Fig. 10.2 b). Podem ser de chapa lisa ou com perfil em asa (airfoil) (Fig. 10.4 b); pás inclinadas para frente (Fig. 10.2 c); pás curvas de saída radial (Fig. 10.2 d).
d) Segundo
-
-
-
Ventilador axial-propulsor
24k
,;.
o número de entradas de aspiração no rolar:
entrada unilateral ou simples aspiração; entrada
bilateral ou dupla aspiração.
e) Segundo o mimero de ralares:
-
Sulzer
a forma das pãs: Ventilador tuboaxial
-
de simples
estágio,
com um roto r apenas.
Exaustores axlals com transmissão É o caso
usual;
de duplo estágio, com dois rotores montados num mesmo eixo. O ar, após passar pela caixa do 1.' estágio, penetra na caixa do 2:' estágio com a energia proporcionada pelo \.' rotor (menos as perdas) e recebe a energia do 2.' rotor, que se soma à do \.' estágio. Conseguem-se assim pressões elevadas, da ordem de 3.000 a 4.000 mmHp (Fig. 10.9).
,
'""..
Com motor externo e transmissão blindada, por correias. para gases corrosivosouexplosivos
Exaustores com transmissão tipo TTR
Flg. 10.4 Ventiladores-exaustores axiais da Metalúrgica Silva Ltda.
Exaustores Industriais tipos E-100e E-150 Para ventilaçãoe exaustão em grandes ambientese preces. 50S industriais
limpo. conc.n'raçCf.
parJicula.
;11
Centrífugas
PARA TRÁS pre I .io Ou
160
VENTILAÇÃO
r
INDUSTRIAL
VENTILADORES 161
(
(
f
( l
I 1
MODELO RS (SIROCCO)
APLICAÇÕES:
Disponibilidades: 200 a SOO.OOO m'lh, Sa80mmca. Simples ou dupla aspiração
Ar condicionado, calefaçáo. ventilação e exauslao industrial, comer. cial ou doméstica. Estufas, coitas. secadores. condensadores ava. porativos. torres de resfrlamento e cAmaras trigorlficas
f
~
Grande volume de ar. Baixa pressão. Baixo n!vel de rurdo
{ MODELO
Flg. 10.4a Rotor tipo" A" pás airfoil, para trás (Higrotec), 600 a 954.11X)
m)/h,5 a 760mmHp. Elevadorendimentoe nívelde ruído muitobaixo. I'
, .
o
I O rotor é montado diretamente sobre o eixodo motor.Atemperatura máxima de operação é 10o-C
I I
Transmissão por correias Transmissão por correias e base única O roloré montadoem um robustoeixo O motordo ventiladore a transmissão sobre rolamentos. Para temperatura acima de 10o-C,um disco de reslria- por poliase correias são montadosem mento pode ser montadoentre a carca- uma robusta base formando uma unicompleta pronta para ser acioça e o mancalmaispróximo,permitindo dade então transportar gases a temperatu- nada ras de até 3SO"C
-
'
MODELOS RBI-RMI-RAI Disponibilidade: 1.200 a 9S.000 m'Ih, 30 a 600 mm ca
MODELOS
RBE-RME-RAE
Disponibilidades: 200 a 130.000 m'lh, 30 a 600 mm ca
III!I i1l51;
P3
t
MODELO
RR
1
~.
através
fumaças,
de trans.
vapores
e odo-
APLICAÇÕES: ExaustAo
de detritos
de máqulnas.ferramentas
porte pneumático. Exaustão res industriais. Aplicações
de pó. gases.
através
fumaças,
de trans.
vapores
e odo-
espedais
APLICAÇÕES:
AplicaçOes
especiais
CARACTERISTlCAS: Alta pressao, volume for o caso, não deve
de ar reduzido. O material atravessar o ventnador
transportado.
se
t I P3 !.
MODELO RH
APLICAÇÕES:
Disponibilidades: 180 a 6.000 m'/h, 60 a 1.500 mm ca
Transportepneumático,quelmadoresde óleo. fomos Industriaistipo Cubllotou especiais, forjas,sopradores para projeção de materiais. AplicaçOes especiais CARACTERISTlCAS: Alta pressão, pequeno volume de ar. O material transportado, for o caso, nAo deve atravessar o ventilador
o
I f 1' Flg. 10.6 Exaustor cenul ul SIR SIROCCO radial, eRUt da unilateral, da Metalúrgica Vc~ I\
-
tiSilva Ltda."
se
(
Po
-
'::~UI \1!1
de pó, gases,
Transporte pneumático. queimadOfes de 61eo, fomos Industriais tipo Cubilot ou especiais, forjas. sopradores para projeção de materiais.
lll l,~~
I:!
de máquinas.ferramentas.
Exaustão
balanceamento entre o volume de ar e pressão
li
,,,01"
de detritos
porte pneumálJco. res industriais
Construção em 'rês modelos de acordo com a necessidade do
Disponibilidades: 60 a 3.000 m'/h. 60 a 1.350 mm ca
I ,I\:~I III .
Exaustão
CARACTERISTlCAS:
,
ill(1
APLICAÇÕES:
atravessar o ventilador
I 1"1)
CARACTERlsTICAS:
Especial para aplicação onde O material transportado necessite
t,~
! I
méstica. Estufas, secadores. tiragem forçada, ventilação de minas e túneis, câmaras frigorlficas e apncaçOesespeciais
CARACTERISTlCAS:
""!,~
\. r
Arcondicionado,ventilação e exaustâo industrial, comercial ou do-
Grande volume de ar. Mádia pressão. Médio nlvel de ruido
t ",.".: ~
-
l
Flg. 10.5 Variantes de acionamento do Ventilador HC da Flãkt Técnica de Ar Ltda.
APLICAÇÕES:
- \~
I
1 Transmissão direta
RL
Disponibilidades: 2.000 a 300.000 m'lh, 20 a 3S0 mm ca. Simples ou dupla aspiração
.
~..
(
CARACTERISTlCAS:
, ~, ~
{
1\ 10.7 Ventiladores
da OTAM
S.A. Ventiladores
Industriais.
.( ( {
~
(
.....
\
162
r
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILADORES
163
I
t~' MODELO
RA
Disponibilidades: 400 a 100.000 m3/h, 150 a 2.000 mmca
APLlCAÇOES:
Exaustão emsistemasde alta pressão. transporte pneumático emsistemas de grande volume de ar. grandes Industriais. aplicações especiais
quelmadores
de OIeo e fOf'r'IOs
CARACTERISTlCAS: Alta pressão, grande volume de ar. O material transportàdo. caso, não deve atravessar o ventilador
se for o
, .
TIPOB MODELO
RPD
Disponibilidades: 1.000 a 120.000 m3/h, 20 a 1.000 mm ca
APLICAÇOES:
(pás cUlVa.) Ar secundário de cakteiras. ar condidonado. ventilação de minas. túneis aerodinâmicos Q -0,5 a3Om3/. H-4Oa4oommH,o .
TIPOP Abastecimento dear prtmárlo nosquelmadores de óleoou em caldeiras. 'omos ete. 0-0,1 a2,Om'/s
Exaustão de materiais fibrosos. através de transporte pneumático. Espio dai para aplicaçOes onde o material transportado necessite atravessar o ventilador CARACTERISTlCAS:
H-
200 . 1.200
mmH,O
Grande volume de ar. Média pressão
I I
~ ~
MODELO
A
Disponibilidades: 1.000 a 500.000 m3/h, 3a50mmca
APLICAÇOES:
Ventilaçãoou exaustão Industrial,cabines de pintura, torres de refrige-
I. I>
raçAo. cozinhas industriais. capelas de laboratórios. condensadores eva. porativos, ceifas para gases ou vapores. câmaras frigorifieas ete. CARACTERISTlCAS: Construção
própria
especiais
para
MODELO
B
para conexão
ou colocação
em paredes.
de minas
ventilação
direta em tubulaçOes e aparelhos Modelo em construção aspeclal
subterrâneas
(Mlne.Vent)
APLICAÇOES:
TIPOH Axial Para insuflamentoouexaustãodoar. Pode ser colocado em dutos 0-0,1 a4Om3/. H-O,1 a20mmH,O
TlPON
Disponibilidades: 1.000 . 500.000 m'Ih,
Ventilação ou exaustâo de equipamentos Industriais. estufas de aquecimento. 8vaporadores de ar forçado. radiadores de água ou vapor. resfria-
3a50mmca
mento
de máquinas
ete.
CARACTERlsTICAS: Construção
própria
ção em paredes
para adaptação
(Modelo
em equipamentos
especiais ou fixa.
C)
(rotor aberto) Transporte de cavacos de madeira. cereais em moinhos. aparas de papel. recolhimentode limalha ou pó de eamerR. Q-0,3a 20 m',. H -100 a 500 mmH,O
1Ig,10.8 Ventiladores da ATA Combustáo Técnica S.A. MODELO F
A
Disponibilidades: 1.000 a 500.000 m3/h, 3a50mmca
APLICAÇOES: Exaustão
de cozinhas
ração, coifas frigorificas.
industriais,
para gases
condensadores
cabines
ou vapores,
de pintura.
capetas
torres
de refrige-
de laborat6rios.
câmaras
evaporatlvos
CARACTERISTlCAS: ConstruçAo
pr6prla
especialmente possam
tomar
para conexão direta em tubulações. onde os vapores ou gases
para aplicação contato
com o motor
Recomendado exauridoS nao
elétrico
Fig. 10.78 Ventiladores da OT AM S.A. Ventiladores Industriais. BOCADE ASPIRAÇÃD
Flg. 10.9 Ventilador de dois estágios da NEU Aerodinâmica.
.
164
,' I
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VEl";TILADORES
'f
t
1651
~
:I, :1:
(
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"I
(
:f\, ""1 "1
(
I!:" 1
{
'i!!
~', ~ 11j.\
PEfll'lL DA PÁ TRAJ. JlIUTlVA
i
Flg. 10.10 Ventilador axial-propulsor Sulzer, de pás de passo ajustável, tipo PV. Vazões: de 10.000 a 325.000 m]lh; pressões: até 70 mmHp.
\ 111,10.11 Diagrama de velocidades para os pontos 1 (entrada), 2 (saída) e M (ponto qualquer) da pá.
Üé a velocidade circunferencial, periférica ou de arrastamento, tangente à circunferência descrita pelo ponta . wn ir H
j Mda pá. Seu módulo é dado pelo produto
J
angular
fi
=
-30
(radianos
por segundo) pelo raio.
I ,correspondente ao.ponto M, ou seja,
I"r.1
Illi I
II '};,:
u = {} . r
I
I
110.1
n é O número. de rotações por minuto;
;.11
li]
i
,I
!I
da velocidade
,
"
Pá em liga de alumlnlo
IVé a velocidade relativa, isto é, da partícula no ponto M percorrendo
-aoperfil da pá;
Flg. -10.10a Ventilador V A V (Volume de Ar Variável) da Chicago Blower (Higrotec).
a trajetória
relativa e que correspondf
V é a velocidade absoluta, soma geométrica das duas anteriores e tangente à trajetória absoluta no ponlç M.
I
I
10.3
FUNDAMENTOS
DA TEORIA DOS VENTILADORES
\ ~ = ri + w
110.2
I
(:
10.3.1 Diagrama das velocidades
. O diagrama formada pelos vetores W, Ü e V é denominado diagrama das velocidades. Completa-se Nos ventiladores, como aliás em todas as chamadas turbamáquinas, uma partícula de fluido em contatot Odiagramaindicanda-se, ainda: ( com a pá (palheta) do órgão propulsor não tem a mesma trajetória que a do ponto da órgão propu~r \ com a qual a cada instante se acha em cantata. Ao mesmo tempo que o ponto da pá descreve uma circunferênCIa. o ângulo.a, que a velocidade absQluta V forma com a velocidade periférica U; o ângulo. {J, que a velocidade relativa W forma CQmo prolangamento de U em sentida oposto. É o a partícula percorre uma trajetória sobre a superfície da pá (movimento relativo). Da composição desse movimento relativo e do movimento simultâneo da ponto da pá (movimento de arrastamento), resulta plll1 4ngulo de inclinação da pá no panto cansiderado; I a projeção de V sobre U, isto é, a componente periférica de Ve que é representada por Vu. Esta grandeza a partícula um movimento segundo uma trajetória absoluta, em relação ao sistema de referência fixo00 aparece na equação da energia cedida pelo rotor ao fluido (ou vice-versa, no caso de uma turbomáquin( qual se acha o observador. Esta trajetória absoluta seria, portanto, aquela que o observadar veria a partícub descrever. matriz); Para um determinado caracterizar o movimento
......-
ponto M correspondente a uma partícula de fluido em contato com a pá, pademO! pela velocidade ao longo da trajetória correspandente. Assim, na Fig. 10.11, temO!I
--
a prQjeçãQ de V sobre a direção. radial QU meridiana cálculo. da vazão do ventiladar.
designada
par V m' Esta componente
intervém
n(
~ .-.
\
{ 166
( (
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILADORES
São especialmente importantes os diagramas à entrada e à saída das pás do rotor, designados com Os índices" 1" e "2" , respectivamente, pois representam as grandezas que aparecem na equação de Euler conhecida como equação de energia das turbomáquinas,
(
pe fato, a energia cedida pelo rotor se apresenta
167
sob duas formas:
.- Energia de pressão (pressão estática), dada por
( 10.3.2 Equação da energia
(
Se for aplicada uma potência N, pelo rotor a uma massa de um gás de peso específico 'Y, este gás
(
adquire uma energia H, (altura de elevação)graças à qual tem condições de escoar segundo uma vazão Q. Podemos
escrever
~
~
~~ m;. m + ~;.
~
I
1'09
I
1'0'0
I
-
Energia dinilmica ou cinética
N, =
I
H
. H,
,
=
I
(
Q
8
I
Leonard Euler deduziu a equação da energia H, cedida pelo rotor à unidade de peso de fluido, e que
é
(
'Y '
2
G
I
g
u, V" -
U,
V"
I
Na maioria dos casos projeta-se o rotor de modo a ocorrer a entrada do fluido radialmente no rotor, o que elimina o termo negativo (condição de entrada meridiana, a = 90'), de modo que a equação de Euler se simplifica para
( (
I ;1 I;,;
(
W'
(
';
f
".' U,~V"'
1
I
Chamando de
71
A parcela ~_~2g le2, e I 2g valorW. ao valor
w-m 2
.
I representa energia proporcionada pela variação da força centrífuga entre os pontos
2representa energia despendida para fazer.a velocidade relativa variar ao longo da pá, do W2.
As grandezas referentes ao que ocorre à entrada e à saída do rotor são fundamentais para o projeto
do ventilador.
G
li
' "ffi'
E-:;.
Salda da caixa "3"
.ItI
li II
:
i1
(
Ir }".
(
r'
1\;:I
I"
1+ '::~
podemos
escrever
I
g
Entradada caixa "O"
(
I
! I1 li. 1I :1 I
(
( ( ( f '(
,I
B
I"..!f°l
( ti 1I
! jll .f: '! i
i
. 01;>serva-se,portanto, a importância fundamental do que se passa à saída do rotor e, portanto, da velocidade penfénca de saída U2e do ângulo de inclinação das pás à saída do rotor, fJ2. Se aplicarmos a equação de Bernoulli aos pontos à saída e à entrada do rotor, chegaremos à u11Ia ~xpressão para a altura total de elevação H" útil na análise do que ocorre no roto r do ventilador, e que e
I! ,, ,! I' !rl "!I
il,il '
-
Fig. 10.12 Ventilador Centrífugo EISEL Equipamentos Industriais Ltda. Entrada e saída da caixa do ventilador,
~,
I'
".'
m 2~ m +
\
~
+
"\~- ~
I
13
Para quem adquire um ventilador
a fim de aplicá-Io ao contexto de uma instalação,
interessa mais conhec~r
oque se passa à entrada e à saída da caixa do ventilador (se for do tipo centrífugo ou bélico-centrífugo) ehntrada e à safda da peça tubular, se o ventilador for axial. ~" Designemos com o índice "O" as grandezas à boca de entrada da caixa do ventilador e com o índice as referentes à boca de saída da caixa.
.-
VENTILADORES
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
168
169
10.3.3 Alturas energéticas I
Quando se representam as parcelas de energia que a unidade de peso de um fluido possui, para deslocar-se entre dois determinados pontos, expressas em altura de coluna fluida de peso específico 'Y, elas se denominam de alturas de elevação. Uma altura de elevação representa um desnivel energético entre dois pontos, e este desnível pode ser de pressão, de energia cinética ou de ambos, conforme o caso que se estiver considerando. Vejamos a conceituação de algumas dessas alturas.
O trabalho efetuado ou a energia cedida para efetuar trabalho na unidade de tempo constitui a potincia. Portanto, a cada altura de elevação corresponde uma potência com a mesma designação.
-
É a energia total ganha pelo fluido (sempre se refere à unidade de peso de fluido) em sua passagem pelo ventilador, desde a boca de entrada (índice "O") até à de saída (índice "3").
I
[ H.'
(~-~ ) + (~)
I
11011
-
Altura de carga estática H, ou simplesmente total (medidas em altura de coluna líquida)
ou dutos.
I
00
H, -
- Alturade cargadinâmicaHv ou
H,'
~ -~
Potência total de elevação: é a potência
N, = '1 . Q . H,
N~ = '1 . Q . Hm
H,.
110121
I
.J.
simplesmente
j I
carga dinâmica ou pressão dinâmica
O rendimento
-
~
I
0" H~
-
H..
I
I- = - Rendimento
110131
10.3.3.2 Altura total de elevação H.
1
11,1
-
É a energia total cedida pelo rqtor do ventilador ao fluido. Uma parte desta energia, H. se perde no próprio ventilador por atritos e turbilhonamentos (que se designam por perdas hidráulicas), de modo que sobra para a altura útil
[
H. = H.
- H,
I
I
110.14
-
I
:1
il.
cedida pelas pás do rotor ao fluido.
I
110.17
I
(BHP),
é a potência
fornecida
I
pelo
110.18
é a relação entre a potência
1
-~
p
I
Rendimentos
aproveitada
e a fornecida.
Temos, no caso dos ventiladores,
110191
mecânico
I
11020
1
11021
1
Rendimento total
11"
ti
I
Rendimento hidráulico
é o ganho de energia cinética do fluido em sua passagem pelo ventilador, desde a entrada até a salda da caixa.
,11
/10.16
I
10.3.5
~ -~
representa o ganho de energia da pressão do fluido desde a entrada (índice "O") até a saída do ventilador (índice "3").
I
N. = 'Y. Q . H.
pelo ventilador.
- Potincia motriz, mecânica ou efetiva, ou ainda brake horse-power motor ao eixó do rotor do ventilador
carga estática, pressão estática, PE, ou pressão manométrica
I
[H,'
Potincia útil: é a potência ganha pelo fluido em sua passagem
I I
Graças a esta energia recebida, o fluido tem capacidade para escoar ao longo de tubulações Esta energia útil consta, como mostra a fórmula acima, de duas parcelas:
110.15.1
I
10.3.4 Potências
10.3.3.1 Altura útil de elevação H. ou pressão total
..1
H~ = H. + Hp
""
~
I
Rendimento
volumétrico
10.3.3.3 Altura motriz de elevaçãoH.. I
É a energia mecânica fornecida pelo eixo do motor que aciona o ventilador. Nem toda esta energia é aproveitada pelo rotor para comunicar ao fluido a energia H" pois uma parte se perde sob a forma de perdas mecânicas Hp nos mancais, transmissão por correia, de modo que podemos escrever que \
1
~
=
Q
~ Q,
I
1,0221
~ VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
170
{
VENTILADORES
sendo
171
poderíamos calcular diretamente:
Q o volume de gás realmente deslocado pela ação do ventilador, Q/ o volume de gás que fica continuamente circulando no interior do ventilador em conseqüência das diferenças de pressão que provocam recirculação interna de uma parcela de gás. É designado por vazão de fugas. Quando se menciona potência motriz.
potência
do ventilador
nos catálogos,
normalmente
está-se
fazendo
referência à
Q'~
N=
3.600 x 75 x '1/ 6P= H Q
= 36 mmHzÜ = 36 kgf/m2 = 18.000 m3/h
~=70%
I
EJ
N.~dH.=Y~H.1
18.000 x 36
N=
3.600 x 75 x 0,70
= 3,42cv
7
10.4 GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS Quando
---------.......
[N=dH ,"-
\ <:1
Existem certas grandezas de importância no funcionamento e comportamento dos ventiladores, podendo Il1csmouma adequada combinação das mesmas permitir a escolha do tipo de ventilador para condições preestabelecidas. . Estas grandezas, por caracterizarem as condições de funcionamento, são denominadas características.
= Vo, Hu = H, e temos para a potência motriz:
V3
EXEMPLO
'11
." /'
~~;,YP '<
13
10.1
Qual a potência motriz de um ventilador com pressão efetiva ou absoluta de 36 mmH20 com uma vazão de 5 m3/s de ar com peso específico 'Y = 1,2 kgflm3, admitindo um rendimento total 7) = 0,70?
Solução: A potência
motriz expressa
em cv é dada por
N='Y.Q.H 75 . 'I) onde
São as seguintes:
--
=
=
5 m3/s
~
18.000 m3/h
As equações de que se dispõe para estudar a interdependência entre estas grandezas não permitem quese possa pretender realizar um estudo baseado em considerações puramente teóricas. Recorre-se a ensaios delaboratório que permitem estatisticamente exprimir a variação de uma grandeza em função de outra. Comos valores obtidos nos ensaios, os fabricantes elaboram tabelas e gráficos que publicam em folhetos ecatálogos, permitindo aos usuários dos mesmos uma fácil e rápida escolha do ventilador e uma análise 00comportamento do mesmo quando ocorrem variações nas grandezas representadas. As curvas que traduzem a dependência entre duas das grandezas, uma vez fixadas as demais, chamam-se As mais importantes
p
36 (kgf/m2)
a uma pressão de 36 kgflm2. Como 'Y = 1,2 kgf/m3, temos para H em metros
=
30 m coluna de ar
H = -:;- = 1,2(kgflm3) li~! ' Observação: l
:11
1 kgflm2 corresponde a 1 mmH20 1 mmH20 corresponde a 0,0001 kgflcm2
;1..
Podemos IIII!I
N=
são:
é igual a 36 mmHzÜ
Mas 36 mmH20 correspondem de coluna de ar:
:~i
pÇlr segundo);
a) Para um valor de n constante: variação das grandezas H, Nm e 'I) em função da vazão Q. b) Variação das grandezas H, Q, Nm e 'I) em função do número de rotações n. c) Curvas de igual rendimento no campo das grandezas Q e H.
'Y
(
fi (radianos
CII1Vascaracterísticas.
= 0,70
A pressão
angular,
- vazão, Q; -- alturas de elevação (útil, manométrica e motriz); potências (útil, total de elevação e motriz); - rendimentos (hidráulico, mecânico e total).
'Y = 1,2 kgflm3 é o peso específico do ar Q 'I)
número de rotações por minuto, n, ou a velocidade diâmetro de saída do rotor, d2;
escrever:
1,2 x 5 x 30 = 3,42 cv 75 x 0,70
A Fig. 10.13 mostra, em porcentagens, como variam H, Nm e 'I) em função de Q para um certo número nde rpm, no caso de um ventilador de pás para trás. Esses ventiladores proporcionam muito bom rendimento e a curva pouco inclinada da potência Nm mostra que o motor pode ser dimensionado para cobrir ampla faixade utilização de valores da descarga. A Fig. 10.14 apresenta curvas análogas para o caso de um ventilador com pás para a frente. Esses ventiladores têm uma faixa de utilização bastante estreita (limite inferior condicionado pela instabiidade e limite superior, pelo baixo rendimento). Só devem ser usados em sistemas onde as variações de cargaH e da descarga Q forem pequenas. São em geral mais barulhentos a apresentam menor rendimento queos de pás para trás. A Fig. 10.15 mostra o aspecto das curvas dos ventiladores de pás radiais. Apresentam para a curva
~ função de IIStável.
Q um ramo ascendente e um descendente, com um trecho entre a e b de funcionamento
A Fig. 10.18 permite a escolha de um ventilador radial, quando são dadas a vazão em m3ts e a pressão ~ométrica em mm de coluna de água (c a). Trata-se dos aparelhos da Ventiladores GEMA. O gráfic.o lldica o campo de trabalho de cada tipo. A Fig. 10.19 mostra o rotor de cada um dos tipos. Em certos ~,mais de um formato de ventilador pode ser empregado. Determinado o tipo (ou os tipos) aplicáveis, ~l!I~ressado solicita ao fabricante que lhe forneça as curvas características correspondentes VIra ser possível um melhor conhecimento das condições de operação e do rendimento.
~
ao caso a fim
VENTILADORES
17~(
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
172
PÁ COM PERFIL
+~iH N.. 'l
N..
DEASA
-~
N.. H
.
H. ~~11 ~stohCO .,1, I
H
n ,
I
. rpm.\
'.0
o
100
::::- -r~'--T-
90 00 70
60: 50
/
,o 20
r
~~/1i
~
I II
/ //
/ I
I
O( Iig. 10.16 Curvas características Ibr tuboaxial.
~'t--
"-
I" I
30
50
60
10
"-
'-: a 0/.
00
Flg. 10.13 Curvas características de um ventilador com pás para trás, perfil em asa.
~
ii ,Iil::
.,rl:' i
H '1
~!':
. .~ ;,'1 .
!f~1
~
Fig. 10.17 Curvas características de um venti-( lador axial com pá em perfil de asa. Usado para baixas pressões e grandes vazões.
"-
10 I / o
de um ventila-
CAMPOS DE TRABALHO PARA ESCOLHA DOS VENTILADORES RADIAIS. GEMA
ILG
Fig. 10.14 Curvas características de um ventilador de páspau frente. Pressões elevadas. Bom rendimento.
~
H
1
N..
o o
(
"
'li' I
i
,[1([ Ir
~i l
"il'l
'
."1..1 ''
Iic'"
L-........-
:11
Flg. 10.15 Curvas características de um ventilador de pás retas radicais, a-b é o trecho de funcionamento instável. Pressões médias. Rendimento médio.
nlo10.18 Gráfico de quadrículas para escolha de ventilador centrífugo da indústria Ventiladores GEMA. Onor.....
~"
( (
----
F"""'"'mt1I',. IK\an: . .
/
.1
ROTORES DE MESMA CARCAÇA
1
,
VENTILADORES
:"' ' :~I:
175
'
!!I . ' . .I . "
"I1 1
EXEMPLO :
"
l'j:
,
GEMA
que deverá
ser escolhido
para uma vazão de 0,06 m3/s = 215 m3/h e uma
pressão de 120 mm de coluna de água? SOluçãO: Entrando na Fig. 10.18 com estes dois dados, as coordenadas correspondentes se cruzam em um ponto daquadrícula referente ao ventilador tipo RP. Em seguida, consultando a Fig. 10.19, vemos o esboço do rotor tipo RP, suas aplicações e outros detalhes.
;'Ii' ';1
1Q.1
Qual o ventilador
"
I , ROTOR TIPO A
ROTOR TIPO M
Fins Industriais leves. aspiraçAode ar, gás. ya~ (35O"C) pores~ pó e fumaças, transpone de materiais leves. . Rev8.lImenlo: De qualquer espécie e espessura.
ApUcaçAQ: Fins industriais meio. pe:!l8dOs. Transporte de (15O'C) materiais como cavacos de madeira. pó de 's' meril, reslduos de poli. triz . cereais em grlo.. Revestimento: De qualquer espécie e
Apllc:açlo:
ROTOR TIPO L
ROTOR TIPO T
ApUcaçlO:
Fins industriais pesa. dos. Materiais abrasl. (35O'C) \'Os, corrosivos. outras condiçOes de serviço extremamente severas, executando, quando ne. eu'sArio, ai palhelas em material. apropria.
espessura.
Apllcaçlo: Fins industriais nOr. (:J5O"C) mais. como ar.;tI. Vapor . fumaça, Reve.Umento:
.. . ' .. Deseja-se remover, em um sIstema d e exaustao, materiaISab raslVOSem cond lçoes severas, sen do a vazao
EXEMPLO ~O.3
De qualquer 8Spécit e BSp8SSUla até 1 1t'nI,
.
necessária de 20 m3/s
= 72,000
m3/h e a pressão de 200 mm ca. Que ventilador
GEMA
seria indicado?
....
SOlução: Para Q = 20 m3/se H equesão:
ROTORES DE MESMA CARCAÇA
-
a que corresponde
= 200 mm
ca, obtemos na Fig. 19.18 um ponto situado entre duas quadrículas
ao tipo B;
Ap, Ikp/m2)
Motor
Rotor
PlkWI
u (m/.1
". Ir,.) AclonamentO
--I)
ROTOR TIPO B Apllcaç60:
F"lOsde confano. observado o limite de 26 mIe (3SO"C) na velOcidade circunfe. rencial. fins industriais leves. COO'lOer limpo OU levemente empoeirado e gases quentes. Revestimento: Oe qualquer espécie li es~saura.
ROTOR TIPO F
ROTOH
TIPO
Apllcaçh:
Fins tndustriais como ar. g6s. (10CtC): e vapores com até 2.000 mm R.ve.tlmento: Não aplicé.vel. Fabrlcaçlo: RolOf em aço
Apllcaçlo:
FI'Isdeconfor1O.com ai. ta silenciosidade. 11m!. (40'C) tando a velocicladedoar da boca de salda em '0 mIa. Revestimento: De Qualquer espéCie. espessura até 1 mm (di. ficuldade para lençol de PVCI.
....
ROTOR TIPO PE Aspiração de p6. ar. g6.. fu~u. vapor,.. (6O"C) fibrllhas. Tran.polt, pneumAtic:o de dIwno8 materiais. Rev..tlmento: Qualquer espêóe .... pessura até 1 mm. Fabrlcaçlo: Ferro ou alumlnio futd. do, aços carbono. IÇO inoxidável. bronz.....
RP
ou atum"-
80
'"
""
i
'" w > w
8..
.(mmCA)
z o
DE ATÉ DE ATÉ DE ATÉ
..
BCF
311 1.8540,35 200 18 500 350 o
o
FCS
311 1.6780.35 110 5
PREssAo ESTÁTICA (mm)
vAZÃo DE AR
(m'ts)
Z O Ü Õ o a:
60 350 o
T
335 814 0,04 10
R
273 894 0,04 5,5 20 2.000100
AH
20 1.700350 o
o
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MH
310 1.8350,08 50. 18 500. 350 o 310 1.6350,05 50 14 500 350
1::1
lSO
310 1.6350,05 40
14 500 350
o
o
o
o
o
o
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o
o
o
o
o
o
PE
263 432 0,04 2,3
9
o
o
o
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Fig. 10.19 Ventiladores centrífugos GEMA. Escolha do tipo. ._<~~
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Radiais
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-
10
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O
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Série 20, Tamanho 20 RU - 450,
,c -. r~;"
'
'JI
11'
VENTILADORES
"I 'I
~
i
-
.
,
1
:;~! ,
177(
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
176
,
~~MPLO10.S I Um ventilador
a que corresponde aos tipos A, M e L. Consultando a Fig. 10.19, vemos que:
-
o tipo B é adequado a "ar limpo ou levemente empoeirado"; o tipo A, a "ar, gás, vapores, pó e fumaças e transporte de materiais leves"; o .tipo M,- a ::transporte de materiais como cavacos de madeira, pó de esmeril, resíduos de politrjze cereais em graos ; o tipo L, a "fins industriais pesados, materiais abrasivos, corrosivos e outras condições extremamente severas" .
-
Q' = Q'
optar, então,
pelo ventilador
GEMA
Na Fig. 10.20 vemos um gráfico de curvas de variação total da pressão I1p" expressa em kPa (quilopascaI) em função da vazão para vários números de rpm do ventilador radial 20 RU 450 da HURNER do Brasil
-
obter
Q
= 4.000
m3fh e I1p
= 20
kP/m2. Acionamento
direto (M). Posição do bocal GR 45 (boca de sarda
pela parte superior, formando 45' com o plano vertical que passa pelo eixo).
~
5x
I.7S0
1
( )= 1.\50
n1
11.5 mmHp
n') 1.750 ' N' = N. - = O.33x ) = 1.16n ~ 1.150 n'
EXEMPLO10.4
(1 kPa 0,1 m ca). Determinar a potência do motor, o número de rpm e o rendimento do ventilador necessário para se
se o ventilador
-
n'~
tipo L.
estas grandezas
62 x I.7S0 = 94.3 m ,!min l.ISO
n' n
H'=H'-= Devemos
girando com 1.150 rpm soo uma pressão estática de 5 mmH10 proporciona uma vazão(
de62 m '/min e ahsorve uma potência motriz de 0,33 op. Que valores assumirão girarcom 1.750 rpm?
2.' caso: Rotores
semelhantes
geometricamente.
com o mesmo
número
de rotações
por minuto
e mesmo
I
Ruído.
Solução: Com os valores acima, determinamos um ponto, correspondente a
-
-
~"
potência de 0,55 kW; n = 680 rpm;
I%
"
(%)'
[
1\028
I
1\0291'
I
1\030
f
rendimentototal." de aproximadamente74,8%.
o ventilador Hurner será especificado da seguinte maneira: Ventilador
radial Hurner
do Brasil 20 RU 4501M -GR
45; 680 rpm; 0,55 kW.
Se o acionamento fosse com correia (R), o número de rpm do motor seria de 1.150, reduzindo para
1
H'"
I
~ - (%)'
680.
10,5 LEIS DE SEMELHANÇA
~
N"
(%)'
I = Podem-se, a partir do conhecimento das condições com as quais um ventilador se acha funcionando, I aplicando as chamadas leis de semelhança, determinar os valores das diversas grandezas quando uma ou mais dentre elas sofre uma variação. Por meio de um modelo reduzido, conseguem-se, pela aplicação dos l'caso: Rotores geometricamente ocasodos modelos reduzidos. princípios de semelhança geométrica, cinemática e dinâmica, estabelecer as grandezas correspondentes de um protótipo, que, por suas dimensões ou elevada potência, não poderia ser ensaiado no laboratório. Resumiremos as conclusões deste estudo, cujo desenvolvimento escapa aos objetivos deste livro.
1.. caso: Para um dado rotor, operando com o mesmo fluido, Q é proporcional a n, H é proporcional ao quadrado de n, e N, ao cubo de n, isto é,
I
Q" ao,. rejo%
-~
18"a'o"~~~1
iJ ~ ~'
'1 1
~:,
I N~,o.~-~
t
.~ ;.",
I
I
I
IO~
J
L:J
G
[-~
-
Q
( ~ ) (%)
~ -8 (~) (%)' r-' 4.'
N
( ~) (%)
semelhantes,
mesmo fluido e número de rotações diferentes.
I'
É, em geral,
I
11031
I
110321
I
(
J
I
caso: Mesmo rotor, fluidos diferentes. Designemos o peso específico do fluido por 'Y(kgf/m3)
1033
~
.,
.
-
Se H' = H (mesma pressão),
~
"'~
--
'*i 178
VENTILADORES
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
1
então,
-
Q, n e N são proporcionais
a
179
Observa-se que para certas faixas de valores de n, a caracterização não é rigorosa, isto é, pode haver
VY
JI!aiS de um tipo de roto r aplicável. ~PLO 1M Qual o tipo de ventilador
Se a descarga em massa (massa escoada na unidade de tempo) for a mesma, isto é
~rnmH20
admitindo
para uma vazão de 1,2 m3/s capaz de equilibrar
uma pressão
estática
de
que o mesmo gire com 750 rpm?
p.' = p. SoluçãO: Calculemos
Q
'Y'Q'
-
g
a velocidade
específica
, sendo 'Y0 peso específico.
g
Então, 1 Q, n e H são proporcionais
a
Q
= 1.200t
H
=
n
= 750 rpm
. ç\
80mmca
'Y
16.123rpm
n, = 16,6750 y'1.200
e
~=
N::
1 -'
i
Para o valor n, = 16.123, o gráfico (Fig. 10.21) indicaria ventilador
Se n' = n e Q' = Q,
centrífugo
com pás para frente.
10.7 COEFICIENTES ADIMENSIONAIS
então: H::
No projeto dos rotores de ventiladores empregam-se coeficientes baseados em ensaios experimentais tOaconstatação do comportamento de inúmeros ventiladores construídos. Uma vez calculada a velocidade específica, sabe-se o tipo de rotor. Conforme o tipo, adota-se valor correspondentepara esses coeficientes, de modo a se determinar a velocidade periférica e o diâmetro externo daspás. Os coeficientes de semelhança referidos mais conhecidos são os de Rateau, se bem que haja outros,
'Y
e N :: 'Y, isto é,
comoos de Eiffel, Joukowsky
H'
-=-
'Y'
H
'Y
e, mais recentemente,
os propostos
pela Sulzer.
A Tabela 10.1 apresenta valores para os coeficientes de Rateau correspondentes aos vários tipos de
e
N' = L. N
ventiladores.
'Y
Tabela
10.1 Coeficientes
de Rateau para ventiladores Ventilador
10.6 ESCOLHA DO TIPO DE VENTILADOR. VELOCIDADE ESPECÍFICA Suponhamos um ventilador que deva funcionar com n (rpm), Q (m31h),H (mmH20) e N (cv). Podemos imaginar um ventilador geometricamente semelhante a este e que seja capaz de proporcionar uma vazão unitária sob uma altura manométrica também unitária. Um tal ventilador se denomina ventilador unidade e o número de rotações com que iria girar é denominado velocidade espedfica (embora se 'trate de um número de rotações e não de uma velocidade) e designado por n,. . Segue-se que todos os ventiladores geometricamente semelhantes têm (}mesmo ventilador unidade, cUJo forma caracterizará, portanto, todos os da mesma série. A larga experiência obtida pelos fabricantes de ventiladores permitiu-Ihes estatisticamente selecionar o tipo de ventilador e a forma de rotor, segundo o valor do n,. Esta escolha se baseia no fato de que existe, para um conjunto de valores de H, Q e n, um formato de rotor de ventilador que é de menores dimensões e menor custo e que proporciona um melhor rendimento, sendo, portanto, o indicado parao caso. A velocidade específica, na prática, é calculada pela fórmula
Coeficiente
Fórmula
de vazão
/)=-
Q
Centrífugo
Hélicocentrífugo
Axial
0,1-0,6
0,3-0,6
0,4-1,0
0,7-0,3
0,4-0,2
0,3.0,1
Uz' de pressão
p.=-
g'H lPz
10.8 VELOCIDADES
PERIFÉRICAS
MÁXIMAS
Não se deve operar com velocidades de ar elevadas tanto no rotor quanto à saída do ventilador. Velocidades periféricas elevadas produzem vibração das pás e ruído acima do aceitável. A Tabela 10.2 indica valores máximos para a velocidade Uz, de saída do rotor e V3, de saída da caixa do ventilador.
{(ii3
I
,!UII: ." "
n," 16,6nVllI
H (mm ca)
Q (t . ,-')
G
tnMPLO 10.7
Suponhamos
Q'" 5 m3/s
A Fig. 10.21 permite a escolha d?.t'!pll.do ventilad~r em função da velocidade específica, n,. ~--.
que se pretenda
e
um ventilador
pressãoH = P 'Y
para
32 mmca
e
n = 600rpm
180
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela
VENTILADORES
10.2 Valores da velocidade periférica caixa do ventilador V3
Pressão estática à saída da caixa do ventilador P3 -:y (mmHzO)
Pás para frente m/min
fpm
457 533 610 686 762 838 914 991 1.067 1.143 1.219
1.500 1.750 2.000 2.250 2.500 2.750 3.000 3.250 3.500 3.750 4.000
'z ..
Velocidade de saída da caixa, V3
Velocidade periférica, Uz
6,34 9,52 12,69 15,87 19,04 22,22 25,39 31,73 38,05 44,43 50,78
~~.'il
Vz e de saída da
fpm
2.400 1.036 3.650 1.173 1.280 1.200 1.463 1.800 1.615 5.300 1.768 5.800 6.200 1.890 6.800 2.073 2.286 . 7.500 8.200 2.499 2.743 9.000
mlmin
fpm
305 335 366 412 457 503 549 610 671 732 793
1.000 1.100 1.200 1.350 1.500 1.650 1.800 2.000 2.200 2.400 2.600
rplll)sabemos que a velocidatle
=
60
. Vz 21T . 'z
60
n .. \'af8Uz
.. 34,6m
= 0,537 m,
. S-I e,z
60 x 34,6
-
n ..
do roto r?
2 x 3,14 x 0,537
16,6 x 600 V5.õõõ
70.427
~
13,45
=
é dada por
Logo,
Solução: Calculemos a velocidade específica do ventilador n,
periférica
.n
27T'
Uz ..
ru: ,;ri! 1:~
Qual será o diâmetro
V/0,5 x5 31,7 = 0,561m
.com os valores de Vz e 'z podemos verificarse ireinos obter o número n de rpm estabelecido(600
Pás para trás m/min
181 (
o valor de n calculado
= 615,pm
(615 rpn;J.)é aproximadamente
igual ao valor estabelecido
no enunciado
(600 rpm).
52.362 rpm
10,9 PROJETO
DE UM VENTILADOR
CENTRÍFUGO
Pelo gráfico (Fig. 10.21), vemos que podemos usar ventilador centrífugo com pás para trás ou mesmo ventilador
axial"tubular
com diretrizes.
A Tabela 10.2 nos indica para . de pás pa~a trás. Vz
Optemos
12 =
pela primeira
solução,
32 mm ca uma velocidade
mais simples. periférica
de 2.073 m/min,
Determinar para rolo!
'Y
as dimensões
m/min
na Tabela 10.1 que o coeficiente Adotemos li = 0,5.
li=~
Mas,
de Rateau
li para vazão é de 0,1 a 0,6, para
f?
-
/
- V 0,5
5
do ar
ventiladores
que
= SO mm
de coluna de água
'Y
= 1,2 kgf/m3 a 20'C e 760 mmHg
= 725
a)Altu,a monomét,ica
H=
~
t:.p
Número de rpm n
Q (m3. S-I)
Vz' ,z
logo"z =
sabendo-se
= 34,S m . S-I Peso específico
Vemos centrífugos.
de baixa pressão,
Vazão Q .. 300 m3/min = 5,0 m3/s = 5.000 eis Pressão diferencial
= 2.073
principais de um ventilador
p
-
-:; -
80 (kgflmZ) = 66,6mcolunade ar 1,2 (kgflm3)
= 0,537m
x 34,6 b) Velocidade especifica
Podemos
também
i,
fi
/J.=-
g'
calcular 'z usando o coeficiente
H
/J.compreendido
de pressão /J. de Rateau.
Para Q (e
.
çl) H (mmHzÜ) n (rpm)
=
5.000
=
725
= SO
entre 0,7 e 0,3
Ui e aplicando a fórmula
10.34, temos
Adotemos /J. = 0,4
nVQ li,
Vz = ,~! 'I
~g
= 31,1m . çl . H = V/9,SI 0,3 x 32 /J.
e, portanto, teremos para o raio 'z
725yTIjõõ'
= 16,6,,;;;; ~ H3 li, = 16,6 x.= ~S()1
= 31.813'pm
Pelo gráfico da Fig. 10.21, vemos que podemos usar rotor centrífugo de pás para frente, pás para trás Oude saída radial. Adotemos esta última solução por conduzir a simplificação neste exercício. .. {
...
ti J82
.:.{f
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
.
VENTILADORES
,.altura de elevação (energia cedida pelas pás ao ar) é
pá. para frenf.
Vi
a ...
I li
J.
I
~if
!
:: c . U
H,=Radial.
Sea boca de saída tiver a mesma seção que a de entrada na caixa, V3 = Vo, de modo que
pd. para Ir",
i:ft 1
g
@ @
I
H. = H
Em tubo COMdlr.trlz..
i:,;,; ~; ~,
\ H. = 8 . H. =
.
. «
Õ
. -Vi = H g
E..lubo !.dlllitamos 8 = 0,80 para o "rendimento
- fi9-
u= z
H'"co ab.rta
::
-=
A velocidade
8
específicas
~.
H
~ 9,81 x
8
hidráulico",
66,6
0,80
Portanto,
-- 286'T/1.-1S I
d) Diclmetro do rotor
o ...
Flg. 10.21 Velocidades
8
para os diversos
n
gO ..
§ 50!
-
§ :i!
§O ...
-
c)
S
§O 2
§
~
periférica
é dada
por
UI = 'fT. Dz . n
R - .. I:SI r,1I1 o o ...
60
Logo,
tipos de ventiladores.
DI = 60 . Vz 'fT'n
c) Velocidade periférica do rotor d salda da pá Como a pá é de saída radial,l3z
'.
60 x 28,6= 0,753 m Dz='1T x 725
= 90', logo,
tg~ = Oe e) Velocidade V. de entrada do ar na boca de entrada da caixa do ventilador
Vz = VIl2
Segundo Hütte
(Manual do Construtor
de Máquinas)
V. se acha entre 0,25 v'2gH e 0,5 v'2gH
\
No caso, entre 9,0 e 18,1 m
)
AdotemosV. = 15 m
---
. S-I
' S-I
Q Didmetro D. da boca de entrada do ventilador
Q
'1I"~
~
4
o.
,
V.
, .". 'í4Q
D.=:,,~ 'fT"
, f.
.
"
Flg. 10.22 Ventilador
centrífugo com pás para trás, saída radial.
I
[4XT V.
= " ~'fTx
15
= 0,651m
g) Dit2metro do bordo de entrada das pás Weismann recomenda,
'.I!
para Ap O!Õ 100 mmHzO
183
VENTILADORES
VENTILAÇÃO tNDUSTRtAL
t84
r
= 1,25a 1,4
D2
DI
V,]o.d..,"]",,,.. ,"md. do,"" VI
W, = -
cos (31
Adotemos
o primeiro
r..
22,9 -I = = 25,9m . s 0,885
desses valores
- Diâmetro da boca da saída D, = D2 .;- 1,25 = 0,753 + 1,25 = 0,602 m Adotemos h) Largura das pás
= ~47T x.
dJ A velocidade
meridiana
(radial)
de entrada
do ar no rotor é adotada
com um valor. um pouco inferior
ao da velocidade na boca de entrada da caixa do ventilador, isto é,
Admitindo
.
fazer Vml = 12 m
N=~H
Q
5
7TD, . Vm,
'7/
~ 7T4 xx 18~ = 0,595m
=
= 0,70 para o rendimento total,
çl
A largura b, das pás será: bl=-=
Q V3
\
j) potência do motor do ventilador
V ml < V. Podemos
= 18 m . çl
V3
75 . '7/
1,2 x 5 x 66,6 = 7,6cv 75 x 0,70
= 0,220m
7TX 0,602 x 12 10.10 ESCOLHA PRELIMINAR DO TIPO DE ROTOR
.Para simplificar e reduzir o custo de fabricação,
adotaremos Os fabricantes apresentam em seus catálogos diagramas de quadrículas ou outros polígonos representam oscampos de emprego dos vários tipos de ventiladores de sua fabricação. Na Fig. 10.18, vemos apresentado um gráfico do fabricante Ventiladores GEMA para facilitar ao usuár" a escolha do tipo de ventilador centrífugo. Uma vez escolhido o modelo, o fabricante fornece as curva.
b2 = b, = 0,220m i) Diagrama ,das velocidades
aelecorrespondentes, para o prosseguimento do projeto da instalação. . A Fig. 10.23 representa um gráfico desse tipo para ventilador axial da Flãkt Técnica de Ar Lida.. aFig.10.24, um gráfico para ventiladores ílxiais tipo PV da Sulzer.
- Velocidademeridianade saída
V- = .
5
Q
7T' d2 . b2
= 9,6m . S-I
7T . 0,753 x 0,220
- Velocidaderelativaà saída da pá
~deor.~/h
2000
3000
5000
10000
20000
100000
010000
200000
~
A saídasendo radial, W2 = Vm2= 9,6 m . S-I 1000
- Velocidadeabsolutade saída da pá V2 = v'r4 + Wr = \1'28,62-+- 9,62
-
\1'817,% + 92,16 = V2 = 30,2m . S-I soa
Velocidade periférica à entrada das pás
400
!:i=!!.!. V2
300
D2
..
D,
V, = V2. -
D2
, I
-
0,602
= 28,6 x -
0,753
= 22,9m . ç
Ângulo de inclinação das pás à entrada do rotor tg131=
Vml
-
VI
13, = 27"39'
12
=-
22,9
I
. \
e e
2 2
2 2 o
1
'000
~ 1
-
0.3
0.4
0.5
1
2
3- - --4
~-
10
20
Vazãode or. m'5/5
= 0,524 I
..FIg.\~.23 Quadrículas para escolha de ventiladores HC da Flãkl Técnica de Ar Ltda. I
i~
<.>
~
80
IOOt~ o.
"
~
-"
186
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
VENTILADORES pv
A
B
C
D
e
1125
1010
960
910
1100
120
14eO
1318
1260
1210
1460
180
2000
1720
1880
1810
1900
200
2500
2123
2075
2018
2385
P
Q
R
9Q
900
200
417
102
120
1200
280
480
138,5
180
1800
313
810
189.5
200
2000
415
750
215
9Q
T JL-..
Conjunto
cem polia na ponta do eixo livre para el4trk:o alravés de r.orrela.
1I
I I I
I
IJ i
,
ao 80
"
PV.12O
~
a:
:!
tJ
-1-
20
r:= I
10
""
,
f-r J~ ~~
F 1\
tl-
j-
I
I
I
I
'
~ I I í\ I\.
r\
I. 'I;l
\'
\
I,'t' \ \
BCiOnamento
\ \
\
\
"
, Os'desníveis entre "e" e "O", entre '~O"e "3" ai~ necessitam ser levados em oonsideração.
e entre "O" ,e "4", no caso de instalação de ventilação,
Indireto
I
I I ~PV"80 J::.l:"-t!. :i: ",;,',~.~ I I \ +- ~- ~k
\
! ~
\\ ,~, " I
~
Hu H (mon~trico)
\~ \
p. T
U
1
,-
jl..
-t -+-J~
J,
iIP
1~ .,
"
h.
"1'-Ir:"r'~~,~ ~--I-FILTRO
I f#P o '"i{P -r;!I .-1-- ~I'~~-
~
v: 29
I
I
. ,:5. \
"
V.e se4isp,ersana atmosfera. .
v: 29
~'
L-
(o Em seguida, insufla o ar a partir da boca de saída em "3", ao' longo de um sistema de dutos no qual seachainserido um filtro, um ciclone, ou um lavador de gases. O ar sai do ponto "4" com uma velocidade
I
-
pv.~
40
~
moto,
-fF r- -- I:f-..:. ti
~ 100
JIIOuma perda de carga.
COConsideremos a instalação representada ntepoluidora e que nele penetra em "O". na Fig. 10.25. Um ventilador aspira ar contaminado por uma
Conjunto ventilador acionado por motor .létrlco ocoplodo di.... mente na ponta do eixo. com
200 I)
.
-
\
-
LI
T. -
~ ~ o.
Graças a esta energia, o gás irá vencer as resistências ao longo do sistema e sairá ao final do duto oom . ... .d 1 (Vi) " . ' d á b uDlaenerglacmettca resl ua que 2g que se Isslpar no meIo am tente e que pod e, portanto, ser computada ,
pv
187
"'!
r
2
6
7 8 9 10
20
30
40
50
60 70 ao 90 100
VAzAomJ S
-TIPO - PV.90. - 120,160E200COM4
DOMINIO DE APLlCAÇAo DOS VENTILADORES EB PÁsGIRANOODE720A 1.750rpm,
nc. 10.25Instalação típica de captação e filtragem ou lavagem do ar contendo impurezas.
Flg. 10.24 Ventiladores axiais tipo PV da SULZER.
Apliquemos a equação de conservação de energia entre "e" e "O" (equação de Bernoulli), considerando como plano de referência o que passa por "O"
10.11 CURVA CARACTERíSTICA As instalações
de ventilação
industrial
h + E!. + ~ =h +~+ ' 'Y 2g o 'Y
DO SISTEMA
~+J 2g .
utilizam em muitos casos, como vimos no início deste capitulo,
dutos com peças e acessórios (filtros, lavadores, registros etc.), constituindo o que se denomina um sisten:a lendoJ. a perda de carga na aspiração, de "e" até "O" e ho = O
de dutos. Este sistema oferece ,resist€ncia ao escoamento e que provoca uma perda de carga, isto é, de energia, de modo que, à medida que o gás escoa no duto, sua linha energética irá baixando. Para que o escoamento se possa realizar ao longo do duto, é necessário, portanto, que o gás receba essa energia que será dissipada, e sabemos que o ventilador é a máquina destinada precisamente a este fim. . O gás ao passar pe!o interior uma referida vimos,energia é igual que, a
,H. =
:1 '
i'
P3
- Po + 'Y
11. !
do ventilador
à unidade
VI
- vg 2g
(boca de entrada
de peso de gás, se denomina
até a boca de saída)
Mas~ = H. pressãoatmosférica,expressaem mmHzO.Podemosincluir
, 'Y recebe do mesmoI perda,decarga J.o desprezando
altura útil de elevação,
H., que,
colIJO
I
oU
".
..
~
h.. neste caso, escrever
-'Y + -2g.'Y+ J e po
p.
+
~
como fazendo parte da
2g
~ -2g = Hb - J .
~/ Ap1iqu~mosa equação entre a saída do ventilador ("3") e a saída do duto ("4"), tomando como plano referêncIao que passa pelo centro do ventilador:
t88
VENTILAÇÃO INDl:STRIAL
p,
vi
i + -"- + ~ 'Y 2g
,_O
=
h4 +
VENTILADORES
-P4 + 'Y
H
v~ + J, 2g
olIuro
(
In:
rpm.\
monometrico
Curvo corocteristico~o
1'1
r 'l, ';ll
sendo J, a perda de carga entre "3" e "4", e i, o desnível entre "3" e "O". Desprezando
i e h4e notando que
~
sistema é normalmente
189 (
a pressão atmosférica
(J+
H h podemos escrever
~
)
'Y 11
!!!I 'I'
PJ
vi
'Y
2g
- +-
1111111
V1
= H~+ -
Pressão de operação do ventilador
+ l,
2g
1;~I .
',wi j!~::J 11:1'.1 pê'
'Y
i~/1,
~
H. = PJ +
'Iiii. " i'~i I itj, I .
Curvo coroct.ristico ventilador
A equação da altura útil de elevação pode ser escrita sob a forma
2g
-
(
p" + 'Y
V;!, 2g
) Q
Substituindo
pelas expressões V1
-2g
H. = H~ +
+ J,
. --
l" + l, +
acima, teremos
fII. 10.26 Determinação do "ponto de fUllcionamento ventilador-sistema".
- (H~ - J.)
2g
.
H
v2 --=
ou H. = 1 +
Q vozao
vazõo de operoçao
H
H
do
o H'
V1
H't----H -----.1--
2g
H
sendo J a perda de carga total do sistema, isto é, a soma das perdas de carga de todos os componentes do sistema.
~
A curva representativa das perdas de carga (incluindo o termo
i.), em função da vazão (Q), denomina-se 2g VaziS.. VoziS.. curva característicado sistema.Para traçá-Ia,escolhe-seum certo número de valoresde Q e calcula-separa V2 cada um desses valores o valor correspondente das perdas 1 + ~. "a, 10.27 Efeito da forma da curva característica do ventilador sobre a vazão. 2g Como mencionamos acima, o ventilador deverá fornecer essa energia que irá ser perdida. Devemos, portanto, cotejar a curva característica principal do ventilador H = f (Q) com a curva característica do sistema. O ponto de encontro das duas curvas fornecerá as raízes comuns às equações das duas funçóes geral, os fabricantes desses equipamentos fornecem dados a respeito da perda de carga nos mesmos. Quando a curva do ventilador apresentar um ramo ascendente e um descendente, deve-se procurar e, portanto, caracterizará os valores de Q e de H com os quais o ventilador associado àquele determinado sistema irá operar. Por isso, este ponto é chamado ponto de operação ou ponto de funcionamento. Vt-se, queo ponto de operação fique no ramo descendente e debaixo do início do ramo ascendente, pois se poderia portanto, que é a curva do sistema que irá levantar a indeterminação quanto aos valores de Q e H COI1l demonstrar que a região entre a e b na Fig. 10.27 apresenta uma certa instabilidade na operação do ventilador.
,
I
os quais o ventilador irá operar. Um ventilador com curva característica
"achatada"
apresenta
10.12 CONTROLE DA VAZÃO
de vazão, quando
,uma ampla variação
varia a altura de elevação em razão do regime de operação do sistema. Quando a curva S do sistema para as condições normais passa para a situação S' (com maior perda de carga), a variação da vazão de Q para
Do mesmo modo que numa instalação de bombeamento se controla a vazão por meio de uma válvula. noreca1que, nos sistemas de ventilação com ventiladores centrífugos e hélico-centrífugos é comum realizar-se, I a !ariação de vazão por meio de "registros" tipo "borboleta" ou tipo veneziana, com lâminas paralelas, CU)~ inclinação se pode graduar manual ou automaticamente. Quanto maior for a obstrução causada pelo( Vimos, no Capo 9. como se procede no cálculo das perdas de carga em um duto contendo peças, acessónOS, tegIstro,maior será a perda de carga e a altura de elevação necessária para atender à mesma, de modo queo "ponto de funcionamento" se deslocará para uma posição correspondente a uma menor vazão. Às1 e equipamentos. Notemos que em geral, num sistema de ventilação operando em condições normais, o escoa. mento do ar se processa em regime turbulento (com número de Reynolds Re > 2.400), de modo que as vezesse traçam a curva característica do sistema sem incluir o registro e a curva característica correspondente
Q' é maior no caso da curva achatada do que no da curva íngteme, como mostra a Fig. 10.27. Esse aumento na perda de carga pode ser conseguido até propositadamente pela atuação num "regisUO" ou num damper (sistema de venezianas controladoras da descarga). '
.
:
I
perdas são proporcionais
aproximadamente
ao quadrado
da velocidade
e, portanto,
isso, a curva das perdas de carga nesse regime tem conformação parabólica.
il' 1
'hl'~!I;lj
também
da vazão. Pot
.
I
j
aoregistroapenas.
.
Pode-se então analisar a variação da vazão em conseqüência da atuação do registro. A Fig. 10.28 mostra Quando no sistema houver, por exemplo, filtros de tecido (filtro-manga), o escoamento nesses equIpa- quese não houvesse o registro, o ponto de funcionamento seria P. A medida que a válvula vai sendo fechada, o ponto se desloca para p', p. etc., e a vazão passa aI mentos será laminar (Re - 2.400), e a perda de carga nos mesmos variará linearmente com a vazão. EII!,
I
k ...
'''f.
~i\f'"
J
190
VENTILADORES
VENTII.AÇÃO INDUSTRiAl.
191
( I
H
GU"~R Escala de posicionamento da palheta
( ( (
!~
:r,
(
",!&.Wi
~
(
(
o"
o'
o
o
Flg. 10.28 Regulagem da vazão do sistema de dutos com o emprego
CALOTA Com seu formato aerodinâmico guia o ar para as palhetas e protege as partes internas de montagem do rolar
do registro. Ventilador Vane axial provido de veias dlrecionais ajustáveis
Q', Q" etc., até que, com o registro todo fechado, a curva do encanamento
coincide com o eixo das ordenadas
PASSO AJUSTÁVEL Permite grande variedade vazOes e pressOes
H (condição de shul-of!). ' A vazão em um sistema pode também ser alterada variando-se o número de rotações do eixo, seja pela substituição do motor, seja pelo emprego de um variador de velocidade mecãnico, ou fluidodinâmico, ou de polias extensíveis. Pode-se ainda empregar motor de CC variando o campo indutor ou de AC do tipo adequado (variando a resistência rotórica dos motores a induçâo com rotores bobinados; regulando a tensão de motores de gaiola de esquilo e outros processos mais modernos, como é o caso da variação da freqüência da corrente).
( (
I')
fII. 10.30 Ventilador Super Vaneaxial de pás ajustáveis
PALHETA
de
Em aluminio fundido,com perfilaerodinâmico, usinada com precisão para ajuste ao cubo. Disponfvel em 6 e 12 palhetas
-
VA V. volume de ar variável. Fabricante: Higrotee.
H b) aumentar a altura estática H do ventilador
c) aumentar a potência do ventilador '{
,
~
a potência, estaremos o valor Q..
aumentando
(conseqüência
do caso anterior),
segundo a razão
(usar um de maior potência) segundo a razão o H e obtendo
o ponto de funcionamento
(~:r
(~:J;
Ao aumentarmos
p',. com o qual se restabelece .
~
(
o
.(
,J fi
,'11m!
Fig. 10.29 Variação da vazão Q de um sistema pela variação do número de rotações por minuto do ventilador.
a Fig. 10.31, para a qual a vazão Qz é menor que a vazão Q, desejada. Para restabelecer a vazão QI' podemos recorrer a uma das seguintes soluções:
...,.:
a) aumentar
-
~
O
No caso de ventiladores axiais, existem modelos de pás ajustáveis, de modo a permitirem, conforme o ângulo de calagem. a descarga pretendida. A regulagem é feita com o ventilador parado. Como exemplo, temos o Ventilador V A V, da Higrotec. Suponhamos que o projeto inicial tivesse previsto um ponto de funcionamento PI com uma vazão Q" mas que alterações no projeto do sistema tenham modificado a curva SI para a situação S,. conforme mostra
(
~-
, L_'.O' o"
"
-:;":'!'J
",;;:~.
o número de rotações do ventilador.
multiplicando-o
por
~
.O
ponto de funcionamento
passará
Qz
'~']\r
.aserrl;
.1:. ~-~~
02
01
Q
Fig. 10.~1 Manutenção da vazão Q, pela variação do número de rotações n, quando ocorre alteração no traçado do sistema e a curva característica passa de SI para S2'
VENTILADORES 192
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
, 193 (
(uIlcionamentoseria A, com uma vazão Q, e que com dois, o ponto seria A', com uma vazão Q', a qual ( t inferior a 2Q. Existem ventiladores com rotores de entrada bilateral equivalentes a dois rotores de entrada unilateral (
10.13 OPERAÇÃO DE VENTILADORES EM SÉRIE E EM PARALELO 10.13.1 Operação em série
e,portanto, com as vantagens de grandes vazões que a instalação em paralelo proporciona.
Quando se necessita de uma pressão relativamente elevada no sistema, pode-se recorrer à associação de ventiladores em série, designados como ventiladores de dois estágios (p. ex., NEU Aerodinâmica), mas pode-se, em certos casos, realizar a montagem de um ventilador insuflando ar na aspir.ação de outro, sel11 dificuldade. Normalmente se usam ventiladores iguais, embora, dependendo do ponto de funcionamento dos dois ventiladores no sistema, seja possível utilizá-Ios de capacidades diferentes. A pressão resultante de dois, em série, é o dobro da de um (não considerandoas perdas), de mOdo que se somam as ordenadas das curvas dos dois ventiladores para se obter a curva resultante dos dois el11 série. Vê-se pela Fig. 10.32 que a curva do sistema intercepta a curva resultante em uma ordenada que não corresponde ao dobro da altura de elevação obtida com um único ventilador. Há, porém, um aumento na vazão resultante, que passa de Q para Q.. Com um ventilador obtemos H e Q, e com dois em série, H' < 2H e Q' < 2Q.
BOCA
,
{
-
DE
ASPlRAç.(O
RECAL
-
ASPIRAÇÃO
IIC.lO.34 Ventilador centrífugo com entrada bilateral, isto é, com dupla aspiração.
H
10.14 EFEITO DA VARIAÇÃO DA DENSIDADE SOBRE O PONTO DE OPERAÇÃO
\
A altitude local e a temperatura de operação dos gases afetam o valor da densidade. A variação da densidade8, embora não afete a vazão volumétrica, afeta, contudo, a descarga em massa p. (massa escoada naunidade de tempo), a altura manométrica e o consumo de potência. Assim, teremos. Supondo Q = constante A densidade
o
Flg. 10.32 Operação de dois ventiladores em "série".
~ -~
I
10.13.2 Operação em paralelo Certas instalações de ventilação industrial operam em uma faixa de variação de vazão diffcil às vezes de ser atingida com a utilização de um único ventilador. Recorre-se então à associação em paralelo de dois ventiladores. Teoricamente a vazão duplica para um mesmo valor da pressão estática, de modo que o traçado de curva resultante do funcionamento de dois ventiladores se realiza somando as abscissas (valores do Q) correspondentes
a um mesmo valor de H. A Fig. 10.33 mostra que com um único ventilador
o ponto de
I
~.~
(~ = ~
/) é proporcional
à massa escoada na unidade de tempo p..
I
110.341
I
11035
!
I
11036
!
~ As Tabelas dos fabricantes são elaboradas para o chamado ar padrão (1' = 1,2 kgflm3)na temperatura de21,I'C e ao nível do mar (760 mmHg).
H
A densidade é
/) =
peso da unidade de volume
1,2
~
I " ~ r, ..."
~II.
A densidade
111 o ,...",.
Fig. 10.33 Associação de dois ventiladores iguais, empara' leio, ligados a um sistema de dutos.
nas condições
normais seria 8 = 1,2 + 1,2 = 1
l'
10.37
1,2
.( ,
Como a densidade varia diretamente com a pressão barométrica, para se achar os valores de H e N ( ,...I~,
194
{
(
195
10.15 INSTALAÇÕES DE VENTILADORES EM CONDIÇÕES PERIGOSAS
(
(
VENTILADORES
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I.i
corrigidos, basta multiplicar os valores referentes ao ar padrão pela densidade do ar no local da instalação do ventilador. Nas indústrias, os ventiladores muitas vezes devem operar em ambientes contendo vapores, líquidos, A variação da temperatura afeta a densidade do gás, a qual é inversamente proporcional à temperatu~ gasese poeiras inflamáveis. Os motores elétricos que acionam ventiladores em certos processos petroquímicos absoluta. Como a pressão manométrica e a potência consumida pelo ventilador dependem da densidade 11e do ede produção de celulose, por exemplo, devem atender a especificações rigorosas para que não venham peso específico 1', temos que fazer a correção para verificar como funciona o ventilador que é projetado aprovocar ou a propagar fogo e explosões. para condições-padrão, quando submetido a outras condições. Uma vez determinado o peso específico das 10.15.1 Atmosferas locais perigosas novas condições, calcula-se a densidade 11dividindo por 1,2, e aplicam-se as relações de proporcionalidade de H e N em função de 11.
10.15.1.1 Gases e vapores
EXEMPLO 10.8
Determinar o peso específico e a densidade do ar quando a temperatura é de 3S'C numa localidade A presença de gases e vapores inflamáveis constitui uma séria preocupação nas medidas preventivas onde a pressão atmosférica é de 670 mmHg. Um ventilador que opera em condições padrão com H '" a serem tomadas contra incêndios, entre as quais aquelas que se relacionam com a especificação dos ventiladores 200 mmHzO e N = 5 cv, com que valores operaria? e seus acionadores. Existem certos parãmetros
que orientam
o projetista
e que dizem respeito
ao risco que vapores
e gases
Solução: oferecem à irrupção e à propagação de um incêndio. Vejamos os principais: a) Correção do peso específico do ar padrão, que é de 1,2 kgf/m3 para a temperatura de 2D-C, quando a) ponto de fulgor esta passa a 3S'C: Vem a ser a mais baixa temperatura a partir da qual um líquido emite vapor em quantidade suficiente para provocar um flash ou centelha quando a superfície é exposta a uma chama que não chega a elevar 273 + 20 apreciavelmente a temperatura do líquido. Existem especificações quanto ao modo de ensaio a ser realizado, x 1,2 = 1,14 kgf/m3para 35'C. com o fim de estabelecer o valor do ponto de fulgor. 273 + 35 Sua determinação
é feita segundo o método brasileiro
MB-50, da ABNT.
b) Correção do peso específico para o novo valor da pressão atmosférica, que é de 670 mmHg ao invés de 760 mmHg: 670
-760
Tabela
x 1,14 = 0,886kgf/mJ Combustível
Tabela
10.3 Densidade e pressão barométrica para várias altitudes. Ar normal a O metro de altitude Altitude
-1.968 -984 O 1.000 2.000 2.500 3.000 4.000 5.000 6.000
A densidade
-600 (minas) -300 (minas) O(nível do mar) 305 609 762 914 1.220 1.524 1.829
nas condições-padrão
0,886
~ =-
1,2
Densidade
Butano Éter etílico Sulfureto de carbono Acetona Benzeno Álcool etílico Gasolina, 71 de octana Óleo diesel Querosene
Pressão barométrica (mmHg)
(m)
pés
1,060 1,030 1,000 0,962 0,926 0,909 0,891 0,858 0,826 0,795
805,0 780,0 760,0 731,5 704,0 690,8 677,6 652,2 627,8 604,2
Hz = HI
é de 111= 1,0. Nas novas condições, será:
= 0,740.
. -~ = 200 x -0,740 81
d) Nova potência
(
-60 -41 -26 -18 -13
- 9 -40 -34,5 -49
10.15.1.2 Aerossóis e poeiras
148 mmHg.
1,00
. O perigo da
presença de aerossóis em suspensão é análogo ao dos vapores, porém a inflamação pode
verificar-se abaixo do ponto de fulgor, caso a fonte calorífica que produz a inflamação possua energia suficiente
motriz
-~~as~~
8z 0,740 Nz = N1 . - = 5 x = 3,60cv. li.
Ponto de fulgor 'C
i ;0)Ponto de ínflamação ou de combustão Vem a ser a temperatura acima da qual toda a mistura de vapor (ou de gás) e ar se inflamará mantendo uma combustão contínua durante 5 segundos. Não tem uma relação direta com o ponto de fulgore depende até certo ponto do agente que provoca a inflamação. Quando o ponto de inflamação tem valor baixo, como ocorre com o sulfureto de carbono, que se inflama a cerca de 120'C, existe o risco de que se inflame com o simples aquecimento de um motor elétrico ou a existência no local de uma tubulação de vapor. IC)Limites de inflamabilidade Se a faixa correspondente ao valor da concentração do gás ou vapor no ar for grande, como ocorre com o hidrogênio (4 a 74%), o perigo se toma extremamente grave. Se a faixa ou margem for pequena, o risco é reduzido. Deve-se analisar cuidadosamente essa margem, consultando dados pertinentes.
c) Nova altura manométrica
t
10.4 Ponto de fulgor para algumas substâncias
Já Ocorreram incêndios provocados por nuvens de poeira de carvão e, em certos casos, até explosões. ~presença de pó de carvão no ar não produz diluição no oxigênio disponível para a combustão, ao contrário deque ocorre com a formação de misturas explosivas no ar. Por isso, embora não aparente, a mistura
1,00
Na prática, iríamos escolher um ventilador para estes valores de Hz e Nz. Lé,
~ó
de carvão pode proporcionar combustão de grande potência.
.
~
l
J h' i~l' '1 ;.\
196
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
VENTILADORES
197 (
(
Devem-se tomar precauções com certas poeiras metálicas, como as de magnésio e de alumínio, cuja IlSinagem apresenta, portanto, certa periculosidade. Existem normas que estabelecem exigências quanto- à capacidade que os motores devem ter para não dC/lagraremum incêndio e para resistirem a explosões (British Standard, 229/1957, por exemplo).
~
10.16 RUÍDO PROVOCADO PELO VENTILADOR
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Em geral, os ventiladores de alta rotação provocam um nível de ruído maior que os de baixa, pela lJ3Íorfreqüência da vibração do ventilador, caixa e suportes. Velocidades de escoamento elevadas nos dutos ocasionam também aumento do nível de ruído no ambiente. A Norma Brasileira NB-IO/1978 fixa níveis de ruído permissíveis, expressos em decibéis (ver Tabela 10.6).
Tabela
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13,
Finalidade do local
dBa
NC
Residincias Casas particulares (zona urbana) Apartamentos
30-40 35-45
25-35 30-40
Escril6rios Diretoria Sala de reuniões Gerência Sala de recepção Escritórios em geral
25-35 30-40 35-45 35-50 40.50
20-30 25.35 30.40 30.45 35-45
Sala de computadores Banheiros e toaletes
45.65 45-55
40-60 40.50
Restaurantes Lanchonetes
40-50 40-55
35-45 40.50
Lojas de muito público
45-55
40.50
Supermercados Bibliotecas Salas de aula Laboratórios
45-55 35-45 35-45 40-50
40-50 30-40 30-40 35-45
Areas de produção Exposto durante 8 hldia Exposto durante 3 hldia
< 90 < 97
Obs.rvações: dBa É o nível de ruído lido na .seala "A" de um medidor de nível de som, que, por meio de um idlro eletrônico. despr.za ruídos de baixa rreqü~neia que, devido à baixa sensibilidade nesta raixa, nio sio perceptíveis pelo ouvido humano. NC- É o valor obtido nas curvas d. NC, quando traçamos o grifieo dos níveis m.didos em bandas de oitava de r.e, qü~ncia. - O nível de ruído deve ser medido em 5 ponlos do ambiente 01,2 m do piso. Fon,.: ASHRAE Guide 1976 S1sIems, Capo 35.
-
o Õ a..'-
10.6 Níveis de ruído permissíveis, segundo a NB-IOl1978
e cn
~ li: .( ~-:.
-
I
Uma das maneiras de reduzir a propagação da vibração da caixa do ventilador no duto é intercalar ( entre ~bos uma ligação ou guarnição elástica de borracha. Outra, que pode ser adotada em conjunto com
I
'~~tenor. consiste em colocar um atenuador de ruldo na boca de aspiração e insuflamento 'Xials. A Fig. 10.35 mostra as especificações do atenuador de ruído tipo ZFKlZF da TROX.
de ventiladores
---L.-
...
\
198
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
Caracterf.tlca8 construtivas: TlpoZFK A seleção
cios tamanhos
metros nonnatizados mo
à forma
cOnk:a
COITesponde aos dianormas DIN. De.. e às suas extremi-
conforme
t j
do núcleo
esféricas, oonseguiu-se uma fonna aaro. que provoca pouca perda de pressao. A relação entre o diâmetro do núcleo e o diâme-
dades
--E3~D
t
.
dinamica
Tipo ZF A perda
as princi-
Execução: Carcaça envolvenla exterior em chapa de aço galvanizada. internamente chapa galvanizada perfurada com véu de vidro posterior. O espaço entre as carcaças é preenchido com material acúSlico.absorvente e incombustlvel. A conexão efetua-se mediante colarinhos curtos com Ilangas. O tipo ZFK tem um núcleo cónico rev8stidocom chapa perlurada. preenchido com material acuslico.absorvente e Incombustlvel. o tipo ZF é igual ao tipo ZFK, porém sem núcleo. Reservado
o direi10 de modificaçOes.
de pressào
;.
é dosprezlvet.
I 1 -,
~
~Na tabela ao lado são indicadas pais caracteristicas técnicas
I. I
A seção
tro externo é de 0.63 aproximadamente. livre mfnima do atenuador é de 60%.
Tamanho Seção Carcaça (mm) [m') I2ID. 121<1, L. A" 250 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1.000 1.120 1.250
252 0.049 318 0.078 357 0.099 400 0,126 449 0,159 503 0,196 565 0,246 634 0,311 711 0,395 797 0,501 894 0.636 0,785 1.003 0.983 1.126 1.227 1.263
400 500 560 630 710 800 900 1.000 1.120 1.250 1.400 1.600 1.800 1.980
456 523 563 603 653 708 173 838 919 1.004 1.099 1.209 1.335 1.468
Flanges
I
I2Iklr;xl2ld (mml bxs
Peso aprox.kg ZF ZFK 14
11
17 22 31 40 49 60 70 82 95 110 130 150 175
13 17 22 31 35 42 50 56 70 82 95 110 130
A Hurner do Brasil Equipamentos Técnicos Ltda., apresenta em seu catálogo Ventiladores Radiais IncorroDados Técnicos, Seleção e Dimensionamento, um excelente estudo sobre Análise do Nível Sonoro
-
e escolha do ventilador que atenda ao nível solicitado.
'!~ ,!I
ri
I. I
Ventilação Local Exaustora
11.1 CARACTERIZAÇÃO
DO SISTEMA
Existem contaminantes que, por sua alta toxicidade ou pela elevada concentração e quantidade produzida, não podem ser dispersados e diluídos na atmosfera ambiente por um sistema de venlilação geral. Aqueles que trabalharem no local, em um tempo maior ou menor, poderão vir a sofrer as conseqüências em seu organismo da agressividade daqueles vapores, gases, fumos e poeiras produzidos nas operações ou processos industriais, não obstante a redução da concentração obtida com uma troca contínua de ar. A solução para evitar que os contaminantes se espalhem no ar consiste obviamente em captá-Ios junto à fODle que os produz, de modo a que' não se espalhem pelo recinto e não venham sequer a afetar o operador do equipamento onde são formados. Uma instalação local exaustora possui essencialmente as seguintes partes:
-
captor, dispositivo de captação do ar que contém o contaminante, colocado no local onde este se origina; ventilador, capaz de produzir a rarefação ou depressão, graças à qual o ar contaminado se desloca do caplor até a entrada do ventilador, e a pressão positiva, a fim de que esse ar saia do ventilador até a atmosfera exterior, ou aos filtros ou outros equipamentos de tratamento. Ao invés do ventilador, alguns sistemas utilizam "venturis hidráulicos" para formar o vácuo e lavar os gases; rede de dutos, que conduzem o ar contaminado do captor ao ventilador e deste ao exterior ou aos equipamentos ou sistemas de tratamento. - coletores de partículas, filtros, lavadores de gases e vapores, precipitadores eletrostáticos ou outros dispositivos que retenham as partículas ou dissolvam os gases, impedindo que sejam lançados livremente na atmosfera. Alguns tipos são colocados antes do ventilador, e outros, após o mesmo. A Fig. 11.1 mostra como, em uma instalação local exaustora, variam as parcelas de energia. Vemos representado um captor ao qual o ar contendo vapores se dirige para o ponto A (boca de entrada do captor) em virtude da pressão negativa nele reinante (pressão negativa = pressão inferior à pressão atmosférica local). Como conseqüência da depressão que o ventilador estabelece em sua boca de entrada, a pressão atmosférica em A, sendo superior à pressão em E, fornece a energia para que o ar com o contaminante se desloque entre essas posições A e E, vencendo as perdas de carga ao longo do duto, ao longo das curvas e no interior do lavador. O ar, penetrando no ventilador, recebe das pás do mesmo a energia cinética e potencial de pressão graças às quais sai em F e pode escoar no duto de recalque até atingir a boca de saída de uma chaminé (G), onde volta à pressão atmosférica com uma energia residual de saída devida à velocidade com a qual se acha escoando no trecho final do duto F-G. O coletor de partículas ou lavador, em certos casos, ao invés de ficar na linha de aspiração, isto é, na linha de pressão negativa, fica na linha de pressão positiva, após o ventilador. O dimensionamento dos dutos e a determinação das grandezas básicas do ventilador se realizam de modo análogo ao que vimos para o caso da ventilação diluidora forçada, e assim, daremos algumas indicações quanto aos captores, separadores e lavadores, e consideraremos, depois, o sistema com todas as suas partes componentes. Na prática, traça-se primeiramente a linha PD da pressão dinãmica. Em seguida, a curva PT correspondente às perdas de carga. Por fim, a curva PE, subtraindo das ordenadas da curva PT as ordenadas da curva PD. O projeto do sistema de exaustão começa pela escolha do captor. Passemos ao seu estudo.
-
I I'
-
Fig. 10.35 Atenuador de ruído tipo ZFKlZF, da TROX.
síveis
11
.
200
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
r
201(
11.2 CAPTOR
11.2.1 Conceituação
I
~ ..
I o captor é uma peça ou dispositivo no qual, peJa diferença de pressões entre o ar ambiente e o existente I 00captor, estabelece-se uma corrente para o interior do mesmo. A corrente gasosa prossegue pelos duto& at6o ventilador. Portanto, para que haja velocidade de escoamento, é necessário que no interior do captor eXistauma certa rarefação, isto é, vácuo parcial ou depressão. É preciso levar em consideração duas velocidades:
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.. i ~'"
--
~ e 8
a velocidade de escoamento ao longo dos dutos e I a velocidade segundo a qual o ar com as partículas, os vapores ou os gases se desloca do local onde estes contaminantes estão sendo produzidos até a entrada do captor. É necessário induzir a formação de uma corrente de ar no sentido desde o local de formação do poluente até a boca do captor, de modo que o contaminante siga esta corrente, não se espalhe pelo recinto e não afete o próprio operador junto ao equipamento gerador do contaminante. Deve-se ter cuidado para que outras correntes de ar que se formem no recinto (devido a janelas, por exemplo) não prejudiquem! o fluxo do contaminante até o captor.
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VE~OCIOAOE DE CAPTURA
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As partículas contaminantes, de acordo com sua natureza e seu grau de periculosidade, deverão ser~ induzidas a deslocarem-se para o captor com uma certa velocidade V, denominada velocidade de captura Estavelocidade V irá depender da velocidade de deslocamento do ar no sentido do captor, e portanto dat velocidade Vo à entrada do captor e v (ou vd) no duto que se segue ao captor.
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NO CAPTOR
AR
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BACIA COMLIBERTAÇÃO DE CONTAMINANTE
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Flg. 11.2 Captor tipo coifa.
Ao .. ~ ..os °Eo
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POLUENTE
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NO DUTO
AR COM
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No caso mais simples. a velocidade de captura é proporcionada pela diferença entre o peso específico( doar reinante e o dos gases ou vapores produzidos. É o que sucede em um fogão ou em cubas de aquecimento ondeo calor reduz o peso específico dos gases e vapores e estes adquirem a força ascensional para entrarem~ nillllacoifa, por exemplo, e seguirem daí para o exterior. .
Na maioria dos casos isto não ocorre, ou pelo menos não ocorre nas condições necessárias
a uma remoção'
IIDediatados contaminantes produzidos. Tem-se que recorrer, como já dissemos, a um ventilador ou outro( Itcurso para criar a rarefação que induza a formação de uma corrente de escoamento de ar para o interior docaptor. Em casos especiais, existe uma produção de partículas com grande velocidade inicial, e dispõe-se 01 captorde modo que as partículas a ele se dirijam naturalmente. E o que sucede no caso do esmeril (Fig.. 11.3),da politriz, de certas lixadeiras, serras circulares etc. Não se dispensa evidentemente a necessidade~ dararefação na boca de entrada Os captores colocados junto ~ lIIodo que de fora do recinto labelece.se no recinto, de um derecurso a uma instalação
do duto para que se estabeleça a corrente aos equipamentos de um recinto realizam o ar irá penetrando por janelas e portas certo modo, uma ventilação geral. Poderá
geral diluidoca,
de ar. . uma extração de ar do ambiente,~ à medida que vai sendo exaurido. haver em certos casos necessidade(
natural ou induzi da, simultaneamente
com a local exaustora.
I
,( .......
~
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
ZOZ
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
v
APTOR
Em certas operações mecânicas são produzidas partículas de vários tamanhos e pesos. Algumas, por Ifavidade,caem logo em algum receptáculo ou bandeja, ao passo que as mais leves são arrastadas pela ~rrente de ar no sentido da boca do captor. A velocidade que o ar lhes imprime é a referida velocidade 4 captUra. e E necessário, no início de um projeto de exaustão mecânica, determinar-se a velocidade de captura, poisa ~artir da mesma e do tipo de captor aplicável ao caso é que se procede ao dimensionamento da iIIstalaçao. A Tabela 11.1 fornece os valores das velocidades de captura V conforme recomendado no ACGIH
Industrial VentilationGuide, 1972.
11.2.3.1 Coeficiente de entrada
Flg. 11.4 Captor com abas. V é a velocidade de captura, v é a velocidade de escoamento no duto. Fig. 11.3 Captor para esmeril.
11.2.2 Velocidade de captura É a velocidade V que deve ter a partícula contaminante localizada a uma distância x a fim de que não obstante seu peso, possa deslocar-se até o captor. Corresponde à velocidade do ar, no ponto em q~ se acha a partícula, capaz de imprimir à mesma o desejado escoamento. \
"
11.2.3 Cálculo da perda de carga do ar ao penetrar no captor
CAPTOR
{
Z03
As trajetórias constituídas pelas partículas fluidas ou sólidas em escoamento sofrem uma modificação sensívelao penetrarem na boca de um captor (Fig. 11.5). O vácuo ou rarefação que existe no tubo faz com que a veia fluida se contraia, e esta contração é máXimanum ponto B a uma certa distância da entrada A (vena contracta). No ponto M reina a pressão atmosférica. À medida que o fluido escoa de A para B, uma parte da energia de pressão (atmosférica) ou pressão estáticase converte em energia cinética ou pressão dinâmica, e a partir do ponto B, uma parte dessa pressão dinâmica se converte novamente em pressão estática. Simultaneamente com essas conversões, ocorre uma
perdade energia ou de "carga", pois nem toda a energia devida à pressão atmosférica se converte em Tabela 11.1 Velocidade de captura de contaminantes V (ou Ve) segundo o ACGIH Industrial Ventilation pressãodinâmica. Esta perda é da ordem de 2% do valor da pressão estática durante a fase de conversão 1972 Guide departe dessa energia (de pressão estática) em energia cinética ou dinâmica. Na fase imediata, de conversão
-
Velocidadesde captura mImin
(
Condição de formação do contaminante
(
Libertado sem velócidade inicial, em ar parado
Evaporação em tanque; desengraxamento; eletrodeposição
15 a 30
Libertado com velocidade baixa em ar em relativo repo!,so
Cabines de pintura à pistola; enchimento intennitente de recipientes; transferência de material em correias transportadoras de baixa velocidade (60 m/min); soldagem
30 a 60
Produção ativa em zona onde o ar se acha em movimento rápido
Cabines de pintura; separação e limpeza de peças fundidas por trepidação: britadores, peneiras; pontos de transferência de esteiras transportadoras com alta velocidade (maior que 60 m/min) enchimento de barris
60 a 150
Libertado com velocidade inicial elevada em zona de intenso movimento de ar
Esmerilhamento; limpeza e jato de areia
Máquina de empacatamento
Na face da cabine Com fluxo descendente Aberturas no envoltório
15-30 22-45 30-120
Pintura a pistola
Na face da cabine. Depende do tamanho e da profundidade da cabine, do tipo de trabalho etc.
30-60
( ( { ( ( { <"(
( (
Exemplos
Cerãmica - Misturador Quebra do biscoito
No ponto de origem No ponto de origem
Solda de prata
Na face da cúpula
-
Banhos Desengraxante Decapagem - Eletrodeposição
-
-
- Têmpera
-
Vapor
Soldagem elétrica
No No No Na
ponto de origem ponto de origem ponto de origem face da caifa
departe da pressão dinâmica h. em pressão estática p" há uma certa recuperação de energia de pressão, aqual não é total, devido à perda de carga. ~m razão das perdas devidas à conversão de pressão, ocorre uma redução na vazão no tubo ou captor, cesta redução é caracterizada por um coeficiente C, dénominado coeficiente de entrada. Representa a razão
150 a 600 Pecop!or
..
CJ '.,ã: ... ... o :e ti
150 220 30
T
P
.. ','-'"
ALTURA REPRESENTATIVA DA OU ALTURA DINAMICA hy
o
... ., 13 a: Q.
15 22-30 15-30
30
PERDA
-
DE CARGA DE
No ponto de origem
23-30
REPRESENTATIVA
No ponto de origem (para coifa suspensa) Na face da cabine
30,60 3
DE PRESSÃO
,,_........
~;----.
VELOCIDADE
DA PRESSÃO
ESTA'TICA P.
11g.11.5 Variação das alturas representativas da pressão na entrada de um captor cilíndrico. ~'i~*
M
ou
.
C , àp
=
t
ry VENTILAÇÃO
204
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
INDUSTRIAL
20S(
( i1li
Tabela
11.2 Velocidade
.
de captura para operações
Jato de areia Em cabines , Em salas
-
150 18.30
Ensacamento de material granulado fino. - Com sacos de papel - Com sacos de pano
h
OBSERVAÇÓES Captor envolvendo totalmente; fluxo de captação deSCen. dente
Em cabine Em cabine No ponto de formação (exaustão local)
30 60 120 22.30
No ponto de enchimento
Na mudança do material de uma correia transportadora para outra. Limpeza de fundição
45-60 60
Face da coifa Aberturas no envoltório Fluxo de captação descendente
-
- Aplainamento
60 450
Fogão de cozinha Coifa de laboratório
Na faceda coifa Na face da coifa Porta aberta Fluxo descendente, através de grelha na bancada
37-60
Forja (manual) Elevadores de grãos Máquinas de empacotamento
g [m . S-2) e 'Y[kgf . m-3).
Como o peso de 1 m3 de ar é aproximadamente igual a 1,2 kgf, e g = 9,81 m . S-2,temos: 2 x 9,81( .;.1,2 = 16,34. Portanto,
~
I
60 37 60
Na face da cabine Na face da cabine Na face da coifa local
60 152 15.30 22-45
Na face do envoltório Na face da coifa Na face da cabine Fluxo descendente
~-
~
I
~=
Vazão real
Acha.se
de coluna d'água,
tabelado
para vários formatos
I
,= ~ A pressão
de captores
I
temos
(~I "j
Se v for expresso em m/min (o que é muito comum),
I
'Y
à entrada captor
do captor é também normalmente
v no duto é dada por
e pode ser expresso
[~=
19;,.1(H'I.,
Vazão teórica Masda equação
11.1, temos
v =
Vç;;-; 10,"" .n.
1113
I'
1113.
I,
teremos
(mm~J
(~ )
A velocidade
entre a vazão real e a vazão teórica. por
I' 12
(mm ~I
\
Grelhas de fluxo descendente na bancada ou no chão
etc.) - Não-tóxico(aço, alumínio) - Não-tóxico(aço, alumínio)
. çl),
e expresso em kgflm-Z, considerando.
No pont!>de origem Coifa suspensa no ponto de origem
30-45 30-45
-
. 'Y
Considerando v em pés por minuto e h. em polegadas
60-120
Metalização (matérias tóxicas requerem máscaras) Tóxico (chumbo, cádmio
2g
v [m
r"
Esmerilhamento Disco fixo e portátil
-
z
Convém notar que 1 kgf. m-z corresponde à pressão devida a 1 mm de coluna de HzO.
Enchimento de barris
Corte de granito Manual
BJ .= -
I
VELOCIDADE DE CAPTURA (m/min)
OPERAÇÃO
específicas
dada em mm ca (mmHzO)
(.
206
VENTILAÇÃO
,(
INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO
Logo, a vazão será
Q
I
S C,
o
~ (~ ).(~)
!T
'o
I
B
I
~m-']
G
I
Ap
h. . = --h
~
. .
OU
r
L'Y = pressão do ar exterior, =
~~
. h.1
1"9
I
Façamos
!~~
1"10
I
VZ
I
VZ
Fé ofatordeperdadecarga.Multiplicando-oporh. = - 'Y,ou (emmmHp),obteremosaperda 2g 16,34
expresso em mmHzO.
decarga Ap. Algumas tabelas dão, além do valor do coeficiente de entrada C.. diretamente o valor de F(ver Fig. 11.23).
O peso específico do mercúrio é 13,6 vezes maior que o da ágJa. 760 mmHg
(1
o
B ~.
1,0 i9hl =
207
ar é dado por
ou
Hb
EXAUSTORA
"perda de carga Ap, será, portanto,
o pesoespecífico'Y do
I
LOCAL
10.330 mmHzO ao nível médio do mar.
Portanto,
EXEMPLO 11.1
Detenninar o peso específico do ar em um local onde a pressão atmosférica é igual a Hb = 9,15m ca e a altitude é de 850 m, sendo a temperatura ambiente de 15'C. I
Ap =
F. h.
I
(mmHp)
111.11
Solução: Sabemos que 10,33 m ca correspondem a 760 mmHg. Logo, 9,15 m corresponderão a 673 mmHg. Mas
'YHg
=
13.600
Portanto,
11.2.4 Insuflação e exaustão
kgf1m3.
o peso específico
p
'Y..= R. T
do ar a 673 mmHg e a 15"C será, de acordo com a equação
11.6:
Suponhamos um ventilador ligado por um duto a um captor circular e, por outro, a uma boca de insuflamento também circular e de mesmo diâmetro d (Fig. 11.6), Admitamos que as velocidades tanto à entrada do captor em e quanto à saída do duto em S sejam as mesmas e iguais a 3.500 pés por minuto. No caso de exaustão, a uma distância igual ao diâmetro d, a velocidade de uma partícula de ar fica reduzida a aproximadamente 10% da velocidade de entrada v, = 3.500 fpm, isto é, será de 350 fpm. Tratando-se de insuflamento, a redução da velocidade aos mesmos 350 fpm oeorrerá a uma distância de S igual a cerca de 30 vezes o diâmetro de saída ds. suposto igual ao de entrada d" dependendo essa distância da fonna do bico de saída do local ("requinte").
0,673 x 13.600
=
1,085
kgf1m3
29,27 x (273 + 15) 11.2.3.3 Perda de carga
Chamemos de Ap a perda de carga na entrada do duto. A pressão estática (em valor absoluto) é a soma da pressão dinâmica h. com essa perda de carga Ap, ou seja, a energia de pressão se transfOrJl\a em pressão dinâmica h. e em pressão para vencer perdas de carga Ap.
I
(P~,_o (~L.h.+Ap
.
Substituindo
~ ..
C =
~
(
.
na fórmula
I
G
INSUFLAMENTO
Vs:
I V.:
3500
fpm
11.1, teremos
. ~h.+Ap -ou<..:=-
~
EXAusrÃo
h.
. h.+Ap
11g.11.6 Velocidades à entrada e à saída dos dutos. ~
3500fpm
--'-.-'
E==-=-=---=--
~;d
, --i"b
I
Vb=350fpm
I
Z08
VENTILAÇÃO
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
LOCAL
EXAUSTORA
209
11.2.5 Estimativa da vazão a ser atendida pelos captores 11.2.5.1 Vazão de aspiração em bocas planas, circulares ou quadradas " ~
.
o ar se dirige para a boca de aspiração vindo de todas as direções. Representemos na Fig. 11.7 uma série de linhas de igual velocidade de escoamento. A superfície gerada pela rotação de uma dessas linhas em torno do eixo geométrico do duto é uma superfície eqüipotencial de velocidades. As linhas traçadas normalmente a essas superfícies são as trajetórias ou "linhas de fluxo" de partículas, segundo o plano que se está considerando. A Fig. 11.7 mostra que a velocidade de captura decresce com a distãncia da partícula em relação à boca de entrada do captor. No caso de boca.circular sem flanges, Fig. 11.7a, vê-se que há uma captação do ar que fica por trás da boca, o que é evitado se a boca possuir flanges ou abas laterais (Fig. l1.7b). O problema que normalmente se apresenta consiste em, uma vez definida a velocidade de captura V (Tabelas 11.1 e 11.2) e conhecida a distância x do ponto de formação do contaminante até a boca do captor de diâmetro conhecido, calcular-se: a) a vazão necessária à obtenção da velocidade de captação necessária e b) a perda de carga na entrada do tubo. Vejamos estes dois aspectos da questão. L')
I
I
D
.1
x
.
1 V Vc M
Q
=
I
I
[m3.s-1]
111.121 a bocas retangulares
nas quais o comprimento
LII !'IAS
I
o o '0 I
-
....-
1\
LINHAS De
/
1-.1.\
",'/
I
\
'$ '00
v 100
11..-
r
1'1---..
jP'
........
\ " :!Yí\ /
"'LUXO..........
,l)AOE1\
-....
",1/
Á
\ 1
./
,.,),.......
80CA .~IACULAR 5E'"
FLANGE
\"-..,\
'
I
/
~
wOQ
~
Õ
I1 r
\ "-
\
I
Q
= 3,7.x'C.y
com flange:
I
Q
= 2,8.x' C.Y
'$ 000)
,
-/... CIRCULAR
F =
)V
v I\. \ ,/
I
I
l-C:
~
Calculemos
de entrada é C, = 0,72.
1-0722 !. = ~ = O93 0,722
'
a perda de carga à entrada,
fórmula
11.11.
T COM
FLANGE
( b)
I
,
âp, = F. h.1
Mas-a pressão dinâmica no duto do captor é (fórmula
(o)
V2
h=-.'Y= Fig. 11.7 Bocas de aspiração de ar.
. < 0,2(C = compnmento;L = largura),teremos:
Consideremos um captor constituído por um duto cilíndrico. O coeficiente O fator de perda de carga será, de acordo com a fórmula 11.10:
J
VI\
NV / ",/ BOCA
/
/ f".
I
/'LANGE 1/
..-\
,
"-
g
-LC
11.2.6 Captor cilíndrico
OO'\
\
\
semflange:
!
DE
'.LIAL VELOCI
oI
111.13
Para o duto retangular com a boca tendo
< 0,2.
1 II
[m3.s-IJ
seja menor que 5 vezes
(~ )
I1
I
s = '1fd'4
Esta fórmula é aplicável também
~ .~ ã
Q = O,75(10xZ+S).V
onde
que
(10xZ+S).Yc
a largura
Flg. 11.8 Captor cilíndrico.
A boca do tubo captor sendo cilíndrica com flange, a vazão Q será dada por
= Y, a velocidade de captura no ponto m (m . S-I); área da seção do tubo (m2); distância do ponto de captação à boca do tubo (m) (x os;1,5 D); = vazão no tubo (m3 . S-I).
Demonstra-se
o
~
Cálculo da vazão Q necessária Sejam
Y S x Q
I
li' I
.
2g
,; 16,34
11.2)
BíbliuU~~ca L.IR '::entral I CAMPUS
-
Sanlo Ànl1~(o (1:3)
I
j
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTOR A
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
210
211
,'\perda de carga será
(
D
(
E
v
Hb
Fh,
~
=F
I
1'1141
[mma[
podemos considerar a fórmula 11.2 em unidades do sistema métrico ou considerar a vazão em cfm
p.I
I E!..ou PE em polegadas de HzO e, neste caso, teremos a fórmula 11.15, para o cálculo da velocidade '( dtescoamentono duto.
I ( Flg. 11.9 Captor cillndrico. O manómetro acusa a rarefação P..
['~'C'~I
com'Y = 1,2 kgf/m3 para ar limpo. Logo,
Q= 4.005'S'C,
E!..
~
( ) E!.. 'Y
V = 4.005x 0,75
c:aptor.
- fixar a pressão estática no captor e calcular a velocidade capaz de produzi-Ia. Conhece.se a vazão Q desejada, a área S da seção do duto
-4
1TDZ
esetem I
S
( ) J!!.. 'Y
p,
captor
r-. ~.,'
~ (fpm)
I
1"161
I...~.o: O duro se acha fechado
em suas extremidades
(Fig. 11.10) (trata-se de um reservatório).
'Y . VZ Pr...lIo Total - Pr'I'Oo Es'atico : pres."o Dinômico 38 mm H.O 38 mm H.O : O
-
11.3 Vazão em captor cilfndrico conforme o diâmetro e a depressão da A do mesmo, segundo a Chicago Blower (ver Fig. 11.5)
{ ~
(vácuo)
11ft
2"
2"'-
3"
4"
= 16 m . s,'
v = 19,5
v = 22,6
v = 25,2
v = 27,6
v = 31,8
155 cfm 275 cfm 430 cfm 615 crm 1.095 cfm 1.710 cfm
190 cfm 335 cfm 525 cfm 755 cfm 1.340 cfm 2.095 cfm
220 390 610 870 1.550 2.410
245 435 680 915 1.730 2.700
270 475 745 1.065 1.895 2.560
310 550 855 1.230 2.185 3.415
l"Hp 4 5 6 8 10
no duto será
será
uplor
-
Pressão(vácuonecessárioem A)
3
~
y. 3~
= C;'2g
Tabela
Diâmetro d (polegadas)
de escoamento
'Façamosalgumas considerações sobre a variação da pressão ao longo de um duto, usando as fórmulas 1l.l5e:U.16.
A pressão no captor
(-; )
C, = 0,75, de modo que a velocidade
ou
v = ..R..
J.
'Y
Para uma coifa, por exemplo,
fixar a velocidade v e achar a pressão estática no captor
=
~
( )
Podemos:
S
1"151
,conforme se viu na fórmula 11.4. 'Y captor
v = C,' ~2 i'g .
-
(~)
v
pr...elo dinâmica
5"
.'Ig. 11.10
v=3 345 610 960 1.375 2.445 3.810
. à ar está parado: v Pr~SSão
total
=
- Pressão
O estática
=
Pressão
dinâmica
.'tfo caso da Fig. 11.10, temos
~,~mHzO - 38 mmHzÜ
=
O mmHzÜ
~~OIO1 psi = 703,6mmH20,o manômetroacusaria38 + 703,6 = 0,0538 psi '.:,-.'" ,~!:::
2U
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO
2." caso: O duto é aberto nas extremidades Pr...llo
Total - Pr...Go Estático:
Pr",'o
Pr.IIGo
-
38 mm H,O . 8 mmH,O
p.
Pt 30mm HzO corrllpond.m
..
Pr.ssOo Dlnãmica
Prels180 Estótlca
Pr.ss~o Olnõmica
..
dlnãmlca
8 V'22,lm,""
43S0 fpm
30mm Pd
a 22,1 m.s'I d. ..Iocldad.
do ar
= Pressão
C.'O,75
Flg. 11.11
Suponhamos que a velocidade do ar no duto seja de 22,1 m . s-t = 4.350 fpm. No primeiro tubo manométrico à esquerda, é lida a pressão total, igual a 38 mmH20. O tubo do meio mede a pressão estática, igual a 8 mmH20. O terceiro medirá a pressão dinâmica, de 30 mmH20. Estes 30 mmH20 são a altura representativa da velocidade de 22,1 m' S-I de ar com 'Y = 1,2 kgflm3.
De fato: Pressão total - Pressão estática
Pr..sOo Estótlca
213 l
EXAUSTORA
Dlnômlca
_1I=::l~omm
Ob., :
Pr..são E.tótlca no Captor
e recebe ar insuflado por um ventilador (Fig. 11.11).
LOCAL
flC' 11.13
-
dinâmica.
No primeiro tubo manométrico à esquerda, a pressão estática indicada será pois um vácuo corresppndente a 53,3mmH20.
38mmH20- 8 mmH20= 30 mmHp
No segundo tubo, a rarefação deverá ser maior, pois entre A e B houve, suponhamos, uma perda de carga de 5 mmH20. No ponto C mediu.se uma pressão dinâmica de 30 mmH20. Em D, já próximd 3." caso: O duto é aberto nas extremidades e o ar é "aspirado" por um ventilador numa das extremidades doventilador, a rarefação atingiu a -70 mmH20 devido às perdas entre B e D. A pressão dinãmica el1' do duto (Fig. 11.12). Eé igual à de C porque não houve variação no valor da velocidade entre esses pontos. I
-
(:
A pressão estática
.
Dinâmica Pr.ssão Total - Prl.sfto EltótlGQ s Pr..slIo 8 mm H,O . (. 38 mmHzO I + 30 mm HaO
).
também designada por SPh ou por PE, é medida diretamente em mmH2C
e leva em conta as perdas tanto por aceleração
quanto por turbulência.
EXEMPLO 11.2
Flg. 11.12
Num captor para esmeril, pretende-se uma vazão de captura de 600 cfm (600 x 0,472 = 283 Us = 0,283 m'/s). A velocidade no duto deverá ser de 1.500 m/min = 25 m S-I para arrastar a poeira do esmeril feiometal.
.
Adotar o peso específico de l' = 1,4 kgf/m3 devido ao material pulverulento que será conduzido ne tubo.Pressão atmosférica de 760 mmHg (10,330 mHp) Pede.se: O tubo à esquerda vai indicar uma pressão total negativa (-8 mmH20), uma vez que a pressão estática (tubo manométrico do meio) é negativa (porque existe uma rarefação no duto). A pressão dinâmica, porém, é sempre positiva. Assim: Pressão total - Pressão estática
=
a) a perda de carga Ap na entrada; b) a pressão estática na entrada do duto; c) a depressão a ser criada pelo ventilador.
Pressão dinâmica
-8 mmHp - (-38 mmH20) = +30 mmH20
Solução: 1. Seçãode escoamento do duro
4."caso: O duto possui uma coita em uma de suas extremidades, e na outra, um exaustor.
I
Na entrada do duto, logo após a coifa, existe uma rarefação, que, para ser obtida a velocidade no duto, de 4.350 fpm, considerando o coeficiente de entrada C. = 0,75,deverá atender a: Velocidade no captor (fórmula 11.16) ,
Q 0,283 = 0,0113m2 S=y-=--zs 2. Di4metro do duto
d=
v = 3.003.J!f (pés/min)
I
'1 lil
'
. !i. 't, : i ~I
I
11~11.
IJI:J
.
Para conseguir
!:!.!...l' -
a velocidade
V2
3.0032=
4.350
de 4.350 fpm no duto, deveremos
ter uma pressão
f4S=
Adotemosduto padronizado de 5" = 0,127 m '(
2
(3.003) = 2,098"= 53,3mm
4 x 0,0113 = 0,120 m =<4,72" 3,14
y-:;r
'11'X 0,1272
QCOrri'ldo
=
(
4
)x 25 = 0,316m3/s
L
~:~~, VENTILAÇÃO
214
\.
1. Velocidade no interior do tubo captor V2
l "!!
:LIi!'I i.
h, ==
~.
'
"
(
,
" Il',tl
,li
! ,
1
1
1:1
-
."t
2 g
==
-
252
2 x 9,81
Q
-
x 1,4 == 44,5mmH20
v ==
0,25
==
7T~
==7,72m.s-1 - .0,2032 7T
4
4. Perda de carga na entrada
:I'
1!;i:::H. !\ ,U;; 1'' ' ,," lli
4
== 463 m/min
t1p == F'h, F == 0,65 para o caso de captor de esmeril âp == 0,65 x 44,6 == 28,9 mmH20
). Peso especifico
==
1.519 ftlmin
do ar
5. Pressão estática na entrada do tubo O peso
<
f
215
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
3. Pressão dinãmica
;
(
INDUSTRIAL
Pecaplor
== ==
(
-
(h, + t1p) 10.330- (44,6 + 28,9) 10.256mmH20
== Hb
específico
do mercúrio
é 13.600 kgf/m3.
Logo,
!leO,73 x 13.600 kgf/m2. Mas a 28"C o peso específico ==
Y ==
"
p. 6. Depressão a ser criada pelo ventilador
---!. "t
p -RT
==
0,73 x 13.600 29,27 x (273 + 28)
V2
corresponderão
a uma pressão
.
3
== 1,109 kgflm
4. Pressão dinâmica h" ou seja, altura específico no caso "tar == 1,109 kglm3.
o ventilador deverá criar uma .rarefação que equilibre a perda de carga t1p e a pressão dinâmica h,.
730 mm de mercúrio
do ar será:
representativa
da velocidade
expressa .
em mmH20,
sendo o peso
7,722
h, == . "tar ==. 1,109 ==3,37kgf/m2 2g 2 x 9,81 ou h, ==3,37mm ca
Assim: P" ==h, + t1p ==44,6 + 28,9 ==73,5 mmH20 "t
S.Perda de carga
na entrada do tubo
No caso, F == 0,72 A esse valor deveremos
acrescentar
o das perdas de carga no duto, do captor até o ventilador. V2
( )."t ==0,72 x -
àp ==0,72. -
EXEMPLO 11.3
2g Um captor cilíndrico circular colocado a 15 cm de uma fonte de contaminante deve atender a uma velocidade de captura de 60 metros por minuto e a uma vazão de 15 m3/minuto. == 2,42 kgflml A temperatura ambiente é de 28'C e a pressão atmosférica local é de 730 mmHg. Qual a depressão a ser criada pelo ventilador ligado ao sistema, desprezando-se a perda de carga no ou àp == 2,42 mmH20 duto?
x
2 x 9,81
6. Depressão que deverá haver na entrada do tubo,
Dados (
7,722
x 1,1.09==
!2. "t
== 0,15 m
V, ==60m/min == 1 m/s Hb == 730 mmHg Q ==15m3/min == 0,25m3/s t == 28"C
0,49 ft 197 fpm
!!.. ==h. + t1p y ==3,37 + 2,42 P. 5,79mmHp
530cfm .
'1
(
Solução: 1. Diâmetro do tubo captor. Escrevamos
Q (
A depressão a ser criada pelo ventilador a fórmula 11.12
d ==
NíVEL ENERGÉnco À
~-
s
7T
==
-
~4XO,25 3,14
PRESSÃO
CORRESPONDENTE ATMOSFtRICA
.!t d'
dp
(PERDA DE CARGA)
h'l
(PRESSÃO
DEPRESSÃO A SERCRIADA OINs'MICA)
H.
== 0,178m PRESSÃO EFETIVA
(ACIMA
DA PRESSÃo ZERO)
Fig. 1l.I4 um captor.
d == 0,203 m (duto de 8") ;'~
c.;~;.;1!i.o.~.~
== 2,42
3,37 mmca.
0,25 == (10 x 0,152 + S) . 1 0,25 == (0,225 + S) . 1 S == 0,025 m2
--."
vença a perda de carga t1p
== (10Xl+S)V,
Substituindo:
Adotemos
deve conseguir que o ar exterior
mmca à entrada e mantenha uma energia cinética de escoamento, ou seja, uma pressão dinâm.ica h. ==
Pressões a serem consideradas no projeto de
-
' "'. ,
'
"
.
, 1'
P]' . .
:
11
i>
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
216
,111:" .1 ,.
(
J
"i ,[ l
'
Supo!lhamos a instalação de um captor para funcionar sob as seguintes condições:
-
JtiiI
-
Duto de 0,225 m de diâmetro t = 25'C (temperatura ambiente)
-
Pa,m = Hb = 700 mmHg S = 0,04 mZ (área de seção do duto) Q = 0,21 mJ/s = 12,6 mJ/min (vazão) F = 0,93 (fator de perda de carga)
--
'1 " I'H' I' 1M ,
[(I!lli!
-
I:' j' ~!!i
'
UJIl3energia cinética ou pressão dinâmica h..
EXEMPLO11.4
",
, ~I'L!
'"n,i~!1!~It,'I:
;';':'1: '
Calcular a depressão
Ir'
Solução:
H
,
.' ,
:,1
t:
'i'I!
l , II'H)
que deverá ser conseguida
com o ventilador
desprezando
a perda de carga no duto.
Trata-se de um captor formando uma concordância entre a seção retangular de entrada e a seção circular] doduto. Deve-se colocar o captor tão próximo quanto possível da fonte contaminante, pois a vazão de ar para( !I1overo contaminante varia com o quadrado da distância do captor à fonte. Assim, se para um captor ~UJII3 distância x da fonte forem necessários 1.000 cfm, para um captor a un:!a distância 2x serão necessários
Q
~~
0,21
1. Velocidade:V = - = = 5,2Sm' S.1 S 0,04
,.
',1
r
,o.tE~
,,
:~1 :!' "I
{
4,!XX) cfm.
1
",
2. Perda de carga. Pela fórmula 11.S, temos
~
~I
6p = F'h.
..ill'
)
(
Ap+ h. = 2,953 mm
1
I::,; ,li ":: H'
,
11.2.7 Captor em forma 'de "bico de pato" (c6nico)
I", " I
211
,!I
1
~
"
,
i>a
.
2%
1000
c,.
C'PTOR TíPICO
.
4 000 cf. NIClssARIOS
N«CESSARIOS
Mas VZ
h =-
o
. 'Y"
. 2g
'Ymc.",;o= 13.600 kgflmJ
(clm)
0= 0,75 (IO:c2tS)V.
700 mmHg corresponderão
Fig. 11.15 Captor cônico típico e sua instalação em uma bancada de trabalho.
a uma pressão de 0,7 x 13.600 kgflmz.
Logo, P
0,7 x 13.600
J
'Y = - = = 109kgflm a' RT 29,27(273+ 25.) , Perda de carga
I
6p = F.h.
(-
0,93
5,29
2 x 9,Sl
)'1,09 = 1,420mmHp
Pressão dinâmica V2
h. = 2g
Quando a boca tiver flange, a vazão Q será dada pela fórmula 11.17.
Q=
O,75(10xZ+S)V. I
. 'Va,=
-
I
A velocidade de penetração na face anterior do retângulo do captor com transição que se vê na Fig. ll.l8 é dada por
v'- = 5,2S2
111.17
~ = S
Q Q.b
x 1,09 = 1,533kgflm2
2x9,S
Essa velocidade
é da ordem de V,
= 75 m/min
= 1,25 m/s.
ou
h. = 1,533mmH20 3. Pressão efetiva no tubo (acima da pressão zero). Ver Fig. 11.14 m\~' I~ ;!~. .
!lrl::1ii]
Pressão efet.
= Hb - (h.
+ ~p)
Mas,Hb = 0,700x 13.600= 9.520mmHp = 9.520- (1,533+ 1.420)= 9.520-2,953mm = 9.517 mmHzO
II!l;I::j
4. Depressão a ser conseguida com o auxfiio de ventilador para superar a perda de carga ~P e manter
o , 0,75 ( 10",2+s) v
\ Flg. 11.16 Captores com bocas retangulares largas. f
~
....
\
\~Y~', i~~
218
"
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
219
i ;1n'
"'I
.11 li,
, :'\ ,~~
A
':I~;
,
'i!:,; I" j ~.~
I ~. -'li,
l
';"1'
";'
I,:,~1'
"
a : 3,7 B, ",. v
,
a ' 2, B B. x. V
:-
i:.;,1 :" !!t 1
,
Flg. 11.17 Vazão em captores com aberturas retangular estreitas (fendas). (A < 0,5 B) es
TANQUE
1
;
ONDESEFORMAM GASES QUENTES
~d
,'"I
i
Flg. 11.19 Coifacomum.
J t;,}I' I
,1:(, ,I,
Para que se realize a exaustão, é necessário que a vazão Q2 aspirada pelo captor seja maior que a dear quente Q\, a fim de induzir o ar circundante a entrar na coifa, ao invés de diluir os gases ou vapores quese pretende eliminar. portanto,
'1 II;J
Fig. 1I.17s Captor cônico "bico de pato" para bancada de trabalho.
Q2> Q. Podemos considerar
dois casos: coifas baixas, isto é, para D ,,;;90 em, e coifas altas, D > 90 em.
I.') Coifas baixas sobre superf(cies quentes e onde não há formação A vazão
I
~ .
Q, será
de vapor.
dada, neste caso, pela fórmula
= 5,4' S..f/h .(~t)I,2S I (pés3/min)
Q\
111.19
I
111.20
I
sendo
= = =
S t h
V'oet
superfície da chapa ou corpo quente (pés2);
diferença de temperatura entre a chapa quente e o ar do recinto ('F); altura do corpo quente acima do piso (pés);
Para se calcular Q2' aumenta-se
Fig. 11.18 Captor com "transição"
Q. de 20%.
2.') Coifas baixas sobre tanque de água quente (vapor).
11.2.8 Coifa comum ou clássica (canopy hood) ( A coifa comum só deve ser usada se os produtos não forem tóxicos e os operadores não necessitarem curvar-se sobre o tanque para desempenhar sua tarefa. É adequado para fogões, mesas quentes, fervura de lavagem em tanques e outros casos. A vazão aspirada pelo captor é dada por
I
Q2
= 1,4' P .D . V
I
(cfm)
B
l
Q.
= 290. S ~
I
(pés3/min)
sendo
G h S
=
produção
de vapor no tanque (lb/pé2/min);
= altura do tanque a
.b
com líquido quente (h
==
3 a 6 pés);
(pés2).
sendo P V D
= perímetro do tanque (pés); = velocidade de captura (pés por minuto);
= altura
da coifa acima do tanque.
Quando a caífa fica acima de superfícies quentes, forma-se uma corrente ascensional de gases, ar ou vapores quentes. Chamemos a vazão correspondente de Q.. ~ .,.--
Fig. 11.20 Coifa sobre tanque de água quente ou vapores.
:zzo
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA T~bela 11.4 Captor para esmeril
Co.t. d. entrada C.
A. 8q.ft ~. ft
Ar necessário (pés3/min)
Quando há Diâmetro do esmeril (paI.)
Largura do esmeril (paI.)
até 9 " O a 16" 16 a 19" 19 a 24"
Bom recobrimento do esmeril
Mau recobrimento do esmeril
220 390 500 610
330 600 750 920
1'1. 2 3 4
~~V~ \o-;<"
.--
F
0,93
0,12
~V'
0,49
0,82
I~"
" ,~, "
0,82
0.50
Ânoulo o(
Flg. 11.:n Captor para esmeril.
ftlAIORES
COI'. d. p.rda de coroo
Ipm Q=Vc110..+ AI Q. cfm
~ PARTíCULAS
111(
CJ
O
CJ
0,1'
0,2'
1,0
0,95
0,89
50.
0,96
0,95
0,08
0,11
4,0
0,97
0,95
0,06
0,1'
60"
0,96
0,92
0,08
0,17
90"
0,93
0,89
0,1'
0,2'
Perda de carga de entrada Ap, = 0,25 h.(du'o) Vd..ode 100 a 3.000 pés/min 0,63
I,'
0,78
0,65
11.2.9 Exaustor portátil Para o caso de uma bancada de soldagem elétrica, temos ..AYITACIONAL
Tabela 11.5 x (paI.) até 6 6-9 9-12
.IDINENTAÇlo
pés)/min 250 S60 1.000
1,10,
I... ,
, ....,
~~.~
~~
!tu DA Dr 0.25 h "4.'. ."TUGA
Q. 3.T.L.Ve- x com 'hlntl O. 2,8 L .V,.x 't. 11.13 Captores
0,82
Q 0,98
,
0,'0
...., .... " ...., o... ....,
III:TANIULA".-, e: aUADRADO: I
,
,
0.10
o --10
X
0
1....-
A
I...:
CIRCULAR
..
I I I
10 100 110 1.-0 180 I"
convencionais.
~I Flg. 11.11 Captor
portátil
para bancada
de solda elétrica. ffi>-
-
.
~ 222
VENTILAÇÃO
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
INDUSTRIAL
223
~c#:, "
Velocidade na face = 1.500 pés/min Velocidade no duto= 3.000 pés/min y2
-
= 0,25
Perda na entrada
2g
Quando não for possível exaustão na Tabela 11.6.
portátil,
deve-se usar ventilação
natural,
tal que ocorra a vazão indica~
Tabela 11.6 Diâmetro eletrodo
pés3/min por soldador
5/32 3/16 1/4 3/8
1.000 1.500 3.500 4.500
11.2.10 Coifa de exaustão comum. Aplicações
TANQUE ou PUDA DE PROCESSO
,. J1I. 11.24 Dimensões
Flg. 11.24a
de uma coifa de exaustão.
a) Coita aberta Solução: A superfície do banho é semelhante a uma chapa metálica. devidoao aquecimento pela chapa é, pela fórmula 11.19:
A vazão é dada por Q p V
= 1,4P . H . V
~
= perímetro do tanque (pés)
=
50
~ 500
pés/min
=
velocidade
Q\ = 5,4' S h . (At)I,2S No caso da Fig. 11.20, temos:
de captação
b) Coita com vedação lateral
Q
= (W
h: consideraremos
+ L) , H. V
We L são as dimensões da coifa (comprimento e largura, respectivamente).
v
A vazão de ar quente 'que chega à coifa
= 50 a 500 pés/min
= 4 pés
S t
=3x2=6pés = 9800- 75' = 905'F
Q.
= 5,4 x 6 ~4 X (905)1.2S = 877cfm
Pode-seadmitir no duto uma vazão maior da ordem de 20%. Admitamos c) Coita com vedação em três lados
Q Q
Q2
= W' H . Vou = L.H.V
EXEMPLO
sendo V
=
V2
v
cfm = 28,3 m3/min = 1.699 m31h.
11.6
Um tanque de 4 pés por 3 pés contém um produto químico líquido e verifica-se uma vaporização de aproximadamente 1,0 kgf/m21h. Pretende-se instalar uma coifa baixa. Qual a vazão que deverá ser prevista parao captor e o duto?
50 a 500 pés/min
PerdadeentradaApc
= 1.000
= 0,25' -
2g
Solução: Podemos usar a fórmula 11.20 .Q
= vel. no duto = 1.000 a 3.000 fpm
I_P:~.
= 290S~ .
~EXPrimamosa, quantidade de líquido evaporado, em Ib/pé21h;1,0 kgf/m2fhcorresponde a 0,2047Ib/pé2/h Conforme foi dito, a coifa aberta só deve ser usada quando o material não for tóxico e o oper~ IIQ ,0034Ib/pé2/min: . não precisar inclinar-se sobre o tanque. Quando houver correntes de ar laterais, devem-se usar cortiDaS laterais ou abas. ,S = área do tanque = 4 x 3 = 12 pés2; = 4 ft (valor compreendido entre 3 e 6 ft). EXEMPLO11.5 O ";~, Em um processo industrial tem-se um banho de chumbo e antimônio para preparo de Iinotipos'!IfJ :~~os, tanque mede 3 pés por 2 pés. A temperatura dos metais em fusão é de 980'F (527'C) e a temperal ambiente é de 75'F (24'C). ,QI Qual a vazão a prever em uma coifa baixa? «-to:"
"~
para vazão no captor,
= 290 x
12 -V4 x 0,0034 = 831,6 cfm
.
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
~f';:r.
VENTILAÇÃO lNDUSfRIAL
224
225 ( (
Para o duto, admitamos
f ~ 1.' 1,1,:
I
j
'
I; f
= 1,20 x 831,6 = 99(,9 cfm
Q2
"
l~
,',. \, .,~ \~l 1 ;." ' ' .
uma vazão 20% maior.
': 1
.
ill I~11
11.2.11 Captor com Cendalateral ABERTURA DIMENSIONADA PARA V. ID m.."" 2000fpm.
.
A agressividade de certos vapores e gases pode desaconselhar o emprego de coifa convencional até que atinjam a coifa, os fluidos poderão ocasionar males ao operador junto ao local de onde se esp~rlS pela atmosfera. Emprega-se, neste caso, coifa junto à parede, dotada de u~a ou mais fendas laterais atraai
das quais os gases terão acesso sem se elevarem acima da superfície do tanque a ponto de ati~gire~' operado~.A Fig. 11.25mostrauma dess~scoifascomuma únicafenda lateral. o
FENDA
>O,30~"
r<-
TANOUE
,I I
L
...Ls rT 1
w ..J
I IQ 111.11.26 Captor
N ./
Q
com uma fenda lateral
I
I
j hodulO=
L
( ) 4.005
(pol. HzÜ) ,,2
com" em pés/min (fpm) ou, A vazão Q pode ser calculada
Q
(ACGIH).
2
Flg. 11.25 Coifa com fenda lateral.
I
acima do tanque
'Como já vimos, "dutO
w
e plenum
= 2,8L'W'Ye
I
-16,34
(mm ca) com v expresso em m
. S-I.
pela fórmula 11.21.
(pés3/min) .
.
B
r2S
----------
com L e W em pés e Y. em pés/min
ou
I
Q
= C. L . W
I
B
(pés3/min)
sendo C uma constante,
geralmente
variando
de 50 a 250.
A perda de carga no captor é dada pela soma da perda de carga do fluido ao atravessar a perda na entrada do dúto, isto é:
I
Ap. = l1Prenda+ l1PcntradadodulO
na. 11.27 Captor com fendas laterais e plenum inferior (ACGIH).
a fenda com
A
B
.J. 2S
-
,.
L
ou
A
,..,
fenda duto ~ "''''~+O'''.h..
Ô
CORTE na. 11.28 Captor
com fendas laterais
localizado
no centro do tanque
A-A
(ACGIH).
-
~K r(
IIH.
~
226
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
"'{.'(
~
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
A depressão
a ser criada pelo ventilador
(E!. )
. == esU.ttea
y
227
deverá ser de
I!1pc+h,
/.SFigs. 11.27 e 11.28 mostram variantes de captores de fendas laterais. Considera-se em geral, para a velocidade de captura, 0,25 a 1 m/s na superfície do tanque. Pode-se taJllbém realizar o dimensionamento adotando uma vazão de 1 cfm/sq.ft (1 pé3/min por pé quadrado de superfície livre do tanque). Alguns projetistas preferem adotar como critério a escolha da velocidade de 10 mls na fenda (== 2.000 L
w
Flg. 11.29 Captor com tr& fco. das laterais (ACGIH).
fplll)Ávelocidade nos dutos é da ordem de 2.000 pés/min, igual portanto à velocidade na fenda. Se for usadoplenum, a velocidade no mesmo deverá ser da ordem de 1.000 fpm. A altura da fenda acima do nível do líquido é no máximo de 6 polegadas. Quando o comprimento (L) do tanque for maior que 6 pés, é recomendável usar várias tomadas. Para largura de tanque W = 36 a 48 polegadas, é necessário colocar fendas dos dois lados no tanque, cpara W == 48", deve-se enclausurar o tanque ou usar push-pull, conforme veremos no item 11.2.12.
VELOCIDADE DI 10 mls NA FENDA
1 Flg. 11.30 Escolha da velocidade de projeto. 1." critério: considera a velocidade de captura. 2.' critério: considera a velocidade de 10 mIs na fenda.
v«~r li CRITÉRIO ( PREFEAIVEL)
u
-J
2' CRITIfAIO ( SOFRíVEL)
11.2.12 Ventilação tipo "sopro-exaustão'; No caso de gases e vapores tóxicos, deve-se procurar evitar que mesmo reduzidas quantidades dos mesmos deixem de atingir a coifa de fendas laterais e venham a espalhar-se no meio ambiente, com sacrifício para a saúde dos operadores. Para evitar que este inconveniente aconteça, usa-se um sistema que provoca um "sopro de ar", que, partindo de uma fresta ou orifícios rentes à superfície do tanque, ajuda a encaminhar osgases e vapores até as fendas no captor, situadas no lado oposto à fresta. Este sistema constituído pelo captor de fenda e insuflador de fresta é conhecido como captor push-pull (Fig.11.32). O ar de insuflamento pode ser fornecido por um pequeno compressor ou derivado de uma linha de arcomprimido próximo ao local. Consideremos alguns dados para o dimensionamento de um captor push-pull, isto é, de insuflação e exaustão, ou, como também se diz, "sopro e aspiração". a) Vazão Q2 de exaustão no captor e duto
Qz
==
100a 150cfmpor pé2de área do tanque
b) Altura do captor acima do tanque
H
= D. tg 10'(pés)
-
QI---~ ./1
Flg. 11.31 Equipamento Stringal para combate à poluição. Vêem-se na figura dois tipos de captores além de dulOS, ventilador e lavador de gases. Materiais empregados: PVC, PVC com fiberg/ass, polipropileno, aço inoxidável e outros.
D .~
'.-;;;Fig.
11.32 Captação
com "sopro"
e "aspiração".
~
~ VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
eIi.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
228
l
229
( ou
~PLO 11.7 Determinar
as características
de um sistema de captor com fenda lateral e insuflaÇlento
GJ
H = 0,18.D
I
c) Vazão QI do jato na fresta de insuflamento
(bocal)
solução: .) Vazão de exaustão
=
Qz
QI=-
Dx F
Q,
I
sendo D a distância
~
. l1.U do jato (pés) ao captor e F um fator de indução ou arraste.
()"8 8-16 16-24 acima de 24
I <
no captor
150 pés3/min/péz
b)Altura do captor (fórmula
x (5 x 3)
=
2.250
pés3/min
11.25)
H = 0,18 x H H = 0,18 x 3 = 0,54pés = 0,165m c)Vazãode insuflamento (fórmula 11.26) Qz
Tabela 11.7 Fator de indução ou arraste para captor push-pull Distância de lançamento do jato D (pés)
auxiliar (push-pull).
= 5 pés; D = 3 pés).
SJbe.seque o tanque mede 5 x 3 pés (L
;;F
QI"
Fator de indução (F)
.(
Pela Tabela
F
2,0 1,4 1,0 0,7
11.7, como D é menor que 8 pés, temos
= 2,0
2.550 Q. = = 425pés3/min 3x2
~ Alturada fenda de insuflamento (fórmula 11.27) A altura h da fresta de insuflamento é calculada considerando-se uma velocidade VI de 100 a 2.000 Adotemos VI = 1".500 fpm fpm e a largura L do tanque. Mas
h = - Q. = - 425 s
L . V.
= h.L
5 x 1.500
. = O,0566pes = O,017m
A fresta terá 17 mm de altura.
portanto,
Qr = S' VI = h . L . V. 11.3 ESTIMATIVA
Logo
DA VAZÃO A SER EXAURIDA COM O CAPTOR
11.3,1 Maneiras de abordar a questão
B
Ih-~
As fórmulas empíricas usadas no dimensionamento dos captores relacionam as dimensões à vazão e Ivelocidadede captura. Para resolver o problema, procuramos na Tabela 11.1 o valor da velocidade de captura aplicável ao caso. Resta definir a vazão. Vejamos como geralmente se procede. a) Quando não se tem nenhuma informação quanto à vazão aplicável ao caso, recorre-se à solução de prever um certo número de renovações por hora (Tabelas 6.3 e 6.4) e admitir que o ar que entra sai pelos captores, ou, pelo menos, a maior parte do mesmo. b) Consultam-se tabelas ou informações que dão a vazão em função da área exposta do tanque, bancada etc., onde está sendo produzido o poluente. No caso de "capelas" de laboratórios, a vazão é dada I em função do comprimento das prateleiras. Vejamos alguns casos comuns e importantes
indicados no Industrial Venti/ation, da ACGIH.
.\
11.3.2 Coifa para fogões, mesas quentes, fervura de lavagem (Fig. 11.19) A vazão no duto é dada pela fórmula 11.18, que repetimos:
. .1 :
,I i~i;:, ...J
Flg. 11.33
Qz = 1,4 P . D
.V
[cfm]
~,f" --
-.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
230
VENTILAÇÃO LOCAL EXAVSTORA B= 0,75.0 "RU DO ANTEPARO. 0,60 C = 0,75 W
onde
= =
P V D
:(
W.H.
B=0+15cm ÁREA
B=D+15cm
OOS ANTEPAROS. 0,60
W.H.
perímetro do tanque (pés); velocidade de captura (Tabela 11.1); altura da coifa acima do tanque.
=
{
ANTEPARO
.
ÁREA OOS ANTEPAROS ou 0,75 W.H. FI~ TROS
RI61DO
ANTEPARO ou FILTRO
11.3.3 Coifa sobre chapa quente ou superfícies quentes sem produção de vapor
f
c Podemos
-
[cfm)
tendo as letras os mesmos significados que os mencionados
para a fórmula 11.19.
11.3.4 Coifa baixa sobre tanque de água quente ou líquido em evaporação, desde que se conheça a taxa de evaporação G (Ib/pé/min) (Fig. 11.19) Q
=
c
usar a fórmula (11.19), ou seja,
Q2 = 5,4. S . ~h . (A.t)I.25
290. S -if!i77J
w
ISCM
[cfm]
11.3.5 Captor para esmeril (Fig. 11.21)
DI
4f!50 mln.
~~~
H
~~ ~~
15em
A Tabela 11.3 indica a vazão necessária,
de acordo com o diâmetro
e a largura do esmeril.
(a)
11.3.6 Exaustor portátil para soldagem (Fig. 11.22)
(b)
( c)
111.11.34 Pequenas cabines de pintura (ACGIH).
Ver Tabela 11.4.
11.3.11 Tanque de imersão rápida (Fig. 11.35)
11.3.7 Soldagem sem exaustor, com apenas ventilação natural
,. .
Ver Tabela
Q = 125 cfm por pé quadrado de tanque e superfície do dreno. Velocidade nas aberturas do plenum: V. = 2.000 fpm. Velocidade no duto: Vd = 1.000 a 3.000 fpm. Perda de carga na entrada:
11.5.
11.3.8 Captor tipo sopro-exaustáó (Fig. 11.32) Vazão de exaustão Q2 = 100 a 150 cfm por pé2 de área do tanque. Vazão do sopro. Vide fórmula 11.26 e Tabela 11.6.
'."
.
11.3.9 Captor de fenda lateral (Figs. 11.25 e 11.26)
200 cfm/sq.ft para área de abertura 150 cfmlsq.ft para área de abertura
~Velocidade máxima no plenum
até 4 sq.ft superior a 4 sq.ft
.)\\
-
.-~
v' v~ ). anteparos: 1,78- (correspondenteà passagemestranguladapelo anteparo) + 0,50 (do duto,
~
filtros: perda de carga nos filtros quando sujos + 0,50
Velocidade
no duto: 1.000 a 3.000 fpm.
= 500 cfm/pé quadrado Vd no duto.
'àp,= 0,2 (pol.colunad'água) (4.005)2
Perdas de carga na entrada da cabine. São a soma das perdas devidas a:
-
~
+ 0,25 . 2g 2g
Para melhores resultados, enc1ausurar o dreno como túnel e adotar Q
11.3.10 Pequenas cabines de pintura (Fig. 11.34)
=
-v:
dã'superfície do dreno, e velocidade acima de 100 fpm nas aberturas. ',Podemos calcular A.p, em polegadas de coluna de água em função da velocidade "' 2 , Vd
Q = 2,8' L . W. V. [cfm] L = largura W = comprimentodo tanque V. = velocidade de captura (Tabela 11.1)
Q Q
àp, = 1,78
V2
-!.. (do 2g
duto).
=
1.000 fpm.
11.3.12 Leitos de fluidização (Fig. 11.36)
Q = 150 cfp por pé quadrado de leito (Q = 150. W. L). Yelocidade nas aberturas: V. = 2.000 fpm. ",.Velocidade no duto: Vd = 2.000 - 3.000 fpm. "Perdade carga na entrada: ;?~
'~P.= 1,78' -v: + 0,25-~ 2g
li'" .Jevem-se W
2g
adotar no mínimo duas aberturas, sendo uma na parte inferior do captor.
de área
232
Ili,l 'I !
;1,
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
Incltnaçlo ",f,,'mo d. 45 o
t
!~,.!: ! I: I,!
N1I.
~
{
Vd
i
há
V",h
i
{ (
To",pa, 4uonelo fora 4C u.. I
I
Plcnu..
AI
lenda
p,hl",. b '."'oda
[TI
"d
I
( (
ri
II
233
=
A
.' .
1
!
.
"l--------
I
"
V2:;;" 2 .000
.l 11 I
CORTE
Volacldodo 1.000 fpm
",ci.lmo
no
A
-
12"
fp",
mlft
Tf,
L
--
\,
't.-u,? ,)1---'
I"Vari...te c/.aido lalc,ol A
111.11.37Tanque de desengraxe (ACGIH).
pltnum
~
.'= 178.-+0252g
Ap
Flg. 11.35 Tanque de dimensão rápida (ACGIH).
~ '2g
Velocidade no duto: Vd = 2.000 - 3.000fpm. Devem ser previstos: 1. Respirador na linha de ar, para limpeza. 2. Tiragem separada para produtos de combustão, se houver. 3. Aspiração por grelha inferior para partes que não podem ser removidas Q = 50 cfrnlpé2 de área de grelha.
secas. Neste caso,
11.3.14 Bancada para soldagem
é convenlent. o uso de abas laterais
=
Altura ,tv,. tanque
=
Q 350 cfm por pé linear de captor. Largura do captor = espaço necessário para o trabalho.
no 15 em
..rni",a po,o
45. 1.000
fp'"
Anteparos laterais recomendáveis
Fig. 11.36 Leito de fluidização (ACGIH).
11.3.13 Tanques de desengraxe (Fig. 11.37) Q = 50. L . W [cfm] Velocidade na fresta: V. = 1.000 fpm máximo. Perda de carga na entrada:
.{
mlu:Ima no p'cnu,", veloclda de nos rO$go$
Flg. 11.38 Bancada de soldagem (ACGIH).
\ \
.-
,!
2J4
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
(
i,tl
Largura da bancada = 24"(60 em)no máximo. Velocidade
no duto
.
= 1.000- 3.000fpm.
edlpresa NEU Aerodinâmica Ind. Com. Ltda. fabrica mesas aspirantes para soldagens, raspagem e ~adlentos, dotadas de tampa removível em grade de aço carbono e um ventilador ligado a um filtro. pIII;'11.39 mostra uma mesa aspirante Delta Neu, e a Fig. 11.40, uma mesa do mesmo fabricante, em H!g.
Perda de carga na entrada:
V~ ~ l1p.= 1,78.- + 0,252g
.
~.
2g
11.3.15 Bancada para esmeril manual (Fig. 11.41)
a
Observação: Onde não puder ser usada a ventilação local exaustora, usa-se a ventilação geral obed , ecendo
às seguintesprescrições.
'" 150 a ~5~ cfm por pé quadrado de área de bancada. lIelocidade mlmma no duto = 3.500 fpm.
.'
Tabela
11.8 Ventilação
Diâmetro do eletrodo (") 5/32 3/16 1/4 3/8
para soldagem
V2
perda de entrada:
Pés cúbicos por minuto por soldador
l1P. = 0,25'
---!. para tomada de exaustão tronco-piramidal. 2g
sStnerilhamento em cabine. A velocidade na face da cabine é de 100 fpm. para grelhas de exaustão no piso: Q = 100 cfm por pé quadrado de área de trabalho.
1.000 1.500 3.500 4.500
laterais
~'"
recomendóveis
Grelho ou tela grossa Topo do boncodo
-(
~u~ VISTA
Flg. 11.39 Mesa aspirante Delta Neu para soldagens, raspagens, esmerilhamentos e.lixamentos.
e'
necessário
seja
t!r.
~. 11.41 Bancada
tronco
Que o
tomado
- p' amido'
de esmeril manual.
-:.1,,:"' ; s:.t>s mesas
aspirantes
Delta
Neu
se 'aplicam
.
'"iroduto não-tóxico:
! . !oduto tóxico:
i. ,
.:.
~.tt
"'1<' ,ci' P. .'"
'.
Q
=
125 cfmlpé2 de área frontal.
V~ ~ = 1 ,78. - + 0,252g
~
1,~
O captor
local
2g
não é indicado
para
$' Para o captor local na metalização,
!
Q
=
200 cfm por pé2 (mínimo)
:~ Velocidade
Flg. 11.40 Mesa aspirante 1.500 da Delta Neu em aplicação industrial (preparação e soldagem).
no duto:
~: Perda de entrada: li;. y2 ., l1P. = 0,25 2g /1',.
ao caso.
Q = 200 cfm/pé2 de área frontal. Utilizar máscara com suprimento de ar. Velocidade no duto = 3.000 fpm (mínimo). Perda de entrada:
1., " ...
também
11.3.16Sprayde metalização
j.
,
235
Vd
=
3.500
metalização
com metais
tóxicos.
devemos ter: de abertura fpm (mínimo).
para lançamento
do spray.
POSTERIOR
-
236
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
237
( 'il:u
( (
;III~ CUTO. FlEXIVEl I!
:I
(
., :'\1 111,
!
grelho
Face aberto Porto" GABINETE
DE
di limpoza
Flg. 11.43 Esmeril de superfície.
METALIZAÇÃO
!--12"min-1
11.3.19 Corte com oxiacetileno Duto fle.rvel
Q = 150 cfm/pé quadrado de área da mesa. Velocidade no duto: Yd = 2.000 - 4.000fpm. Usar Yd = 4.000 fpm para trechos de duto horizontais. y2 Perda de entrada = 1,0 (através da grade)
\
-2g
CAPTOR
LOCAL
y2 = 0,25 -2. (para tomada tronco-piramidal). 2g
Flg. 11,42 Spray de metalização (ACGIH).
I! Distôncio máltima entre os centros dos dutos 3pés
11.3.17 Bancada de soldagem com exaustão portátil Na Fig. 11.22 as grandezas a considerar são: Tabela 11.9 Duto para bancada de soldagem Distânciax (polegadas) 6 6-9 9-12
Duto simples Q (cfm) 335 755 1.335
Duto com entrada flangcada ou cônica (cfm) Q 250 560 1.000
Velocidade na entrada = 1.500 fpm. Velocidade no duto = 3.000 fp'm. Perda de entrada àp.
= 0,25-~
Tomado troncopiromido I 45°
2g
11.3.18 Esmeril de superfície (de eixo horizontal) Q
= 220 cfm para
rebolos até 5" de diâmetro, 390 cfm para rebolos de 5" até 10" de diâmetro. y2 Perda de entrada = 0,25 2.. 2g Velocidade
no duto: Yd
=
3.500 fpm (mínimo).
.( Enclousuramento do base do mesa
11.44 Cortc com oxiacetileno (ACGIH).
~
238
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
11.3.20 Captor de laboratório '( TUBOS DE AQUECI-
As "capelas" dos laboratórios podem ser do tipo com captor airfoil (Fig. 11.45) ou com captor d compensação
(Fig. 11.46). Neste caso, existe um duto de insuflamento
com suprimento
de ar máximo ig
a 50% do volume exaurido no duto de saída da coifa. A vazão prevista é
(
Q
=
100 - 150 cfm por pé quadrado
Ua
de área de porta aberta,
conforme
RASGOS
MENTO DENTRO DAS
~
PRATELEIRAS
a menor ou maior toxicidade
~
;;;DOS
L
~
dos produtos.
ALTURA DE ACORDO COM O TAMANHO
i DOS FRASCOS o
ti
Vd = 1.000 - 2.000 fpm
o
o 0'0
010
7
( (lopol
111.11.47 Coifa com rasgos laterais para evaporação em laboratórios (ACGlH).
Entrado "t ar quando a porta 01,6 lochada
Porta
qUI
f.c..a
os
f,.cta, do ."tre4a d. ar quando IUIP a Fonda
L.-
lo'erol
Ant.poro
I
Para a coifa indicada na Fig. 11.47,temos: Q 20 cfm/pé linear de prateleira ou 50. H. L (cfm) para cada prateleira. Velocidade no duto: Vd = 2.000 fpm.
1110
=
pOlto,lor
Fondo aJu.tO... na base
Ap, = 1,78
poltorll li alr '011" Fig. 1I.4S Capela de laboratório com captor airfoi{ (ACGlH).
Para bancada
Q
,- Du'o do naustlo
representada
na Fig. 11.48, adota-sc<:
= 20 cfm/pé linear de captor ou 50 . H. L (cfm).
Velocidade
Ap,
~ + 0,25 - ~ -4.0052 4.0052 de evaporação
no duto: Vd
=
2.000 fpm.
V; ~ = 1,78+0,25 4.0052 4.0052 PL€NUN PARA
1.000 Ipm
Ploc a porlurada ..rtlca I, de dlat,lbul;10 nO p'onu...
aul.. dlrulo.... no ,llnu. FO.da do dosclda do ar do pie '
t
Volocldade de Gntra da de ar 250-300 Ipm
(
~~t~I::OI Flg. 11.46 Capela com captor de compensação (ACGIH).
PARA 2.000 fpm
'--.;
H rl-L
V2 t:..p, = 0,5 2g
DIMENSIONA-
.".11.48 Bancada de evaporação~m captor lateral e.saídainferior (ACGlH). ...
239
-
140
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
!.
11.3.21 Serra radial ("traçador")
VELOCIDADE NESTE
r
MíNIMA
LOCAL 20000
'PIO
141
( (
SERRA
,I
I:
Vtlto=
500
(
cfm
( (
A
/
flnível
Man9uelra d. I 3/,,"
-
Interno
Vd
430cfm ~ 11.50 Serra circular de mesa (ACGIH)o
Portinhola M.sa
4 Y2" de largura -- Lômina .. . Mesa Flg. 11.49 Serra radial ("traçador")
(ACGlH)o Coplor
Q = 500cfm
Vd= 3.500 fpm
~ Ap, = 3,5 ~ ["H201 (4.005)2
I!J. 11.5Oa
Serra
80S.
int.iro"ment.
fechado
de fita.
11.3.22 Serra circular de mesa Tabela
(polegadas)
Vazão de exaustão (pés3/min)
Até 16. inclusive Acima de 16 até 24 Acima de 24
350 440 550
Diâmetro
da serra
Velocidade no duto: Vd = 3.500 fpm
.
d. A -I Perda e carga. P. -
Tabela 11.11
11.10
O -!-
~
'(4.OOS?
LARGURA DA LÁMINA (POLEGADAS) até 2 de 2a3 de 3 a 4 de 4a6 de 6 a 8 VALOR NO DUTO
+ 0,25-
~ 2
VA
FUNDO 350 350 550 550 550
= 3 500 fpm
PERDA DE ENTRADA
(4.005)
v AZÁO cfm
= VELOCIDADE
V 2 40052
TOPO 350 550 800 1100 1400
TOTAL 700 900 1350 1650 1950 0\
- 1.75~
NO PONTO A
-
242
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
(
11.3.23 Lixadeira de fita horizontal
~
ENTRADAS
- 1~~~~
( (
-
',1ft M1NIMA
3.500
(
DE AR
243
AO COLETOR
DE p6
OM ANTEPAROS
~,
{ (
Filo
ou c1nl7
(
-- @ [~~~\:1
( (
Vd=
,
3.300
"1ft
fita
Pe=
.o." V2
.. ~~~,
0,40
,ar. 2
tOMOda
tronCo
\.U
- piraMidal
ou cinto
~RELHA CORTE
( ( (
Varlont.
'-.11
NO PISO
Flg. 11.52 Ventilação de local de jateamenlo de areia (ACGlH).
TlplCO
11.3.25 Bancada de trabalho com captor de Cenda Q V4
= 50 a 100 cfm por pé quadrado = 2.500 a 3.000 na entrada
de superfície da mesa.
Per4a na entrada
vz
Fig. 11.51 Lixadeira de fita horizontal (ACGlH).
~. = 1,78~ p
Tabela 11.12
~
Vazão (cfm) Largura da correia (polegadas) Até 6, inclusive 6-9 9-14 Acima de 14
( (
Frente
Cauda
440 550 800 1.100
350 350 440 550
(4.oo5?
+0,25~
VZ
(4.005)2
A vazão Q pode também ser calculada na base de diluição do ambiente, Velocidade máxima no plenum = 0,5' VI,nda Total 790 .900 1.240 1.650
V.locldade
no fendo
=~
\ 11.3.24 Local de jateamento de areia
( ( (
caso haja informação
Podemos
ter os seguintes
casos:
. ~-~:"o-
a) Compartimentos A insuflação do ar é vertical e para baixo, com v = 60 a 100 fpm. com insuflamento transversal, v = 100 fpm. b) Mesas rotativas, consideradas
Q
=
200 cfm por pé quadrado
c) Cabinetes
... 11.53 Bancada
de trabalho
com captor
-
~ ===0-
~
':
.
de fenda (ACGlQ).
sem cortinas do total de aberturas
11.3.26 Enchimento de barris As Figs. 11.54 (A, B, C e D) indicam soluções adotadas
20 trocas de ar por minuto. Pelo menos 500 fpm de velocidade nas aberturas de operação, as quai\ I)&rregamento manual devem possuir anteparos.
---=- ~-nu --
para enchimento
de barris.
a respeito.
244
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
1.-
,'-
'\
1\1
~
(
=
Q
,\AFASTANENTO PEQUENO
50 cfm X diâm. do tambor (ft) para tampa pesada, = 150 cfm x diâm. do tambor (ft) para tampa solta.
(
V4
= =
11
= 178. ~
~ Alimentador c6nico
§
100 cfrn/pé2de topo do barril (mín). 3.500 fpm (mínimo). VZ
P.
,
(4.005)2
b) Captor tronco-piramidal
~
+ O25 '
!..-
= 300 -
Q V4
(4.005)2
de 45'
=
Flg.
11.5411
400cfm.
3.500 fpm (mínimo)
.
Ap = 0,25
-'-
-~
,
,~I
Usa-se um duto flexível articulado
a um captor com abertura
de 20 em x 7,5 em, dotado de flange.
A fenamenta de corte ou polimento deve ficar no máximo a 25 em do captor (Fig. 11.55). Q = 400cfm(mínimo) V4 = 3.500 a 4.000 fpm.
Flg. 1I.54b
Conlrapeso
Q = 150 cfrn/pé2de área aberta. V4 = 3.500fpm (mínimo)
.=
0,25
c) Alimentador
Duto flexivel de borracho
411diõmetro ou metálico
interno.
~ -(4.005)2 :",,,'~
em mangote flex(vel esferico
ALINENTADOR
4" mln
~"m
dia
,~",,'
jI
g
t
DUTO DE EXAUSTÃa
:~Aberturo
flange
de 3"1 Si. com de melal I
45°
Flg. 11.55 Ferramental manual pneumático. Trabalho em granito (ACGlH).
(
11.3.28 Fundição em moldes o captor se assemelha a uma coifa colocada na posição vertical. Flg. 1I.54c
Q
.
(4.005)2
U.3.27 Trabalho em granito e mármore
I1p
J
(4.005)2
Flg. 1I.54a
Q
(
-~
.
Ap = 0.25
L:0,,:-
Z45 (
= 200
a 300 efm por pé linear de frente do captor.
{
~
~
246 ",,}
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
Para captor sem flange: Q = 200 (10 x'- + área do captor). No caso de captor com flange, pode-se reduzir Q de 25%. Vd = 2.000 fpm.
r' ~
Q = 400 a 500 cfm, p'\ra poeiras não-tóxicas. Q = 1.000 a 1.500 cfm, para poeiras tóxicas. Velocidade no duto: Vd = 3.500 fp.m (mínimo).
~
I
V; -(4.005)2
= 0,25
Perdadeentrada:t:.p,
t:.p, = 0,25 . (4.005)2
(
11.3.30 Politriz vertical
Para captor com fendas, 2 VI
~ -(4.005)2 + 0,25 (4.005)2
t:.p,= 1,78
I
247
:;Iil'
~ .
I
~' ,..~~ "
li
(
Tabela 11.13 Vazão para duto de politriz Diâmetrodo disco
Diâmetrodo duto
Vazão(cIm)
até 20" de 20" a 30" de 30" a 53" de 53" a 72"
6" 8" 12" 16"
900 1.600 3.500 6.300
-- tronco:3.500fpm
Velocidades mínimas no duto:
ramal: 4.500 fpm
Velocidade mínima na fenda
= 2.000
fpm
. V'l V3 perdadeentrada:t:.p, = 1,0 ~ +0,5' ~ (4.005)2 (4.005)2 ~ ~:
. Junto paro movimento lon9itudinal e do rotoc;Oo
. '-Correio
Fig. 11.56 Fundição. Lançamento de metal fundente. Captores pequenos (ACO!H).
11.3.29 Ensacamento Durante a operação de ensacamento e pesagem, ocorre normalmente uma emissão de poeira parao meio ambiente. Deve-se adaptar um captor à boca de saída do silo que contém o material pulverulento. É o que mostra a Fig. 11.57.
'}"
Supa-rfes
Cortado pora envolver braço do poli!ri z
~CAPTOR ADAPTADO
SUPORTE
AO SILO
O
Utilize abas de lona ou borracho paro circundar o disco o mais para baixo poss{vel.
Fig. 11.58 Politriz vertical.
DA BALANÇA
11.3.31 Caixa para operação com material radioativo ou de elevada toxicidade Q I
\
Flg. 11.57 Ensacamento (ACGIH). (
\.
=
50 cfm por pé quadrado
Perdadeentrada:t:.p' ~ ~r-:
.
de área de porta aberta e 0,25" de pressão estática em sistemas fechados.
= O50 ~
,
(4.005)2
~""'"
248
't'I' c:!!'u
VENTILAÇÃO
""'~
INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
249
(
(
=
Velocidade no duto: V4 2.000 a 4.000 fpm. Filtros: 1. Filtros de entrada, I)as portas. 2. Filtro primário na entrada do duto de exaustão. 3. Filtro ou equipamento de tratamento dos gases exauridos. Tudo quanto for necessário ao -manuseio deverá ser previamente colocado na "caixa".
,,,i
1
1 1
, .:1 1 1, , li!
, '
, 1,
,,'1
:.fUtros: = 2 cfm por pol. quadrada de área de filtro. . Altura dos filtros acima da bancada do fogão: 2 5 pés para cozimento sem chama exposta, 4:5 pés para carvão e similares, 3,5 pés para fogão a gás (chama exposta). rio Capo 12 trataremos
Para equipamento de tratamentQ do ar
IUi,:
( (
dos tipos de filtro mais usados associados
a captores para fogão.
11.3.33 Captor de cozinha tipo "contra a parede"
'
I
1'
Q = 80 cfm por pé quadrado de área do captor, isto é, 80 W. L (Fig. 11.61). Q não deve ser inferior a 50 cfm por pé q.uadrado da área de face do captor, isto é. Q~50'P'H
"
Il: ~ ' '
,
" 1',1' ,
I í. ,,
I> 1
~ndoP o perímetro
P V4
= 2W =
externo do captor
+ L
1.000 a 4.000 fpm.
Ap, = 0,25"(correspondenteaofiltro)+ 0,5
~(4.005)2 Aconselhável filtros p/ gordura
,Distância de 6' entre centros poro coptores graodes Flg. 11.59 Caixa para operação com material radioativo ou de eleva. da toxicidade (ACGIH).
----
V4
= 200 cfmlpé linear de = 1.000 a 4.000 fpm.
comprimento
da mesa de cozimento
(200
. L)
L
J
L
~'
11.3.32 Captor para fogão, de parede Q
r-r-T-,--r-r-T-T-'-' r-r-T-~-~--~-r-+-+-~ L- L_-J- J.. ._1.- -- L -.L - -.1--
cfm. FOGÃO
~ 6.p, = Perdano filtro+ 0,25 ! (4.005)2
Flg. 11.61 Captor de cozinha. tipo "contra a parede".
11.3.34 Captor de cozinha tipo "ilha" Q = 125 cfm por pé quadrado de área do captor, isto é, Q = 125. W' L Q não deve ser inferior a 50 cfrn por pé quadrado de área da face do captor. Q ~ 50 . P . H sendo P o perímetro P = 2W + 2L V4 = 1.000 a 4.000 fprn.
20"mínimo Frente e laterais pOdem ser removidos pora retirado dos filtros.
. Ap, = 0,25"(correspondenteao filtro)+ 0,5
~ !.(4.00W
---r
I Altura de montagem do filtro
--'--I--~ I -rI - - - r-- T -,-.,.I- -1-
~
._-
,
'_L,
LU_l_,
1
~
,
L "__n
'-LJ_,nr
Flg. 11.60 Captor para fogão de parede (ACG1H).
~ L
I
C-T-'
l
FO G Ã O
,
L,
L
J
::.
.
- I1'.
1--- ~'w"o' '0'0'
lolorol FOGÃO
.....
l"-
do
'0'00;0<
ji
O
~
.\ (
Flg. 11.62 Captor de cozinha, tipo "jlha". l "
~~,.,
,.,-,-.".,-
250
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
251
",,\::V' :1
Coletar de limalhas e aparas (opcional):
11.3.35 Forno cadinho basculante
"
'
I:: '1
fií
~
= 200.L'W
Q '
Ap, = 1,50 (4.005)Z
Q "" 200cfmpor pé quadrado de área aberta total comas portas abertas.
~
11.3.37 Grandes cabines de pintura
t:.p, = 0,25 (4.005)2
1
I
,
Vd = 1.000 a 3.500 fpm. Para trechos horizontais, adotar Vd = 3.500 fpm.
;f!I l{bd w
,
PORTAS DESLIZANTES COM CONTRAPESO OU MOLAS EM
:\
FRENTE ou ATRAS, NECESSÁRIO
A PORTA DEVERÁ
FORNO
~~~
PAINEIS LATERAIS FIXOS
w
ESTENDER'
SE PARA BAIXO DO FORNO, SE POSSíVEL
I \ ~, I I
I 11 II
-
/9\ I l/r--,\' I I r\ \ I I /---" I !Lr---\~\
10 )
II 1 \
1 I I
Flg. 11.63 Fomo cadinho basculante (ACGlH).
11.3.36 Torno mecânico operando com materiais de elevada toxicidade
= 300 cfm por pé quadrado
Q
= 3.500 fpm (mínimo)
Vd Âp
,
= 0,50
( b)
Fig. 11.65 Grandes cabines de pintura (ACGIH).
I II
II
/ /
III
~~~IH ~~~
SE
l.'caso: Anteparos múltiplos ou filtros (Fig. 11.65 A). B = 0.75' D Área do filtro ou anteparo
= 0,75 W. H
2'caso:Anteparosinclinados(Fig. 11.65B). E = D + 6" Área do anteparo
= 0,40 W
.H
de área livre. Dados para o projeto da cabine de pintura com spray. Podem ser usadas quaisquer combinações de conexões de dutos e anteparos. Cabines grandes e compridas dispensam os anteparos. Para projeto de cortina d'água, consultem-se os fabricantes. Levar em consideração osriscosde explosão (motor antifaísca). Em caso de pintura eletrostática, o sistema deverá desligar-se automaticamentese falhar o transportador, o ventilador ou a ligação à terra.
-~
(4.005Y
I) Operador dentro da cabine
W H
= Espaço de trabalho
C Q
= =
=
+ 6 pés Espaço de trabalho + 3 pés
(mínimo = 7 pés) Espaço de trabalho + 6 pés 100 cfm por pé2 de seção transversal
da cabine.
Pode-se adotar 75 cfm/pé2 para cabines muito grandes Iquipamento de respiração de tipo aprovado.
e profundas.
An ...",= 1,78. - ~ + 0,5 - ~ ,sehouveranteparos (4.005)2 (4.005)Z
t:.pmlr.
- ~
(4.005)2
Flg. 11.64 Torno mecânico ope' rando com materi ais de elevada tO' xieidade
+ 0,5
Vd
(ACGIH).
~~
=
1.000 a 2.000 fpm.
,se houver filtros
O operador
poderá
ter necessidade
de
;r,:
..
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
ZSZ
VENTILAÇÃO
LOCAL
EXAUSTORA
ZS3 ~
( 11.3.39 Pintura de veículos
b) Operador fora da cabine
W H
C Q
(
= Espaçode trabalho + 2 pés; = Espaço de trabalho + 2 pés;
(
= 0,75x maiordimensãofrontal; = 100 a 150 cfm por pé2 de área aberta
incluindo aberturas
para o transportador.
Observações: a) O operador deve usar máscaras. b) Os anteparos visam apenas a uma melhor distribuição de ar na cabine. c) Podem vir a ser necessários filtros ou outros dispositivos para a purificação
--
w
Ao vontilador
do ar que sai da cabine.
11.3.38 Grandes cabInes de pintura a pistola Existem cabines de pintura
,/.-
de grande comprimento
em relação à largura We à altura H (Fig. 11.66).
Bolonlo dO no piso porIa
~
PLANTA
11
.
(~.> "r-Allernaliva
,., I
Filtros paro pinluro na porto
w
'
para
dulo do o
Fillras paro linlo anloporos AREA : 0,4 W.H E: QJcuro+6"
DOO CDC DOO
ou
l1li Bolonlo da porIa no pi so
PLANTA
ELEVAÇÃO DoscorQa
Vortical
118.11.67 Cabine para pintura de veículos (ACGIH).
Q
=
100 cfm por pé quadrado
Ap, = 0,50
H
~~~
Vd
=
de seção transversal.
~ . !..- + Perda de carga nos filtrosquandosUJos. (4.005)2
1.000 a 3.000 fpm.
ELEVAÇÃO
Flg. 11.66 Grandes cabines para pinturas a pistola (ACGlH).
Q
"
I~ !t :!
I,
50 cfm por pé quadrado
f,1
~f
de seção transversal
(quando
.
) I\
W H for maior que 150 pés~. AR
FILTRADO
~
õ.P. = 0,50 + Perda de carganos filtrosquandosujos. (4.005)2
PLENUM
11
II(I"!, !i\,[ , 'I ill I! ',i[i
Vd
=
1.000
a 3.000
fpm.
Filtros de ar, na base de 275 cfmlpé2 de filtro. Filtros de tinta (pigmento). Considerar a combustibilidade. Consultar o fabricante quanto à dimensão e quantidade a usar.
GRACE NO PISO
~-~
L-~--t-r--~---~--JLJ .A.. . o.. o .
Flg. 11.68 Cabine de pintura com cortina d'água.
111. !!il li. d~t '~
\
"1f1..
,"
II ,
VENTILAÇÃO
200 cfm por pé quadrado
Q
f [,
i
LOCAL
EXAUSTORA
255
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
254
de face do captor mais 112 dos produtos
de combustão,
Filtros de ar dimensionados para 275 cfm por pé quadrado de filtro. Filtros de tinta. Observar a combustibilidade. Consultar os fabricantes quanto a número e tamanho. v; A Fig. 11.68 mostra outra solução para a ventilação de cabines de pintura. O ar é insuflado do t t por aerofusos ou frestas em um plenum. O piso é constituídopor uma grade de aço colocada acimaedo , Ap, = 0,25 (4.005)2 uma camada de água. e Existem lateralmente duas paredes falsas formando plenuns com as paredes de alvenaria, e ao lon Vd = 1.000 a 3.000 fpm. dos quais o ar sobe até o duto que o conduzirá ao equipamento de tratamento. go 11.3.40 Forno de secagem
-
Notas:
Forno de secagem tipo "fenda".
1. Para secadores, incluir o volume de vapor d'água evaporado. 2. Para solventes inflamáveis, tomar as devidas precauções. 3. Captores em cada lado do forno. Reduzir ao máximo o tamanho
11.4 VAZÁO A CONSIDERAR
das portas.
EM CAPTORES
11.4.1Método moderno para determinação de vazão a ser considerada em captores convencionais Supõe o conhecimento da quantidade de gás, vapor ou névoa formada. a) Determina-se, pela Tabela 2.1, o TLV correspondente ao produto evaporado. b) Pela Tabela 11.14 determina-se o Risco Potencial de acordo com o número de ppm ou de mgfm3 formados. O risco potencial é classificado em A, B, C ou D. c) A Tabela 11.15 fornece o lndice de evolução do gás, vapor ou névoa, de acordo com a temperatura em que se encontra o lfquido. O índice de evolução pode ser I, 2, 3 ou 4. d) A velocidade m{nima de controle é dada nas Tabelas 11.16 e 11.17, de acordo com valores combinados do risco potencial e do índice de evolução. e) A Tabela 11.18 permite, entrando-se com a velocidade de controle e a razão desejada WfL, achar-se a vazão Q em cfm por pé quadrado de área do captor.
Fig. 11.69 Forno de secagem tipo "fenda" (ACGIH),
Q
= 100 éfm por pé quadrado de porta mais lf2 dos produtos de combustão.
v; ~ ó'p = 1,0+0,25, (4.005)2 (4.005Y Tabela
Vd = 1.000a 3.000fpm.
do risco potencial
Valores para condições de higiene TLV
Dimensionar o plenum para 500 fpm (máximo). Aberturas nos três lados do captor. Colocar o captor o mais baixo 'p'0ssível. - Forno de secagem tipo "cOlfa".
Risco potencial
Gás e vapor
Névoa
Ponto de fulgor
A B C D
0-10 ppm 11-100 ppm 101.500 ppm acima de 500 ppm
0-0,1 mglm3 0,11-1,0 mglm3 1,1-10 mglm3 acima de 10 mglm3
Abaixo de lOO'F loo.200'F Acima de 200'F
Fenda paro transportador Estendero mais baixo possível
Tabela
Se possível, anteparos laterais
11.14 Determinação
êt
do índice referente
à evolução do gás, vapor ou névoa
fndice
Temperatura do líquido 'F
Graus abaixo do 'ponto de ebulição 'F
I 2 3 4
Acima de 200 150-200 94-149 Abaixo de 94
0-20 31-50 51-100 Acima de 100
-Fig. 11.70 Fomo de secagem tipo "coifa" (ACGIH).
11.15 Determinação
Tempo para evaporação total Rápido (0-3 horas) Médio (3-12 horas) Lento (12-50 horas) Desprezível (acima de 50 horas)
-
256
m(
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
( '
11.16 Velocidade mínima de controle em pés/min para locais sem correntes laterais com captores laterais
Tabela
'
$,
ii li li. " i;l:I. ,r
li I
I
Contaminante
Anodização de alumínio Eletrodeposição
Ácidos crômico e sulfúrico Ácido crômico Cianeto Névoa alcalina Vapor Fervente Névoas alcalinas Cianeto Óxido nítrico Ácido clorídrico Ácido sulfúrico Vapor d'água
Limpeza Água
'
r: ;111 !! ~ I
,
Operação
Remoção de película de cobre
'li'
Remoção de película de níquel Decapagem de aço I
I.',;'111: :' ':!J:I lij., !~,
Banhos em solução de sais
--
Banho em sais fundidos
Quente Fervente
Névoa alcalina
~PLO
11.8
Suponhamos tn3S
Risco potencial
índice de evolução
Velocidade (pés/min)
A A C C D D
1 1 2 1 2 1
150 150 75 100 50 75
C A A B D
2 1 2 1 2
75 150 150 100 50
D C
1 1
75 100
um tanque de cromagem
com uma placa defletora
com 1,83 m x 0,76 m, instalado em recinto,
Usemos o captor lateral ao longo do lado de 1,83 m:
w
= 0,76m = 2,5 ft L = 1,83m = 6,Oft W 2,5 = - = 0,42 L 6,0
-
b) Produto: Ácido crômico.
= 0,1 mglm3.
Na Tabela 2.1 obtemos TLV
Risco potencial: Pela Tabela 11.14, com TLV = 0,1 mglm3, obtemos risco "An. fndice de evolução: 1, pela Tabela 11.15. Velocidade de controle: Pela Tabela 11.16 vemos que, para Classe A-I e captor lateral, a velocidade\ de controle é de 150 fpm. Vemos também, na última coluna da Tabela 11.17, que o captor tipo coifa nos casos A-I e A-2 não deve ser usado. W
Tabela
11.17 Velocidade
mínima de controle
.--.--
Classe (ver Tabelas 11.13 e 11.14) A-l,A-2 A-3,B-l
cfm e
(fpm)
Dois lados abertos
100
150
150
Não use
75 65 50
100 90 75
100 75 50
125 100 75
B-3, C-2 e D.l A.4, C-3 e D-2
Três lados abertos
Quatro lados abertos Não use 175 Não use para A.) 150 124 Não use para A-4
=Qx
Velocidade de controle mínima necessária (fpm) (Tabela 11.17)
0,0-0,09
0,1-0,24
(
=
ÁreadorasgoA
de área de tanque
. Q Areadoduto -
-v,
=-
2.000
90 130 175 260
100 150 200 300
=
=
1,69sq.ft
1,69 sq.ft = 3,375" 6ft
3.375
5.
= 1,35sq.ft
2.500
1,0-2,0 Um duto de 16" tem uma área A' = 1,396 sq.ft. Podemos adotá-Io. Velocidade corrigida, no duto de 16" de diâmetro.
Q vele
110 170 225 340
3.375
= #" = 1,396
2.420fpm
Perda de carga no captor J.. É a soma da perda de entrada do rasgo Jr.sgocom a perda de entrada\ no duto Jdu'oe com a perda devida à comunicação de aceleração ao fluido no duto. ,
Captor de um lado ou dois lados paralelos de um tanque isolado, isto é, que não esteja encostado a uma parede OU anteparo
75 110 150 225
L
=-
Vd
Captor ao longo de um lado ou dois lados paralelos do tanque. quando um dos captores estiver junto a uma parede ou anteparo deOetor 100 50 crm 75 90 50 rpm 60 crm 150 75 cfm 110 130 75 fpm 90 cfm 200 100 rpm 125 cfm 150 100 cfm 175 300 150 fpm 225 260 150 crm 190 cfm
50 75 100 150
150
2,5 x 6,0 = 3.375 cfm.
Largura (na horizontal) do plenum atrás da abertura É igual a 25 = 3,375" = 6,75"
)
0,25-0,49
=
Veloçidade de entrada no rasgo do captor. Adotemos v, = 2.000 fpm. Q 3.375
Q em cfmlsq . ft para manter velocidades mínimas de controle requeridas, para as seguintes relações W largura do tanque comprimento do tanque
L
WxL
= 225 x
A
11.18 Captor de exaustão lateral. Vazão em cfm por pé quadrado
Para vcap'
c) Projeto do captor:
Altura do rasgo, 5 = Tabela
ao lado maior do tanque.
= 0,42, temos Q = 225 cfrnlsq.ft.
Vazão mínima de exaustão
Um lado aberto
B-2 e C-I
-L
Captor tipo coifa Captor lateral (ver Tabela 11.16)
(
.) Captor
Vazão de exaustão.' trata-se de captor lateral isolado, paralelo
Captor enclausurante
afastado das paredes,
atrás.
125 190 250 375
JcaPlor
-
Adotar wn como largura do tanque quando o ubarriletc" de aspiração se encontrar ao longo da linha média do tanque ou oos bordos laterais paralelos do tanque.
... ,.
= 1,78
~ \-1 \-1 -(4.005)2 + 0,25 + 1,0 (4.005)2 (4.005)2
= 1,78x
(2.OOOj2 (2.420)2 (2.420)2 +0,25 +1,0 (4.005)2 (4.005)2 (4.005)2
-
-
-
= ~,
258
~.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
, I I!
1,7S X 0,249" + 0,25 X 0,365" + 0,365" 0,443 X 0,091 + 0,365 =
:ml
=
1.50
1.00 :"':~::.,.
1.50
5.00
."
~.;:~,.~
0.S99" ==0.90" H20
Jcaptor=
11.4.2
.;.j~~i!~~;';'~F
Método
1.00 li'
.:c.-C;':J!r;t!J
simplificado
1,20
'1"'".:::..
@ 2,40
11
1&1: 1
(
i
{
li1l~I~li 'Ií'~ ,r
(
~,[!
[!~!r
Quando se conhece a quantidade de vapor, gás ou névoa formada, consulta-se a Tabela 2.1, que d~ o TLV. Pode-se então calcular a vazão necessária para conseguir a concentração tabelada. Adota-se Um fator de segurança igual de 2 a 5.
1,50
-.----
EXEMPLO11.9 Numa cuba, é derretido chumbo, produzindo 2,4 g de fumo em 10 horas de trabalho. Em 1 minuto é formado, portanto, 2,4 + 10 + 60 = 0,004 g. Mas a concentração máxima permitida de fumo de chumbo é de 0,2 mglm3 = 0,0002 glm3. Precisaríamos de uma vazão de 0,004 + 0,0002 Adotando
3.00 2,40
= 20 m3/min = 706 cfm
fator de segurança
igual a 3, teremos
3 X 7,5 m3/min X 60 = 1.350 m3/hora.
::!
8ANCADA
11.5 Projeto de uma instalação de exaustão local I
Projetar uma instalação de exaustão localizada para atender os equipamentos Os equipamentos poluidores são os seguintes:
@
-
-
-
! '"
Tanques de onde saem vapores tóxicos Tanque no meio do recinto, com vapores tóxicos
aJ
indicados na Fig. 11.71.
Pequena cuba com emissão de gases poluentes Bancada de trabalho para limpeza de peças de fundição. (6)-:- Banho de chumbo e antimônio.
<3)
J
Pretende-se captar os gases e vapores e "Iavá-Ios" antes de liberar o ar, assim tratado, na atmosfera. Para isto, devem ser previstos captores apropriados a cada caso; rede de dutos de exaustão; lavador de gases e ventilador. (
( (
Solução: Representemos isometricamente a instalação (Fig. 11.72). Consideraremos a-h; k-i e doi. Em seguida, os trechos i-h e h-no Após o lavador, temos o duto o-p, o ventilador e o trecho final até q.
separadamente
UNIDADE:: ..t,.
os trechos MOTOR
1.° Vazão nos captores Flg.11.71 Layout de uma instalação de exaustão.
( (
Na representação isométrica, devemos indicar as vazões que deverão ser atendidas pelos captores e os comprimentos dos trechos dos dutos. Aberturas no captor (fendas) a) Captores (]) e <2>de coifa com fenda lateral junto à parede
AreadaaberturanocaptorA,
Dados:
l ií
Q2
= h.L = -
V,
Ve = Velocidade de captura = 100 fpm = 0,5 m/s L = 1,50 m = 4,92 ft ==5 ft W = 1,20 m = 3,93 ft ==4 fi Área do tanque S = L . W = 1,50 x 1,20 = 1,SOm2 = 1,SOx 10,7 = 19,26 ft2 . Vazão de captura (fórmula
A velocidade nessa fenda é da ordem de 2.000 fpm
A, = 5.6002.000- 2,Ssq.ft Altura S da fenda (Fig. 11.26)
11.21)
Q2 = 2,SL . W. Vc Qc = 2,Sx 5 x 4 x 100= 5.6oocfm
S
=
A, = ~S L
~
5
0,56ft = 17 em.
=
10 m/s.
259
.
260
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
261 \
( Podemos usar uma fenda com 17 cm ou duas fendas de 8,5 cm de largura cada uma (embora, sob oponto de vista de perda de carga na entrada, não sejam rigorosamente equivalentes). ( Para o dimensionamento do restante da coifa, podemos nos orientar pelas Figs. 11.26 e 11.29.
li,. !)
:..
b) Captor de coifo central (conopy hood)
;;N
'"
.. N
Trata-se
da coifa indicada na Fig. 11.72 pelo número CD.
.
a
I
o
:O'90m
..
'" o
:r::~
:;
"O
E
!:
°o'" ..;N .. N
l
'O,4'ID:0 36m
u '" ~ o Q. 11 '" o<: '" u
~
~ T::l
,
}
-~ , "":1.í(\''',,''~//////. d"'o,,,.
Flg. 11.73 Captor de caifa central (canopy hood).
Pela Fig. 11.73, vemos que
~..
a a
= 1,20 + 2 (0,4 x D) = 1,20 + (0,4 x 0,90) = 1,92m = 6,30 ft
b
= 2,40 + 2 (0,4 x 0,90) = 3,12 m = 10, 23 ft
XI "O
o ...
fi
0
'õ .5
:
°.0.. ...0 / ...
e 8
.. o
8
,.;
PerfmetroP do tanque
P D
ô
°on N
~'" = ..oc. u U "O o ... <>o ..
2 (1,20 m + 2,40 m) .. 7,2 m .. 23,6 ft
= 0,90.. 3 ft
Velocidade de captação. Adotemos V = 140 fpm. Vazão na coifa.e no duto k-i (ver item 11.2.10) quando não há vedação lateral.
.. .~ .. CD
=
Q2 Q2
= 1,4' p. D . V = 1,4x 23,6x 3 x 140= 13.860cfm
"O
Didmetro do duto k-i
e .~
Adotemos, para velocidade no duto, V = 2.000 fpm
..<> 'S ....
o ... <>o .. C ".. ~ Q,
u ~
..... ..; ... ..
d..
~ -
'Ir Q V
t) Captor circular
= ~4'IrxX13.860 = 2,97ft= 0,905m 2.000 G>
(ver Fig. 11.8) colocado a 0,16 m (0,526 fi) da fonte de contaminante. A vazão a (
lercaptada é de 0,320 m3(s(677 cfm). Velocidade de captação. Adotemos:V.
Vimosque (fórmula11.12)a vazãonessetipo de captor é dada por Q = (1Ox2+ S) . v.
ro:
\.
= 1 m(s(.. 200fpm).
( ,
(
Ponanto, 11!11\
~-
677
.. (10 x 0,52@ + S) x 200
", ~j
~If
J
I
\<
I
)
,.
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
262
Donde,
1.044
.
S
S = 2.000
= 0,62 sq.ft é a área da seção transversal do tubo.
Diâmetro do tubo captor no trecho i-f
d =
(
(4S = ~4 x 0,975 = Y-; 'Tr
,
\
x 0,2542
7T
Calculemos I) Trecho
0,320
-
= 6,3m/s = 379m/min= 1.242fpm
os diâmetros e as perdas de carga correspondentes.
a-c]-b
=
Q
4
5.6oocfm
Consideremos a velocidade, no duto, de 2.300 fpm. Na Fig. 9.4a, entrando com estes valores, obteremos odiâmetro d = 21" e uma perda de carga ~p = 0,3" de H20 por 100 pés de duto. O comprimento real do trecho a-b é
d) Captor para uma bancada de trabalho de limpeza de fundição Distãncia
ao ponto de formação
G:>
l..b = 2,00 + 6,50 = 8,50m = 27,88pés
do contaminante
Comprimento
x = 0,15m = 0,492ft
equivalente
Suponhamos curva com R
o tipo de captor é o cônico, estudado no item 11.2.7. Vazão Q = 500 cfm. Velocidade de captura: v, = 200 fpm = 61 m/min '" 1 m/s. Podemos determinar a área A da seção do coletor pela fórmula 11.13.
Apdu'.
Usaremos O tanque tI
e antimônio
(4.005) ° 5 (4.005)
2.300
= 980'F.Temperaturaambientet. = 77'F. a fórmula 11.19 para obtermos
Ap, = 1,78 dos metais fundidos
~P
= 5,4' S-
h
= altura da superfície superior do banho acima do piso é igual a 4 pés.
= 980' -
77'
= 903'F
QI
=
=
11.200 cfm.
Admitindo uma perda de carga percentual daFig. 9.4a com Q = 11.200, obtemos
1.044 cfm
Diâmetro Considerando
= 0,68" + 0,23 = 0,91" H20
- diâmetro: aproximadamente28"
Vazão no dUto do captor
= 1,20X
2
(-4.005 ) = 0,58"+ 0,08" = ~p, = 0,68"H20
b) Trecho b-c-h Vazão: 5.600 + 5.600
SQI = =3X2=6f.és2 5,4 x 6..v4 903)1,25= 876 cfm
Q2
2.300
+ 0,25
Logo,a perda total entre a e b será:
QI t
2
( ) -4.005
a vazão
(
1
= 0,3"/100 pés x 75,88 pés = 0,23" H20.
@
coifa convencional comum. Ver item 11.2.7 e Figs. 11.19 e 11.24. mede 0,90 x 0,60 m, ou seja, aproximadamente 3 x 2 fi. Temperatura
Apliquemos
<
total I, = I..b + 1"'1 = 27,88 + 48 = 75,88 pés
Temos então: e) Banho de chumbo
(
48 pés.
0,90 m, a altura a do captor será de 0,094 m.
(
(
1,5' d. Na Tabela 9.7, vemos que o comprimento equivalente para curva
Para entrar no captor é despendida uma parcela de energia que é obtida graças a uma rarefação que deveráser provocada pelo ventilador. Vimos pela fórmula 11.24 que2 essa perda de carga na entrada para VdU" Vdu', 2 captorlateraI é d ad a em po\. colunad'águapor ~p, = 1,78' +,2' -
MasS=a.b
=
=
leq = 48 pés O comprimento
A largura útil da mesa sendo b
à curva CI.
com d = 21" é de aproximadamente
Q = 0,75 (lOr + S) v, 500 = 0,75 (10 x 0,4922 + S) x 200 = 150 (10 x 0,4922 + S) 137 = 150. S S = 0,913 sq.ft = 0,085 m2 (
9,76" '" 10"
~,) Diâmetros e perdas de carga
Adotemos duto de 10" de diâmetro = 0,254 m Velocidade no duto captor, trecho l-f:
v=R.'Trd'-4
= O,52sq.ft
d= ~4 x7T0,52 = 0,8136ft= 0,89ft = 0,27m '" 10"
263
velocidade:
Calculemos
2.700
pés/mino
a perda de carga no trecho b-c-h.
Trechoreto real a velocidade
no duto de 2.000 fpm, teremos
lb.b
= 7,75 m = 25,42pés
de 0,3 po\. HzÚ/100 pés de duto,
e entrando
no gráfico
264
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA
265 ( (
Comprimento :1,
equivalente
Curva C1 com R = 1,5' d Na Tabela 9.7, e interpolando,
11"
leq
'pe,dano duto de d a f. Utilizando a Fig. 9.4a, já havíamos obtido o valor de 0,6 po1.H20/100 pés, de ( lJIodo que a perda total será: . I
d = 28" = 2,33 pés
Ap~uto = 0,6 x (61,32 + 100) = 0,368" H20
achamos
= ,68pés
c)TrechoI-g
Comprimento total
Neste trecho, a vazão é igual a 1.044 + 677
Soma do comprimento
I,
= Ib.h +
le~
= 25,42+ 68,00 = 93,41pés
\
Comprimento real: I,., = 3 m = 3 x 3,28 = 9,84pés Perda de carga: t:J.p,.,= 9,84 x (0,6 +100) = 0,056" HzO
uma perda de carga de 0,3 pol. H10 para cada 100 ft de duto.
QTrechog-i
Perda no duto de b a h
Vazão no trecho igual a 1.721 + 500 t:J.Pdu,o= 0,3 x (93,42 + 100) = 0,280" HzO
Com velocidade
De a até h temos uma perda de carga igual à soma da perda entre a e b e entre b e h, ou seja: t:J.P..h= 0,910" + 0,280"
Perda de carga: t:J.P,./= 3,28 x (0,5 + 100) = 0,016" H20 11Trecho k-i da coifa
Velocidade: achado diâmetro
central
à junção
àp
.
1
- )= (4.005 Vdulo
h ,ldulO)=
2.000
2
( )
= 0,249"HzO 4.005
Perda de carga: 611.= 90,4x (0,3+ 100) =
= 1.044 cfm e
velocidade V
de tO" e uma perda de carga unitária igual a 0,6 pol. de H10/1oo
0,5
= 2.000
pés de duto.
~ -(4.005)2 = 0,5x (4.0052) = 0,244" 2.800
6I1j...çjo = K. h, = 0,18x Na tabela 9.7 vemos que, para uma curva de diâmetro d igual a 10" com raio igual a 1,5 vezeso diâmetro, o comprimento equivalente é igual a 20 pés de duto de 10". Portanto, para as duas curvas iguais C3e C4,teremos um comprimento equivalente igual a i
lequ;,a'en,e de'U" = 2 x 20 = 40 pés de duto de 10".
' i
111
I
Comprimento
total
2
Junção de tubo de 30" em tubo de 32", no ponto i
Curvas C3 e C4
lil
0,271"
Perda de carga na entrada da coifa tipo "ilha" (item 11.3.34) , . 611, =
do duto no trecho dof
Entrando no gráfico da Fig. 9.4a com os valores da vazão Q
= 0,3 pol.ll00 pés
~0h1= 16,4 + 74,0 = 90,4 pés
lreal= 2,00 + 2,50 + 2,00 = 6,50m = 21,32pés
o diâmetro
2.800 fpm
Comprimento real I, = 2,00 + 3,00 = 5,00 m = 16,4 pés Curva 90"(Tabela Fig. 9,13) R = 1,5' d O comprimento leqpara d = 30"e R = 1,5. d é iguala 74 pés
d) Trechos retos do duto, de d a f
j:iri
i
de 10"; VI = 2.000 fpm.
Coifa comum de parede Perda de carga na entrada t:J.p, = 0,25 h'ldu'o) (ver itens 11.2.10 e 11.3.32). Pela fórmula 9.6, temos para a pressão dinâmica, considerando VI = 2.000 fpm:
!i~I
2 800
2
( ) = 0,088" ~ 4.005
Perda de carga de k até i: ÓPt4
=
t:J.p,
+
t:J.PI
+ t:J.Pjunçjo = 0,244" + 0,271" + 0,088 = 0,603" HzO
I) Trechoi-h
M!'
]ií' I
Uli
I,
\
Diâmetro: 30" Vazão: 13.800 cfm
Já havíamos
"'
= 2.221 cfm.
fpm e Q = 2.221, obtemos, na Fig. 9.4, a perda de carga igual a
Comprimentoreal: i'4 = 1 m = I x 3,28 = 3,28pés
= 1,190" H10
c) Trecho dof
fpm, obtemos
= 2.200
Ap = 0,5"/100 pés
Na junção em b, deveremos fazer o alargamento do duto, de 21" para 28". Temos que calcular as perdas de carga entre d e h e entre k e h e verificar qual é a maior, e compararmos com a perda entre a e h, a fim de adotarmos o valor maior na escolha do ventilador.
Didmetro
1.721 cfm.
Ap = 0,6"/100 pés
Perdas de cargas Admitimos
=
Admitindo uma velocidade de 2.200 cfm neste trecho, obtemos, no gráfico da Fig. 9.4a, uma perda ( unitária igual a
real com o equivalente
= id., + le~ = 21,32 + 40,00 = 61,32 pés
l (
Vazão no trecho, igual a 2.221 + 13.860 = 16.081 cfm.
~J
I
J' ..! ~
t
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
166.
lul
VENTILAÇÃO
LOCAL
EXAUSTORA
,~
! ~~:
Na Fig. 9.4b, entran~o pés e um diâmetro de 32 Comprimento
real:
.
com Q = 16.081 e v = 2.850, obtemos uma perda aproximada
I/.h
=
4m
=4x
de l1p
= 0,3"/l~
= 0,039""10.
Dependendo do tipo, pode provocar uma perda de 0,25" a 1" "10. Admitamos que a perda seja de 1'111°.
i) Concordt1ncia do trecho i.h com o duto b.h
!!.pIando, =
Fator de perda de carga K = 0,18, para ângulo de inserção igual;i 30".
K f
da Fig. 9.9 que, para uma junção com ângulo a
= 30",O fator
K de perda de carga
6 Trecho
I" "10
do lavador
-
ao ventilador
trecho o-p
.Adotemos o diâmetro de 36" será (3 pés) e uma redução para entrada no ventilador, se necessário. A velocidade de escoamento
= 0,18
A pressão dinãmica correspondente 1
V
h. =
~'Lavador de gases
3,28 = 13,12 pés
Perda de carga: l1p/.h = 13,12 x (0,3 + 100)
Vemos na Tabela é igual a 0,18.
2.850
à velocidade
de 2.850 fpm do duto i.h será
v
1
=
(-4.005) = (-4.005) = 0,506
-R... -
(1T/)Comprimento
27.281 (1T: 32) 2.859fpm
real
I, = 1,20+ 4,00 + 0,80 = 6,00m = 19,68pés
3000 Ipm.
Nográficoda Fig. 9.4b, com Q = 27.281e d = 36", achamos lAp = 0,42"/100pés Comprimento
virtual
ou equivalente
, Curvas Ca e C9. Tabela 9.12. R
vz
Y. 2850 tpm
= 2,0 d.
le, = 64 pés para cada curva de 36" de diâmetro Flg.
11.74 Junção
em alargamento
no ponto h.
Flg.
11.75 Junção
em alargamento
no ponto L
I" = para as duas curvas .= 128 pés A perda de carga na junção com alargamento
do trecho retilíneo será:
l1PjunçJo = K. h. = 0,18 x 0,506 = 0,091""10 Como se vê, a perda na peça é muito pequena.
j) Trecho h-n
I
velocidade
PtnIade carga
âJI..p
total no trecho
=
3.000 fpm
(
l1p =' 0,25"/100 ft
I
Comprimentoreallh.. = 5,00 + 3,00 + 0,50 = 8,50m = 27,88pés Comprimento equivalente Curvas (Cs e C,). Tabela da Fig. 9.13. Adotemos R = 2,5' d
a)Perdana
chaminé
2 curvas:leq = 2 x 59 = 118pés
~
Perda de carga total:
dp...p6u= F. h. = 0,41x
l(
'\
"
D
(4.005 J = 0,3SO""P 3.859
dp'hamln6= Perda total da chaminé Comparemos Prrrtade carga no
l1Ph.. = 0,25"/100 ft x (27,88 + 118) = 0,36" "10
do duto de expulsão de ar a partir do ventilador
A altura da chaminé é de 6 m = 19,68 pés o = 3.859 fpm âJI = 0,42 pol.lloo pés para diâmetro de 36" (Fig. 9.4a) Perda no trecho reto âJldut.= (0,42 + 100) x 19,68 = 0,047" "20 Perda no chapéu da chaminé (Fig. 9.11) Façamos H = 0,60. D = 0,60x 36" = 21,6" O coeficiente de perda F na chaminé neste caso será F = 0,41 A perda no chapéu será
leq = 59 pés
1
o-p
= (0,42 + 100) x (19,68 + 128) = 0,62" "20
Adotemos para diâmetro
Diâmetro = 40" Pode.mos adotar uma velocidade maior:
I
'167
= l1Pdu'o+ l1PeI1.p6U= 0,427" "20
as perdas de carga nos ramais a fim de adotarmos
duto Q.b-h
dp. = 0,910+ 0,280 = 1,190""P
o maior valor.
= 91 cm = 36".
]f ';..in-.~
168
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO LOCAr: EXAUSTORA
IIII!
àP'o,al = 91,36 kgflm2
Perda de carga no duto d-f-g-i-h P2
269 ( (
= 0,368 + 0,56 + 0,016 + 0,039 + 0,091 = 0,57" H20
N=
46.349 x 91,36
(
= 24,12cv
3.600 x 75 x 0,65 Perda de carga no duto k-i-h
"dotaremos ventilador centrífugo com motor standard de 25 cv.
AP3= 0,603 + 0,039+ 0,091 = 0,733pol. H20 A pior hip6tese é a que se refere ao trecho a-b-h, isto é, Ap\ = 1,190" H20 '1'1111
Total de perdas
;11Htll AP,o,al = Ap\ + ApA..+ Ap",.. + Ap.., + Ap.A iM
Ap,o..' = 1,190+ 0,36 + 1,00 + 0,62 + 0,427 = 3,597"H20 = 91,36mmH20 JII'
Energia
de pressão a ser fomecida
pelo ventilador
Ap,.,., = 3,597" = 91,36mm ca = 91,36kgf. m-2 Admitamos -. -
Variação
iguais as velocidades
à saída e à entrada
de energia cinética entre a entrada
do ventilador,
isto é, V3 =,vo = 4.859 fpm.
e a saída do ventilador
V~-V~ = O 2g Observação:Podemos organizar uma tabela com valores da vazão, da velocidade, da perda de carga e do diâmetro para cáda um dos trechos dos dutos (Tabela 11.19). Tabela 11.19
a-b j-b k-i I-I d-I
Vazão (cfm) 5.600 5.600 13.800 677 1.044
Velocidade (fpm) 2.300 2.000 2.800 1.242
m-g b-h I-g g-i i-h h-n
500 11.200 1.721 2.221 16.081 27.281
2.000 (1.500 2.000 2.700 2.200 2.200 2.850 3.000
Trecho
âp paI. HP/l00 pés de duto 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,6 0,9 0,3 0,6 0,5 0,3 0,25
Diâmetro (paI.) 21" 21" 30" 10" (11,5" \10" (adotado)
7" 28" 12" 14" 32" 40"
,
:
n) Ventilador Vazão: 27.281 cfm = 46.349 m3/h Potência absorvida
=
Q
Q'Ap
N.. =
3.600 x 75 x TI Suponhamos TI
que o rendimento
total seja de 65%
= 0,65
<.
.,-t
(
\.~
"
I
PURIFICAÇÃO DO AR
Tabela
Ir ~ I'" 'S ~j
12
ii ÍJ
Purificação do Ar
f 12.1 GENERALIDADES Os vapores, gases e poeiras contidos no ar captados com do mesmo, a fim de que ele possa ser liberado na atmosfera sem que ofereça, portanto, riscos à saúde das pessoas e danos Os equipamentos empregados com esta finalidade podem
os dispositivos estudados devem ser removidos ambiente ou exterior devidamente purificado, ecológicos. dividir-se nos seguintes grupos:
a) Filtros de ar, cuja finalidade é a remoção de poeiras no grau de concentração em que possam encontrar-se no ar ambiente exterior ou interior e na recirculação de ar do recinto. São empregados, normalmente, na tomada de ar exterior, nas instalações de ventilação e ar condicionado. São muito usados, também, na retenção de poeiras produzidas em ambientes fechados e instalados, às vezes, próximo ao local de
captura ou em locais onde o ar contendo poeiras é conduzido ao longo dos dutos.'
12.2 FATORES A SEREM CONSIDERADOS NA ESCOLHA DO EQUIPAMENTO Na escolha do tipo de equipamento, devem-se levar em consideração alguns pontos importantes que resumiremos a seguir. a) Concentração e tamanho das particulas do contaminante. Os contaminantes em sistemas de exaustão abrangem uma faixa muito extensa de concentrações e dimensões de partículas.
(!I!
;1
.
I
r 1
,
'
b) Coletores de poeiras, destinados a remover cargas consideráveis de poeiras oriundas de processos e captados nos locais onde são produzidas. A amplitude do grau de concentração de poeiras é muito grande, bastando mencionar que pode variar de 100 até 20.000 vezes o teor de concentração para o qual os filtros de ar referidos no item a são destinados a operar. Existem coletores inerciais, centrífugos, lavadores, depuradores e precipitadores eletrostáticos. c) Lavadores de gases, torres de absorção, condensadores, depuradores, precipitadores hidrodinâmicos, incineradores. Visam à remoção de gases e vapores do ar antes da liberação do mesmo. Quando se tratar de dissolução de gases ou vapores na água, pode vir a ser necessário um tratamento químico complementar acompanhado de filtragem, decantação ou destilação, para que a água possa ser purificada e reutilizada e reciclados certos produtos industriais.
"
i '-11;"
A Tabela 12.1 permite uma avaliação quanto ao tamanho das partículas correspondentes a vários materiais e operações industriais e a Tabela 12.2 indica os métodos de eliminação dos poluentes, de acordo com a natureza das partículas. b) Grau depurificação exigida. Para muitos tipos de agentes poluidores, existem recomendações e regulamentos que fixam os teores de concentração e grau de purificação, dependentes naturalmente da natureza c propriedades do contaminante e do risco de dano que o mesmo possa oferecer à saúde e à ecologia. No caso de centros cirúrgicos, salas de operação, unidades de tratamento intensivo, salas de curativos, laboratórios de pesquisas microbiológicas, preparo de vacinas etc., é necessário, além da filtragem. que o ar seja esterilizado com radiação ultravioleta,' uma vez que normalmente os vírus e certas bactérias não são retidos nos filtros comuns. c) Características do .ar ou gás transportadores do poluente. Exercem um papel importante na seleção do tipo de purificador a adotar. Correntes gasosas ou de vapores acima de 80-c impedem o emprego de coletores de tecido de algodão. A ocorrência de vapor ou a condensação de vapor d'água podem empastar' ou obliterar a passagem do ar ou das partículas em coletores de pano ou de tipo centrífugo. Afetam
"
12.1 Tamanho
Poeira ou névoa
-'
Cabelo humano Limite de visibilidade pelo olho humano Poeiras Atmosférica Alumínio Mineração de carvão: Ar da mina Perfuração Carregamento de carvão Fumo de álcalis Fumo de cloreto de amônio Cimento Carvão Ferro-manganês ou snica Ar em fundições Moinho de trigo Fumaça de central térmica Ferro (ferro gusa) Óxido de ferro Cal Corte de mármore Pigmentos Jato de areia Sílica Talco Fumaça de tabaco Fumo de óxido de zinco Zinco (jateado) Zinco (condensado) Mists (névoas): Fog atmosférico Ácido sulfúrico
271
de poeiras e névoas Diãmetro médio da partícula (mícron) 50-200 10-40
0,5 2,2 0,9 1,0 0,8 1-5 0,05-0,1-1,0 0,5-10-50 5.10 0,1-1 1,2 15 0,1-3 0,1-10 0,5-2 1-50 1,5 0,2-2 1,4 1.10 10 0,2 0,05 15 2 2-15 . 0,5-15
a resistibilidade elétrica das partículas e, portanto, sua precipitação eletrostática. A composição química da mistura gasosa poderá ser fator determinante da corrosão de coletores metálicos de tipo seco, e o produto químico pode tomar-se extremamente agressivo quando misturado com a água eventualmente condensada em coletores de tipo seco. . Podemos mencionar ainda, como propriedades do gás carreado de contaminantes e que devem ser considerados e analisados na escolha do tipo e dos materiais dos equipamentos, as seguintes:
- Viscosidade. Influi na potência requerida do equipamento mecânico e no rendimento da operaçâo de coleta. - Combustivídade. Caso o gás carreador seja inflamável ou explosivo, aconselha-se o emprego de lavadores e depuradores e não os precipitadores eletrostáticos. - Agressividade química. Os gases e vapores carreados não devem reagir com o material que constitui os filtros, dutos e equipamentos. Relativamente às propriedades do contaminante conduzido pelo ar, mencionaremos apenas as principais: a) Concentração. Uma elevada concentração ou carga de pó conduz às vezes ao entupimento de filtros e ciclones. Pode-se ter que realizar a retenção em estágios sucessivos, começando-se pela retenção das poeiras mais grossas. Numa carpintaria, por exemplo, devem-se recolher primeiramente os cavacos e só depois a serragem e o pó fino da madeira. b) Solubilidade. O rendimento de um lavador ou depurador de gases é maior quando o gás se dissolve facilmente na água. c) Combustividade. Quando se pretende que o poluente seja incinerado, deve-se atender para eventuais riscos de explosão.
~
'"'-
r~".i
-~
Teor de carga
Raro Raro Freqüente
Fina Fina Grossa
Leve Forte Variável
r....... r......
Teor de carga
--... o-
Granulometria
,.-
,,-
,-
..-;:, '",;',>,:",.
:<
Habitual Fina a média
Não Não
Média
Freqüente
Média
Não
Freqüente
Média
Não
Não
Não Não
Não
Habitualmente
Freqüente
Freqüente
Não
Não
Não
Freqüente
Habitualmente
Freqüente
Não
Não
Freqüente
Não
Raro Fina a média Fone
Não Não Não Não
Não
Freqüente
Não
Média a forte Moderada
Não Não Não Não Habitualmente Raro Não Freqüente
Raro
Não Não
Não Eventualmente Fina a mdia Média Fone Moderada
Não Não Não Não Freqüente Eventualmente Freqüente Freqüente
Raro
Raro Não Raro Não Fina Fina a mdia Leve Moderada a fone
Não Freqüente
Eventualmente
Não
Freqüepte
Raro Grossa
Não Não
Não Habitualmente
Não
Não Não Não Não Freqüente Freqüente
Habitualmente Habitualmente
Raro
Freqüente
Raro Moderada a fone Moderada
Média a grossa
Fina a grossa Média
Freqüente Freqüente
Raro Não Habitualmente Eventualmente Não Fina a média
Eventualmente Raro
Freqüente Não Raro Freqüente Não Não
Raro Eventualmente Habitual (lavador) Não Raro Não Não Não Eventualmete Não Não Eventualmente
Freqüente Freqüente
Fina a média
Raro
-
Precipitadores eletrostáticos
-Fina
Freqüente Freqüente
Filtros de fibra de vidro
<"AC;:CS-~') '"'
Eventualmente Não
-
...
Eventualmente Raro
Filtros
"'A4~.~*\..; \; !1<'
Não Não
'
Não Não
,. 'Cotetóre's úmidos e lavadores de gases
p&C'a
Multieiclones
Raro Raro Não
Não Não
Freqüente Eventualmente Eventualmente
Não Não
Não
Não
Não Não
Não
Não
Habitualmente Não
Não
Eventualmente
Não
Muito fina Leve
Ciclones
_":12..2 Coleltorca.rcccnu.cndudua :12..2 ((cone.)e.) COlelt> " ,. .., "
Moderada Fone
Manipulação de grãos Manipulação de Leve farináceos Produtos Moderada farmacêuticos Leve Mistura, moagem e pesagem Variável . Prensagem
Cereais
Trituração Tratamento do cru Dispositivo de resfriamcnto Secadores
Cimentaria
Manipulação Rebarbação e moagem
Cerãmica
Dispositivos de resfriamento
Manipulação Moagem e penciramento Secadores
Minas e extração a céu aberto
Conversares Moderada Leve Forno Siemens. Manin Moderada Limpeza Moderada Decapagem Moderada a Fumos de forte aglomeração Auxiliaresde Moderada a forte aglomeração
.
Habitualmente Eventualmente Habitualmente
Eventualmente Eventualmente Eventualmente Não Eventualmente Não
Não Não Não
Fina Variável Fina
Leve Moderada Variável
Eventualmente
Habitualmente
Eventualmente Não
Média a grossa
Forte
Raro Não Freqüente Habitualmente
Eventualmente Eventualmente
Não Não
Fina Fina a média
Eventualmente
Freqüente
Leve a média Moderada
Eventualmente
Média a grossa
Freqüente Eventualmente
Eventualmente Não
Não Não
Habitualmente
Não
Não Não Não
Não
Não
Não Não
Não
Não
Não Não
Não
Não Não Não
Precipitadores eletrostáticos
Eventualmente
Não Não Não
Não
Eventualmente
Não
Fina a média
Moderada a fina Moderada
Fundição, siderurgia e trabalhos em metais
Opéraçães
.<
nio-ferrO$OS
Limpeza por abrasão Rebolos fixos e pendulares Desmoldagem Limpeza com areia Tambor giratório para limpeza Forno eltrico Cubilol Fusão de
Eventualmente Eventualmente
Habitualmente
Não
Habitualmente
Raro
Eventualmente
Fone
Fina
Eventualmente
Habitualmente
Freqüente
Eventualmente
Habitualmente Habitualmente Freqüente
Filtros de fibra de vidro
(ACGIH)
Raro
Eventualmente
Habitualmente
Freqüente Freqüente Freqüente
gases
Filtros
industriais
Raro Raro
Raro
Moderada
operações Coletores úmidos c lavadores de
Habitualmente Freqüente
Média a grossa
Média Fina
Moderada Forte
Fundição, siderurgia e trabalhos em metais
Carvão, grelha metálica Pulverizado Madeira
Caldeiras
Manipulação Ventilação de carvoeiras Serra Serradores pneumáticos Secagem
Raro
Não
Eventualmente Raro
Fina a mdia
Leve
Freqüente
Freqüente Freqüente Não
Eventualmente
Eventualmente Eventualmente Não
diversas
Multiciclones
para
Eventualmente Não
Média a grossa
Forte
recomendados
Ciclones
Coletores
Granulometria
12.2
Leve a forte Fina a grossa Moderadaa forte Fina a grossa Fina a média Leve a moderada
Minas de carvão e centrais de forças
Secadores e resfriadores Ventilação de silos
Caleinadores
penciramento
Manipulação Moagem Pesageme
Produtosquímicosem grãos
Operaçóes
Tabela
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Média Grossa Grossa
Moderada Moderada Moderada
Moderada Moderada Fone
Moderada
Não
Panelas e transportadores de gesso
ARMAZENAMENTO. TRANSPORTE E MOVIMENTAÇÃO DE MATERIAIS Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão
Pó de gesso
Gr/CF exaustão PÓ de alumÚlio
1,5-5,0 Gr/CF
0,53 Gr/CF
1,9 Gr/CF
Gr/CF exaustão
PÓ de carvão
16,7 Gr/CF 1,45 Gr/CF
% em volume
E COZIMEN-
0,029% em volume
Gr/CF Gás de dióxido de enxofre Alcatrão e ácido aoêtico Caldeira de recuperação de polpa de papel Destilação de madeira
0,1-1,0 Gr/CF
1,3 Ib/ton.
0,88 Gr/CF 0,032 Gr/CF 0,5-2,0 Gr/CF
5,25 Gr/CF
26,7 Ib/ton.
Fatores de carga da exaustão do processo
Não
Não Não Não
Não
Não
Não Não
Não
Não
Não
Não Não Não
.;.
Precipitadorcs
Não
Não Não Não
Não
Não
Não Não
Não
Não
Não
Não NAo Não
Não Não Não
Nãn
elelrOstáticos
Precipitador eletrostático
Lavador de gás de tambor de ar
Lavador Venturi
Lavadores Venturi Lavadores Venturi e Ciclone
Precipitado r eletrostático Lavador Venturi
Ciclone e câmara de sedimentação Precipitador eletrostático Lavador Venturi Coletar de pano Precipitador eletrostático Ciclone
90-98
76
98
95 99
90
95-99
(85)
99 + 99 + 9()..95
95-99
(85)
(6) Eficiência do Tipo do equipamento de coletar, em purificação de ar. se houver peso %
(5)
e/ou processos
Freqüente Freqüente Habitualmente
E.entualmente
E.entualmente
Raro Freqüente
E.entualmente
Não
Não
E.entualmente E.entualmente Raro
classificados por operação (4)
Não
Filtrosde fibra de vidro
(ACGIH)
.....
Não Freqüente Eventualmente Não Eventualmente Habitualmente
Habitualmente
Alcatrão
SECAGEM TO
industriais
Filtros
Fomo de coque
DESTILAÇÃO
Palha cortada
Purificador de ar de" alimentador de trigo
Ton. de produção
Gr/CF Gr/CF Gr/CF
PÓ de carvão PÓ de granito Fumo de barrilha Peneiração de carvão Desbaste de granito Moinho de polpa de papel
Ton. de produção Gr/CF exaustão
PÓde alCaCa Pó de cimento
Moinho alimentador alCaCa Moinho de cimento
de
Contaminante do ar
(2)
Freqüente
Freqüente E.entualmente Freqüente
Não
Raro
Não Habitualmente
Eventualmente
Habitualmente (la.ador)
Habitualmente
Não Freqüente Não
E.entualmente Freqüente Raro
E.entualmente
Coletores úmidose la.adores de gases
de concan:unancs
e processos industriais
A:Z.3 Produçao
NAo
(3) Base usada para exprimir a carga de exaustão do processo
T-btt..
Não
Eventualmente E.entualmente Não Freqüente Não Não
Emissóes estimadas de operações
Finaa mdia
Moderada
Raro
Média Freqüente
Eventualmente Não
Não Não
Média
Habitualmente
Não
Média Fina a média Fina a média
TRITURAÇAO, PULVERIZAçAo, MISTURA, PENEIRAÇAo (SÓUDOS)
NAo
Não
Eventualmente Raro
Não
Média Fina a média
Média
Não
-
Habitualmente Não Eventualmente Não Habitualmente NAo
Não
Não Não Não
Não
.....
para diversas operações
Mulliciclonet
recomendados
Habitualmente
Não
Não
Ciclones
-
Moderada Le.e Le.e
Operação ou processo específico
(1)
Acabamento Açúcar pesagem, empacotamento Granuladorde açúcar
Manipulação
Plásticos
ácida Fone Fabricaçãn de lonas de freio Le.e Algodão Acumuladores Le.e elétricos Tratamento Moderada superficial decouro Cone de papel Moderada
Decapagem
Vaporesácidos Le.e
Diversas
Serra Lixamenlo Resrduos
Varihel Fina Variá.el
Fina
Granulometria
12.2 (cont.) Coletores
Moderada
Trabalhoem madeira
Misturadores Banbury Talcagem Moagem Fomo de carvão
Tabela
Teor de carga
Indústriade borracha
Operações
--
Secador rotativo de carvão ativado Secagem a vapor de alumina
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-n
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ii
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(1)
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Ton. de produção Ton. de produção Ton. de produção
Fumo Fumo de óxido de ferro e pó de coque Fumo de óxido de ferrO PÓde minério de ferro e de coque
Fumo de óxido de ferro Fumo de óxido de ferro PÓde minério e de óxido de ferro PÓde catalisador Forno Siemens-Martin, de aço Forno Siemens-Martin. de sucata. de aço Processo de jato de oxigênio. de aço Regenerador de catalisa. dor (petróleo)
Contaminante do ar
(2)
Fumo e pó de óxido de ferro Fumo e pó de óxido de ferro Fumo de óxido de chumbo Fumo de óxido de chumbo Óxido de chumbo e estanho Fumo de óxido de chumbo Fumo de óxido de magnésio PÓ de óxido de ferro e de carvão Fumo de óxido de ferro Fumo de óxido de ferro Fumo de óxido de ferro Fumo de óxido de ferro
/'
-
Forno Siemens-Martin, de aço
Forno elétrico de aço
.-
Conversar Bessemer de aço Forno de arco elétrico de aço
Fundição de magnésio
Fundição de chumbo
Alto-forno de chumbo (secundário) Fornalha de reverbero de chumbo
Cúpula de fundição ferro
3-24 Gr/CF
19.3Ib/ton.
14,6Ib/ton.
3Ib/ton.
17 Ib/ton.
0.97 Gr/CF
54 lb/ton.
27.1 Ib/ton.
4,6 Ib/ton.
22.3 Ib/ton.
25.2 Ib/ton.
71lb/ton.
~-~.~-,
.
(6) Eficiência do
Lavador ciclônico
ciclónico
(sacos)
0.5-2 Gr/CF 1-3 Gr/CF 36Ib/ton. 100 (b/ton.
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão Ton. de processo Ton. de carga
-
Desintegrador Ciclone e precipitador eletrostático
46,1 Ib/ton. 0,4 Ib/ton.
Ton. de produção Ton. de produção
-
Lavador Venturi 0.5-1.5 Gr/CF
Gr/CF exaustão
Lavador Venturi
1-6 Gr/CF
Gr/CF exaustão
0.05 Gr/CF
11.2 Ib/ton.
tico
12,9 Ib/ton. Ton. de peso de processo Ton. de peso de processo Gr/CF exaustão
Precipitador eletrostá-
Precipitador eletrostático
17,5 Ib/ton. Ton. de produção
9.2 Ib/ton.
0.05-3 Gr/CF
Gr/CF exaustão Ton. de produção
Precipitador eletrostático Lavador de deflexão
33 Ib/ton.
........
(95)
99 +
95
92-99
90-99
98 +
60
90-99
91 Lavador Venturi
Ton. de produção
Ton. de produção
95 95-98
Lavador Venturi Lavador ciclónico
-
2-6 Gr/CF Gr/CF exaustão
-
20 Ib/ton. Ton. de produção
10 Ib/ton.
Coletor
(5)
10.4 Ib/ton.
(4)
Ton. de produção
(3) Base usada para exprimir a carga de exaustão do processo
Fatores de carga da exaustão do processo
99
99 +
(6) Eficiência do coletor. em Tipo do equipamento de purificação de ar. se houver peso %
e/ou processos
Lavador
Baghouse
75
78
Torre de chuveiro
50-86 (95)
Ciclone Ciclone e lavador
Tipo do equipamento de coletor. em purificação de ar. se houver peso %
Tabela "12.3 (cont.)Produção de contamJnantes estimadas de operações e processos industriais classificados por operação
Ton. de peso do processo Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão
Ton. de peso do processo Ton. de produção
Ton. de peso do processo Ton. de peso do processO Ton. de produção
Fumo de óxido de alumínio Fumo de óxido de zinco e cobre Fumo de óxido de cobre e zinco Fumo de óxido de cobre e zinco Fumo de óxido de cobre e zinco Fumo de óxido de cobre e zinco Fumo de óxido de ferro Fumo
Ton. de produção
5,20 lb/ton.
Ton. de peso do processo
Fatores de carga da exaustão do processo
l4)
PÓ de cimento
(3) Base usada para exprimir a carga de exaustão dQ processo
.-L: "-' ~- "~~;".""'.'~"-~;;,,~~:2~~"!~.-.
5.8-38 Gr/CF 4.0 Gr/CF
de
Operação ou processo espec(fico
(1)
'~':;-I
=,-,~~:,~..-
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
do ar
(2)
. 7"
PÓ de areia e saibro PÓ de areia e pedra
Contaminante
Emissões
_.....
Alto-forno de ferro
Forno rotativo para fundição Fornalha de reverbero de vidro (garrafa) Cúpula de fundição de ferro (cinzento) Fomo de ferro (cinzento)
Fornalha rotativa. de fogo direto. de latão (amarelo) Fornalha de ferro-silício
Fundição de latão (vermelho) Fornalha de fogo indireto de latão (vermelho) Latão (amarelo)
Fornalha de ressudação de alumínio Fundição de latão
MANIPULAÇÃO DE MATERIAIS FUNDIDOS
Mistura de asfalto Mistura de concreto betuminoso Dosagem de cimento
MISTURA DE FLUIDOS
Operação ou processo específico
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5,8 Gr/CF 16,8 Gr/CF 3,2 Gr/CF
Gr/CF Gr/CF
PÓ de sílica PÓ de amido de tapioca
Filtro de pano
Coletar inercial Lavador de torre cilíndrica Ciclone Ciclone
99 +
74 86
50 73-92
Limpeza de peças fundidas com jato de granalha metálica, jato de areia e por decapagem em tambor rotativo Decapagem em tambor rotativo de fundição Chanfragem de aço Retificação e modelação de produtos abrasivos
Limpeza de peças fundidas
Rebarbação e modelação abrasiva
Limpeza abrasiva
TRA T AMENTOS FíSICOS SUPERFICIAIS
Operação ou processo específico
(I)
Têmpera por óleo
COZIMENTO
(2)
Galão de óleo I galão
Ton. de processo Gr/CF exaustão
PÓde óxido de ferro PÓde óxido de alumínio e saica PÓ de carbeto de boro Pó de carbeto de silício e óxido de alumínio Pó de carbeto de silício e óxido de alumínio
Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
-
Gr/
0,13-2,3 CF
Gr/
0,075 Gr/CF 0,36 Gr/CF
0,1-3,65 CF
29 Ib/ton.
0,28 Gr/CF
99 + 97 58 99 +
Filtro de pano Ciclone Filtro de pano
99 +
97-99 +
Filtro de pano
Precipitador dinâmico
Precipitador dinâmico
Gr/
0,75-7,3 CF
99 + 97-99 +
51
2 ciclones em paralelo Filtro de pano Filtro de pano
93
Ciclone
(5)
(6) Eficiência do coletar, em Tipo do equipamento de purificação de ar, se houver peso %
e/ou processos
0,44 Gr/CF 0,10-0,68 Gr/ CF
1,8 Gr/CF
2,2Gr/CF
(4) (3) Base usada para exprimir Fatores de carga da a carga de exaustão do exaustão do processo processo
PÓ
Carbeto de silício e pó de óxido de alumínio PÓde bronze e sllica Escamas de ferro e areia PÓ metálico e de saica
PÓ de talco
Galões de óleo de reposição
Tabela.12.3 (cont.-) 'Produção de contaminantes de operações e processos industriais classificados por operação
Contaminante do ar
EmissOes estimadas
Névoa de óleo
Quando os solventes são evaporados em conseqüência desta operação, os dados de consumo de solvente podem ser usados para calcular as emissões. Os dados de consumo podem também envolver operações associadas, tais como revestimento, impregnação etc. por pulverização ou imersão.
TRATAMENTO TÉRMICO E RE-
Nota
Fomo de secagem de pedra Fomo de secagem de amido de tapioca
5,8 Gr/CF 3,6-6,4 Gr/CF
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
78
PÓ de s11ica PÓ de sllica
Ciclone
(85)
97
18,7 Gr/CF
PÓ de polpa
Lavador ciclônico
(85)
Gr/CF exaustão
Gr/CF exaustão
PÓ de cal PÓ de cal
Ciclone
PÓ de sllica
Gr/CF exaustão
PÓ de detergente
Secador de pó de detergente Fomo de cal de lodo de papel Fomo de pedra de cal bruto Secador de polpa de Iaranja Forno de secagem de areia Secagem de areia e saibro Secagem de areia e pedra
Ciclone
7,7 Gr/CF
Galões de óleo de caroço consumido Ton. de produção
Fomo de ustulação de caparrosa (minério) Cozimento de caroço
99
75,3 Ib/ton.
6,0 Ib/galão de óleo consumido 58,6 (b/ton.
Gr/CF exaustão
Névoa de ácido sulfúrico Acrolefna
85-99
Ton. de produção
3,1 Gr/CF
Gr/CF exaustão
PÓ de cimento
Fomo de cimento
95-99
90-99+
7,0 Gr/CF
0,5-15 Gr/CF
Gr/CF exaustão
PÓ de cimento
Secador de cimento
Precjpitador eletrostático Precipitador eletrostático Precipitador eletrostático Lavador Venturi
99 +
1-15 Gr/CF
(5)
(6) Eficiência do coletor, em Tipo do equipamento de purificação de ar, se houver peso %
e/ou processos
~-.
Lavador Venturi
0,1-25 Gr/CF
(4) (3) Base usada pard exprimir Fatores de carga da a carga de exaustão do exaustão do processo processo Gr/CF exaustão
Contaminante do ar
(2)
Tabela 12.3 (cont.) Produção de contaminantes estimadas de operações e processos industriais classificados por operação
Pó de catalisador
Operação ou processo específico
(1)
Emissões
...
~
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--'
(
e ras-
Estearato de zinco, macio
Polvilhamento de borracha
Estearato de zinco, macio PÓ de talco
Solventes orgânicos
Névoa de ácido sulfúrico Compostos de tlúor
Contaminante do ar
(2)
Revestimento por dispersão, imersão e por pincel
REVESTIMENTO SUPERFICIAL
4 Ib/ton.
(4)
4,8 Gr/CF
Gr/CF exaustão
0,1-1 Gr/CF 0,6-1,7 Gr/CF 4,3 Gr/CF
Galões do material de revestimento consumido Gr/CF exaustão Gr/Cf exaustão Gr/CF exaustão
0,6 gal/galão de material de revestimento
2,1 Gr/CF
Fatores de carga da exaustão do processo
processo Gr/CFexaustâo
(3) Base usada para exprimir a carga de exaustão do
(80)
Filtro de pano
Precipitador, dinâmico
Lavador ciclônico Lavador Venturi
Lavador Venturi
99 +
78-88
98 98
99 +
(6) Eficiência do TIpo do equipamento de coletor, em purificação de ar, se houver peso %
(5)
e/ou processos
Lavador
91 Precipitador dinâmico 0,011 Gr/CF
35 Ib/ton.
56 Ciclone 0,15 Gr/CF
Ton. de produçâo Ton. de produção
89 Ciclone 0,7 Gr/CF
98
Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão Gr/CF exaustão
Filtro de pano
TIpo do equipamento de coletor, em purificação de ar, se houver peso %
(6) Eficiência do
0,0048-0,0094 Gr/CF
87 Ib/ton.
0,005 1Mb solda
0,01-0,02 1Mb de eletrodo
Fatores de carga da exaustão do processo
(5)
e/ou processos
Gr/CF exaustão
Libras de eletrodo consumido Libras de eletrodo consumido Ton. de produção
(3) Base usada para exprimir a carga de exaustão do processo
(4)
Tabela 12.3 (cont.) Produção de contaminantes de operações e processos industriais classificados por operação
PÓ de fertilizante Gás de amônia
Escama de ferro e areia PÓ
Emissões estimadas
Concentrador de ácidp sulfúrico Misturador de superfosfato
Operação ou processo específico
(1)
Reator e misturador de fertilizante '. Amoniador de fertilizante (tipo TVA)
REAÇÕES QUíMICAS
Esmerilhamento (alumínio) Esmerilhamento (ferro) Esmerilhamento (oficina)
Polimento pagem
Pó e limalha de óxido de ferro PÓde alumínio
Fumo de óxido de zinco
Fomo' de redução de óxido de zinco POLIMENTO, RASPAGEM, ESMERILHAMENTO E REBARBAGEM
Fumo de óxido de chumbo
Solda fraca (soldering)
do ar
(2)
Fumo de óxido de ferro
SOLDA SOLDA
Contaminante
estimadas
Solda a arco elétrico
SOLDA, FRACA, FORTE
Operação ou processo específico
(1)
Emissões
Tabela 12.3 (cont.) Produção de contaminantes de operações e processos industriais classificados por operação
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282
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
d) Agressividade química. Do mesmo modo que para o caso do gás carreador, o poluente não deverá reag' ,..aperfeiçoando a carburação e os motores de combustão interna ou introduzindo dispositivos para tratamento com os materiais dos filtros, coletores, ventiladores, dutos etc. Ir i~S .. gases de combustão, como filtros e catalisadores. É o que está sendo feito e muito já se conseguiu. e) -:tgr~ssividade biológica. A necessidade de completa assepsia em certos .recintos hospitalares e nos casos Já cItados exige os chamados filtros absolutos (Norma DIN 24184, de Julho de 1972, da Associação d 12.2.2 Anidrido carbônico CO,
~. t!q ~
~ngenheiros
vIoleta.
Alemães
-
VDI),
acompanhados
do aparelho
de lâmpadas
bactericidas
de radiação
ultra~ É um gás incolor, com densidade
A Tabela 12.3, na coluna (5), indica os tipos de coletores que são recomendados e os que não Se recomendam para algumas operações industriais importantes. Temos, na Tabela 12.4, uma indicação quanto a certos poluentes e a fontes poluidoras mais comuns de (:mde provêm. Entre os poluentes mais comuns, faremos referência a dois, neste capítulo. Trata-se do monóxido de carbono (CO) e do anidrido carbônico (C02).
12.2.1 Monóxido de carbono CO , . O monóxido de carbono, ou simplesmente óxido de carbono, resulta da combustão incompleta de combus. tJvel.s, sendo os veículos automotores a gasolina responsáveis por cerca de 60% do total produzido. É um gás mOdoro, incolor, com densidade 0,97. A maior parte das emissões ocorre, portanto, em áreas urbanas onde chega a haver concentrações de 10-15 ppm e até maiores durante períodos de 8 horas diurnas. Uma permanência com esses níveis durante 8 horas, diariamente, pode elevar o nível de carboxiemoglobina a ~,?%, isto é, 2,5% dos glóbulos vermelhos terão CO ao invés de oxigênio. Isto porque o CO tem uma afIOIdade com a hemoglobina 200 vezes maior que a do O2, o que faz com que desloque o O2 da molécula de hemoglobina. A redução em grande escala dos níveis de CO nas regiões urbanas poderá ser realizada:
-emergências; reduzindo \
283
.
Elemento chave S J
Halógenos F CI
( c
l ;\
1-
12.3 EQUIPAMENTOS
!~
.
Poluente
Fonte poluidora
SOl SO, H2S
Gases das caldeiras Fabricação de ácido sulfúrico Processamento de gás natural Tratamento de esgotos Indústria de polpa e papel Indústrias petroquímicas, polpa e papel
-
SH (mercaptans)
NO
NO,
NH, Outros compostos de N, piridinas, aminas {
térmica,
juntamente
com o vapor d'água,
PARA COLETA E ELIMINAÇÃO
DAS PARTÍCULAS
Os elementos estranhos à composição normal do ar, uma vez captados, conduzidos em dutos pela ação jc'ventiladores, devem ser coletados e eliminados do ar e finalmente recolhidos, e em certos casos tratados, ;Ial modo que o ar descontaminado possa ser, finalmente, liberado na atmosfera. li Em geral os equipamentos que realizam esta operação de coleta e eliminação das partículas são classificados je'acordo com o princípio físico ou mecânico segundo o qual o objetivo é alcançado. Assim, a separação bi poluentes da corrente de ar pode ser obtida por: a quantidade de veículos, o que, na prática, é impossível, a não ser em casos especiais ou :li a) Ação de filtragem através de um meio poroso. b) Ação de forças de inércia: coletores inerciais. .~ c) Ação da gravidade: são os coletores gravitacionais. . d) Ação das forças centrífugas: coletores centrífugos. conhecidos como ciclones. Tabela 12.4 Alguns poluentes gasosos típicos e suas fontes
R N
1,52, que absorve a radiação
~ncipalmente na faixa do infravermelho. Deixa passar a radiação solar sem muita interferência, mas absorve ereirradia grande parte da radiação emitida pela Terra. Os comprimentos de onda das radiações absorvidas '10 CO2 se situam nas faixas de 2,7 micra, 4,3 micra e na de 12 a 18 micra. ~ O ca, é o resultado inevitável do processo de combustão. O SCEP (Study of Critical Environmental J'IOblems) estimou que, em 1980, o CO, produzido com a combustão de combustíveis fósseis atingiu 26 lilbõesde "toneladas métricas". , Cerca da metade do ca, produzido permanece na atmosfera associado ao vapor d'água. A outra metade labsorvida pelos oceanos e absorvida pelas plantas, as quais liberam O2 fixando o carbono em sua estrutura ~Iular. A camada de CO2 e o vapor d'água, como foi dito, deixam passar a energia solar, sob a forma jcenergia radiante, mas bloqueia a energia calorífica emitida pela Terra, ocasionando um efeito semelhante "da estufa, impedindo que parte apreciável do calor possa dissipar.se. {C
Fertilizante fostático; alumínio Cerâmica, fertilizantes Fabricação de HCI; combustão de PVC; processos de clola' ção orgânica Fabricação de cloro
HF SiF. HCI Q2 Inorgânico CO CO> Orgânico Hidrocarbonetos aromáticos Hidrocarbonetos
Fabricação de ácido nítrico Oxidação em alta temperatura Processos de nitrogenação Fabricação de amônia Esgotos; clarificação de gorduras, processos com solventes
e) Ação de umedecimento ou lavagem pela água, que realiza uma ação de impactação, interceptação,
dissolução, difusão e condensação. São os lavadores, as câmaras ou torres de borrifo, ou aspersão, os precipitadores dinâmicos úmidos, os lavadores Venturi: de água, de soluções, de espuma e de outros tipos. Os lavadores ou absorvedores por via úmida são designados genericamente, pelos norte-americanos, por "scrubbers". f) Ação de ionização e atração eletrostática. São os precipitadores eletrostáticos. Veremos, mais adiante, uma descrição dos equipamentos dos principais tipos que acabam de ser menciolidos.
12.4 EQUIPAMENTOS
oxigenados
Operação com solventes; gasolina; operações petroquímicas; solventes Processos de oxidação parcial; operações de capeamento; processos petroquímicos; plásticos; óxido de etileno
E COLETA DE CONTAMINANTES
GASOSOS
Quando o contaminante forma uma solução gasosa com o ar, é necessário recorrer a fenômenos ou ~rações físicas para conseguir a separação e coleta do mesmo, e que são: a) Absorção por um líquido no qual o gás seja solúvel. Baseiam-se neste fenômeno físico as torres de enchimento, as torres de prato, as torres de borrifo, os absorvedores tipo Venturi etc. b) Adsorção, que vem a ser a capacidade que certas substâncias de alta porosidade possuem de reter determinados poluentes pela ação de forças de atração moleculares superficiais. As mais empregadas dentre estas substãncias, denominadas adsorvedoras, são o carvão ativado, a alumina ativada e a sílica-gel. . c) Incineração de resíduos gasosos, desde que os gases resultantes não sejam, por sua vez, também poluidores. Os equipamentos no caso chamam-se queimadores de chama direta, os fiares e os pós-queimadores catalíticos. d) Condensação de vapores, graças ao resfrlamento dos mesmos, realizado em condensadores.
I:'!-"
Processos de combustão incompleta Processos de combustão (em geral, não considerado como poluente)
- parafinas, olefinas e
PARA SEPARAÇÃO
~.Paremos, a seguir, algumas considerações sobre os principais equipamentos que realizam os objetivos separar, coletar e dar uma destinação ao poluente. . '~"
Aldeídos, cetonas, alcoóis, fenóis e óxidos Solventes clorados Lavagem a seco: desengraxamento
,~
284
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL PURU'ICAÇÃO DO AR
285
12.5 FILTROS n o é'~
eã.!i!8. B-8aS8 S'U~:i g
.g. .. ~ li! J:>
~
o
12.5.1 Características
.
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60"0
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-o=e.. a :s :gIi!:Ou~fji~:S "'O"u8.J!-i5:o c :;.~ "Oe ii : :g :ic.!i!~~z!H
São meios porosos capazes de deter e coletar partículas e névoas contidas no ar que os atravessa. Em geral, os filtros para ventilação são constituídos por material fibroso disposto sob a forma de tecido 011 compactado, formando placas ou painéis. As principais modalidades de filtro são: o :g :o
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Os filtros dos tipos mencionados
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Vejamos alguns dados sobre os vários tipos de filtros, usando 12.11.
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~
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ou bastidores;
interações
dos mesmos com as partículas:
as designações
As Tabelas 12.1, e a Tabela 12.10,
da ABNT e que constam
12.5.2 Filtros em painéis compatados ou mantas 00 0-0-0AAA
8i! 8-> -~ SfSf...;tgS"';~S
11.0 'i" 'i" 8.= ~ 8
11.5..... 8.e ~ 8
Faremos referência
aos tipos fabricados
pela LUW A.
12.5.2.1 Classe de filtros G2 e G3. Permaquadro Utiliza vários tipos de meio filtrante, conforme a classe, sob a forma de mantas, e que são alojadas emarmações (Fig. 12.1).
..,,11)..,,-..... N VV
SOSOSRS
S!9SS0J:>V
Fig. 12.1 Permaquadro da LUWA. o 'ti. '" :Ic
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VVVVl", o-
'I:t~v"=l"
u ê! u:o Õ 11. ..~...
atuam em virtude das seguintes
daTabela ><><><><
mantas
Além disso, a ação da gravidade provoca a deposição das partículas. A escolha do filtro depende do tipo de pó e do "diâmetro" médio das partículas. 12.7e 12.9 fornecem indicações quanto ao tamanho de partículas de diversos materiais, adistribuição (em peso) das partículas, segundo seus diâmetros.
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't; a~ ç, 'c B
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rolos,
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unSy '8:I!JI;>13 R!SJ:>U3
S.A., LUWA S/A e outros);
envelopes,
-
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:;'" O ;: ....
tubos,
interceptação direta; impactação inercial; movimento browniano.
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de sacos,
filtros de tecido de arame de aço, sob forma de mantas.
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-8 II:>A}lSnqwo::), 01 O ~
(ex. Fibravid S.A., GEMA
sob a forma
filtros de carvão ativado;
3'::J3'3'~':O::J~
,
'"
em painéis compactados
-- filtros de tecido, em geral, filtros de fibra de vidro;
:E:2~:5!f!:g:E.g ::sg.::I ::I'ü e g..-
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- filtros
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12.5.2.2 Para classe de filtro GO
-
Modelo LUWA Hivol
ikI Usado em ventilação e ar condicionado. As superfícies filtrantes filtro vai diminuindo à medida que o óleo vai ficando impregnado
são impregnadas de óleo. O rendimento de partículas, podendo ser lavado.
.5
,.1
12.5.2.3
Para classe de filtros G2 e G3. Modelos LUW A FGV e FGP
depapelão O meio(Fig. filtrante 12.2).é constituído de fibra de vidro ou fibra de poliéster colocada em quadro reforçado I
~
\
,!tJ'_.
.
-
2'1,.6 1-5
10-20 0,5-5
0,5-2
Torre de nebulização Venturi
elevado rendimenlO
Equipamemos de
10-30
rendimento Dinâmicoseco
Varia com Q2
Moderado 5-15 10-100
!.~_.:.
Varia com Q2
Varia com QZ
Moderado
Pequeno
Moderado
Varia com Q2
Varia com Q
Varia com Q Varia com QZ
Varia com Q Varia com Q Varia com Q
Desprezível
Pressão
c..4P;
276
150
54
138
Nf
de coletores
if
,'"
260
Temp. máxima construção s/andard ('C)
,,:r;t;
99
95
99
90
80
99
99
99
80
40
25
Rendimento (%)
Não Sim
Pode causar condensação e obstrução
Não Não
Não Não I
Necessário para o resfriamento dos gases Ilimitado
399
399
399
Ilimitada
Pode tornar o recondi- 82 (Algodão) cionamento difícil 135 (Fibras sintéticas) 288
Melhora o rendimento
Influência da umidade
..
1,3
1,3
76
18
10
20
13
10
10
1.3
0,5
Não
]
....
Perda de carga (mbar)
....
Ligeiramente
Não
Sim
Sim
'tiJ""
de pó
Não Depende do projeto
Afetado Afetado
Desprezível Desprezível Desprezível
Afetado
Rendimento
Sensibilidade à variação da vazão
5-10
-
-
-
Grande
Pequeno Pequeno
1/2al 10a 40
Grande Moderado
5-10 3-5
t::)r
importantes
5
8
12.000-50.000
850-1.200
168
336
5-14
850-1.000
558
558
72
168
1.440
1(11m'lh (m
ocupada pelo equipamento para depurar
1,7 a 7
1,7 a 7
5.000-6.000
2-4
3-6
0,75-1,5
1,5-3,5 2,5-6
1-5 1-5 1-2
20-40
Grande Moderado
3-6 3-8 3-8 0,25 0,25 0,25
pressão Ciclone de alto
Ciclonede baixa
Equipamemos cen/r(fugos a seco
De orifícios
Grande
1/2 0,25
Grande
Espaço ocupado
34
2.000-6.000
.... '
entre características
Perda de pressão (paI. água)
12.7 Comparação
S;''-:i';'
Galões de água por 1.000 cfm de ar
Tabela
000
Tamanho de partículas acima do qual o rendimento é elevado (mícron)
.,.o.
Superfície de eletrodv (mZ)
Elétrico
de múltiplo efeito
.'
Superfície do eletrodo (mz)
Seção do lavador (mZ)
Elétrico
Coleta por líquido
Lavador Venturi
Seção do leito mZ
Seção do defletor (mZ)
Superfície do tecido (mz)
Superfície do tecido (mz)
Superfície do tecido (mZ)
Superfície interior (mZ)
de simples efeito
Coleta por líquido
Torre de lavagem com leito filtrante
Filtração sobre tecido de feltro
Limpeza automática por inversão de jato Coleta por líquido
Filtração com formação de crosta
Limpeza automática por sacudidela
Lavador de impactação
Filtração com formação de crosta
Limpeza manual
Centrífuga
Ciclone de alto rendimento
(mZ)
Superfícieinterior
Inércia
Defletores
Volume de câmara
(m')
Peso
Energia de base
Câmara de sedimentação
Modelo
Precipitador ele/ros/á/ico Fil/ro Pano convencional Jato reverso Lã de vidro, fluxo reverso Lavador Torre Centrífugo Dinâmico
Tipo
:",;.$:
Filtros eletrostáticos
Lavadores hidráulicos
Filtros de tecido (manga)
mecânicos
Depuradores
Princípio
Capacidade em m' de Unidade de medida gás por hora por e unidade de volume unidade de volume
Superfície horizontal
Tabela 12.6 Características de alguns coletores comerciais de partículas
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288
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 1%.8Indicaçõesdos equipamentosconformeas aplicaçõesindustriais. (Cortesia da AeroventoEquipamentosIndustriaisLIda.)
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.1
Produtos
:i
Separaçio de pó CoIetora dln'mIcos
Ciclone de aha eficil!ncia
Ciclones univcnais
g'3
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i
'6
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Ü
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.
Q
...
- scrubbe,.
de manias c manuais
Com injeção de ar comprimido IVenmadom u"lI
. .
. . . . . . . . . . . . . . .
.
ane axiais
.
.
. .
.
. .
.
Axiais
.
. . .. . . .
I
Tabela 12.10 Distribuição (em peso) das partículas segundo os diâmetros (em %)
I
Medidadas partículas(mícron)
e '0
Inferior
superior medida
.
Tipo de pó
a2
3a6
6 a 10
l1a25
26a50
. .;
Meia (peneiramento) Esmeril (operação a seco)
11,7
22,7
29,3
16,0
15,4
7,1 5,0
1,2
-
52,2
28,0
1,4
0,2
Antracito
" li -8
:S.5
. . . .
.
. .
-:c c
-g -
. .
.
Para minas
<
:5
.S!.g Q'"
..
.
. .
Rcvemo de fluxo de ar
'C 1>; '0
I .. ou
. . . . I.I I. I . . . . . . . . . .
.1 .
Venturl
..
. . . . . . . . . . . . . . . . .
. I.
Scrubln, de alta cficlf!ncia
o '3. fi C
.
a dmldo
Scrubbers
: '"
.
.
Ciclones para sinlcrização
Automáticos
.
]..
I
.
Bateria de ciclones
!Coletora
'" S
. .
Multiciclone
502
c ..c
..
Separadores lAvadora
t
:i I
1l .Q
..
S Aptlcações
289
PURIFICAÇÃO DO AR
. . --.
.
9,8
51 a 100
a 100
28,5
22,1
19,3
23,6
5,3
Ousa (torneamento) Cobre (tomeamento)
1,2
73,0 59,6
Chumbo(linotipo)
8,8 18,1
6,6 10,5
59,7
14,0
8,1 10,1
2,3 1,3
1,0 0,4
14,4
0,2 -
6,0
16,6
27,5
4,7
0,2 1,0
(pulverização
no laboratório)
Óxido de zinco (forno de zinco)
9,9
1,8
30,8
13,4
-
máxima
104
-
76
124
104 120 146
Flg. 12.2 Filtros FGV/FGP da LUWA.
. .
. .
.
.
. .
. . . .
12.5.2.4 Para classe de filtro G3. Modelo LUWA LRF É um filtro de fibra de vidro impregnada de adesivo especial, apresentado sob a forroa de uma manta I com50 mm de espessura e que, automaticamente, vai desenrolando da parte superior, enquanto simultaneamentevai sendo enrolada na parte inferior (Fig. 12.3).
. . . . I . I . . I. I . I. . .
.
1
. I . I . I . 1.
I
.
Fig. lZ.3 Filtro LRF da LUW A. Tabela
12.9 Tamanho
médio aproximado
Tipo de pó Poeira no ar externo Jato de areia Corte de granito Pedreira: local de britagem local de filtragem moinho de discos Fundição ar geral separação de produtos Corte de mármore Corte de pedra sabão PÓ de alumínio PÓ de bronze Mineração de carvão: ar no britador ar da mina carregamento de carvão perfuração da rocha
--
f I
I
t
I
--
-
-
de poeiras
Tamanho médio (mícron)
Ainda para a classe 03, existe o modelo LUW A ES. de grande superfície, apresentado sob a forror depainéis em quadros-padrão ou caixas-padrão. Vazão nominal até 8.800 m3fhpor m2.
0,5 1,4 1,4 1,4 1,3 0,9 1,2 1,4 1,5 2,4 2,2 1,5 1,0 0,9 0,8 1,0 Flg. 12.4 Filtro tipo ES da LUWA.
:x
290
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela
Classede filtroz
12.11 Recomendações
Eficiência
para aplicações
de filtros de arl, segundo a NB-IO da ABNT
Eficiência para a separação das seguintes partículas
obs. 3, 4. 5%
Aplicações
-
. '.:;.
~
~-
principais
~..
.
GO
30-59
'IDl1rIUI
!
Gl
60-74
G2
75-84
'
'li , ,.
I
I '.' :\1111111 G3
85 e acima
-
Alta eficiência para separação de insetos, eficiência bastante satisfatória para pólen de plantas e poeira grossa de origem industrial. Quase ineficiente contra poeira atmosférica.
Condicionadores tipo janela.
Eficiência satisfatória contra pólen de plantas e poeira grossa de origem industrial. Alguma eficiência contra poeira atmosférica.
Condicionadores tipo compacto (!elf contained).
Boa eficiência contra pólen de plantas e poeira grossa de origem industrial. Eficiência satisfatória contra a fração grossa (> 5 micra) da poeira atmosférica.
Condicionadores do tipo fan-coi/ e d;sistemas centrais.
Boa eficiência contra a fração grossa (> 5 micra) da poeira atmosférica.
Condicionadores dos sistemas centrais, pré-filtragem para filtros finos F2
-
Condicionadores de sistemas centrais para exigências altas, pré-filtragem para filtros finos F3.
F2
70-89
Boa eficiência contra a fração fina (l-5 micra) da poeira atmosférica. Alguma eficiência contra fumaças de óleo e tabaco.
Condicionadores de sistemas centrais para exigências altas, pré-filtragem para filtros absolutos.
F3
90 e acima
Alta eficiência contra a fração fina (1-5 micra) da poeira atmosférica, eficiência satisfatória contra fumaças de óleo e tabaco. Razoavelmente eficiente contra bactérias e fungos microscópicos.
Pré-filtros para filtros absolutos. Precisa pré-filtragem por sua vez.
AI
85-97,9
Boa eficiência contra a fração ultrafina « 1 míeron) da poeira atmosférica, fumaças de óleo e tabaco. bactérias e fungos microscópicos.
Salas com controle de teor de poeira. Pre. cisa pré-filtragem.
A2
98-99.96
Alta eficiência contra a fração ultrafina « 1 mícron) da poeira atmosférica, fumaças de óleo e tabaco, bactérias e fungos microscópicos.
Salas com controle de teor de poeira zonas assépticas de hospitais (exigências altas). Precisa pré-filtragem.
«
.
".
.
Flg. 12.5 Filtro multibolsa da LUWA.
12.5.2.6 Para classes de filtros F2 e F3. Modelo LUW A FP
O meio filtrante é papel celul6sico especial plissado, formando células em V, fixado a uma armação dechapa galvanizada. Vazão até 5.000 m3/h por célula.
e F3.
Eficiência satisfatória contra a fração fina (1-5 miera) da poeira atmosférica. Pouca eficiência contra fumaças de óleo e tabaco.
Eficiência excelente contra a fração ultrafina 1 mícron) da poeira atmosférica, fumaças de óleo e tabaco, bactérias. fungos microscópicos e vírus.
._~
.
40-69
99,97 e acima
291
.
FI
A3 ,
PURIFICAÇÃO DO AR
Flg. 12.6 Filtro FP da LUW A.
Salas limpas das classes 100. 10.000 e 100.000, salas e cabinas estéreis para 12.5.2.7 Para classes de filtros ABNT PNB.I0 AI, A2 e A3. Modelo LUWA HEPA operações cirúrgicas e ortopédicas (exi. gências particularmente altas). Todasins. São filtros absolutos ou ultrafiltros (HEPA-High Efficiency ParticulareAir). Apresentam-se sob a forma talações que requerem teste de estanquei. depainéis. . dade (teak te!t). Precisa pré-filtragem.
Observações, 'As recomendaçOes baseiam-se, além da. da ASHRAE. lambém nas seguinles: - para filtros grossos e finos: na diretriz SWKI 68.3 da Associação Suíça de Engenheiros de Aquecimento e Condicionamento de ar (SWKI). - para fillros absolulOS: no projelo de norma DIN 24184 de julho de 19n da Assoeiação dos Engenheiros Alemães (VDI). 'Os liUros são divididos em trt. cl3!SCs:grossos (prelixo G), linos (prefixo F) e absolulos (prefixo A). 'Para fillros grossos (GO-G3): tesle gravimélrico conforme AFII do American Filler Inslilule ou ASHRAE 52-68. 'Para fillros finos (FI-F3): lesle colorimétrico conforme AFI DuSI Spol do American Filler Inslilule ou ASHRAE 52-68. 'Para filtros absolulOs (AI-A3): leSle folomélrico "DOP Tesl" conforme U.S. Mililary Slandard MS 282. 'Classificação das c4maras limpas conforme U.S. Federal Slandard 209 b de 24.04.1973.
.,',A Fig. 12.7 mostraS.A. filtros absolutos com eficiência mínima de 0,3 mícron, vazão de 3,3 a 135 cfm, da,Aeroglass Brasileira
12.5.2.5 Para classe de filtro G3. Modelo LUWA Mulübolsa Usado em indústrias, hospitais, indústrias farmacêuticas, processamento de dados, engenharia nuclear, microeletrõnica etc. É constituído por câmaras separadas por mantas de fibra de vidro e presas adequadamente à armação metálica.
~
Flg. 12.7 Filtro absoluto da Aeroglass Brasileira S.A.
292
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PURIFICAÇÃO DO AR
12.5.3 Filtros de tecidos
.
Vlbradar acionado por motor
Os filtros de tecidos, conhecidos como filtros de pano ou de feltro, podem apresentar-se sob a forma de sacos, de ~ngas, de painéis lisos e de painéis ondulados.
Ih
de
ar limpo
Os materiais tradicionalmente usados na fabricação dos filtros de pano são o algodão e a lã, mas estes materiais só podem ser usados até temperaturas de 82 a 9O-C,respectivamente, e para ar seco. Para temperaturas mais elevadas e poluentes agressivos a esses materiais, é necessário recorrer a tecidos com fios de certos materiais, como o náilon, o nome x, o dacron, o orlon, poliéster, polipropileno, fios metálicos, fibra de vidro e outros, 'dependendo da escolha, da temperatura e do caráter ácido ou alcalino da mistura do ar com as partículas ou névoas. A Tabela 12.12 mostra algumas propriedades de certos tecidos utilizados na fabricação de filtros. Tabela
12.12 Materiais de tecidos usados em filtros industriais , Máxima Resistência Resistência temperatura a ácidos a alcalinos de operação
Fig. 12.8 Filtro de manga, de pano (ACGlH). Resistência à abrasão
Tecido
Temperatura de fusão
Algodão
Decompõe-se a 15O'C
82'C
Pequena
Regular
Boa
Lã
Queima a 3OO'C
93"C
Muito boa
Pequena
Razoável a boa
Fibra de vidro
8OO'C
288'C
Razoável a boa
Razoável a boa
Razoável
Orlon
Amolece a 25O'C
127"C
Boa a excelente em ácidos minerais
Razoável a boa em álcalisfracos
Boa
Náilon 6,6
24'X:
Razoável
Excelente
Excelente
HT-l
Queima a 371"C
Melhor que o náilon, não tão boa quanto o dacron e o orlon
Pior que o náilon; melhor que o dacron e o orlon
Boa
252'C
Boa em álcalis fracos. I Muito \;oa Boa para a maioria dos ácidos minerais. Razoável em álcalis Dissolvc-scem ácifortes do sulfúrico
Daeron
I
I
I Polipropileno Terlon
Poliéster
167"C
I 93"C
Decompõe-se a 4OO'C
-
Emite gases Inerte, com exceção tóxicos a 232"C do Oúor 1lO'C
Quando se emprega uma armação interna de vergalhões para manter a' manga com a forma cilíndrica, ( oar penetra de fora para dentro e sai pela parte central pela boca colocada na parte superior (Fig. 12.9), oulateralmente (Fig. 12.10). Os compartimentos onde se instalam os filtros de manga são conhecidos pela designação de "bag-houses". Paraa limpeza do filtro, são empregadasas seguintessoluções:
,
a) Agitação ou raspagem das mangas manual ou mecanicamente, após a interrupção da passagem do ar (Figs. 12.8 e 12.10). . b) Limpeza das mangas ou sacos pela introdução de ar comprimido, em sentido contrário. É o sistema I de fluxo reverso (Figs. 12.9, 12.11, 12.12 e 12.13). . Os filtros de manga em geral são dispostos em baterias ou conjuntos, de modo a se conseguir a área' defiltragem necessária. A instalação nessas condições em um compartimento ou edificação constitui um IIg.house. Existem bag-houses com capacidade muito grande, como um para 2,1 milhões de cfm, como lconstruída em 1981 pela Fuller Company, Pennsylvania, EUA.
ar lob pr'lscJo Bocais do inluftamento
d. arna.
Excelente
Muito boa
Excelente
Excelente
Inerte, com exceção do cloro, triOuoreto e metais alcalinos
Razoável
Boa
Muito boa
111'. dI . limpo
man90l,
AçGo dI limplza nas ""'''90' par
Os filtros de tecido são de elevada eficiência para fumos e poeiras acima de 0,1 mícron e são usados na captação de poeira de moagem, mistura e pesagem de grãos de cereais; moagem de pedra, argila e minerais; trituração de cimento; limpeza por abrasão; pesagem e peneiramento de produtos químicos em grãos; trabalhos em madeira, cortumes, fertilizantes, papel etc. Quando a concentração de partículas é muito elevada, usa-se, antes do filtro, um separador do tipo inercial para retenção das partículas maiores. . Os filtros com feltro de poliéster duram cerca de três vezes mais do que os de algodão, e por Isto são os mais usados. O rendimento de filtros de tecidos, em geral, supera 93%, chegando, em alguns casos, a 99,9%.
12.5.3.2 Filtros de manga Têm a forma de saco alongado, tubular. O ar normalmente penetra pela parte interna, quando a boca do saco fica embaixo, e sai deixando as impurezas no lado de dentro (Fig. 12.8).
.
~
- Salda
iP--
12.5.3.1 Filtros de pano
~";iil~1
193
açAo revertO
dO ar.
Ar Com
~POlira
Colltor d. pó
Vc!lvula I '"-or da poeira
Fig. 12.9 Coletor de manga, do tipo de jato de pressão.
l
~
I
,. PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
294
Tabela
12.15 Razão entre o volume de ar poluído (pés3/min) e a área do filtro de tecido (pésZ)
Entrada de ar com pó
(',. f' ~
r
Fig. 12.10 Filtro de manga ("saco")
- ACGlH.
(
Tipo de pano
Resistência à tração
Resistência à abrasão
Prolongada
MB MB MB
MB MB MB
135 204 66
Dacron Nomex Poliproprileno
I
MB
= Muito
boa
B
= Boa
Resistência
2-2,5 2,5-3 3-3,5 2-2,5 1,5-2 2-2,5 2-2,5 2-2,5 3-3,5 2-2,5 2-2,5 2,5-3 3-3,5 2-2,5 2-2,5 2-2,5 2-2,5
,\9í
Ácidos
Álcalis
Resistência à combustão
Propriedades especiais
149 260 93
B P MB
R B MB
Sim Não Sim
Bomem todoo pano
P
Razão
Abrasivas Amianto Limpeza a jato Carbono Cimento (moagem) Cimento (transporte e ensacamento) Argila Carvão Esmeril Gesso Borracha Sal Areia PÓ de sílica Pedra sabão Talco Serragem de madeira
química
Curta
R = Regular
Tipo de poeira
.
Tabela 12.13 Guia para seleção de pano (HIGROTEC Indústria e Comércio S.A.) Temp. máx. de operação ('C)
295
Náilon alta temperatura Limitado pela baixa resistência à temperatura
= Pobre
r \.t,
.
Tabela 12.14 Filtro de manga HIGROTEC Ind. e Com. S.A.
Tipo de poeira
'.~
f" ,.,t' ::i
~ 1Jdt' Í' ~.(\t.
if .
~:;J'(
~
~
.j
Alta temperatura Alta concentração
I.NGÃ EM FILTRAGEM
3:1
8:1
Pós maiores que 3 miera: Alumínio, pigmentos de cerãmica, carvão de pedra, argila, pós de pedra, açúcar, calcário cimento, gesso
8:1
14:1
"Guia de relação entre o ar
12:1
-
--
20:1
I,
CORTE
-
MANGA EM LIMPEZA
0
D
Baixa concentração
Pós finos, pegajosos, de difícil manuseio, de submlcra até 10 miera: Negro de fumo, fumaças, leite em pó, tinta de papel, argila, amido, pigmentos de tintas, corantes
Pós maiores que 10 mlcra, com pequena quantidade abaixo de 10 miera: PÓ de papelão, núor, poeira de sementes, serragem, areia, forragem, tabaco, asbesto etc.
~ f.'
~
Relação.
f t
;'i ,~ ~.~
,.
;; I
~~ A HIGROTEC
_, I
TRANSvERSAL
fabrica um equipamento
Fig. 12.1t Esquema de funcionamento do sistema de filtros de manga com limpeza por ar comprimido. Sistema Jetline V da Delta Neu.
de filtragem denominado
Super-Jet que consta de uma câmara
~Itragem (onde ficam as mangas de filtragem), um plenum de descarga de ar filtrado e um coletor ~e !\letrasituado na parte inferior da câmara de filtragem. "Os filtros de manga colocados dentro da câmara de filtragem são suportados por armações de arame ~~aspor porcas ao colar inferior do difusor ou indutor bellmouth, por onde entra o ar comprimido para .
~~l1Ipeza do filtro. ,;f'I~ I~' '.
~
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
296
PURIFICAÇÃO DO AR
297
\,
(
Na escolha do filtro é necessário levar-se em conta o tipo de poeira e seu tamanho. A HIGROTEC ( o ar, antes de passar pelos filtros, atinge um pré-separador, que conduz as partículas mais pesad diretamente ao coletor ou tremonha, de modo que somente as mais finas serão detidas pelas superfí .as classifica os tipos de poeira: ( externas do tecido das mangas tubulares. Ctes Pós finos, pegajosos, de difícil manuseio, de menos de I mícron até 10 micra: Negro de fumo, fumaças, A Fig. 12.13 representa esquematicamente as operações de filtragem e de limpeza do Super-Jet. A CONAMSA - Sistemas de Controle Ambiental S.A. fabrica os filtros de mangas Pulsa Jet Ge ~teem pó.. tinta de pa~el, argila, ~~ido: pigmentos de t!nt.as, cora~tes. " . ' com limpeza por ar comprimido, recomendando que este seja fornecido na pressão de 6,5 a 7 kgf/cm"fa, :..Pós maiores que 3 mlera: Alummto, pIgmentos de ceramlca, carvao de pedra, argIla, po de pedra, calcá no , se isento de água e óleo. e dIJIento,gesso. j ,.;pós maiores que 10 miera, eom pequena quantidade abaixo de 10 miera: PÓ de papelão, poeira de serragem, treia,forragem, tabaco, asbesto etc. ( , Quando a instalação contém várias seções de mangas de filtro dispostas em ziguezague, pode-se realizar llimpezados filtros de uma d1\sseções, mantendo as demais em operação normal.. . A Fig. 12.14 mostra um filtro desse tipo. Os filtros da seção 4 estão sendo sacudidos, enquanto os daSdemais seções continuam operando. O ar exterior penetra por uma válvula de três vias, que na ocasião (
~
,
Fig. 12.12 Armação acoplada ao venturi sendo introduzida num filtro de manga marca Jetline V da Delta Neu.
Fig. 12.14 Sistema automático contínuo de múltiplas seções (ACGlH). Os compartimentos 2 e 3 estão sob carga. O compartimento 4 está fechado para lim- { peza dos filtros.
~ 'CfJ Conexão Interior
à manga
Válvula
Saído
diafragma
Conexêo para suprimentode ar Manifordde ar comprimido Conexão exterior
à manga
-!
ClmprOlsor Válvula solenOide Caixa do timer
Corrediço
Indicador de pressão
Disposi ti vo pora inslIfJomento de ar
Indutor beltmouth Cicio
Ciclo de limpeza da manga
de filtragem
Haste Ar carregado
depO
Câmara
.t.
de filtragem
Indutor bellmouth
Pré.separador
Bo~as de vácuo Descarga
do produto
Pressão Alimentador
rolativo
estanque
ç;;.?
. .' :~~
J...L
-I
interna ,..-:~~ libera ..:1
partlculas :::~ do pano
Partlculas caem no coletor
--
oNI
Descargado material
Operação esquemátlca do Super-Jet
Removedor de pó
Operação de limpeza da manga do filtro Super-Jet.
Fig. 12.15 Filtro de pano com jato ( móvel de ar para remoção imediata i de pó (ACGlH). .
Fig. 12.13 Sistema de filtros Super-Jet da HIGROTEC Indústria e Comércio S.A. ~...
----_.-----
298
VENTILAÇÃO
. !li
INDUSTRIAL
PURIFICAÇÃO DO AR
I.
299
,
~, .
r (
fecha a sa.ída de ar do percurso. Como o ventilador cria uma depressão, o ar exterior que penetra na válvul i Tabela 12.16 Características do Jetline V da Delta Neu atravessa os filtros em sentido contrário, e o pó passa para a tubulação. a ..-Superfície N." de mangas c) Jato reverso, isto é, injeção de ar comprimido de fora para dentro das mangas, por um tubo circul Altura das mangas tubulares tubulares Tipo dotado de orifícios que sobe e desce ao longo das mangas. ° pó removido pelo jato fino de ar fiitrante (m2) através do pano cai e é removido pela parte inferior do funil de captação. A velocidade de passagear ,i J.V 15 18 15,25 1,50 m de ar através do pano é da ordem de 5 metros por minuto, e a perda de pressão é de 10 a J.V 20 24 20;33 1,50 m cm de coluna d'água. J.V 30 36 30,49 1,50 m '? d) Colapso das mangas, por meio de diferenciais de pressão e que provocam a queda da poeira coletada 54 J.V 45 45,74 1,50 m A injeção de ar comprimido para a limpeza dos filtros pode fazer-se com um sistema Venturi (Jetlin' rV da Delta Neu, Fig. 12.16) ou com um indutor "boca de sino" (bellmouth do Super-Jet da HIGROTECe ...-....................-------.................-.......--.....---.....---------------..---............---....-....---....---..........---...--................-..................--.-----....---...........---..............----.......--Fig.12.13.) , A Fig. 12.11 esclarece o funcionamentodo Jetline V. Quando em operação, a manga filtrante está rnormalmente assentada sobre a estrutura de quatro vergalhões, e a poeira se aglomera na superfície externa J.V 31 18 3,00 m 30,51 i J.V 41 Periodicamente, uma injeção de ar comprimido no Venturi introduz um grande volume de ar, qu~ 24 40.68 3,00 m J.V 61 36 inflando fortemente a manga, desloca a poeira aglomerada para o interior da tremonha. ' 3,00 m 61,02
~
-r
J.V 90
91.53
54
3,00 in
(
"
"v-, ;Q ,
-- --'-' -- -~ rJ-+
~
.~~
"~
_2~
'ô~
Filtros ou separadores horizontal.
.",
.",., /'/1"" ~b ~.
~ rorro elo flllragem
I t t 1 t
Flg. 12.16 Filtro automático de mangas Jetline V da Delta Neu. A limpeza processa-se por ar com. primido com venturi, e seu comando é totalmente automático. Usa. se para poeiras finas em forte con. centração e processos contínuos.
A taxa de filtragem do Jetline é de 200 a 300 m3/h de ar por m2 de superfície
filtrante.
° Jetline V compacto da Delta Neu é fornecido com bateria de mangas de filtro, em número de 18, 24, 36 e 54 unidades e em comprimentos de 1,5, 2,0, 2,50 e 3,00 m. Assim, por exemplo, lemos, entre outros, os tipos indicados na Tabela 12.16.
12.5.3.3 Filtros metálicos em painéis e banhados a óleo
~I-I... .f:
Soparador ablrto
Separador "4!m Unhou
é
° enchimento do filtro é formado por "lã de aço" e fibras metálicas. ° ar é submetido a inúmeras ~10 mudanças de direção ao atravessar a camada filtrante, o que provoca a precipitação do pó, o qual adere 'f', Separado à película de óleo sobre a textura filtrante. Oferecem uma perda de carga de 4 a 10 mmH20. "<1' 6Ieo-gd. A limpeza é realizada com detergentes. ,I," ~;:".
r
Separador com .alda superior
Fig. 12.17 Tipos de separadores utilizando filtro da malha metálica.
300
VENTILAÇÃO
PURIFICAÇÃO DO AR
INDUSTRIAL
301
( ) b) Interceptação direta. As partículas entre 1 e 3 micra que tendem a acompanhar o fluxo do gás são retidas nas malhas constituídas por fios micrométricos do tecido. c) Movimento browniano. As partículas extremamente pequenas (0,1 a 1,0 mícron) tocam os filamentos devido à sua movimentação aleatória, causada pela colisão com moléculas gasosas (movimento browniano). Partículas menores têm mais mobilidade browniana, expondo-se muito mais do que as maiores à colisão com os filamentos.
\ )
(
,
\ A Aramifício
Vidal S.A. fabrica o Demister que é um eliminador
de névoa para fins industriais.
-j'
~
1
Y4
!'1 !-' j
,. ~
1
Flg. 12.18 Malha metálica para filtros ou separadores (Oito H. York Co.).
12.5.3.4 Filtros eliminadores de névoas
;c;
Para a eliminação da névoa líquida, corrosivos e contaminantes solúveis contidos no ar ou em fluxos de outros gases, que ocorrem em indústrias químicas, petroquímicas, petrolíferas, têxteis, de fertilizantes, de material plástico e outras, as Indústrias Monsanto fabricam filtros de lã de vidro contidos por duas telas metálicas. :jpoH-E Como se observa na Fig. 12.19, os gases contendo névoas atravessam um leito de lã de vidro, onde ,f as partículas são coletadas, agregadas e coalescem formando uma lâmina líquida que, pela pressão dinâmica do gás, move-se através desse leito. Uma vez formado o fluxo líquido, este é drenado por ação da gravidade.
OPOH.V
TIPOH-P
Tabela
Fig. 12.20 Eliminadores de névoas Monsanto.
12.17 Scletor para filtros eliminadores
de névoa Monsanto
., Mecanismo predominante d;:captação da névoa
Movimento browniano
Impacto inereial
Impacto inereial
Impacto inercial
Efj~iênciaem partículas ~iores que 3 micra
Aprox. igual a lOock
Aprox. igual a 100%
Aprox. igual a !OO%
Aprox. igual a 100%
1J2a 91J.5'k
70 a 97o/c
50 a 97%
IOIJa SIJ8
200 a 254
150 a 205
25 a 51
216 a 610 610 a 3.048
660 1.224 a 1.830
retângulo 470 a 1.346
retângulo 470 x 1.346
Ê6éiênciaem partículas ':c.iguais a 3 micra
~
A As névoas são captadas
B nos eliminadores
Monsanto,
Flg. tZ.19 Princípio de fun~i~' fu~~ de ca rga namento (A) e conjunto dee1lma- [mmcoluna de água) ~ nadores de névoas Monsanto.
como aliás nos filtros de manga, por:
a) Impacto inercial. As partículas maiores de 3 micra são coletadas quando sua inércia as impe~.~d~
menores
DImensões: I~~diàmetro ~; altura
I'
acompanhar o fluxo do gás ao redor dos filamentos de lã de vidro. Elas deixam o fluxo eCO! ede hA Tabela 12.17 mostra as características com os filamentos do tecido. O efeito é tanto maior quanto maiores forem a massa e a veloclda ~\ra da partícula. .... como são esses filtros.
{
( dos filtros eliminadores
de névoa da Monsanto,
e a Fig. 12.20
...~~~.
\-
~
302
VENTILAÇÃO INDUSTRIAl. PURIFICAÇÃO DO AR
r
(I.
~
303
A Fig. 12.21 mostra o Filtro Metálico 44.B da HIGROTEC, empregado para altas velocidades, sistemas de ventilação e ar condicionado, para retenção de poeira, tinta, gorduras e outras partícula~ em suspensão. Pode ser lavado, quando sujo, ficando novamente com as características originais. Para aumen~.m a capacidade de retenção, pode ser fornecido oleado. ar
't' I
Flg. 12.22 Filtro de carvão ativado, de casca de coco.
~ , A regeneração do carvão ativado se faz por aquecimento. A adsorção sobre o carvão ativado é em llral utilizada para eliminar produtos orgânicos de gases residuais, quando o gás contiver pequena quantidade jesolventes orgânicos que não devam ser lançados na atmosfera, ou quando contiver concentrações relativa.ente elevadas de um solvente que não possa ser recuperado, ou, ainda, quando contiver um ou mais Iprodutosorgânicos que não possam ser eliminados por outro processo qualquer. . , Existem filtros de carvão ativado que permitem a regeneração, isto é, a recuperação de produtos químicos '~Ieretidos, como o benzeno, a acetona, o álcool, solventes, o xilol, hidrocarbonetos e muitos mais.
x ~. Fig. 12.21 Filtro metálico 44.B d:1HIGROTEC. TAMANHONOMINAL POLEGADAS
(mm)
VAZÃO NORMAL
vAZÃo MÁXIMA
m'Jh
m'Jh
1
ESPESSURA (mm) so 100
400 . soo 400.630 500 . 500 500. 30 24. 24 800.600 18.25 20.20 20.25
1590
2030 2030 2600 3030
2
1
2
1
2.54 4,07 3,05 5,34 8.0 9,71
4040
2,54 4,07 3,05 5.34
8.0
. Os coletores de câmara gravitacional ou de sedimentação são os mais simples e de mais fácil operação. Consistemessencialmente em uma câmara, em geral metálica, de dimensões grandes relativamente às do lutoque nela introduz o ar poluído, a fim de reduzir a velocidadede escoamento,permitindoa deposição departículas relativamente grandes (100 a 200 micra), em conseqüência do peso das mesmas. Para que 11partículas pequenas e médias fossem retidas, seria necessário que as dimensões da câmara fossem muito IJ3ndes,de modo que, quando existem partículas numa ampla escala de dimensões, prefere-se usar a câmara uavitacionalcomo um primeiro estágio de um coletor de filtragem. A Fig. 12.23mostra um coletor gravitacional decâmara única. No percurso da entrada E até a saída S, as partículas maiores vão se depositando no
2
2120
2700 2700 3450
9.71
ronede coleta.
1) Queda da presaêo referida à vazAo na
O pó acumulado
periodicamente
é retirado
pela abertura
A.
ou viscoso,
seria
2) Queda de pressAo referida à vazio máxima
Se se conseguisse ilepositarem-se.
o eliminador
GRAVITACIONAIS
12.6.1 Modalidades
QUEOA DE
PRESSÃO mmCA 25
18.20
12.6 COLETORES
~
de névoa para fins industriais
Demisler é instalado
que o gás escoasse
em regime
laminar
possível
às partículas
pequenas
em torres de vácuo de refinarias, torres
de destilação,absorvedoresde gás, separadorese depuradores.É fabricadopela AramifícioVidalS.A.
AR
PURO
12.5.3.5 Filtros de carvão ativado 5
Funcionam segundo o fenômeno físico de adsorção molecular e são os mais apropriados para elimin~r
odores desagradáveis.Devem ser colocadosapós um filtro convencionalou eletrostático, que os proteja
:,
contra as poeiras, pólen, bactérias e particulados de um modo geral. O carvão empregado é de origem vegetal. de casca de coco, por exemplo, que proporciona grande área de adsorção sem liberação de pó. O processo de ativação consiste num tratamento de queima dos elementos de menor densidade, para que sobre no final apenas o carvão vegetal. No filtro de carvão ativado, as moléculas gasosas e outras mais que ocasionam a sensação de maus odores aderem às superfícies do carvão granulado, em camadas delgadas de poucas moléculas de espessura. por efeito de adsorção.O carvão granuladoé alojado entre duas lâminas delgadas de metal com orifícios, como mostra a Fig. 12.22. A HIGROTEC fabrica o Filtro de Carvão Ativado CF-4B em dois tamanhos, com 6 ou 12 células individuais de carvão ativado contido em uma caixa de chapa de aço galvanizado, permitindo fácil acesso às células que, quando atingem a saturação, podem ser recarregadas. Pode ser instalado em qualquer trecho de uma rede de dutos. As características dos filtros CF-4B são:
600 x 600 x 740mm Q 305 x 600 x 740mm Q
= 3.400m3/h - 12placas - 40 quilogramasde carvão. = 1.700m3/h- 6 placas- 20quilogramasde carvão. Ij.-,.
PÓ
DEPOSITADO
A TAMPA PARA REMOÇÃO DO PÔ
Fig, 12.23 Coletor gravitacional de câmara I!nlca.
li! ~as uma câmara que realizasse esta condição teria dimensões muito grandes e seria, portanto, antieco~ )lUca. Na prática, o escoamento nos coletores gravitacionais se realiza em regime turbulento, devido à ltístência de componentes verticais no movimento, o que explica a dificuldade das partículas pequenas em ~depositarem.
304
" 1
j :1
1
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
COMMALHADf
TELAS
Consegue-se uma mais efetiva deposição de partículas médias e até pequenas com o emprego de câma gravitacionais múltiplas, na~ quais o escoamento se aproxima do regime laminar. A Fig. 12.24 mostra esquem~~~ camente um coletor desse tipO.
305
~2.
( ) (
Uma solução encontrada para se conseguir uma maior deposição de pós finos consiste em usar-se Um câmara com "chicanas", isto é, com placas dispostas alternadamente, de modo a se formarem redemoinh a de eixo perpendicular à direção do escoamento. É o que se vê representado de modo esqueniático na fioS 12.25. . Ig.
.-j
._c
Vd
PLANTA
'R PUR'''.CADO
'1, a ><
Flg. 12.24 Coletar de câmaras gravita. cionais múltiplas.
J= ~..""
~
-29 p.
POLU{OO
AR
PERDA DE CARGA DE
J.
V:
AR
11
'i
a A b
INERGÉTlCA
T
PURIFICADO
29 _ GANHO D€ PRESSÃO
EST,(fICA
I
LINHA LiNHA
p. T
Flg. 12.25 Coletar de câmaras gra. vitacionais múltiplas, de chicanas.
Jg
.&. i
YL
Pd
2 g
.. "LiNHAENERGÉTICA LINHA DE PREsslo
T
:11&.12.26
12.6.2 Perda de carga no coletor gravitaclonal Numa primeira aproximação, pode-se admitir a perda de carga na câmara Jc como sendo igual a 1,5 a 2 vezes a altura representativa da velocidade do ar no duto de saída de ar purificado, isto é, V1
Apesar do considerável espaço que ocupam e de não reterem l!!tetipo de coletor apresenta certas vantagens que o recomendam
satisfatoriamente partículas pequenas, pelo menos como um pré-coletor ~m ildústriasalimentícias (cascas e películas), na coleta de cinzas em caldeiras a carvão e em operações de ~finode metais.
V2
Jc = 1,5 . !. a 2,0 . !. 2g 2g
i r
I
,
J
12.6.3 Aplicaçõesdos coletores de câmaras gravitacionais
:;. São de baixo custo, simples de projetar e ~onstruir, desgastam pouco, consomem pouca potência e Pode-se calcular a perda de carga de modo mais exato. ~em receber gases em elevadas temperaturas. De fato, a Fig. 12.26 mostra um coletor gravitacional com duas câmaras e os aspectos das linhas energéticas e de pressãQ estática (linha piezométrka). A nassar de a até b e entrada na câmara, ocorre uma perda 12.7 COLETORES DE CÂMARAS lNERCIAIS de carga J: e uma parte de energia cinética se transforma em energia de pressão. Ao percorrer a câmara do coletor, parte da energia é perdida, de modo que ao alcançar a boca de saída c a pressão é Devido à inércia, uma partícula tende a conservar sua trajetória retilínea, e esta trajetória só será alterada !tIaaplicação de uma força ou oposição direta por um obstáculo (que realiza o papel de uma força em Pc Pb v~ =- vi - PC'Em F=m''Y conseqüência, a pressão.!!!.. se toma menor que ,havendo ainda uma perda de carga J~. 'Y 'Y ~- Com fundamento neste fato de que as partículas tendem a conservar sua trajetória retilínea, constroem-se { Com os elementos apresentados no estudo sobre dimensionamento de dutos, temos meios de calcular "\'Iarasem que se faz desviar o sentido do fluxo e onde as partículas mais pesadas, pela sua maior inércia, os valores dessas perdas de carga. :guemem linha reta, caindo em um dispositivo de captação. É o caso dos dispositivos da Fig. 12.27. ,
~
~-
306
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL PURIFICAÇÃO DO AR
.
c
-
,.
r
.
o' = o ~
'\
PARTlcUlAS
PARTicULA
LEVE
'ARTICULA PESADA CAI
AR E PARTlcULAS
\\
I
-
q
(./ /
~,
-'A
i :LLA GASOSA
LEVES
" TAMPA
f
f
SAiDADO ARCOMVAzio o.
ARCOM
i
307
TAMPA
PARA
REMOç10
Flg. 12.27 Coletores de câmaras inerciais.
~-
Os coletores de câmaras inerciais funcionam micra, conforme o tipo e tamanho do coletor.
'l
satisfatoriamente
para partículas
de no mínimo 50 a 200
Existem muitas variedades de coletores inerciais, havendo alguns com defletores e outros com bandejas ou pratos cônicos sem fundo, superpostos e separados entre si. Nas chamadas câmaras de impactação, provoca-se uma mudança no sentido do escoamento do ar contendo as partículas, fazendo com que venham a chocar-se de encontro a anteparos dispostos de modo tal que provoquem mudanças bruscas de direção. As partículas sólidas, de maior inércia que as moléculas gasosas, não conseguem evitar o choque, impactando de encontro às superfícies defletoras, possibilitando assim sua coleta. ° rendimento das câmaras inerciais, isto é, a relação entre o peso do material coletado e o peso total do material que penetra nas câmaras, é aproximadamente o mesmo que o das câmaras gravitacionais. A perda de 'carga irá depender do número e forma dos anteparos ou defletores, da velocidade do ar, do material de fabricação e do acabamento das superfícies. Varia em geral de 25 a 75 mmH20, conforme o tipo.
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~"~ 1}{COMPARTicULAS
~.
:'Adoo ,i
'.
iõi. DE
:"1
ITII'ERÊNCIA
12.7.1 Emprego As cãmaras inerciais são em geral usadas para coletar as partículas de maior tamanho e elevado peso específico, funcionando como pré-coletores, de modo a reduzir a carga de coleta no coletor principal. Requerem pouca potência dos ventiladores, são fáceis de construir, 'de baixo custo e podem ser usadas com gases em temperaturas elevadas.
--.J
B
12.8 COLETORES CENTRÍFUGOS OU CICLONES "':;;-,,"
12.8.1 Principio de funcionamento I
.r: ~
): I
Estabelecem um movimento rotatório para o gás, de modo que a força centrífuga aplicada às partículas, sendo maior que as forças de coesão molecular e da gravidade, faz com que as mesmas sejam lançadas de encontro as paredes, retirando-as da massa gasosa em escoamento. Para que seja alcançado este resultado, faz-se com que o ar penetre tangencialmente à periferia da parte superior de um cilindro ou cone, de modo a criar um fluxo helicoidal descendente que, ao atingir a parte inferior de um cone, retome como um nuxo helicoidal ascendente central até a boca de saída na parte superior do cilindro. As forças centrífugas decorrentes deste movir.:~:lt() helicoidal projetam as partículas sólidas de encontro às paredes, de onde caem até o cone inferior que as coletas e de onde são removidas. A Fig. 12.28 representa esquematicamente um ciclone muito empregado, possuindo um cilindro e uma parte inferior cOnica. Q ar contendo partículas penetra em a tangencialmente a uma circunferência de raio r., de modo ~ue suas moléculas descrevem hélices cilíndricas inicialmente e cônicas ao penetrarem no trecho cônico infenor As partículas sólidas em suspensão no ar, sob a ação da força centrífuga, tendem a deslocar-se para a pelícu a de ar junto às paredes do ciclone. Em virtude do movimento helicoidal descendente assumido pel~ ar e do escoamento de uma pequena vazão de ar pela parte inferior do cone, as partículas sólidas se encammham para essa abertura no vértice do cone, sendo então captadas em sacos ou outros dispositivos.
~~~, .~ " COA TE
A-A
Flg. 12.28 Ciclone cilindro-troncónico.
I
....
I~~ociclone, as partículas gasosas realizam, corno foi dito, um movimento seguindo uma trajetória helicoidal, '~raoatingirem o trecho inferior do cone, iniciam um movimento helicoidal ascendente, chegam ao cilindro !ondeiniciaram o escoamento e saem pela boca superior do ciclone. i,.I;stabelecem-se. assim, dois turbilhões no interior do ciclone: um periférico externo descendente e um I1I
!'Çonsideremos uma partícula de peso P. A separação da partícula do turbilhão se realiza pela ação '.!orçacentrífuga F.. que deve superar o efeito da ação da gravidade, isto é, do peso da partícula, para realize o chamado "efeito de separação", que é traduzido pela relação I
~
P
308
PURIFICAÇÃO DO AR
. VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
fil F c
= m'-
309
l o fluxo gasoso se divide pelos numerosos tubos, o que permite que estes possam ter diâmetros pequenos '~ 10 ou 12 po!.). A velocidade, também sendo reduzida, proporciona pequeno valor para a perda de carga. ,~em ser usados para partículas de 5 micra ou maiores, e o rendimento alcança 95%.
v' r
~
l 1 \
pode ser escrita sob a forma.
mvZ r
(
,
ou
G
1--*1 Teoricamente
-
( \
a componente normal da aceleração da partícula, r a distância da partícula do eixo geométrico
r de rotação e v velocidade no ponto considerado da trajetória. Como P = m . g, a grandeza
-
se demonstra
e praticamente
se comprova
l
\ ~i
t
que:
I
__.J
para partículas de pequeno tamanho, os ciclones de cilindro e cone de grande comprimento em relação ~t I a ao diâmetro são mais eficazes; 1s para partículas de diâmetro superior a 60 micra, como é o caso do pó de esmeril e politriz, serragem I~r. de madeira e fibras têxteis, recomendam-se os ciclones com diâmetros 3,5 a 5 vezes o diâmetro do duto . de entrada do ar.
I I
'"
i
'
(
c
12.8.2 Modalidades de ciclones
~': '
Ci1fndrico, curto, com cone alongado. Cilíndrico, alongado e parte inferior cônica. Cônico. Cilindros e cones alternados. Cilíndrico ou tangencia!. Ciclone com ventilador. Ciclones múltiplos.
(
!!\ .~ d
Os tipos a, b, c e d podem ter o teto do ciclone com forma helicoidal (Fig. 12.29), de modoque ~ as partículas de ar, após completarem uma volta, passem por baixo da entrada, evitando interferircom 1 as partículas que estão entrando no ciclone.Com isto, desapa.recea "zona de interferência"que se observa;~ na Fig. 12.28. Alguns fabricantes, para evitarem a interferência, adotam um defletor à entrada do cidone
~
(Fig. 12.30).
i
Fig. 11.29 Ciclone com topo helicoidal (ver Tabela 12.17).
(
(
A Fig. 12.31 nos permite observar algumas soluções adotadas para a entrada do ar no ciclone. , Os ciclones para partículas finas têm diâmetros menores e maiores comprimentos que os des.tina~os :~ 1 partículas relativamente grandes, a fim de possibilitar um número maior de rotações do ar no Intenor !;1. :io ciclone, antes de atingir a boca de saída. . .
12.8.2.1 Ciclones tangenciais d
Possuem o corpo cilíndrico, sem a parte inferior cônica. A separação se realiza com a raspagem a :amada periférica carregada de pó (Fig. 12.33). Aplicam-se a partículas de 18 a 100 micra.
L (
12.8.2.2 Ciclones múltiplos Assim se denominam ciclonesmontados em bateria, isto é, dois ou mais, com uma tremonhaúnicaI~ lara coleta e remoção do pó depositado.
""':[1;
.r" f!
Os ciclones mais comumente usados são de um dos seguintes tipos: a) b) c) d) e) f) g)
'
(
2 sendo
'{
<-
Fig. 12.30 Ciclone com defletor na entrada. (
310 .
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL PURIFICAÇÃO DO AR
As Figs. 12.34 e 12.35 mostram coletores mecânicos .Fig. 12.36 apresenta um detalhe de um dos tubos.
---
Aeroclones:
Indústrias entre outras.de ferro e aço; fundições; recuperação
de pó de produtos
indústrias
f7~ Entrada tongenclal
Entrado em e.al.ente
Entrado curvo, teto helicoidal
Flg. 12.31 Algumas modalidades de ciclones segundo o tipo de entrada de ar.
Inc., e
maiores.
de produtos
minerais,
de poeiras.
tipo CP em 16 tamanhos, com capacidades de 15 micra ultrapassa 99%.
:'
~ "o ~ i: ~ ~ O~
~
,~.
indústria
na coleta de alta concentração
A ATA Combustão Técnica S.A. fabrica o Multi-Cyclone desde 70 mJ/min até 1.220 mJ/min. O rendimento para partículas
..
químicas,
da Cottrell
manuseados.
Vortex Towers: como coletor primário ou pré-separador Spiro-Ciones: para grandes volumes de gases.
,
tubos ciclones
Aplicam-se a partículas de 7 a 25 micra, sendo o rendimento melhor para as partículas A HIGROTEC fabrica, na linha dos ciclones, os seguintes tipos:
Venturi-Clone:
.
de múltiplos
311
,."
D
'
:I
iCD:' ' I' D DO I . ~ :I l : , , I : I
~.
~
__.D [) --'
I
n
I
I
lfE~: 31' -.." ~
S!
Flg. 12.32 Ciclone de alta eficiência, da Aerovento Equipamentos Induslriais Lida.
Flg. 12.33 Ciclone tangencial.
~
.
Flg. 12.34 Multiciclones Cottrell da CONAMSA.
Fig. 12.35 Coletor mecânico de múltiplos tubos ciclones, da Cottrell loc.
312
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
313
Tabela 12.18 Dados do coletar de pó EXCOL Dados técnicos
B
H
0D
Capacidade (litros)
Vazão (m3/min)
Potência (cv)
15 30 6590
600 600 900 900
600 600 900 900
1.800 2.250 3.250 3.700
125 200 275 350
110 110 420 420
15 30 65 90
1,0 2,0 7,5 10,0
1 I
!
Depósito
0A
I'
,li
Dimensõesprincipais
emmm Coletor EXCOL tamanho
I I ,
i Flg. 12.36 Tubo ciclone de um coletor mecânico de múltiplos ciclones, da Coto trell Inc.
12.8.2.3 Pequenos ciclones Às vezes se usam pequenos ciclones para atendimento de vazões de equipamentos individuais ou de conjuntos cuja carga poluidora não seja muito grande. É o caso do coletor de pó EXCOL da CONAMSA (sucessora da Gema S.A.) (Fig. 12.37), fabricado nas dimensões indicadas na Tabela 12.15 e recomendado para serragem, trabalhos de esmeril e politriz. A Fig. 12.38 mostra o coletar de pó, modelo EXAS ST-50 da New Japan Indústria Metalúrgica Ltda. Possui um ciclone e uma bateria de filtros. '. .;.
Fig. 12.38 Coletor de pó portátil New Japan, modelo EXASST-50. New Japan Indústria Metalúrgica Ltda.
~"'17 '.
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-J
/~-.J;, ..~l;).r!
~
Flg. 12.37 Coletor de pó EXCOL -GEMA:j~~ '"." S.A. .~~."'.,
. .:;a.t.,r:
Flg. 12.39 Captação de particulados de dois esmeris; ligação a um ciclone e do ciclone a um filtro saco (para retenção de partículas muito pequenas não detidas no ciclone). (Torit Manufacturing G.)
314
!Ii' :1 i'
,
'li I' I
II \11111 'li , ,
VENTILAÇÃO
PURIFICAÇÃO DO AR
INDUSTRIAL
~
Dados: Dimensões: 1,40 x 0,60 x 2,30 m Entrada: diâmetro 250 mm Motor trifásico: 5 hp Vazão: 63 m3/min Velocidade do ar: 45 mls Pressão: 170 mm ca Peso: 195 kgf Uso: Eliminação de pó de cimento, cal, borracha, produtos químicos em geral.
s grafite,
plásticos,
vidros,
fibras, pintura
a pó e de
12.8.3 Dimensionamento de um ciclone
II I
É necessário escolher-se previamente o modelo do ciclone. Indicaremos a seguir as dimensões principais I~ de um ciclone-padrão A de alta eficiência e de um ciclone-padrão B, de média eficiência. ' Admitamos, para simplificar, o diâmetro d como igual nos dois padrões e refiramos as demais dimensões
ao diâmetro,adotandofatores multiplicativos. A primeira
coisa a calcular é o diâmetro
~
Para o ciclone-padrão Para o ciclone-padrão Achado
~
. .
d, que pode ser expresso em função da vazão de ar Q (pés3/min)
que entra no ciclone.
(
315
1
.
A: B:
d, procuramos
Q Q
= =
300 800
. tP (pés3/min) . tP (pés3/min)
~
na Tabela 12.19 os fatores multiplicativos
correspondentes
às diversas dimensões
do ciclone.
Fig. 12.40 Ciclone. Dimensões principais.
h
12.8.4 Perda de carga no ciclone Tabela
12.19 Fatores multiplicativos
para obtenção
das dimensões
do ciclone em função do diâmetro d
i Existem várias expressões para a determinação da perda de carga em um ciclone. Indicaremos uma naqual aparecem as dimensões marcadas na Fig. 12.40, sendo as dimensões em pés e um fator K que ldependedo tipo de entrada e perda de carga Ap, em polegadas de água.
Ciclonepadrão'A
f
Dimensão
d
h
I
S
dd
L
L'
Fator multiplicativo do diãmetro d
1
0,5
0,2
0,5
0,5
1,5
2,5
li /1p li:
Ciclonepadrão B S
Dimensão
d
h
I
Fator multiplicativo do diãmetro d
1
0,75
0,375
Tabela
Capacidade CFM 500 1.000 2.000 3.000 5.000 7.500 10.000 12.500 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000
dd
L'
1,5
2,5
K'dz.. d
...
0,75
0,875
L
.h .
121
=
12.2
If ~ L
-'
d
L'
-
d
( = 0,5 para entrada simples sem guias r = 1,0 para entrada com guias retas . 'r. = 2,0 para entrada com guias expansoras 12.20 Ciclone de teto helicoidal (Fig. 12.29) Capacidades (cfm) e dimensões (pol.)
d
L
L'
37 44 54 63 75 87 97 105 114 127 139 151 163 173
15 21 30 36 48 60 68 75 82 94 105 116 126 135
33 40 49 57 68 78 87 95 103 114 125 136 147 156
h 5 7 10 12 16 20 23 25 27 32 35 39 42 45
dd
S
10 14 20 25 32 39 45 50 55 63 70 77 84 90
12 16 19 22 28 34 38 42 45 51 57 62 67 72
EXEMPLO I:U
a 8 11 15 18 24 30 34 38 41 47 53 58 63 68
b 7 10 14 18 22 27 32 35 38 44 49 54 59 63
c 8 11 15 19 24 30 34 38 42 48 54 59 64 69
;;,. Dimensionar
um ciclone-padrão
classe B, para 10.000 cfm de ar contendo
d. 3 5 6 7 10 10 12 12 12 13 13 14 14 15
11) Diâmetro
d
=
~ 800 Q
=
i)'Demais dimensões.
h = I = s = dJ= L = L' =
(
0,75 x 0,375 x 0,875 x 0,75 x 1,5 x 2,5 x
~ 10.000 800 = 3,53pés = 1,07m Pela Tabela 12.19, temos:
1,017 = 1,017 = 1,017 = 1,017 = 1,017 = 1,017 =
9,762m 0,381m 0,889m 0,763m 1,525m 2,542m
= = = = = =
2.500ft 1,250ft 2,916ft 2,503fI 5,002ft 8,338ft
serragem.
316
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
1t -I
Para o dimensionamento
dq ciclone indicado na Fig. 12.29, podemos
usar a Tabela 12.20.
EXEMPLO12.1 Dimensionar um ciclone de teto helicoidal para uma vazão de 10.000 cfm. Na Tabela 12.20 obtemos os valores das dimensões principais ou seja: d L L' h db s a b c d
== 97" == 68" == 87" == 23" == 45" == 38" == 34" == 32" == 34" == 12"
== 8,08 == 5,57 == 7,25 == 1,92 == 3,75 == 3,17 == 2,83 == 2,66 == 2,83 == 1
pés pés pés pés pés pés. pés pés pés pé
== 2,46 == 1,70 == 2,21 == 0,58 == 1,14 == 0,96 == 0,86 == 0,81 == 0,86 == 0,30
o ciclone
m m m m m m m m m m
"
do exemplo
.\ ~!
12.1 e entradas
com guias
37,50 == 9,369
retas
(K
de água
de entrada
18,338 3,53
== 102 mm.
do a~e
quando a concentração
de pó é grande e as partículas
/
'
/' Eliminador de gotas
Aspersores
(j).... -.J
ca.
Ar com poe ira
I I I I I I .1 I
~ '-.. '-..
'-.. '-.. '-..
r .\/.\1 j \/ \ .
,
I
-
varia de~
.-
12.8.5 Aplicações dos cidones Os ciclones são usados para a coleta de material particulado
ou fibroso.
Em geral, são de baixo custo, simples de projetar, consomem pouca potência, são de fácil construção
-,
e manutenção e podem ser usados para gases em temperaturas elevadas. Em contrapartida, apresentam ;-. baixo rendimento para partículas inferiQres a 5 micra e desgastam-se rapidamente quando a poeira é de "'., alta dureza e elevada velocidade. Pode ocorrer entupimento quando as poeiras forem pegajosas, higroscópicas ~h e em grande concentração. ~; .~
12.9 COLETORES
ÚMIDOS. LA VADORES DE GASES OU TORRES LAVADORAS
1 i'
1
1
!.
à captação
de pó ou de gases poluentes
Tabela 12.21 Contaminantes Ácido acético Acetona Álcoois Amônia Aminas Nitrato de amônia Sulfato de amônia Soluçõcs de anodização Soluçõcs de galvanoplastia Vapores de benzeno Ácido bórico
Bromina Dióxido de carbono Ácido crômico Cloro Cianetos Formaldeído Ácido bromídrico Ácido clorídrico Ácido cianídrico Ácido Ouorídrico
; Õ'
rttesmo em temperaturas
removidos em torres lavadoras
~~
y
~,.t'~
12.9.1 Destinação Destinam-se
são maiores de 10 micra, mas atende razoavelmente
A Fig. 12'.41é um esboço de um lavador de ar. O ar com poeira recebe água pulverizada, bombeada do próprio ,tanque do lavador. As partículas em contato com as gotículas de água caem, formando lodo, que é periotlicamente recolhido. Um eliminador de gotas, semelhante ao que se usa em torres de resfriamento de água, impede as gotículas de seguirem além do lavador. Os eliminadores são, em geral, fabricados em resina de poliéster com fibra de vidro.
"'';''., "
,
Alguns autores calculam a perda de carga em função da velocidade de entrada do ar no ciclone, e outr
~ velocidade
.) Lo,""o, d, " W",,""o",1 I'" ."h,,). E.., '."do,. umbémd"ig,,'o po, '01~", 'mido. , ,,,do
/\>/ / \.. \
== 4,00 pol.
1)
==
== 4,00"
'">1> 4p
Existe uma grande variedade de colelores úmidos ou lavadores. Vejamos alguns tipos:
para partículasde I a tOmicra.
tJ.p 1 x 2,5032 . ~5,002 3,53'
12.9.2 Modalidades de lavadores
'
J..
12 x 1.250 x 2.50
'"
t., r
n.3
Suponhamos
'UR,nCAçÁO DOAR
' Quando se: trata da captação de: pó. a lama ou lodo que se formam são removidos com facilidade, . '~, podendo em certos casos ser reaproveitado o pó, após secagem ou filtragem do mesmo em filtro-prensa. ,'" Tratando-se de gases solúveis, após a dissolução na água submete-se cada gás a um tratamento químico próprio, a fim de ser ohtido um sal ou composlo insolúvel, o qual é filtrado para remoção e destinação final da pasta ou lama formada. "' convémcitaros As torres lavadoras são usadas para a remoção de grande variedade dé contaminantes, entre os quais indicadosna Tahela 12.21.
fl~ EXEMPLO
.
'
elevadas.
(cortesia da HIGROTEC) Ácido sulfídrico SH2 NO-N02 Cloreto de sódio Ácido fosfórico Hidróxido de sódio Dióxido de enxofre Ácido sulfúrico Uréia Matérias solúveis em água
',- Portinhola poro limpeza
-
-
----
Perda de carga do ar: 0,25 a I" de água. Velocidade do ar: 2 a 3,5 m . S-I Pressão nos aspersores: 1 a 2 kgf/cm2 Vazão
necessária
de água:
5 a 10 gpm
por
Fig. 12.41 Lavador de gases.
',-.~ 1.000 gpm
de ar a 20'<:.
A Fig. 12.42 representa três tipos de coletor úmido. Em todos eles o ar insunado tem contato com a água anies de atingir a boca de saída do coletor. O pó forma uma lama com a água e que, periodicamente, é removida. Se for um gás solúvel, este se dissolve na água, e a solução é submetida a um tratamento químico para a obtenção de um composto insolúvel. A Engelopes Engenharia, Indústria e Comércio LIda. fabrica os lavadores de gases Engepac OIA (Fig. 12.43). O ar poluído de poeiras ou gases tóxicos, gorduras, aerossóis etc., ao entrar no aparelho, passa primeiro na região dos bicos pulverizadores de água, onde as partículas poluentes impactal1) contra partíc;ulas d'água com diâmetros da ordem de 20/50 micra. A seguir, a mistura de ar "lavado" e poluentes "molhados" . passa por uma seção de inversão de fluxo e alta velocidade. As partículas "molhadas" se precipitam na lâmina d'água, na parte inferior do lavador. A fim de eliminar as gotas d'água remanescentes no fluxo de ar, bem como partículas poluentes ainda existentes, o ar passa por uma "chicana" que deverá ser retirada e limpa periodicamente. Cada bico consome de 15 a 40 IIh, conforme a pressão desejada. O gráfico, Fig. 12.44, indica a perda de pressão em função da vazão de ar do lavador Engepac üL-1. "b) Lavador típo torre com enchimento (scrubber)."O ar atravessa, de baixo para cima, uma camada de enchimento, que em certos casos lembra uma colmeia e é fabricada, em geral, de polipropileno, poliestireno, 'i.. fibra de vidro ou aço inoxidável, a qual recebe o borrifo de água de aspersores colocados acima do .. enchimento (Fig. 12.45).
"...,.
319
PURIFICAÇÃO DO AR
f
J::3..
i><
,. '~ "
8-
')
til I:
(O)
(c)
Fig. 12.42 Modalidades de coletor úmido. fig. 12.46 Eliminador de gotas. GEA do Brasil IA. As torres com enchimento
:::-ê
-
I
-
:I,i
funcionam
Fig. 12.47 Enchimento, da Sulzer do Brasil. para as seguintes
condições
técnicas:
Tamanho das partículas: 1 a 5 micra. Perda de carga do ar: 1,5 a 3,5 pol. de água. Velocidade do ar: 1 a 1,5 fpm. Vazão de água: 5 a 10 gpm para 1.000 cfm de ar a 20'C.
Í! c) Ciclone úmido (Fig. 12.49). Vem a ser um ciclone ao qual é adaptado um sistema de borrifamento de !: água, de modo que as partículas tendem a escorrer pela superfície do coletor até a tremonha, onde é , feita a coleta do material retido, sob a forma de lodo ou lama.
~.'~
- Tamanho das partículas: 1 a 5 micra. - Perda de cargado ar: 2.5 a 6 pol. de água. - Vazão de água: 3 a 5 gpmpara 1.000cfmde ar a 2o-C. d) Ciclone úmido com ventilador (separador dinâmico). No interior do ciclone existe um rotor helicoidal que comunica às partículas trajetórias que fazem com que sejam lançadas de encontro às paredes do ciclone e, já umedecidas pelo borrifo dos aspersores, escoem para o fundo da tremonha, onde, formando uma lama ou pasta, são removidas. Usa-se para partículas de 1 a 2 micra. O consumo de água é de
.'ig. 12.43 Lavador de gases Engepac OL.!. Seporodor de golas
t: Aspersore
~40 E E 30
jdf-
$
I
Ar limpo
... <110
Águo TORRE DE ABSORÇÃO COM
ENCHIMENTO
Enchimento
~.. ..
"
r
n~~-~==:~='f.
"" " 00
... 10 Q CI Q 11: li
"
~ " ,I. " :; " .!.,
~
2000
30004000
&000 BOCOIOOCO
VAZÃO-g
(m3/h)T
Fig. 12.44 Gráfico da perda l1e carga, em função da vazão. do lavador de gases Engepac OL.I, da Engelopes Eng. Ind. e Com. Ltda.
, Fig. 12.45 Lavador com torre de enchimento.
,t
!1F~=~':.:jJ';-$!~
11&.12.48 Torre com enchimento. da Humor do Brasil. :.li 1ft'
Lama Fig. 12.49 Ciclone úmido.
I;i~ h
320
As partículas e o oguo sõo descarregados pelos e.tremldodes dos põs
Separador de gotas
321
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
B-~ y
:.
/
..
.
!!:I
~ . ,; '1 ... .~~
t.
l--
Entrodo de or com impure
tO S
'jl
;~:1
tê
.~..~~. Fig. 12.50 Separadores úmidos tipo orifício. ~, 'E.,
apenas 0,5 a 1 gpm para cada 1.000 cfm de ar a 20'C. e) Separador úmido. tipo de orifício. O ar, pela ação de ventilador de pressão elevada. passa pelo interior de uma camada de água, antes de alcançar a bpca de saída do separador. Forma-se uma lama na parte inferior e que, periodicamente,é removida. E uma variante dos coletores mostrados nas Figs. 12.46 e 12.47. É usado para partículas de 1 a 5 micra. O consumo de água é de 10 a 40 gpm para 1.000 cfm de ar a 20'C. A perda de carga é de 2,5 a 6" de água.','; f) Precipitador dinâmico, tipo úmido. Como mostra a Fig. 12.55. este tipo de coletor úmido possui um rotor que lança para a periferia as partículas em suspensão no ar, as quais aderem a gotículas de água lançada na entrada do rotor por um aspersor ou pulverizador. A água com as partículas formam uma lama, que pela sua densidade é recolhida em um reservatório de fundo cônico, de onde é removida. O ar limpo sai pela tubulação à esquerda, na Fig. 12.51. São empregados para concentrações de pó inferiores a 1 grão por pé cúbico. A perda de carga é inferior a 25 mm ca. O rendimento é de aproximadamente 95% para partículas menores que 2 micra. O consumo de água varia de 0,5 a 1 galão por 1.000 pés cúbicos de gás poluído. .:i' g) Lavador de gases Venluridro ou lavador Hidro-Venturi da Belfano. A empresa Tecnoplástico Belfano Ltda. fabrica um lavador-ejetor-depurador de gases que realiza também a retenção das impurezas e neutralizaçáo e depuração das mesmas. O sistema emprega venturis para formação de vácuo e arraste do ar' pela água para o interior do corpo do exaustor. O rendimento é excelente. A água bombeada em circuito fechado, graças aos venturis, proporciona uma depressão de aproximadamente 50 mm ca. Como se observa na Fig. 12.52, o ar ao penetrar no lavador-depurador Belfano recebe a incidência do jato d'água no sentido do escoamento e desce à câmara inferior contendo água, contra a qual impacta. O ar em seguida sobe ao longo de uma zona de turbulência, onde recebe jatos de água pulverizada,
~..
agora, porém,
em sentido oposto ao do escoamento.
de volta aos eje~ores Ventu~i e aos pulveri~adores,
A água que vai à parte inferior do lavador é bombeada
estabelecen~o-se
~ssim o circuito fechado acima referido.
~It
." liI~'
p g S !i
:1
ii ~.,
= Diferencial de pressão estática (kgf . m'2) = ~celeração da gravidade (m . 5'2) = Area da seção de escoamento (m2)
p. = Descarga-massada água (kg . 5' I) P, = Descarga-massado gás (kg . Ç') V. = Velocidadereal de ejeção (m . S") Vm = Velocidadeda misturaágua-gásno canal(m . 5") V = Velocidadede gás no canal(m . s")
de
OQUD . lamo
Fig. 12.5I Colelor-precipitador dinâmico tipo úmido.
Fig. 12.52 Esquema de funcionamento do filtro lavador e depurador de gás Hidro- Ventu ri Belfano.
i
.' ::., .
Exemplo: Lavador Hidro-Venturi
't' "i ~. ':i ..'
n" Jn
Dados.Vazão de ar Pressão total Pressão disponível _m--m
m_m
20.000 m~/h 175 mm ca m__"- 50 mm ca
m
";";
.
... '
Tabela
,~~
'~'~"
onde,
Saída
o!i'k
Os lavadores H.dro-Ventun da Belfano sao fabncados em pohproptleno e podem trabalhar com gases até . . 9O'C e até mais, se dotado de zona de pré-resfriamento. São fabricados nos tamanhos indicados na Tabela . . . 12.22 para vazões de ar de 1.000 a 30.000 mJ/h e até maior capacidade. .~. ." Se a concentração de gases ou vapores poluentes for muito grande, existe ainda a possibilidade de se ~ realizar uma pré-Iavagem no duto que desemboca no lavador. O depurador-Iavador Venturidro Belfano funciona segundo o princípio de conservação da energia para os líquidos (equação de Bernoulli) e a equação de Torricelli:
p . g . S = p. (V. - Vm) + P, (V, - V..,I
;'l"
Sõ
',' "
~
N." 1 2 3 4 5 6 7 8 <} 10 11 12
12.22 Dados técnicos do lavador Hidro-Venturi Capacidade (mlh) 3.200 3.600 4.000 4.800 5.700 7.600 9.300 12.400 15.000 20.000 25.000 30.000
(Venturidro)
da Tecnoplástico
Belfano Ltda.
Altura (mm)
Diâmetro (mm)
Consumo de líquido (I/h)
3.500 3.800 3.800 3.900 4.000 4.150 4.350 4.450 5.500 5.850 6.000 6.000
900 900 1.000 1.100 1.200 1.400 1.600 1.700 1.800 2.000 2.200 2.400
5 6 7 8 9 12 15 20 25 35 45 55
900 900 900
2 3 4
MODELOS ESPECIAIS A B C
1.100 1.600 2.200
3.150 3.150 3.150
.. t
~
322
VENTILAÇÃO
!
INDUSTRIAl.
PURIFICAÇÃO DO AR
323
permanências:
5,5 m~/s = 1.375 m) . S,' por canal 4
~
1.375 m~ . s - 1
11 m. çl
0,126 m2 2m
11 m
.
= 0,2 segundo çl
Fases III e IV -
Impactação
e espuma
Velocidadede saídadocanal
Velocidade final Velocidade
mm.u
m
m.
m..m,_,u'-"'-'mm.m"""''''
mm
ascensional.mmm
mm.m.mmmm
1,75 m . S-I
-
Zona de turbulência FaseV . Diâmetro Área
--'--'
"'
Velocidade
11m . s- 1 O
2.000 mm
'--"""""
de escoamento
3,14 m2
"--"""--'"'''''''''''' ''''--'...mmm.m
m..mm.
1,75 m
. çl
~:,
~
1m Tempo de permanência: FaseVI-
,
Bicos pulverizadores
Velocidade
Altura manométrica
Fase I - Pré.lavagem Vazão de ar
20.000 m)/h
Velocidade
8m
Diâmetro do duto
m.m..m.--mmm.m
m
m..
Comprimento ''''''--'''''''''--'--'''''''''''--''''''--' 16
Tempo de permanência
do ar ...m.m
. çl
= 5,5m).çl
920 mm
,.
Relação líquido.gás
çl
. S.I = 0,57 segundo
DE GASES E VAPORES
Os gases ou vapores em solução gasosa necessitam de um tratamento em certos casos diverso daquele para névoas. poeiras e particulados.
Os recursos empregados
se baseiam na:
- condcnsação. -:-incineração.
m---m
--umm.mm"'
3.5 m
.;-
3,5 m .
- adsorção.
m
mmm'
2m
=
"-absorção,
m..mmmm
m
. s' 1 -+- 1,57 m2
12.10 TRATAMENTO
~uese emprega
Vejamos
m mm.m.m.
mm.m._mm
em que consistem
estes processos.
120 m.'/h
mmmmmm--.m""m--m.m.m--mm
de cada canal
u--mm.mmn
5,5 m'
16m
-8 = 2 segundos
Fase /[ - Ação do ejetor Venturi Vazão do líquido Pressão manométrica da bomba ' m--m--.mm.m Potência do motor Quantidade de ejetores mm""--,"'.--m.m..m Quantidade de canais ""'--"'m.m
Comprimentodocanal
m.
_mm
12
0,5 m.'/h
u--m. 6 m)/h u'-- 2 m
Liquido mm u---m 142 m'/h Ar m m--u--mmm-20.000 m'/h 7 m '/líq.lI.OOO m' de ar
Pulverizadores a cada 0,5 m Total: 32 pulverizadores Vazão por pulverizador: 0,5 m~/h Vazão total: 16 m)/h
Diâmetro
u
Relação IOwllíquido'gtís
m.mmm. 120 m.'/h m.-- 46 m ca
da bomba ','--m.m.m"m
u--.u.m-m_.mmm.m..
mm u
Permanência
"'1
1,57 m2
--m
Vazãode águapor bico Vazão total Altura
Vazão líquida aosejetores m.m---mm
= 0,57segundo
. çl
Torre spray
Área Fig. 12.53 Hidro. Venturi Belrano tipo cjctor.
1.75 m
12,10.1 Absorção
46 m ca m
m.m.
'h--
30 hp 4 4 400 mm
~;1
-
área:
0,126
2m 6 m'/1.000 m' de ar
m2
", Trata.se de fazer o gás passar ou ter contato com um líquido no qual seja solúvel. O solvente mais COmumé a água. e a massa de gás. pela dissolução. é transferida para o líquido. Em certos casos escolhe.se ..umlíquido ljue reaja ljuimicamcnte com o gás. c esta solução passa por nova reação com um produto químico, dando como soluto um composto insolúvel. o qual pode ser filtrado e removido, reaproveitancto'se em certos jlasos o solvente.
~!''j
-
324
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDt:STRIAI.
Os tipos de equipamentos
325
\ (
que se haseiam na ahsorção são:
~
a) Torres de borrifo (de spray). O gás contido no ar penetra pela parte inferior de uma torre cilíndri . no interior da qual aspersores espargem gotículas do solvente com tamanhos de 100 a 1.000 micraca dissolve-se, caindo numa hacia coletora, de onde é recirculado por meio de uma bomha até que a concentra~'exija o prosseguimento do tratamento com reação da solução gasosa com uma suhstãncia que proporcioa . um produto final insolúvel. n
Jf
\. .-
r'- Trê. ,uPo,:~~goro , o copo o flxoçõo i Borro de Orll;cl05
~ .~~
:r.::
Dados sobre câmaras de borrifo: Vazão de gás: acima de 1.800 m'/min. Temperatura do gás: 1.000'C reduzindo para 15Ü'C. Velocidade do gás: 0,60 a 1.5 m/s. Perda de carga: 25 mmH!O. Concentração: acima de 5 grãos/pé'. Água de recirculação: 0,26 a 2,4 litros para cada m' de gás.
(
-- "]--
(/
.--
: III
L- Prolo
.:r;>
(fundidO)
.. """1
J
O solvente deve ser pouco volátil e possuir baixa viscosidade, pequena toxicidade, alta estabilidad química, baixo custo e facilidade de ser encontrado no mercado.
{
~!J\J\f
~
/
)JJ
Gds
Borbulhadores (Detalhe)
z
LiqUidO
,
.
LíqUido
!Dados Enchimento
o
Fig. 12.55 Torre de pratos.
.;. , \
sobre IOrres de prato, segundo Treybal:
Vazâo de líquido: Inferior a 0,22 pés"/s por pé de diâmetro para torre em contracorrente.
t.: Espaçamemo
(e) emre os praIas:
Diâmetro
J
LiquldoS Condensodos
Inferior Inferior de 1,20 de 3,00 de 3,60
Fig. 12.54 Condensador de contato direto. Torre de borrifo.
da torre (d) (m) a 1,20 a 1,20 a 3,00 a 3,60 a 7,30
Espaçamento (m)
(e)
0,15 (mínimo) 0,45-0,50 0,60 0,76 0,91
b) Torres de enchimento. O gás atravessa, de baixo para cima, uma ou duas camadas de enchimento q?eu assegurem a maior área de contato possível com a água despejada por aspersores no alto da torre, functoPerda de carga por praIa nando, portanto, em "contracorrente". As Figs. 12.45 e 12.54 mostram torres de enchimento. ;
; :
Pressão Perda de carga c) Torres de pralOs. A torre possui uma série de bandejas ou pratos, dotados de furos sobre os quais são 0,005 a 0,008 kgf/cm! dispostos "copos" invertidos, que permitem que o gás ascendente borbulhe numa pequena camada de ~I atm (1 k~f/cm!) I 21 kgf/cmsolvente, que é lançado pela parte superior da torre. 0,01 kgf/cm= .~ As torres de prato são preferíveis às de enchimento quando houver tendência à formação dc <;erta Lavadores Venturi. (Ver o item 12.9.2, g. Lavadores de gases Venturidro.) quantidade de matéria sólida em suspensão no solvente, pois as torres de enchimento poderiam ficar entuptdas. 'Lavadoresde espuma. São empregadospara coletar poeiras e partieuladosfinosem geral, necessitando '
.
Para gases em elevada temperatura e que vão esfriar na passagem pela as torres de pratos são preferíveis, pois os efeitos de dilatação e contração e comprometem a integridade da torre. Quando porém o solvente tende a formar espuma em solução com o gás, Nas torres de enchimento, a quantidade de líquido sol vente é menor que
(
torre em contato com a água, fde um pré-coletor que retenha previamente partículas grandes. Provocam a formação de espuma, pela são prejudiciais ao enchimento '~adiçãode óleo de terebintina à água numa dosagem de 0,001 galão de óleo para cada 1.000 pés" de usa-se a torre de enchimento. nas dos outros tipos.
'gás a lavar. ~Para evitar a expulsão da espuma do lavador, coloca-se um eliminador de gotas semelhante aos usados I~orresde resfriamento de água.
~
3Z6
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
--..
'"
PURIFICAÇÃO
DO AR
327
II SOídO do 90S tratado
rn
o liquidO de lovogem fi introduzido na boca de entrado do ventilador
Tabela
Separador dê gatos
Escoamento líqUido
Corrftnte gasoso
12.23 Adsorção
Poluente
"
,-
Polh.ta~ de lovoqem
Ir
Prá. trotador centrituqo -
)
pelo carvão ativado de diversas substâncias
índice
Gás carbônico Monóxido de carbono Etileno Formaldeído Acetaldeído Amônia Aminas Butano Propano Acetona Acroleína Anestésicos Fumaça de óleo diesel Odores animais Gás sul((drico Cloro Solvente Ácido acético Álcool Benzeno Tolueno
Poluente
a a a b b b b b b c c c c c c c c d d d d
índice
Ácido butílico Ácido butfrico Ozona Tolueno
d d d d
Odores corporais Tetracloreto de carbono
d
Fumaça de cigarro Cresol Desinfetantes Gasolina Fenol
d d d d d d
Odores hospitalares Terebintina Perfumes, cosméticos Cheiro caseiro Smog Álcool isopropílico
d d d d d d
r o tempo de serviço (I) entre duas operações de regeneração do carvão pode ser calculado pela fórmula ',3,na qual
Fig. 12.56 Combinação de lavadores de The Ducan Co."
. As partículas
aderem
muito bem à espuma,
o que torna cste tipo de lavador
.
t, é expresso em horas:
, I :::~:"
muito cricieDle (l)9fi í. P, o peso do carv~o ahvado ~Ib);
p~ra p~eiras maiores que 2 micra). Existem lavadores de espuma com capacidades desde 1.000 até 50.000 ~ Q, a vazão do n~lIdo (pésJ/mm);
. pesJ/mlOuto. A altura da camada de espuma que se forma é de 4 a 20 cm. I . C, a concentraçao f) Lavadores mistos. Possuem um sistema de lançamento de líquido de lavagem à eDlrada de um ventilador. . o qual realiza a recirculação do ar contendo o poluente. Na parte superior da torre, é colocado um separador
-r = 1,3 x 10" .
de gotas (Fig. 12.56). 12.10.2
Adsorção
do poluente
(ppm).
I' o
..,
:C
12.3
I
I
12.10.2.1 Emprego dos filtros de carvão ativado
de atração superficiais intermoleculares (de Van der Waals), são capazes de atrair e manter presas moléculas F b . - d l' tas e vernizes. gasosas e de fumaças. É o fenõmeno da udsorçcio. Não ocorre nenhuma reação química e os materiais que a r!caç~o eb t~ ficiamento de alimentos. possuem capacidade de adsorção os adson.'edores ou adsorsores - têm massa molecular superior a 45. ~a~r!caç~o ~ e ~dutos químicos e farmacêuticos. Os IIdsorvedores mais usados são o carvão ativado, a alumina ativada, a sllica-gel. a oauxita. o gcl Da ncaçao e p~ com solventes orgânicos. de ácido crõmico e terras diatomáceas. I esen~ra~ame~ o tes Tabela a possioilidade pelo carvão ativado, de diversas E~traçao so v~n t cidos lmPeza a esec Vê-seA que nem 12.23 todos indica os produtos químicos relativa possuemdea adsorção. mesma capacidade de adsorção pelo carvão substãncias. ativado. L B~n h os para tO Na "tabela 12.23, ra t:m:nto d~ sup erfícies. a indica baixa capacidade de adsorção por carvão ativado o qual é, portanto. desaconselhado: PlOtura.
-
;
.
g "e po uente por Os equipamentos dos quai~ se colocam
g e carvao al1va o.
om determmados
produtos a superfície do carvão ativado granulado,
consefue-se
remov~~
1t e ~Tcil '.ado Impregnan °dse Por va exemplo, carvão ativado impregna~o com .enxo re vemds~n d e cloroeliminação. em fáb ncas , Para remover de subproduto hldrogêmo. Aquecen o se o por de mercúrio t t ecu era-se o mercúrio. . .
c regular. Adsorve em média 16% do peso do poluente:
.
de filtragem com carvão ativado constam de recipientes (colunas ou caixas) no intcnorrvÕ leitos ou camadas de carvão ativado com 15 a 90 cm de espessura. O gás carreandu
n~ma rf~dor a'(~H
f
pode ser removido
de correntes
~ allva s? d on~o o poluente atravessa os leitos de adsorção numa velocidade de 10 mlmin (para o caso de odores) c 20 ~carvao tmp re g~ado com um óxido metálico. m/min (paradesolventes Antes penetrar enooutras filtro substâncias). de carvão ativado, o nuido deve sorrer um tratamento preliminar que reh:nh.. '12
.10.3
Condensadores
gasosas destituídas
de oXlgêmo, com o emprego
no controle de vapores
Com em o uso, o carvão reduza ativadoa vai ficandorelativa saturado, tornando-se regc'II('rci-/o. .oque se conse~uc partícula~ suspensão, umidade a menos de 50'""necessário e a temperatura a menos de 50'C. ft am dis ositivos de tratamento pleno, são usados em geral nu!" Os condensadores, embor: c~ns t \ trata~o em adsorvedores, pós-queimadores, filtros de carvao submetendo-o à passagem de uma corrente de vapor d'água. Deve haver sempre no mínimo dois lellllS . -tratamento, antes. que o g s naol po ut o seJ de carvão ativado, de modo que um fique operando enquanto o outro está sendo regenerad.o. Uivadoou outros equtpamentos.
~
-10-
~
~
Ii ;~]. I~"
Existem substâncias dotadas de "alta superfície específica" e que, por afinidade química ou por forças:
bd aCeitável .. certos casos, mas requer estudo mais aprofundado: en d muito bom. I em O carvão 10 dchega a-. adsorver d em média 33'"" de seu v.olume d.o poluente ou de 10 a 20 Inos polu t~s
:
328
PURIFICAÇÃO DO AR
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
329
(
f
i
É O caso, p~r ~xemplo, de um fluxo gasoso contendo vapor d'água e poluentes gasosos às vezes Existem condensadores de dois tipos: odores desagradavels. como acontece no efluente de uma autoc1ave de cozimento de restos d . : co. , . Ao passar pelo condensador, uma parte dos poluentes e grande parte do vapor d'água se con'd' e .a~lmals IDecuntato indireto uu de superficie. Têm o aspecto de uma caldeira multitubular. A água de resfnamento ser removido. Os gases restantes, carregando polucntes incondensáveis. são então tratados em U~sa6~-p(Jd.:passa no interior de um feixe de tubos e os vapores em volt~ de~ses tubos se condensam ao lado da mador, e como o volume ficou bem reduzido, o consumo de combustível e as dimensões dos eq ,P . qUel arcaça Em outro tipo é o vapor a condensar que passa no Intenor dos tubos e a água envolve esses ~Ipamento são menores. Quando. se empregam- filtros de carvão ativado . . para adsorção de . vapores orgânic {s. podc-s {tubos. á gua nessa . . Op ~ração de transferência de calor se aquece e é resfriada numa torre de resfriamento 1.11.1 1.1 circulando em CirCUitofechado. .
(
A
economIzarna quanh a e e carvao e em seu tempo de vIdaprocedendo-sea condensaçãopréviad dos poluentes condensáveis.
[
e part 'De contaro direto uu de misrura. A água de resfriamento entra em contato direto com os vapores ou (gases que se pretende condensar. . - ' . . í Podem-se usar sistemas de Ventun.
como os que sao mdlcados
nas Flgs. 12.57, 12.58 e 12.59.
12.10.4 Precipitadores hidrodinâmicos Centricap I. A aplicação da centrifugação mulriven/Uri no tratamento de emissões gasosas poluentes, utilizando os ~ncípios mecânicos de mixação pós-líquido. foi desenvolvida no Brasil, a partir de 1968, pelo cientista iUiseppeCapulli. Através do emprego da força centrífuga em rotares multiventuri. os precipiradoreshidrodinâ. Icos Centricap por ele inventados e fabricados pela Capmetal lnd. e Com. Lida. garantem um eficiente ,ntato entre o ar contendo poluente e o líquido de "seqüestro". oferecendo assim excelente solução para purificação do ar contendo os mais diversos tipos de poluente.
j ÁguO
Orifícios de saída de óguo no venturi
12.10.4.1 Princípio de funcionamento
-
\ Os precipitadores hidrodinâmicos Centricap constam essencialmente de um ventilador. de um rotor multi,inturi de centrifugação. de forma cilíndrica. e de uma estrutura envoltória fixa. " Nas Figs. 12.60a, 12.60c e 12.601.1observa-se a disposição radial de palhetas do rotor destinado a promover deslocamento do ar contaminado. "
Ao ser admitido no interior do precipitador. o ar experimenta o contato com o líquido aspergido por
lÍ1atomizador central. à razão de 0.5 a 3 litros por metro cúbico de ar. Nesta fase, processa-se nmário das partículas. a condensação inicial e a umidificação da corrente gasosa.
.
Fio
o encharcamento
(
I
i
Fig. 12.57 Lavador Ventun.
i( : I
-
Gás
Aspersor
Gás
PRECIPITADOR 'HIDRODINÃMICO ,CENTRICAP .
~
~ . <::1
-~~oo
(
ASPE
t
-
i;
: '! !Jj I 1/: .1
Caixa
Separadoro
( (
AR~moo O c::J
I
=
A"gua MOTOR
(
ELÉTRICO
\
Ar limpo RE;5ERVATÓRIO DE LIQUIOO RECIRCULANTE
,
111
(
j
(
A'gua
.'Ig. 12.58 Lavador Jet.
Fig. 12.59 Venturi simples.
Fig. 12.60a Precipitado r hidrodinâmico Centricap.
( (
'L
,.
-
330
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
_o. .. -'\,':--. j.:,'''' " I =,==-~,j//;~ -'~~~~~~~ --:.::: ..--.
-,.-. "+ ----,-'...~':~ Mixação inierna de Gãs e Líquido
r
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331
PURIFICAÇÃO DO AR
,'.'.:= '
,
4 d
....
Fig. 12.60b Detalhe do roto r interno.
A mistura ar contaminado-líquido é acelerada centrifugamente no sentido da periferia do rotor, subdividindo-se e favorecendo a quebra da coesão dos poluentes e atravessando. em seguida, a parede multiperfurada do rotor cilíndrico. Ao atravessar as múltiplas perfurações com o perfil tipo venturi, a mistura gás-líquido acelerada gamente sofre a máxima pressão de contato. Os fenômenos envolvidos nesta fase do processo são:
.
. carreamento condensação . neutralização
Fig. 12.60d Vista do ventilador e dos orifícios tipo venturi do rotor anular.
centrifu-
12.10.4.2 Características e vantagens dos precipitadores hidrodinâmicos Centricap
de partículas por afinidade de densidade; forçada de névoas e vapores; e/ou solubílização de gases.
. Aplicam-se a gases, vapores. particulados e fumaças ocorrendo isolada ou concomitantemente. . Dimensões reduzidas, devido ao menor tempo de permanência dos gases no interior do equipamento. Capacidade para deslocamento do ar contaminado na faixa de médias pressões (50 mm c.a.). graças à inclinação que se pode dar às pás do rotor de centrifugação.
.
. Elevado rendimento. É a conseqüência
da engenhosa
aplicação
dos
princípios
da mecânica
dos
I;
fluidos
e dos fenômenos de absorção. adsorção e condensação em que o equipamento se baseia.
:
12.10.4.3 Modelos
"
A tabela 12.24 indica as grandezas correspondentes aos oito modelos que cobrem a faixa de 2000 a .000 m3/h. Para vazões maiores, usam-se equipamentos em paralelo. .
Tabela 12.24 Características técnicas dos precipitadores hidrodinâmicos Centricap da Capmental Ind. Com. Ltda. Vazão (m'/h) Modelo
Flg. 12.60c Precipitador
hidrodinâ.
"'
micoCentricapvistode cima. ( A mistura projetada por rotor recebe. em seguida. um segundo ataque. através de aspersores dispostos no espaço anular entre o rotor cilíndrico e a caixa.
.
Por efeito de expansão, dá-se. então, a separação gás-líquido: o ar tratado é descarregado para o exterior e o líquido contendo o poluente vai ter a um tanque dotado de disposições construtivas que promovem uma separação primária dos poluentes. Assim. o líquido que é recirculado pela bomba se encontra em menor grau de poluição.
U
L
~é,
~t
Líquido
Pressão (mm c.a.)
Potência (CV)
Peso (kgf)"
01 02 03 4-6
20 50 50 32-60
01 02 03 05.10
40 50 80 110
Hidrocap Hidrocap Hidrocap BCV BCV
2000 5000 7000 8/15 25/35
2000 5000 7000 8000/15000
BCV BCV BCV
40/60 80/100 100/ISO
40000/60000 80000/100000
4-8 15-20 20-30
44-60 40-60 40-64
10.25 30-50 50-100
270 400 940
100000/150000
30-40
40-66
10O.ISO
1900
25000/35000
.Peso com Inotor~ não está computado peso do tanque de recirculação de liquido. que tem seu volume determinado pela aplicação em questão,
'
Pode-seter necessidadede adicionarà água produtos químicosadequadosà obtenção de neutraliz~çâoI ~
de certos poluentes. Nessas reações tipo ácido + base = sal + água. o precipitador hidrodinâmico Centrlcap tem-se revelado eficiente reator gás-líquido. P~ra a remoção de particulados grosseiros e pré-umidificação e condensação de vapores. podem.s~ us~r. antes dos precipitadores hidrodinâmicos Centricap, Ciclones. Plenum de Expansão e Lavadores convencionais.
Ar
.
12.10.4.4 Materiais construtivos
~ Usa-se o aço inoxidável AISI 304, 316 L, o polipropileno e a resina Derakane. conforme a temperatura ~anatureza química dos poluentes.
Ij
PURIFICAÇÃO DO AR 332
333
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
.. ..
~
12.10.4.5 Emprego
0.o .. o ";
"
Cozinhas comerciais e industriais. Indústrias químicas e petrolíferas. ! Indústrias farmacêutica, têxtil, alimentícia, de papel, cerâmica, bebidas, celulose. cimento, tintas etc. Siderúrgicas.
. Termoelétricas. . Destilarias e refinarias.
I
I
I
I
*
I
I
I
I
I
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I
4
I
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.,
I
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L-
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..
I
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I Placa coletora
.. -
_::'--Fio
I
de Alia Tensão (cargo. )
I
~
I
~
.. - ':' S~/Idt~o~~ ar
I ligada aterro
(CQ~QO
+)
Fig. 12.61 Princípio do precipitador eletrostático.
12.10.5 Incineração de resíduos gasosos As partículas de poeira formam sobre os eletrodos uma camada que vai aumentando de espessura e que vai cada vez mais oferecendo resistência à passagem da carga para o eletrodo terra. Esta resistência da poeira à passagem da corrente denomina-se "resistividade da poeira". Os filtros eletrostáticos funcionam bem para poeiras cuja resistividade seja da ordem de \O' a 10" ohms. centímetro. Quando se forma uma camada de poeira de I a 6 10m, as partículas de poeira mais próximas dos eletrodos já perderam uma grande parte de sua carga sobre a placa ligada à terra. A atração eletrostática se torna mais fraca. As partículas de poeira que mais recentemente vão chegando e se depositando conservam melhor sua carga, uma vez que estão eletricamente isoladas da placa pela camada protetora de poeira, o que permite que a totalidade da camada fique aderente ao eletrodo. Com uma "pancada seca" consegue-se provocar o descolamento da camada de poeira, de tal modo que os fragmentos sejam relativamente grandes e nunca nas dimensões da poeira que penetrou no equipamento.
A combustão incompleta de combustíveis provoca a formação de poluentes como o monó)[ido de carbono, fuligem, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos não-queimados, aldeídos etc. Os combustíveis que contêm en)[ofre dão origem ao S02' dióxido de en)[ofre, considerado um dos principai~ poluentes. A reação do nitrogênio contido no ar, em processos de combustão, conduz à formação de óxidos
de nitrogênio, poluentes também de muita nocividade.
J
Podem-se submeter estes e outros gases a uma nova queima que deverá ser completa, de modo a serell} obtidas substâncias menos tóxicas e que, lançadas na atmosfera, ofereçam pequenos riscos e inconveniente$ à saúde humana e à ecologia, de um modo geral. Empregam-se, na incineração dos gases e vapores, os pós-queimadores de chama direta, os queimadores t catalíticos e os "flares". ~, Sob a ação de seu peso ou de dispositivos eletromagnéticos, vibradores ou batidas nos coletores, os Os pós-queimadores de chama direta submetem os gases que neles entram com velocidades de 5 a 8 ,)~ fragamentos caem numa tremonha, onde se acumulam e periodicamente são removidos. m/s a temperaturas que vão de um modo geral de 500 a 1.000'C, conforme o gás ou fumaça. O fluxo gasoso A Fig. 12.61a mostra como um precipitado r eletrostático remove particulados dos gases ao passarem é submetido a estas temperaturas durante um intervalo de tempo de 0,2 a 0,5 segundo, para que a queima por ele. seja completa. " Os pós-queimadores catalíticos são constituídos por uma câmara contendo um leito de catalisador através Suporte dos elementos do qual se força a passar o gás, vapor ou poluente combustível. de Alto Tensóo A finalidade do catalisador é aumentar a ta)[a de combustão sem participar quimicamente de nenhuma;!> Isoladores de Alto Tensôo reação com o efluente gasoso. ;'.' A çombustão catalítica envolve uma série de fenômenos físicos, como a difusão das moléculas reagentes Selagem do C)ás através de um filme fluido estagnado que envolve o catalisador; a adsorção dos reagentes na superfície do " catalisador; a adsorção dos produtos de combustão que se formam; e a difusão desses produtos no flu)[o gasoso.Ocorre tambémum fenômenoquímico,que é a oxidaçãodos reagentes. .,; Como o fenômeno de adsorção é e)[otérmico, fornece a energia necessária à combustão dos reagentes, que se encontram em elevadas concentraçôes na superfície do catalisador. O flu)[o gasoso deve atingir o leito do catalisador numa temperatura compreendida entre 350 e 550'C. Para que atinja esta faixa de temperatura, pode vir a ser necessário pré-aquecer o gás, o que às vezes se realiia queimando gás combustível.
12.11 FILTROS ELETROSTÁTlCOS
Alto Tensão
Alimentoçdo 1m Corrent.Alternado
{
Placas coletoras ligados o terro{+}
Eletrodos
de descorgo
(.)
Pó ou n4voo condensoda no paredl do precipitador
.
A precipitação eletrostática é um processo físico segundo o qual uma partícula contida num fluxo gasoso~ é carregada eletricamente e, sob a influência de um corpo elétrico, é separada da corrente gasosa. . ' O sistema que realiza esta ação consiste em uma superfície coletora carregada positivamente (ligada à terra) colocada próximo de um eletrodo emissor, com carga negativa. '" Devido à elevada tensão, imensa quantidade de elétrons saem do fio e bombardeiam as moléculas de,; gás pró)[imas ao mesmo. A potência deste bombardeio forma íons gasosos positivos e negativos, cuja presenç~.~ se evidencia por um halo azul visível (efeito "corona"). .' . . Os íons se deslocam para os eletrodos de carga oposta aos do fio devido ao intenso campo elétrico"t. formado. Os íons positivos voltam para o fio negativo e recuperam seus elétrons perdidos; os íons gasosos negativos se dirigem para o eletrodo ligado à terra (positivo em valor relativo), o que faz com que a passagelll,x do gás fiq~e "inundada" de íons gasosos negativos. Estabelece-se assim uma corrente de íons gasosos negativo~" entre os fIos e as placas. '...",... À medida que as partículas de poeira conduzidas pelo gás atravessam as passagens, elas se "chocam'~"
,\1
Cabo
OU ELETROFILTROS
12.11.1 Princípio de funcionamento
com os íons gasosos negativos
-
"
e assim se carregam
negativamente.
Como
os íons gasosos são imensamente'$i;,:
mais numerosos e muitíssimo menores que as partículas, por menores que elas sejam, haverá suficient~:-' cargas elétricas para solucionar quase todos os problemas de purificação de ar com poeiras. As partículas de poeiras carregadas negativamente se dirigem rapidamente às placas de potência ig à da terra, e ali se prendem, retidas por i~tensas forças eletrostáticas. \
.~
P"esos tensores
Coletor de pó -
Fig. 12.62 Precipitador eletrostático de alta tensão. O eletrodos de descarga (normalmente negativo) opera com 30.000 a 75.000 volts. As lâminas coletoras são geralmente aterradas.
"'!Jt,.-, "'" ;",-:1i' 334
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
PURIFICAÇÃO
iI".
DO AR
335
".
eletrodo coletor, as quais se rompem na operação de limpeza, formando É interessante observar que no precipitad~r eletrostático as forças elétricas são aplicadas somente às 'Í!!í'f ..., ao invés de precipitarem, acompanham o fluxo da corrente. , partículas em suspensão, Nos métodos mecânicos, a corrente gasosa completa é submetida às forças aplicadas Os precipitadores eletrostáticos têm sido usados em fábricas de cimento, termelétricas, resultando em um maior consumo de energia que nos eletrostáticos. " A Fig, 12.63 mostra
um precipitado r eletrostático
Engepac
ER da Engelopes
Engenharia
Indústria
e
de celulose e papel, fundição de metais não-ferrosos, fábrica de ácido sulfúrico e refil"uias de regeneração catalítica). São usados também em certas coifas de cozinha.
Comércio Lida., para poluentes líquidos e gasosos e vazões de até 8.000 m3/h. A alta tensão é obtida por meio de um conjunto transformador-retificador em onda completa. Um dimer proporciona uma regulagem fina na tensão de alimentação das placas. Em cada módulo são introduzidas duas células de alumínio, sendo alternadamente uma positiva (+) e outra negativa (-). As arestas das placas positivas (por onde entra o fluxo de ar poluído) são em forma
flocos fofos que, aciarias, fábricas (gases dos sistemas
Os filtroseletrostáticosse dividemem:
"
a) de alia tensão, 40 a 100 kV, sendo comuns de 50 kV; . b) de baixa tensão, de 10 a 25 kV; c) de simples estágio, de uso industrial, de fluxo vertical ou horizontal:
.
. tubular- de fluxovertical, em placas;
.~ d) de dois estágios.
'''\'I ,,{> j
de uso comercial e, em geral, de fluxo horizontal.
12.11.3 Condições de funcionamento 10.11.3.1 Dimensão das partículas
:/"
"
De 0,1 a 100 micra.
H ~
11'
j,+
r
. .Q
10.11.3.2 Velocidade de escoamento
~&:.
;;..
Em geral, de 2 a 4 m/s para permitir um tempo de decantação suficiente, Velocidade grande pode
não dar tempo ao gás para ionizar-se e poderia até revolver o pó acumulado
4'
na tremonha.
10.11.3.3 Perda de carga
Fig. lZ.63 Célula do precipitador, eletrostático Engepac.
É muito reduzida,da ordem de 2,5 a 12,5mmHp. 10.11.3.4 Rendimento
1.."::. . t;.~
O rendimento em peso de material coletaao em relação à poeira total que entra no filtro varia de i '95
a 99%, o que revela a eficácia desse tipo de filtro.
. '\f~J
10.11.3.5 Resistividade
r
~_..) t,p ~ .~. Resistividade OU resiSlência específica é a resistência oferecida à passagem da corrente :,~o material considerado, com um milímetro quadrado de, seção transversal e um centímetro tE expressa em ohm.cm (O. . cm). ti'" A resistividade ,~~ ;ifiltros eletrostáticos.
IJ.J!
,
das partículas Consideremos
é da maior importância três hipóteses:
1a) As partículas p~ssuem baixa resistividade (portanto,
Fig. 12.64 Célula Honeywell,
, ~, '. t. d dente de serra a fim de que com o "fenômeno de pontas" criado pela alta tens~o. aphcada as pla~a§"" 1, (:.000 V) o ar se ionize devido à'elevada concentração das linhas da força do campo eletrlco. . ir " As~rtículas poluentes ficam assim polarizadas, e passando em seguida entre as placas, sao atral?aS, i'~ A rt'P I tidas nas lacas das células escorrem para o fundo do aparelho: onde eXistem dua~ caixas. .. d s p~ tlCUas ~:vem ser limpas periodicamente. As células são limpas por imersao e~ tanque com solvente: co)ed:s~~:raxante apropriado conforme o caso, seguido de jateamento de ar compnmldo. .11',
(
e ou
f.~
'..,.
"9
'.'
-
00 micra.
.'li
ao funcionamento
dos
p .;; 10' O. . cm.
Ao atingirem o coletor aterrado, perdem rapidamente sua carga elétrica, ficando com carga positiva. Quando as forças moleculares de atração entre eletrodo positivo e partículas forem fracas,. as partículas acima de uma certa camada não se aglutinam, soltando-se em direção ao fluxo da corrente, recarregando-se em outro eletrodo negativo, e este recarregamento e reprecipitação na corrente ocorre até que, saindo da zona de influência do eletrodo coletor, escape para a atmosfera. As partículas de carvão têm baixa resistivid~de.' ":Ias quando seu diâ~etro é grande, a força de a!ração molc;cular p:quena e não permite sua aderencla as camadas de partlculas sobre o eletrodo pOSItiVO,Elas sao entao hberadas e entram no fluxo,gasoso sem serem retidas. E por esta razão que quando os gases possuem particulados de carvão de dimensões consideradas grandes, deve-se utilizar pré-coletor para remoção dos mesmos, O rendimento da coleta então melhora.
~
As partículas
formam camadas
so~re a superfície do ektr?do
cm.
pos.it!vo com espessura
que pode variar
de 4 a 12 mm, Esta camada de partlculas com alta reslstlvldade dificulta a passagem da corrente do
'
-
boas condutoras),
e quanto
jb) As partículaspossuemaliaresistividade(portantomáscondutoras):p > 2 X 1012O.'
.
12.11.2 Aplicação
para o projeto
por um condutor de comprimento.
",
eletrodo de.descarga (-) para a superf,íciedo cole!or (+). Cria-se~.assim,um elevado diferencialde
P~elfas.parl1~ulas de;O"~a I ar Elas se aglutinam sob a forma de gotlculas que caem '~potenclal eletnco entre a camada superficial de partlculas e a superflcle do eletrodo coletor, que cresce Nevoas: partlculas hqul as suspensas no . ~até chegar a um ponto em que o gás que preenche os espaços entre as partículas também se, ioniza, na t!efon~~:d pela condensação de um vapor.,Alguns fumos metal~r; ..1' produzindo centelhas e emissão de íons positivos, que afetam a coesão das partículas aderentes ao coletor, Fumos:. parl1cu a~so I as ~u' I'lqul'd as. formadas co e Chumbo formam camadas de densidade muito baixa il'9,.",,~ possibilitando sua desagregação e lançamento no fluxo e, daí, para a atmosfera, d d gICOS,tais como OXIos zm, ,;""1 .'
:
"
( 336
PURIFICAÇÃO
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
'
°
c) As partículas possuem média resi.~lividade: 10' < p < 2 X 10'" fi ' São as mais adequadas a serem coletadas em filtros eletrostáticos. Consideram-se como limites de resistividade para coleta eficiente
p
=
=
337
(
I I.
fenômeno acima çjescrito tem o nome de "pack-corona". Consegue-se evitar que ocorra back-corona introduzindo agentes químicos condicionadores capaz de reduzir a resistividade a menos de 2 a !O'" fi . cm, pela formação de um filme monomolecular sobes as partículas. re Para partículas de natureza ácida, usa-se a amônia e a trietilamina, e para as de natureza búsico ácido sulfúrico e o SO, ou o cloreto de sódio. a,
p
DO AR
cm.
nos eletrofiltros:
.
[, tal que, com a interrupção de uma delas para remoção de pó ou reparo, o rendimento do precipitado r jo seja muito afetado. i Adota-se, em geral, um circuito independente em alta tensão servindo a cada 725 m2 de superfície óletora. Cada 100 m2de superfície coletora requer 60 mA (miliampêres). 11Precipitadores úmidos. São os ideais para remoção de névoas ácidas ou oU,tras substãncias que possam '~ser coletadas em uma solução ou suspensão líquida. São também úteis para poeiras de resistividade alta ; ou muito baixa, desde que o processo não seja afetado pela coleta úmida de poeira. Há casos em que , a poeira pode ser removida da superfície do coletor somente pela lavagem da superfície, e neste caso , o precipitado r úmido é a solução eletrostática indicada, a não ser que se use outro método (filtro de , saco, por exemplo). O precipitado r úmido é até certo ponto similar ao seco, porém possui nebulizadores ou aspersores jua que, contínua ou periodicamente, lavam as superfícies coletoras e os eletrodos de descarga.
10-~ (carvão)
10" (pó de calcário, cimento)
j'
Em geral, porém são projetados constituídospor uma série de tubos em paralelo, cada qual contendo
único eletrodo de descarga em seu centro. Os gases se elevam verticalmente no tubo, e a névoa coletada , oa ao longo da superfície do tubo até a tremonha. É necessário uma lavagem periódica.
10.11.3.6 Temperatura A temperatura influi sobre a resisti vida de do gás, conseguindo-se turas compreendidas entre 90' e 200'C.
12.11.4 Tipos de precipitadores
de
em geral bons resultados
para tempera-
12.11.5 Vantagens e desvantagens dos filtros eletrostáticos 12.11.5,1 Vantagens
eletrostáticos
Podem ser a) Precipitadores secos. O sistema elétrico é dividido em seções de barramento, cada seção representando qualquer parcela do precipitador capaz de ser energizada separadamente. Um conjunto de seções dispostas no sentido do escoamento do gás constitui um campo. Com um campo consegue-se até 90% de eficiência; com dois campos cbega-se até 97%; com três, até 99%; e com quatro ou mais campos ultrapassa-se 99%. A célula é um conjunto de seções de barramento dispostas em paralelo. O número de células deve
; ~ -
i - Perda de pressãono escoamentomuito baixa.
~
-
~
do transformador
e retificador
~
.
.L II~.
12.11.5.2 Desvantagens
\
: --
"
::;:
Custo inicial elevado, principalmente para vazões muito grandes. Só serve para material
particulado,
Espaço ocupado grande.
embora éste possa ser muito fino.
li:
Vibradorpara soltar parUculasaderentesaos
,.../
e1etroclosde descarga
.,)< I
Possibilidade de adaptação de células adicionais.
~ ~
Cubículo
Alta eficiência na coleta de partículas entre 0,1 e 100 micra. Reduzido custo de operação e de manutenção (0,2 a 0,6 cv/I.OOOpés~/min). Tratamento de grandes vazões de gás em temperaturas elevadas (p. ex.: 7.000.000 m"/h a 500"C).
J
~'~''''
~.J
AgitadorpOrimpulsomagnético
~ dos eletrodoscoletores para soltar o pó aderente
Armaçao eletrodos tensâo
suporte dos de alta
Placas de eletrodos _!Ores
Pesos lensores dos
Bl8l1'Ies dos eletrodos.
- ///
r~
/
para mantê40s na
vertleal
Flg. 12,65 Precipitador eletrostático seco CottreU com eficiência até 99,99% (representado no Brasil pela GEMA S.A. - CONAMSA).
~-J
REMoçÃO E ELIMINAÇÃO DO SO,
- ANIDRIDO SULFUROSO
339
O anidrida sulfurasa pade causar também danos à vegetaçãO'a partir de 0,3 ppm, e em alguns vegetais, atémesma a partir de 0,1 ppm. Uma expasiçãa pralangada aO'S02 acasiana carrasãa em metais e deteriaraçãa ~tintas e tecidas e acidificaçãa da sala e das águas de rias e lagaas. ~ Pela ação da venta as campastas sulfurosas emitidas em uma lacalidade podem ser deslacadas para
i "I
I II
I
giões a centenas de quilômetros.Padem entãO'precipitar, afetandO'a vegetaçãO',a sala e as águas. A
-
13
liCÍdificaçãada sala é altamente prejudicial à vegetaçãO' de um mada geral, e a acidificaçãa nas lagaas e aos é prejudicial
'~ I
Remoção e Eliminaçãodo S02 Sulfuroso
Anidrido
à vida dos peixes e autras animais au vegetais aquáticas.
A ~PA - U.S.Enviranmental Prat~ctianAgency,órgãO'de prateçãaambientalnas EUA,estabeleceu
Qssegullltes teores de cancentraçãa amblental de SO>.: ~ Tabela 13.1 Cancentração ambiental
r
de S02 segunda
a EPA
Cancentraçãa PadrãO' Primário (para a saúde)
Secundário (para a bem-estar)
p.glm'
ppm
Descrição
80 365
0,03 0,14
Média aritmética anual. Em 24 h. Máxima que não deve ser atingido mais de uma vez por ano.
60
0,02
Média aritmética anual.
13.1 NATUREZA DA QUESTÃO
260
0,1
Em 24 h. Máximo que não deve ser atingido mais de uma vez par ano.
o anidrida-sulfurosa é um gás incalar, nãO' inflamável e que se farma durante a cambustãa de cambustíveis fósseis, natadamente a carvãO' e a óleO' cambustível, canstituinda grave prablema nas siderúrgicas e centrais termelétricas. O enxafre (S) acha-se presente na carvãO' mineral sab a farma de pirita (sulfureta de ferra), sob a farma orgânica e de sulfato (em pequenas quantidades).
UOO
0,5
Durante 3 h. Máximo que nãO'deve ser atingido mais de uma vez par anO'.
O anidrida sulfurasa farma-se na cambustãa da carvãO' e óleas impuros; é um gás tóxica que deve ser remavida e tratada. O petróleO' bruta cantém quantidades variáveis de enxafre. O pracessa de refinaçãO' deixa a maiar parte da enxafre nas frações de destilaçãO' mais pesadas, de mada que a teor de enxafre no óleO'cambustível residual chega a atingir de quatro a seis vezes a da óleO'bruta. O gás natural de poços de petróleO' cantém em geral teares muita baixas de enxafre. Uma grande fante paluidara de S02 é a fusão de minériO' de cabre. Em certas casos, para cada quilagrama de cabre praduzida farmam-se dois quilagramas de S02' Castuma-se designar par SO" misturas de S02 e S03 existentes na atmosfera. Devemas fazer uma distinção entre as teares máximas admissíveis de S02 no interiar da indústria ande trabalham as operárias e aqueles nas circunvizinhanças da indústria, até ande os gases tóxicas que saem das chaminés padem cbegar, paluindo a atmasfera ambiente. Cameça-se a sentir a adar de S02 quandO' a concentraçãO' atinge 0,5 ppm. O gás passui um "odor" irritante "típica". O American Canference Gavernmental Industrial Hygienists publicou, em 1985, nava tabela de valores limites de talerância (TL V) para a S02 no lacal de trabalha. Os valores sãO'as seguintes:
. .
-
TLV-TW A (Time Weighted Average) cancentraçãa de 40 haras: 2 ppm a 5 mglm3. TLV-STEL
-
para uma jarnada
de trabalha
de aito horas e semana
(Short Term Exposure Umit) cancentração para a expasiçãa máxima de 15 minutos, intervalO' de na mínima uma hara e na máxima quatrO' vezes par dia: 5 ppm a 10 mglm3.
com
ta;;.~ ":e S02 ambiental
de 0,03 a 0,11 pp~
. .
J
-
125"Ce 760 mmHg I ppm = 2.620 ILg/m' 1O"Ce,760 mmHg I ppm = 2.860 ILg/m" !.lLg/m' = 3,5 x 10-. ppm (em volume)a o-c e 760mmHg ~ j 13.2 EMISSAO DO ENXOFRE
: 1:
:
Cerca de 75 a 100 milhões de taneladas de enxafre sãalançadas anualmente em toda a planeta, e lde20 a 90 toneladas de nitrogêniO', em canseqüência de atividades humanas (dados referentes aO'ano de 1983),e assim praduzidas:
.
.:..queima de carvãO' representandO' 60ck da enxafre: ,;:"queima de derivadas de petróleO': 30%; .;:.autros pracessas industriais: 10%.
,
A queima de cambustível nas centrais elétricas e industriais representa 75% das emissões de enxafre
nOspaíses da Camunidade Ecanômica Eurapéia. Calcula-se que na Alemanha Ocidental t as indústrias liberem cerca de 3,5 milhões de taneladas de enxofre anualmente.
as centrais térmicas
Casa os países da Europa queiram reduzir à metade suas emissões atuais de enxafre (cerca de 5,9 ,lIIilhões de toneladas de enxafre em 1983) nos próximas 10 a 25 anas, mediante o cantrale das emissões. das centrais de eletricidade térmicas canvencianais, istO' carrespanderia a um investimentO' da ardem de 10% doscustos cam a geraçãO' de eletricidade.
:
(80 a. 27~ ~glm3), em média a cada 24 haras, pade
::
Para a SO) temas a seguinte base para canversãa entre ppm e ILglmJ:
'
A revista Power publicou, em setembro de 1974, um trabalha de Thamas C. Elliatt, na qual alertava: "Uma
'j
!
t
13.3 CHUVAS ÁCIDAS Anualmente
a precipitaçãO' mundial é da ardem de 110 mil quilômetras
cúbicas de água. Os gases anidrida
provocar daenças crônicas e mesma agudas das VIaSresplratanas. Teares de 0,20 a 0,40 ppm (500-1.000 Stllfurasae óxidas de nitrogêniO', através de reações químicas e em presença de luz salar. transformam-se ILglm3)podem desencadear, em prazas maiares ou menares, processas de desenlace fatal". emácidas sulfúrico, nitrosa e nítricO', os quais, dissalvidas e diluídas na água, precipitam-se sab a farma dechuvas ácidas. . O S02 pade vir a reagir de uma maneira complexa com particuladas metálicas, vapar d'água e axidantes .. As chuvas ácidas.dizimam a fauna aquática, destroem plantações, carroem edifícios e representam ameaça atmasféricas, formandO' sulfatos que se dispersam sab a farma de aerassóis e se precipitam, canstituindo I.saúde. Cerca de 10 milhões de quilômetros quadradas em várias regiões da Europa e América da Narte a chuva ácida. Os sulfatas acarretam danos sérios aO'pulmão, senda de temer pracessas inflamatórios para lseencantram afetadas pelas chuvas ácidas. taxas acima indicadas. , A precipitaçãO' das chuvas ácidas pode acarrer a muitas quilômetros da fante poluidara. -:::;:'7:\"-:-
~~
....
340
I' \
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
13.3.1 Depósito seco Parte dos óxidos de enxo~re e de nitro~ê~io podem precipitar-se nas cercanias da fonte produtora dos mesmos, num processo conhecido como deposito seco.
13.3.2 Conseqüências das chuvas ácidas
REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO SOz
- ANIDRIDO SULFUROSO
341
1 Entretanto, nas centrais existentes os valores são de 3 Ib SO:illJ6 Btu para o óleo e 5 Ib SO:illJ6 Btu para o carvão. A Tabela 13.2 fornece os valores dos fatores de emissão gasosa com a combustão do carvão, expressa em lb de gás por tonelada de carvão. A Tabela 13.3 indica os fatores de emissão gasosa para óleo combustível,em Ib de gás por 1.000 "
talões de óleo queimado.
I
As águas de lagos e rios, tornando-se ácidas, ocasionam a morte dos peixes. A acidez das águas faz
l
Tabela 13.3 Fatores de emissão gasosa para o óleo combustível (lb/1.000 galões de óleo queimado)
com que aumente nelas a quantidade de alumínio. Bastam 0,2Imgde AI por litro nas águas ácidaspara I ocasionara morte dos peixes.A acidezdas águasaumentaa solubilidadedo cádmio,chumbo,zinco,mercúrio' que são tóxicos e podem vir a ser ingeridos pelas diversas formas de vida aquática através das cadeias alimentares' ~~ O solo pode também sofrer uma acidificação
-
-
acelerar
o ritmo de lixiviação do potássio,
do magnésio,
Tipo de unidade
.
que tem como conseqüências:
do cálcio e de outros micronutrientes
Industrial e comercial
dos
Aldeídos (HCHO) Monóxido de carbono Hidrocarbonetos Óxidos de nitrogênio (NO.) Dióxido de enxofre SOz Trióxido de enxofre SO, Particulados
Os efeitos das precipitações ácidas no crescimento das plantas, inclusive árvores, estão sendo estudados. Na Alemanha Ocidental, cerca de 2,5 milhões de hectares (de um total de 7,5 milhões) acham-se contami. nados pela chuva ácida.
13.3.3 Meios de combate às chuvas ácidas
-
Usina térmica
Poluente
solos, diminuindb sua fertilidade; aumentar a concentração de alumínio, que causa danos às plantas e reduz sua disponibilidade em fosfato; aumentar a disseminação de sais de mercúrio, cádmio, chumbo e zinco.
Residual
Destilado
Doméstico
0,6 0,04 3,2 104
2 2 2 72
2 2 2 72
2 2 3 72
157 . S. 2,4' S* 10
157. S.
157. S*
157. S*
2. S. 23
2. S* 15
2. S. 8
.S = % de enxofre no óleo. Por exemplo. se o conteúdo de enxofre no óleo for de 2%, a emissão de
50, seráde2 x 157= 314Ib por 1.000galõesde 61eoqueimado. Adicionar calcário aos lagos e rios, bem como em suas zonas de captação.
Adicionarsoda cáustica,carbonatode sódio e cal viva.
13.5 EXEMPLO
I ,":Ii, ."::.
13.3.4 Meios de evitar -
Remoção do enxofre dos combustíveis. Remover o enxofre dos gases. Modificação dos motores a gasolina e óleo diesel, com catalisadores despoluidores e gasolina sem chumbo. Segundo o OCDE, custa em média 800 dólares impedir a libertação de 1 tonelada de enxofre na atmosfera.
Fazer uma estimativa da formação de particulados, de óxidos de nitrogênio uma moderna usina térmica com duas unidades de 600 megawatts cada. Considerar carvão e de ser usado óleo, com as seguintes características. ~ Carvão 10% cinzas 0,8% de S 10.000 Btu/lb Óleo 1,2% de S 18.000 Btullb
::'J:. li!" "I
Admitir um rendimento térmico p = 35%.
13.4 LIMITES DE EMISSÃO DE S02 Em 1970 o Clean Air Act nos EUA estabeleceu valores a serem respeitados ;im, para uma média de duas horas, foram adotados os seguintes limites: combustível :ombustível
e óxidos de enxofre, em as hipóteses de ser usado
em novas centrais térmicas.
~Iução á) Potência nominal da usina: p.
=
2 x 600 = 1.200 megawatts
b) Potência térmica requerida:
fóssil líquido (óleo): 0,80 Ib SO:i106 Btu. fóssil sólido (carvão): 1,2 Ib SO:il06 Btu.
.~
P,
= P" -;- p = 1.200 -;- 0,35 = 3.428 x 106 watts
P,
= 3.428 x 1
ou
Tabela 13.2 Fatores de emissão gasosa com a combustão (Ib/t de carvão queimado)
do carvão
,f) Quantidade
Tipo de unidade Poluente Aldeídos (HCHO) Monóxido de carbono Hidrocarbonetos (CH,) Óxidos de nitrogênio (NOz) . Óxidos de enxofre (S02)
Doméstico e comercial
Usina térmica
Uso industrial
0,005 0,5 0,2 20
0,005 3 1 20
0,005 50 10 8
38. S*
38. S*
38. S.
*5 = % do enxofre no carvão. Por exemplo I se o conteúdo do enxofre for de 3%, a emissão de óxidos de enxofre será de 3 x 38
= 1141b por tonelada
de enxofre queimado.
necessária de carvão
=
11.655 x 1()6 -;- 10.000 1.165 -;- 2 = 587 t!hora
1.165 x 1()JIblbora ou aproximadamente,
= 14.088 t/dia
d) Emissão de particulados na queima do carvão. Os fabricantes de caldeiras indicam uma formação de particulados dada por 16 x quantidade de cinzas, Ib/t, de modo que teremos para o caso de 10% de cinzas: 16 x 10 x 587 t/h
=
93.920 Ib!h
"e) Emissão de NOz (Tabela 20 x 587
=
11.740
13.2)
(b/hora
.
-; :;,;,;
~-
342
,
VENTILAÇÃO INDlISTRIAL
REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO SOl
;1
-
ANIDRIDO SULFlIROSO
343
I( f) Emissão de S02 (Tabela 13.2) Suponhamos que o carvão contém 0,8% de enxofre
Existem duas soluções básicas:
j
ia) uma, que provoca a formação de compostos de enxofre inócuos, que poderão ser aproveitados, mas ~ que, muitas vezes, são rejeitados. ~b) outra, que dá origem a produtos aproveitáveis na indústria, como o próprio enxofre, o ácido sulfúrico,
38 x (0,8) x 587 = 17.8441blh
:
g) Quantidade de óleo necessária
e o gesso (sulfato de cálcio hidratado).
11.655 x 106(Btulh) = 647 x hr'" Ib/h
13.7.1 Processos empregados
18.000 (Btullb)
13.7.1.1 Lavador, usando o carbonato de cálcio (CaCO~ como reagente
.
ou 647 x lQ3
7,9 Ib/galão
=
ji É um dos processos mais usados para lavagem e purificação dos gases contendo SOz' Emprega o lavador(scrub"ber).absorvedor de um dos tipos vistos no Capo 12 e utiliza como reagente o CaCO) moído. É provavelmente 'o processo mais barato e mais simples. Sua eficiência dependerá da qualidade do calcário empregado. . A Fig. 13.1 mostra um esquema de retenção de SOz, com lavador, usando CaCO) finamente pulverizado.
81 x lQ3galõeslh
h) Emissão de particulados na queima de óleo (Tabela 13.3) 10 x 81
= 810
lb/h
O gás contendo SOz penetra no lavador .O lavador deverá ser dotado de um eliminador de névoas, para que o gás
1
~Iimposaiao mais secopossível. i) Emissão de N02 (Tabela 104 x 81
=
,
O tanque de reação recebe o carbonato de cálcio em pó bem como os materiais obtidos nas reações 'no lavador e que a ele retomam. Uma parte dessa lama aquosa do tanque de reação volta ao lavador ..Jso1uçãode lavador), enquanto outra parte vai para um decantador <:D. A água do decantador é bombeada
13.3)
+
8.424Ib/h
.
j) Emissão de S02 (Tabela 13.3) A quantidade de enxofre no óleo é suposta igual a 1,2%
157x 1,2 x 81 = 15.260Ib/h
para o lavador,
e a lama do sulfato de cálcio é removida.
! Os gases ao passarem pelo lavador se resfriam e se tornam saturados. É necessário, portanto, que sejam ;reaquecidos antes de penetrarem na chaminé. . No processo conhecido pela sigla FGD (flue-gas dessulfurization), realizam-se as seguintes operações e reações:
:
~;<~~~;;f
a) No lavador e absorvedor
1~.6 SOLUÇÕES PARA CONTROLE DO SOz NO AR
-
difusão de S02 na "interface" gás/líquido absorção do SOz pela água hidrólise (devido ao umedecimento). É a transformação do SOz em HzSO) SOz (gasoso) <:tSOz (aquoso) + HzÚ = HZS03
..
Entre as opções que têm sido propostas,
-
são válidas as seguintes:
a) Escolha de combustíveis líquidos (quando possível) com baixo teor de enxofre, e se possível o gás natural, que é o combustível mais "limpo". b) Conversão prévia do carvão de elevado teor de enxofre em óleo ou gás, removendo a maior parte do enxofre durante o processo, antes que o carvão seja usado. c) Captação de SOz produzido na fornalha da caldeira ou do fomo, quando se usa combustível de alto teor de enxofre, e adequado tratamento do gás. É o caso que interessa mais aos objetivos deste livro. Vejamos alguns processos de remoção prévia do enxofre do carvão: Liquefação do carvão. O carvão em pó é misturado com um solvente da série aromática, e a mistura passa por um reator sob uma atmosfera de hidrogênio a 70 kgf . cm-z e 427'C. Forma-se um "carvão líquido" com potência calorífica de 16.000 Btullb contendo apenas 0,6% de enxofre.
-
dissociação do H2SO) para formar HSOj' e H+ HzSO) <:t HSOj' + H+
- difusão do HSO) e íons H ao longo do filme líquido na superfície de aspersão HSOj' <:t W + SOj - reação do CaCO) com H+ para dar Ca++ e HCOj' - reação de Ca++ com SOj para precipitar CaSO) - oxidação de CaSO) . 0,5HzÚ para formar CaSO.' 2HzÚ Ca++ + 50) + 0,5 HzO <:t Ca 50)
Ca 50)
Lavagem do carvão. O carvão contendo pirita é pulverizado e lavado separando-se o enxofre do carvão, geralmente por gravidade. Com este processo, pode-se reduzir cerca de 30% do teor de enxofre no minério. Combustão de carvão em leito Duidizado. O carvão em pó é injetado em um leito fIuidizado de calcário, juntamente com gases de combustão. Forma-se SOz, o qual, reagindo com o calcário calcinlldo, forma sulfato de cálcio e cinza, que são removidos. Os tubos da caldeira ficam imersos no leito, e o carvão que queima e o calcário ficam de certo modo suspensos pelos gases de combustão ascensionais.
. 0,5
HzO
(gesso)
~~ "
Gaseficação do carvão. O carvão finamente pulverizado é submetido à ação do vapor de oxigênio em temperatura e pressão elevadas, no interior de um reator especial. Produzem-se gases sintéticos à base de H, CO, COz, CH. e compostos de 5, que são então removidos: O processo é eficiente, porém dispendioso.
. 0,5 HzÚ <:tCaSO.
b) No tanque
de reação
..
~. VENTlL.
GÁs
::Cõ'NTENõo SOz
ABSORVEOOR E
ÁGUA P/ LAVADOR
LAVADOR I VER CAPo12 I
13.7 TRATAMENTO
DO SOz CONTIDO NOS GASES DE COMBUSTÃO MATERIAIS RESIDUAIS DO LAVAOOR
. Se o óleo combustível ou o carvão empregado contiver elevado teor de 5 e não se recorreu a nenhum dos processos acima mencionados, forma-se inevitavelmente o SOz' e este deverá ser eliminado dos gases antes que saiam pela chaminé. I~,,,
Flg. 13.1 Remoção de S02 com lavador, usando o CaCO, ou O.CaO como reagente.
,'::1.; 1~;11.:. ,. ...,.' I
REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO SO, VENTILAÇÃO
344
-
INDUSTRIAL
VAI
À
- ANIDRIDO SULFUROSO
34S
CHAMINE
"dissolução" de CaCO) e formação de lama com a parte não dissolvida.
CaCO) (sólido)
= CaCO)
(aquoso)
=
TORRE
Ca++ + CO) + H+ = CaHCOj CaHCOj = Ca++ + HCO~
J
VEM DE CICLONES ÚMIDOS
VEM DO PRECIPITADOR ELETROSTÂTlCOS ou FILTROS DE PÓ
13.7.1.2 Lavador usando a cal (CaO) como reagente O processo é semelhante ao anterior, proporcionando os mesmos produtos residuais (CaCO), CaCO.), porém em menor quantidade e, portanto, com melhor rendimento. O custo operacional é, porém, maior porque a cal é mais cara que o ca\cário.
;\ 111
13.7.1.3 Processo "alcalino duplo" TANQUE
Utiliza hidróxido de sódio (NaOH) na fase de absorção no lavador, uma vez que a soda cáustica tem grande afinidade com o S02' A perda de carga ao longo do sistema é muito menor. O produto residual do lavador passa por um tanque contendo H20 e CaO, portanto, hidróxido de cálcio, e reage formando sulfato de cálcio (gesso), que precipita e é removido. Em etapas adicionais, pode-se separar o NaOH dos produtos sólidos de gesso. Por processo de filtração consegue-se aproveitar até o sódio, e por concentração com carbonato de sódio regenera-se o NaOH para reutilização no lavador. Quando a solução de NaOH possui "concentração molar" superior a 0,15 de íon sódio ativo (Na», o processo é dito alcalino duplo concentrado.
ALIMENTAOOR
DA TORRE
DE ABSORÇÃO
BOMBAS PARA REAGENTES ACIMA 00 ENCHIMENTODA TDRRE BOMBAS
13.7.1.4 Processo de lavadores com sais solúveis de magnésio
Fig. 13.3 Sistema de absorção Martin Lake 3 (EUA).
Usa-se como matéria-prima básica o óxido de magnésio (MgO), para absorver o S02' produzindo-se o sulfito de magnésio (MgSO). Este sal pode ser processado, transformando-se em ácido sulfúrico e liberando MgO para reutilização no lavador.
de 50"
BOMBAS DE ASPERSÃO DE REAGENTES I ÂGUA RETORNANDODA LAGOA DE DEPOSiÇÃO DE CINZAS com torres
de absorção,
usando
cal. °
linhito
continha
13% de cinzas.
Local:
13.7.1.6 Processo de redução Wellman-Lord Numa primeira fase, o gás passa num absorvedor-Iavador, reagindo com o sulfito de sódio (N~SO), formando-se bissulfito de sódio (NaHSO). Através de um processo especial de aquecimento, consegue-se liberar o S02 e o vapor d'água, o qual, por condensação, é eliminado.
13.7.1.5 Oxidação catalítica O gás passa à temperatura de 154'C por um precipitador eletrostático e, em seguida, é aquecido a 454>Ce entra em um conversor catalítico, à base de pentóxido de vanádio, ocorrendo, então, a reação. catalítica com a conversão de 90% do S02 em SO)' O gás contendo agora 90% de CO) passa por ul1}c trocador de calor, onde o calor sensível correspondente a 200+Cé reaproveitado para aquecer gases ainda " não tratados e que nele penetram. O gás é depois resfriado numa torre de absorção, que opera em conjunção com um trocador de calor. Durante o resfriamento, H20 e SO) combinam, formando o ácido sulfúrico, H2SÇ>4'que é, em seguida, ' condensado e removido para comercialização.
5
"
,.
~ jI I ,I
CHAMINÉ
\' RI
i. i,
CALCEI
RA
II iu,
ÁGUA LIMPA
Biblioteca
AGUA COM IMPUREZAS
Flg. 13.2 Fluxogr~ma do processo lime-gypsum (cal-gesso) Mitsubishi, para dessulfurização.
Depósito do en.ofre
Ce~
UR r
,.Flg,. 13.4 Tratamento do S02 com sulfito de sódio e recuperação final do enxofre. Método de We\J~~~i!o"td".- Sento Ângelo
346
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO 50,
- ANIDRIDO SULFUROSO Saída dO gás
A segunda etapa compr<:endeo aquecimentodo SOz numa proporção a~equada com gás natural. A I~ mistura gasosa passa por um aquecedor no qual a temperatura é elevada aCima do ponto de orvalho d enxofre, que se forma numa redução catalítica primária. Este sistema libera mais de 40% do enxofre , oo qual é condensado em um resfriador e armazenado.
! I
r:J~~~~~~~~~~~~~r--
13.7.1.7
I I
Outros processos
, I
Entrodo
~, :I
dOQós
I , +-+
'
Processo de do adsorção citrato. Emprega o citrato carvão de sódioativado. em solução de ácido cítrico, para absorver o SO z. Processo a seco. Emprega
347
Processo do bissuIfito. A Sulzer, em 1985, instalou na fábrica de celulose Attisholz equipamento de ! dessulfurização de 100.000 m% de gases, obtendo como produto final solução de bissulfato 'de cálcio a ~ qual é reaproveitada na fabricação de polpa de papel. , Processo do hidróxido deem cálcio a seco. A eliminação do SOz, do HCI (ácido clorídrico) e outros produtos I de gases da Sulzer, instalada 1985. dos gases de combustão do lixo é obtida em Niederurnen, na Suíça, com uma instalação de purificação'
!
I
Como turador" . se pode observar no diagrama esquemático da Fig. 13.4, os gases quentes do forno de incineração I! do lixo recebem uma injeção de hidróxido de cálcio, Ca(OH)z em pó, antes de entrarem num "reator-mis- b
Silo de MqSO.
O reator-misturador possui elementos lamelares dispostos de tal modo que os gases quentes se misturam o mais uniformemente SOz 2HCl
com o Ca(OH)z em pó, reagindo,
portanto,
segundo as equações
químicas:
+ Ca(OH)z ->- CaS03 + HzO (sulfito de cálcio + água) + Ca(OH}z
->- CaClz
+ 2HzO
(cloreto
de cálcio
Mg503 Vai o fóbrico de ácido sulfúrico
Mg o vindo de
, I
+ água).
fóbrica de~S04 . 13.6 Tratamento
de SOz com MgO e formação
de sulfato de magnésio
aproveitado
na fabricação
de ácido sulfúrico.
Os particulados que não tomam parte nas reações são coletados em filtros de saco ou precipitadores I. eletrostáticos. produtos por CaS03 e CaClz são para removidos do reator e dos filtros por transportadores helicoidais e, em seguida, Os conduzidos ar comprimido os silos. Na usina de queima de lixo acima referida, são tratados 65.000 m3 de gás por hora, contendo 1.000 ',glm3de HCI. Com o tratamento mencionado, conseguiu-se uma redução para menos de 100 mg/m3, ou ,ja, de mais de 90%. i Podem-se encontrar informações e detalhes sobre o processo na Publica/ion AP-52, 1968 - Control 'echniques for Sulfur Oxide Air Pollutants da National Air Pollution Control Administration. '.
t
G~S P,-",I'ICAOO HaO
-
13.8 MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO
FILTROS ou PRECIPlTADOR ELETROSTÁTICO
13.8.1 Método colorimétrico
CHA"'Nt
,
DO TEOR DE SOz
ou da pararrosanilina
(usado pela EPA)
Faz-se passar o gás por uma solução aquosa de tetracloromercurato de sódio, de modo a formar um n não-volátil de dicloro-sulfatomercurato. Este produto reage com o formaldeído e pararrosanilina, formando ácido sulfônico pararrosanilina metílico,
/e cor rosa-púrpura. A intensidade da coloração da amostra é medida até 560 mIL (rnilimícrons) e é proporcional ,Iconcentração de SOz' Pode ser usado para SOz em concentrações de 0,002 ppm até 5 ppm (5,7 a 14.300 WmJ).
l
13.8.2 Método OECD, usado na Europa
(;.(S VINOO 00 FQRHO DE .NC.NERAÇAO Hel SOa
Borbulha-se o ar com SOz em uma solução de peróxido de hidrogênio 0,03 N, com pH = 5. O SOz seoxida e passa a HzSO., que em seguida é neutralizado por um álcali. A escolha do pH = 5 se deve à necessidade de atender às exigências do indicador de metil-vermelho'bromocresol-verde, sendo o verde acima de pH = 5, e o vermelho, abaixo de pH = 5. O método é aplicável
.te.
.NSUFl.AOOR
DE AR
Co ela Ca 50.
'aconcentrações de SOz de 0,01 ppm a 10 ppm. Além destes, existem o método condu/imé/rico
DESPEJO Fig. 13.5 Diagrama esquemático da instalação de purificação de gases em Niederurnen, CantoR Glarus, Suíssa. (Sulzer.) ~.
e outros.
,I
CONTROLE DAS EMISSÓES DE NO. (ÓXIDOS DE NITROGÊNIO)
349
1
I
-- agindo na fornalha;
agindo nos gases antes de entrarem
na chaminé. ~
Vejamos alguns dados sobre estes métodos. 14.2 CONTROLE
14 ,
Controle das Emissões de NOx (Oxidos de Nitrogênio)
PELA AÇÃO NO COMBUSTOR
Procura-se reduzir o teor de "ar em excesso" na combustão (LEA, low excess air), mas de modo que Inão aumente em contrapartida a quantidade de fumaça ou de particulados. Um aumento de 10% no ar em excesso na combustão pode acarretar um aumento de 10 a 20% nas emissões de NO.. ;l Os fabricantes de caldeiras têm aperfeiçoado sistemas de combustores, entre os quais os seguintes: t- combustores de vários estágios (staged combustion);
~- recirculação ;-
do gás combustível (flue-gas recirculation - FGR); com redução na taxa de "excesso de ar".
combustão
j
14.3 CONTROLE ,
Os fabricantes desenvolvem técnicas modernas de projeto de fornalha, compatibilizando sua forma e
; dimensões
de combustão
de combustíveis
Inicialmente, produz-se o NO (óxido de nitrogênio). Gradualmente, este gás se combina com o oxigênio atmosférico para formar N02 (dióxido de nitrogênio). O N02, por sua vez, reage com os hidrocarbonetos e o ozônio (0:0 em presença de luz solar, produzindo smog e certos compostos. que irritam os olhos e prejudicam seriamente as vias respiratórias, os brônquios e os alvéolos pulmonares. São considerados fISicamente tóxicos e causam dano aos vegetais. O dióxido de nitrogênio, quando em presença de radicais livres de hidrocarbonetos e do acetaldeído provenientes da combustão da gasolina e álcool nos veículos, pode vir a formar nitrato de peroxiacetila (PAN), tóxico das vias respiratórias. Os aldeídos se formam pela oxidação parcial dos hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos. Assim, a combustão do óleo diesel gera o acril-aldeído; a da gasolina, o formaldeído; e a do álcool, o acetaldeído e o formaldeído. Tem-se procurado dotar os carros de filtros eficazes ou de catalisadores adequados, sendo de esperar que antes do final do século todos os veículos venham a ser dotados de motores "limpos" ou,pelo menos, dos dispositivos purificadores dos gases de escapamento. Nas câmaras de combustão das caldeiras, o NO. provém de duas fontes: a) do nitrogênio b) do nitrogênio
contido no ar de combustão, e é chamado de NO. térmico; presente no próprio combustível, e é chamado de NO, do combustível.
Na combustão do gás natural e de óleos leves como o óleo diesel, predomina a formação de NO, térmico. Ao contrário, o NO, do combustível é predominante na combustão do carvão, dos óleos combustíveis pesados e óleos de carvões minerais. Em certas indústrias químicas e em operações de decapagem de metais também é formado e liberado o N02. . Das emissões de NO. em nível mundial, cerca de 40% são provenientes de veículos de transporte; 48% de centrais térmicas de carvão, óleo e madeira; 1% de processos industriais; 3% de resíduos de lixo; e 3% de queimadas de florestas, pastos etc. As prescrições quanto ao teor permitido de emissões de NO. variam de 0,6 a 0,2 lb NO,lmilhão de Btu de calor fornecido por carvão betuminoso. A convicção de que as emissões de NO. são responsáveis em parte pela formação das chuvas ácidas tem influenciado os legisladores no sentido de que os limites permitidos para emissão de NO. na atmosfera sejam cada vez menores. Pode-se procurar reduzir o teor de NO. das caldeiras usando um dos seguintes processos de controle:
-
agindo no combustor;
com as exigências dos combustores,
14.4 CONTROLE
14.1 FORMAÇÃO DOS ÓXIDOS DE NITROGÊNIO Os 6xidos de nitrogênio (NO.) são produzidos em todos os processos fósseis em contato com o ar e são altamente nocivos à saúde.
PELA AÇÃO NA FORNALHA a fim de que as emissões de NO. sejam mínimas.
DOS GASES ANTES DE ENTRAREM NA CHAMINÉ
É a solução quando não se pode alterar o projeto de caldeira em uso ou, mesmo, como complemento ; das medidas mencionadas em 14.2 e 14.3, a fim de se baixar o nível de emissões para valores inferiores
; a O,llb/milhão O controle
de Btu.
dos gases pode ser realizado
por um dos processos indicados a seguir:
I:,
. ..;.~~
14.4.1 Redução seletiva catalítica (RSC) .
Baseia-sena maior afinidadeda amônia(NH3)como NO, do que comqualquerdos outros gasescompo-
. nentes da queima dos combustíveis fósseis. Embora o NO. possa ser reduzido a N2 por outros gases redutores, tais como o H2' o CO2 e o CH4 (metano), grandes quantidades desses gases são consumidas em reações com oxigênio em excesso presente no gás da combustão. No processo RSC a amônia é injetada no gás da combustão entre o economizado r e o aquecedor , de ar. A mistura gasosa passa por um leito catalítico onde o NH3 com o NO. formam nitrogênio e vapor d'água, segundo as reações
--
4NH3 + 4NO + O2 4NH3 + 2N03 + O2
4N2 + 6Hp
3N2 + 6H20
.
A primeira reação é a que predomina, uma vez que 95% de NO. no gás de combustão se encontram sob a forma de óxido nitroso (NO). A experiência mostra que a amônia reage sobre o NO. numa pequena faixa de temperatura em volta de 1.8
14.4.2 Redução seletiva não-catalítica (SNR) Para dispensar o emprego do catalisador, cujo custo é elevado, a Exxon Research & Engineering Corporation, Unden, NJ, desenvolveu um processo que emprega simplesmente amônia injetada em locais da caldeira onde a necessária temperatura elevada dos gases ocorre. É o processo de redução seletiva não-catalitica.
i;.!; ,'.,:
350
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
//~~~.{
. -r ' 'u
14.4.3 Catalisação a seco Existe um processo a seco para remoção simultaneamente do NO, e 50,. Utiliza óxido de cobre (CuO) para remoção de 50,. A reação de 50, com o CuO produz sulfato de cobre (CuSO.). Tanto o CuO quanto o CuSO. são catalisadores para redução do NO, em N~ e H20 pela reação com NH). Durante a operação de. regeneração de leitos catalisadores múltiplos, usa-se um gás redutor, por exemplo, o H, o que produz 502 que, pelas reações vistas no Capo 13, pode ser "transformado" em ácido sulfúrico. A National Air Pollution Control Administration apresenta, na Publication AP-67/1970, técnicas de controle para emissões de óxido de nitrogênio, de instalações estacionárias, aplicáveis a centrais termelétricas e também a fábricas de ácido nítrico, refinarias e processos metalúrgicos.
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Poluição pelas Pedreiras, Mineração e Perfuração de Túneis
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15.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES A emissão de partículas de poeira nas pedreiras e nas escavações para mineração e abertura de túneis ocorre em duas fases:
-
Na lavra e na perfuração
da rocha, com extração ou desmonte,
utilizando
máquinas perfuratrizes.
No beneficiamento
li;
Segue-se
a explosão com dinamite, para a obtenção de grandes blocos, e eventualmente fogacho, para reduzir os blocos a dimensões que permitam sua colocação nas britadoras (refragmentação).
-
(
(
.,
da pedra ou da rocha contendo um certo mineral. Nesta segunda fase temos: alimentação
dos caminhões ou esteiras; britagem; rebritagem; transferência em esteiras rolantes; peneiramento; armazenamento e transporte ao consumidor ou ao processo de beneficiamento, se for o caso de uma mineração. Vejamos, resumidamente, as fontes poluidoras e as soluções visando a controlar a poeira e eliminá-Ia, notando que o que se refere a pedreiras se aplica, de certo modo, à perfuração de túneis e à extração e pré-beneficiamento de minerais. As indicações que são apresentadas a seguir, todavia, aplicam-se mais às pedreiras próximas a locais povoados, uma vez que as utilizadas para construção de estradas, longe de povoações, normalmente não cogitam de reduzir a poluição ambiental e, infelizmente, tampouco de preservar as condições de salubridade dos operadores.
( { ( ( ( (
15.2 PERFURAÇÃO
DA ROCHA
As pedreiras são operadas a céu aberto e mesmo nesta fase inicial proporcionam apreciável quantidade de poeira que deve ser captada. Empregam-se dois processos:
( ( (
15.2.1 Injeção de água
I,
( Embora seja mais usada em escavações subterrâneas, túneis e galerias de minas, é conveniente, mesmo em perfurações a céu aberto. A água sob uma pressão de 5 a 6 bares, proveniente de um reservatório ( hidropneumático, é conduzida, por uma mangueira flexível, ao corpo da máquina perfuratriz e daí à haste até a broca, uma vez que estas duas peças são ocas (Fig. 15.1). Em alguns tipos, a mangueira é adaptada a um cabeçote na extremidade superior da haste da broca. Certas perfuratrizes contam ainda com um suprimento ( de ar comprimido para auxiliar a remoção da lama do pó com água, quando a pressão da água for insuficiente para este fim (Fig. 15.2). ( Na Fig. 15.2 vemos uma perfuratriz Maco-Meudon equipada para injeção de água. Temos: (a) culatra; (b) entrada de ar para o distribuidor; (c) entrada de água; (d) cilindro; (e) pistão; (f) disco; (g) ranhuras {
...
~
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'I:
352
-O,
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
POLUiÇÃO PELAS PEDREIRAS, MINERAÇÃO E PERmRAçÃO
l1elicoidais no pistão; (h) entrada adicional e opcional de ar. As perfuratrizes, também denominadas martelos perfuradores
ou marteletes,
DE TÚNEIS
353
podem ser dos tipos:
-
. Secos
geralmente usados em pedreiras e em qualquer trabalho de superfície no qual a limpeza é feita por jatos de ar através do orifício axial da broca, jatos estes emitidos uma ou duas vezes em cada ciclo do pistão. . Sopradores nos quais uma corrente de ar constante atravessa o orifício axial da broca; são utilizados
-
. Entrada
para a perfuração de minas profundas. Molhados - utilizados universalmente em trabalhos
subterrãneos, sendo a limpeza da "mina" efetuada
por meio de injeção de água sob pressão.
de dgua
. A vácuo - o autor Harold W. Richardson(ver Bibliografia)se refere a perfuratrizescom aspiradores a vácuo na própria broca.
15.2.2 Captação de pó com captor junto ao bordo do furo BROCA Flg. 15.1 Broca com cavidade central para injeção de água.
HASTE
Injeta-se, ao invés de água, ar comprimido no furo central da haste da broca, o que faz elevar-se a poeira que, ao atingir a superfície do terreno, é captada e, em seguida, coletada. A poeira levantada com ,o desmonte pelos explosivos e a refragmentação, com pólvora, são abrandadas com jatos de água de mangueiras. 15.3 BENEFICIAMENTO
DO MATERIAL
EXTRAÍDO
É durante este processo que se verifica a maior parte das emissões de poeira dos granitos e gnaisses. São as seguintes as etapas:
15.3.1 Carregamento de pedras no caminhão basculante e descarregamento do mesmo no alimentador do britador primário Emprega-se, em geral, o sistema de névoa, com bicos de pulverização que espargem uma névoa sobre os locais onde, pela manobra de deslocamento, transferência e britagem, tende a formar-se uma nuvem de pó. . Para reduzir a tensão superficial da água e melhorar a adesão das partículas de poeira às gotículas .de água, podem-se adicionar à água produtos químicos orgãnicos, conhecidos como agentes lensoativos. Algumas instalações empregam sistemas de exaustão-ventilação no local de descarga de rochas no britador. Enclausura-se tanto quanto possível o local, e por uma linha de dutos ligada a um exaustor, remove-se o ar contendo pó até um equipamento de coleta. Existem pedreiras que usam o sistema misto, isto é, associam as técnicas do sistema de névoa com o da ventilação-exaustão. São, na realidade, as melhores. O que acaba de ser dito para o britador primário é aplicável aos britadores secundários ou rebritadores. A quantidade de água que se gasta na nebulização varia de 4 a 10 litros por tonelada de pedra processada, e as pressões vão de 20 a 50 psí.
a
d
h
15.3.2 Peneiramento É feito com peneiras vibratórias planas e classificadores cilíndricos. A solução mais comum é a aplicação , de névoa, quando o confinamento com o sistema de exaustão se toma de execução difícil e muito dispendioso. A nebulização ou mesmo a lavagem da pedra, nesta fase, melhora sua qualidade.
15.3.3 Transportadoras de correias Durante o transporte da brita seguem particulados finos e. pó. suscetíveis de serem carregados pelo vento. Em algumas pedreiras se umedece o material com a névoa, ao penetrar na correia, pois onera a instalação a colocação de pulverizadores ao longo de todo o percurso da brita na correia.
15.3.4 Carregamento dos caminhões Fig. 15.2 Perfuratriz com admissão de água (c) e de ar (h) Maco-Meudon.
A solução usual é o umedecimento lançando jato difuso com mangueiras. vento também, às vezes, é usado.
dos materiais, seja com névoa usando bicos de aspersão, seja, mesmo, O carregamento em locais com anteparos para proteção contra o
'.~i:
f:, ,.'
.~
354
VENTILAÇÃO
355
POLUIÇÃO PELAS PEDREIRAS, MINERAÇÃO E PERFURAÇÃO DE TÚNEIS
INDUSTRIAL
15.6 REMOÇÃO DE GASES EM TÚNEIS E MINAS
15.3.5 Pilhas de estocagem de brita e pedrisco
Os gases resultantes da explosão com qualquer com a natureza do explosivo. O principal é oCO.
Ao ser despejada da correia transportadora na pilha, forma-se uma poeira que, submetida ao vento tende a espalhar-se. Para reduzir essa poeira, usam-se mangas de tecido, borracha ou metal para conduzi: a pedra até a pilha. Outra solução é graduar a altura da extremidade da correia transportadora de acordo com a altura da pilha. Em certos casos se asperge água com mangueiras ou se aplica 11névoa. Algumas pedreiras usam a chamada "escada de pedra". Consiste numa torre cilíndrica de aço com aberturas em vários níveis. A torre é alimentada por cima por uma correia transportadora e a br{ta sai pela abertura que estiver em cima da pilha no momento.
tipo de explosivo são tóxicos, variando
o grau de toxicidade
O Manual para el Uso de Explosivos, da Dupont, esclarece que "um bom sistema de ventilação em
;
t'mineração
com
explosivos
tem dois objetivos:
lia) retirar a fumaça e gases produzidos pela explosão; 'b) assegurar o fornecimento de ar fresco aos operadores em qualquer momento".
;
15.4 SISTEMA DE EXAUSTÃO.VENTILAÇÃO
Um método fácil e econômico
de proporcionar
ar puro aos operários
consiste na instalação
de um ventilador
, para insuflar o ar puro do exterior à frente da escavação, utilizando tubulação adequada, rápida 'ou flexível. As condições podem melhorar pulverizando água na frente de ataque da escavação. Isto provoca precipitação I do pó e dissolve certos gases tóxicos, deslocando os insolúveis, de modo que com a ventilação possam ser
Quando se emprega este sistema na perfuração da rocha, no carregamento, na britagem e no peneiramento além do captor (em geral coifas), do ventilador e dos dutos, há necessidade de um coletor, isto é, de u~ equipamento de controle. Para partículas de poeira de granito ou gnaisse com menos de 5 /-L,a eficiência dos equipamentos pode ser apreciada na Tabela 15.1.
.removidos '-
rapidamente.
Rufino de Almeida Pizarro, em sua obra Exploração de Pedreiras, afirma:
... é absolutamente
necessária
, a ventilação, natural ou artificial, em explorações subterrâneas e a escolha de um tipo de dinamite cujos gases sejam os menos tóxicos possíveis". A ventilação pode ser com ar à temperatura ambiente, no caso de minas pouco profundas, ou deverá
15.5 LAVAGEM DA PEDRA BRITADA
ser introduzido em temperaturas baixas (15 a 16'C). Algumas minas têm recebido instalações de ar condicionado, como a da Anaconda, nos EUA, onde existem duas unidades Carrier com capacidade de 140 toneladas de refrigeração cada uma. i Alguns higienistas alertam para OSriscos da nebulização de água após as explosões de dinamite nas ~minas, pois existe a possibilidade de inalação de névoa com o pó e os gases e seu acesso fácil aos pulmões. :. PortaRto, os operários não devem penetrar na galeria onde ocorreu o "tiro de dinamite", antes que ,
.
t
A principal vantagem da lavagem da pedra britada é a eliminação da poeira, nociva aos operários e prejudicial à boa conservação dos equipamentos. Coloca-se um aspersor ou chuveiro na boca do britador primário e um tubo com orifícios no interior da peneira rotativa, ambos recebendo água sob pressão. Quando se faz a britagem usando água, emprega-se também um lavador para o p6 de pedra, a fim de retirar o excesso de material fino. Os lavadores são de vários tipos: de cone, de parafuso sem fim e de arrasto.
a névoa de pulverização
,
"assente",
como se costuma dizer.
15.7 DOENÇAS PROVOCADAS PELA RESPIRAÇÃO DE POEIRAS SILICOSAS
15.5.1 Lavador de cone ,
.
15.5.2 Lavador tipo parafuso sem fim Consta de um recipiente metálico na forma de calha e no qual existem um ou mais eixos sobre os quais são fixados helicóides de chapa de aço. A lavagem é efetuada pela ação da superfície dos helicóides, que, animados de movimento de rotação, carregam o pó de pedra de uma extremidade a outra da calha, recebendo-o impuro de um lado e descarregando-o limpo do outro lado, após misturá-Io com a água, que é introduzida permanentemente no recipiente e que carrega consigo, através da abertura de saída, as impurezas do pó de pedra.
15.5.3 Lavador de arrasto No lavador em questão, a lavagem do pó de pedra faz-se pelo seu arrasto contínuo numa draga de a1catruzes; o rejeito é eliminado juntamente com a água, e o pó de pedra lavado cai diretamente no silo. Tabela 15.1 Equipamento
(
Eficiência
Filtros de tecido Precipitadores eletrostáticos Lavadores:
(%)
99 99
. Venturi
. Torres com borrifadores e ciclones úmidos Multiciclones
-
As medidas apontadas para evitar que a poeira silicosa das pedreiras e das perfurações em túneis e
; galerias de mineração sejam respiradas devem-se à necessidade de preservar as pessoas contra sérias enfermi:, dades, que vão desde a irritação da mucosa dos olhos até as graves doenças dos pu!mões e até do fígado , e do baço. A silicose ou fibrose nodular do pulmão decorre da inalação de sílica, principalmente na faixa de tamanho de 1 a 3 micra. Não sendo englobadas e eliminadas pelas células fagocitárias, as partículas acabam por alojar-se definitivamente nos alvéolos pulmonares, provocando a chamada fibrose, dificuldades respiratórias, enfisema, endurecimento fibrótico, que representam um quadro clínico de prognóstico sombrio, culminando com a insuficiência respiratória grave ou aguda.
Consiste num tanque de fôrma cônica, suspenso sobre molas, dispostas de maneira a equilibrar o seu peso total, inclusive o peso da água e de uma determinada quantidade de pó de pedra. A medida que o pó de pedra se acumula no fundo do tanque, o peso do conjunto aumenta, as molas cedem e o tanque, descendo ligeiramente, aciona uma válvula de descarga, e o pó de pedra sai pela parte inferior do cone. O material muito fino rejeitado sobrenada e sai, juntamente com a água, por uma calha de descarga, enquanto o pó de pedra beneficiado é recolhido a um silo.
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~
POLUiÇÃO
NA INDÚSTRIA
SIDERÚRGICA
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Poluição na Indústria Siderúrgica 16.1
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o PROCESSOSIDERÚRGICO
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A indústria siderúrgica tem como objetivo final a produção de aço em suas múltiplas variedades. O aço varia desde o tipo de aços doces ou moles homogêneos, que contêm 0,1 a 1% de carbono, até os aços duros e temperados. que contêm 1,5% de carbono. Os aços ditos especiais, além do carbono, contêm quantidades variáveis de manganês, enxofre, fósforo, silício e outros elementos. Os aços-lisa possuem propriedades especiais, as quais se devem à inclusão de um ou mais dos elementos J como o manganês, níquel, cromo, molibdênio, vanádio, silício, tungstênio, cobalto etc. O primeiro estágio na produção de aço é a fabricação do ferro gusa ou ferro lingote, o qual se realiza no alto-forno. A produção de ferro requer evidentemente o minério de ferro, a pedra calcária, para extrair a maior parte das impurezas do minério e do coque, e o coque, que é o combustível. Estes materiais são dispostos em camadas no interior do forno onde se realiza a fusão do minério. Para suportar o enorme peso do minério e do calcário, é necessário que o combustível possua grande resistência mecânica. O material que atende a este requisito é o coque. O coque é produzido na coqueria da própria siderúrgica, destilando ou. carbonizando o carvão mineral a ser transformado, o que se realiza em grandes fornos verticais, dispostos em fileiras, da coqueria. Cada forno da coqueria recebe, mais ou menos, uma carga de 10 toneladas de :1 carvão, o qual é aquecido por gás combustível contido em câmaras adjacentes. Após 20 horas, toda a matéria volátil que representa 25 a 35% do peso do carvão terá sido expulsa. O coque ainda quente passa do fomo a vagonetas, onde é resfriado com água, para que não continue a to. arder em contato com o ar. É em seguida armazenado para ser depois despejado no alto-forno. O gás quente que sai pela parte superior do alto.forno é conduzido em dutos a resfriadores e coletores, onde é submetido a um processamento ou destilação para obter, a partir do mesmo, o alcatrão de hulha, o benzol. a amônia, a naftalina e outros produtos importantes. O gás residual após a extração dos produtos mencionados é utilizado como combustível em aplicações !. metalúrgicas da própria usina e eventualmente para consumo doméstico também. ,i.. O consumo do ar na indústria siderúrgica é muito grande, o que explica a quantidade de gases produzidos e que devem se~purificados. Para se fazer uma tonelada de lingotes de aço necessita-se de uma tonelada de coque, duas toneladas de minério de ferro, meia tonelada de ca1cárioe cerca de quatro toneladas de ar. Para cada tonelada de ferro gusa ou ferro de lingote, o alto.forno produz seis toneladas de gás e meia \';:! tonelada de escória. O gás que sai por cima é tratado de modo a ser depurado de quase todo o pó. Aproveita-se" .. parte desse gás para queima nas estufas, e o restante é aplicado no aquecimento do ar que entra no alto.forno ." ~
.A1>o DE CO.'
'
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.
Flg. 16.1 Seção transversal de um alto. forno para produção de ferro em lingoles. (Cortesia de Bethlehem Steel Export Corporation.)
\
Vejamos,
em que consistem estes processos.
16.1.1 Processo Bessemer Emprega o conversorBessemer.que é um receptáculoem forma de pêra, de três ou mais metros de
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""". .bono'" 0;". , 1omdo;""rio~"" do","ri>l "O'''rio , ".."do '" "'''';'.
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permite inclinar.se para receber o metal derretido e esvaziar o aço ao terminar o "sopro". No fundo do
,
conversor existem pequenos orifícios, dispostos numa base de formato especial de material refratário, através dos quais se faz passar uma corrente de ar sob forte pressão. Ao atravessar o metal líquido, o ar oxida ou queima alguns dos elementos inconvenientes contidos no ferro, expulsando-os até o grau de pureza exigido pelo aço que se está processando. As impurezas escapam sob a forma gasosa e de fumos e devem ser captados e eliminadas: ou se misturam com a escória, a qual é, em seguida, removida.
1;1"~: '. , ". . ,r ' '" ~,'. . .,.
e para aquecer os vários tipos de fornos, além de acionar, em certos casos, turbinas a gás da própria usina. A Fig. 16.1 mostra um esquema simplificado de um alto-forno, apresentado no Folheto 167.P da Bethlehem Steel Export Corporation. O ferro de lingote, que sai do alto.forno, contém quantidades consideráveis de 'carbono, silício, manganês/
resumidamente,
f
16.1.2
Processo
Siemens-Martin
. É o mais empregado por permitir o emprego em larga escala de sucata de fe rro e . da a~.s 11 as~cla enxofre . e outros elementos. Para . . converter . os lingotes .d de ferro em aço,b fé necessário realizar fuma elimin~ção ,.lingotest de ferro,.d lingote ou . gusa. O forno Siemens-Martin ' denominado "o p en hearth " Ou daç~: e lare/raab erta Id I d Ó dos d d parcla os e em,entos mconvementes, me Jante OXIaçao e extraçao so orma gasosa ou em orma e XI ''<'., ,. er capacl a e supenor a 200 toneladas e mede algo como 22 m de comprime t 6 7 d' derretidos, constituindo uma certa modalidade de escória. . . ~'. ,\ largura. n o por a m e
-
A fabricaçãodo aço se realizaem quasetodasas aciariaspor um dos seguintesprocessos: -
-
processo B.essemer; ." processo Slemens-Martm ou
-
processo do forno elétnco, com temperatura de até 1.76O"C.
.
" open hearth , com temperatura \
~
0'
-
do aço entre 1.600 e 1.65O"C;
.-
pode
:
-~t r o Os fornos são dispostosalinhadamentecom portas para.cargado material(lingotese sucata). No lado 1 c posto a essas portas acham-sc as aberturas para "corrida do aço" tapadas com material refratário e ue <1.., ;:.'. ,~If "se abrem quanóo o aço se acha pronto para ser "corrido" ("corrida d~ aço"). q . O calor para o forno pode ser gerado Por gás natural " gás pobrc " ml' sturas d ,'"edo I . "e gases d acoquena . i'~'" .,' , s a tOhomos, alem do petróleo e combinações desses combustíveis. O combustível mistura.se com ar ..,.
'"
.i .'
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.
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"
358
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
POLUIÇÃO NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA
ar atmosférico e aos gases e outros contaminantes formados nos altos-fornos e nos fornos de fabricação do aço, como o forno elétrico a arco, o forno Siemens-Martin e o conversor Bessemer. Costuma-se distinguir, entre os poluentes provenientes dos fornos de fabricação de ferro e de aço, os
( V.DO
DE CARO"
i
-
contaminantes de combustão e os
-
contaminantes
:f ~.
Os primeiros derivam de materiais introduzidos no forno, como o óleo, a graxa e outras impurezas
t
Os contaminantesde refino são particuladose principalmente fumos e óxidos dos componentesdas
;
~'~'I.,
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'l~ ~l ~~I ;~"I .~)f, c;.r~.~
na sucata, além, naturalmente,
do próprio combustível
empregado
no processo
do forno.
ligas de aço em processamento.
Uma parte considerável dos gases quentes do alto-forno é aproveitada em operações de aquecimento t na própria indústria. Esses gases, com potência calorífica de 100 Btulpé cúbico, passam por trocadores de I calor os calpers e aquecem o ar de combustão, Ilue será introduzido no alto-forno. . Mas esse ar que sai do alto-fomo deve ser purificado pelo menos do material particulado, antes de . entrar nos trocadores de calor. Para isto, processa-se a purificação, ou limpeza, em três estágios, ou pelo menos nos dois primeíros dos que serão mencionados a seguir:
-
<:AMARAS DE COMPAOV~O
do refino.
:
, contidas
LADO DE COADA
-
.i"
.-
-
'.-
captação dos particulados maiores em cãmaras de sedimentação, câmaras inerciais ou ciclones; purificação em torres de enchimento ou lavadores; . purificação com lavadores Venturi e precipitadores eletrostáticos.
Durante o armazenamento, <>deslocamento do minério e do carvão e' o carregamento do alto-forno, uma considerável emissão de particulados cuja captação apresenta dificuldades de ordem prática. ; Empregam-se filtros de manga de algodão ou de fibras sintéticas para'a depuração do ar carregado desses poluentes. Os contaminantes de refino são formados na fabricação do aço, tanto na fundição quanto na aciaria propriamente dita. Nos fornos, o material particulado é constituído principalmente por óxidos dos elementos constituintes da liga. Do converso r Bessemer saem partículas pesadas de óxido de ferro com diâmetro em torno de 100 micra e que logo precipitam. Outras, porém, constituídas por óxido de ferro formado pela oxidação de ferro volatilizado, formam uma fumaça alaranjada com partículas inferiores a 0,3 mícron.
; ocorre Flg. 16.2 Esquema transversal de forno Siemens-Martin. (Cortesia de Bethlehem Steei Corporation.)
quente, em queimadores colocados nas extremidades do forno e que funcionam alternadamente a intervalos de cerca de um quarto de hora. O processo requér usualmente umas 12 horas. Quando a análise das amostras confirma que o aço está devidamente refinado com o teor de carbono desejado, procede-se à "corrida". Destampa-se então a abertura do escape e o aço derretido é vertido em um "panelão" de aço revestido internamente com material refratário. A escória sai ao final, caindo nutp recipiente adjacente ao "panelão".
16.1.3 Processo de forno elétrico
Tabela 16.1 Partículas e poeiras emitidas em usinas siderúrgicas e recursos usados para captá-Ias Emissão antes do Eficiência controle Tipo de equipamento aproximada Operação Ib/t de produto antipoluidor (%)
É usado em geral na produção de aços finos de ligas, aços inoxidáveis e aços-ferramenta. Podem sei de dois tipos:
-
De arco elétrico, basculantes ou inclináveis. O forno é de forma circular ou elíptica, e a corrente elétrica é levada ao banho de metal por meio de eletrodos de carbono ou grafite, que passam pelo teto do forno. Os arcos elétricos entre os eletrodos e o banho de metal fornecem o calor para a fusão do metal. De indução. O aquecimento se baseia no fenômeno de indução eletromagnética, não havendo, portanto, necessidade de eletrodos.
Alto-forno
16.2 Poluentes formados, depuração dos gases e separação do pó
Sinterização
A indústria siderúrgica é altamente poluidora. Além dos gases poluidores 502, N02, CO] e outros, lança na atmosfera, quando não é realizada a captação, quantidades enormes de particulados de minério, carvão e cinzas, como se vê abaixo:
. Coqueria . Sinterização . Alto-forno
. .
. Aciaria Fundição
. Calcinação \ "'-'
359
~
".,
Central
Equipamentos au. xiliares de sinteri. zação "Opell hearth" sem injeção de oxigênio "OPCIl hearth" com injeção de oxigênio Forno elétrico Forno a oxigênio e conversor Bessemer
Partículas,CO, 502, 50], N02, hidrocarbonetos Partículas,CO, 502, óxidode ferro Partfculas,CO2(22%) CO (26%), N2(50%)
Partículas, CO
Partículas, CO, N02
Partículas
termelétrica..Partículas,
CO, 502, N02, hidrocarbonetos
e aldeídos
A poluição nas usinas siderúrgicas ocorre, portanto, em razão do material particulado conduzido ao .\...
!ii
200
5,20 e 100 22 1,5,7,5 ou 20 9,3 4,5, 10,6 ou 37,8 20, 40 ou 60
Câmaras de sedimentação ou ciclones em série Lavadores Precipitadores eletrostáticos Lavadores tipo Venturi Ciclones Precipitadores em série com ciclones Ciclones
60
Precipitador eletrostático Lavador tipo Venturi Filtros de manga Precipitador .eletrostático Lavador tipo Venturi Precipitador eletrostático Filtros de manga Lavador tipo Venturi Precipitador eletrostático Lavador tipo Venturi
98 85-98 99
90 90 90 95 93
99 99 99 99
360
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
POLUiÇÃO NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA
Para captá-Ias, empregam-se filtros de manga, lavadores tipo Venturi e precipitadores eletrostáticos. A Tabela 16.1 foi apresentada em um Relatório do National Center for Air Polution Control (Cincinnati, EUA). Nela se acham indicados os equipamentos geralmente adotados para captura de particulados e poeiras e as eficiências (em %) correspondentes. O autorR.J. Wright, da Fuller Company, Pennsylvania, recomenda para controle da poluição as soluções que resumiremos a seguir.
revestido internamente com material refratário. É aplicado na produção de aços inoxidáveis. A captura e eliminação da grande quantidade de fumos e particulados é feita com os coletores de tecidos ou venturis de elevada energia ou lavadores de pratos. Também se usam precipitadores eletrostáticos.
Despejode metalnosmoldes
Fundição continua (lingotamento condnuo)
.
empregados filtros de manga de fibra de vidro com limpeza por jato de ar reverso. Também se usamSão coletores com aspersores.
Recebimento e annazenamento Filtros de manga (2,5 cfm de ar, para 1 pé quadrado de tecido). Podem-se usar filtros eletrostáticos e, excepcionalmente, lavadores.
. Transferência para o vagão para pesagem Tem sido usada nebulização de água, mas de modo a não umedecer excessivamente carros de pesagem empregam um pulsador fechado ou filtros de manga de descarga de 2,5:1 até 7:1 de cfm de ar/sq.ft de tecido.
Laminação Usa-se um coletor mecânico como pré-purificador e em seguida filtros de manga e lavadores. Observação:
os produtos. Alguns pulsativa nas razões
. Carros de descarregamento de minério no slto-fomo O despejo do material no alto-falante produz uma nuvem de pó que requer captação pelo menos 30.000 cfm. Empregam-se baterias de filtros de manga.
e filtragem
Os equipamentos empregados na captação de pó e depuração dos gases assumem enormes proporções nas indústrias siderúrgicas. Existem equipamentos com capacidade para tratamento de mais de 1.600.000 cfm de ar; baterias de três ventiladores de 2.500 cv cada um para as unidades de filtros de manga, contendo até mais de 5.000 mangas em Dacron, com 10 metros de comprimento por 30 cm de diâmetro. Dutos com cinco e até sete metros de diãmetro para condução do ar não são incomuns.
de
Coquerla . A detenção dos particulados dejóprendidos no despejo do carvão é realizada com lavadores de um ou vários estágios. O coletor primário deve ser altamente resistente à abrasão devido à dureza do particulado. O produto que sai do lavador é submetido a uma neutralização química de modo a possibilitar o reaproveitamento e recirculação da água. Já se tem tentado "enclausurar" a coqueira de modo a ser possível uma remoção completa dos gases. Os gases emitidos na transferência do coque quente para o britador e a peneira são conduzidos a lavadores ou filtros de manga. Alto-forno As emissões de particulados e gases têm sido atendidas com o emprego de precipitadores eletrostáticos, com velocidade de passagem de 2 ft por segundo, e também com lavadores com 25 a 35" de queda de pressão, ou filtro de manga 2,5:1 (ar/área de tecido) de tecidos sintéticos.
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S~terlzação Para os poluentes captados nas esteiras ou grades móveis usam-se lavadores ou filtros de manga. Na d~nominada "caixa de vento" existem produtos de combustão, coque abrasivo, fumos metálicos e fumaça de óleo, de modo que o tratamento é complexo. Todavia, como indicação geral, podem-se mencionar os filtros de manga, lavadores de alta eficiência e precipitadores eletrostáticos. Forno Slemens.Martin eletrostático
ou de lavadores
tipo Venturi
ou ainda filtros
de manga com tecidos de fibra de vidro ou náilon, na razão de 1,8 cfm por 1 sq.ft de área de filtro. Forno elétrico A remoção
.
Apósem captação junto aos moldes, o ar contendo fumo e poeiras passa por filtros de manga de fibra sintética, geral poliéster.
Matérias-primas Calcário, carvão, coque, minério de ferro, pellets.
A prática tem indicado o uso de precipitador
361
,.
de fumos emitidos nesse tipo de fomo tem sido realizada com
'i h'
. sistema usando coifa convencional; . sistema com captor em tomo dos eletrodos; . retirada simplesmente pelo teto do fomo.
'"
Os equipamentos mais usados no controle de poluição são os filtros de manga de fibras sintéticas e fluxo reverso. Usam-se muito fibras de poliéster e acrílico, e para temperaturas elevadas, também filtroS .# de fibra de vidro. Algumas siderúrgicas preferem lavadores Venturi e precipitadores eletrostáticos.
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CONTROLE DO ODOR
363
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tipos de odorantes. Produzem estes efeitos o carbonato de s6dio, a dimetilamina, o ozônio e o permanganato de sódio ou potássio. Oferecem riscos de corrosão e às vezes substituem um odor por outro. , Os precipitadores hidrodinâmicos Centricap são usados com sucesso na eliminação das causas do odor.
17.1.4 Adsorção
17
O carvão ativado é a substância -
mais usada nos filtros destinados
a coletar e concentrar
poluentes
muito
diluídos mas de odor desagradável. O carvão deve ser "reativado" antes que atinja a saturação. É usado para remover odores de fenol, acroleína etc.
Controle do Odor
17.1.5 Ozonização
l
A ozonização é mais eficaz quando o odorante é orgãnico ou tem uma origem orgânica, como nos processos de fermentação. Usa-se nas indústrias de borracha e onde é fabricado ou usado o fenol. r Em geral, o lançamento do ozônio se faz no duto de exaustão para o exterior, após o ventilador.
.!
;
.
17.1.6 "Mascaramento"
~
17.1 MÉTODOS EMPREGADOS A detecção e a medição dos odores dependem, em última análise, da sensação olfativa e de certas condições subjetivas que classificam os odores em "bons" ou "maus". O primeiro critério de avaliação de um odor é ser o mesmo agradável ou desagradável. Embora o odor seja um sinal de alerta quanto à presença de gases, existe o risco de que a percepção do odor seja alcançada ap6s um nível de intensidade em que já estarão ocorrendo danos ao organismo. Em alguns casos, os odores, mesmo que não acompanhados dos efeitos danosos imediatos à saúde, tornam o ar nauseante, desagradável e, mesmo, insuportável para uma maior permanência no local. A medição do grau de odor deveria levar em consideração quatro parãmetros: detectabilidade, intensidade, aceitabilidade e qualidade. Existem instrumentos que permitem estabelecer uma ordem de grandeza da concentração do "odorante" pela comparação do mesmo com o ar puro (sem odores). O controle da poluição sob o ponto de vista de odor realiza-se por um dos seguintes métodos:
--
combustão absorção adsorção ozonização "mascaramento" diluição Vejamos
, O "mascaramento" consiste em misturar-se um produto especial, em geral.às águas de lagoas ou valas, i de depuração de resíduos, com a finalidade de atenuar, disfarçar ou mascarar os odores que delas emanam. f Oferece o risco de tornar irreconhecível a presença de gases tóxicos, ficando as pessoas indefesas à sua ação.
17.1.7 Diluição No interior de recintos, odores não-tóxicos podem ser reduzidos a níveis aceitáveis por uma diluição : maior, graças a taxas de ventilação ou número maior de renovações horárias 17.2 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO. PRODUTOS EMPREGADOS CAUSADORES DE MAUS ODORES E RECURSOS ADOTADOS PARA ELIMINAR ESSES ODORES
17.2.1 Indústrias químicas
.
Tintas
-
eti! benzeno,
acetona.
. Resinas,vernizes- fenóis, acetato de benzilo. . Borrachas- neoprenoe outras borrachassintéticas.
em que consistem
Solução:
estes métodos.
. Combustão catalítica, na qual os odores orgânicos são queimados a baixas temperaturas com o auxílio de catalisador metálico. A razão odor/ar deve ser de 1.000 a 1.500 ppm sob a forma de vapor.
17.1.1 Combustão Se o gás for combustível, o mais econômico será aproveitá-Io no aquecimento de um forno ou fornalha de caldeira. É bom observar que a eliminação do odor s6 será completa se a oxidação for total.
17.2.2 Polpa e papel Processo Krafl. Produz H~.
17.1.2 Incineração térmica ou catalítica
me til mercapten
e dimetil sulfito.
.
Soluções: Realiza-se a oxidação de odorantes combustíveis, transformando-os em COz e vapor d'água. Para remover os odorantes não-combustíveis, adiciona-se um combustível e conduz-se a mistura a um incinerador. A incineração térmica é boa solução quando existirem particulados combustíveis ou resíduos de catalisadores venenosos (mercúrio, zinco, chumbo etc.), os quais se procura reaproveitar. . Os solventes inorgânicos incombustíveis não podem ser eliminados por incineradores catalíticos, uma vez que não são afetados pelos catalisadores.
Saindo de digestores: queima a 1.200'F em incinerador a gás. . Saindo de el-aporadores de múltiplo efeito: lavagem de gases não-condensáveis em meio alcalino. . Saindo de evaporadores de contato direto: oxidação de liquor negro por aspersão de ar em reator de escoamento contínuo.
17.2.3 Petroquímica
17.1.3 Absorção
Poluentes: mercaptans.
Quando se trata de grandes vazões de gases solúveis em baixa temperatura, de aSl!ersão ("borrifo"), mesmo quando os poluentes forem combustíveis. As vezes se adicionam 111,
à água dos lavadores
certos produtos
adotam-se
químicos que neutralizam
lavadores e torres ou oxidam alguns
SH~. amônia
Soluções: i . Incinemçcio ('awlíti('{/0/1 térmica. sendo esta última usada para hidrocarbonetos clorados e outros gases " difíceis de queimar. I~
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
364
( (
. Para amônia, usam-se torres de aspersão ou outros tipos de lavadores, . Precipitadores hidrodinãmicos.
\
Observação: Os mercap/ans são compostos orgânicos sulfurados de fórmula geral R-S-H. constituição análoga à dos álcoois, sendo que o enxofre suhstitui-Ihes o oxigênio incolores, dotados de odor infecto.
.
de enxofre reduzido,
( "-
"18
17.2.4 Cortume Poluen/es: compostos
(
São tio-álcoois c possuem da hidroxila. São líquidos
( \
"Ejetor de Ar ou Bomba de Jato
ácido capróico.
(
Soluções:
.
Para remoção completa dos sulfuretos, usa-se a adsorção com carbono só é válida para baixo teor de odor/ar, da ordem de 2 a 5 ppm. A remoção de ácidos capróicos requer métodos de incineração.
ativado
ou alumina.
Esta técnica
. Precipitadores hidrodinâmicos.
17.2.5 Indústria farmacêutica Poluen/es: aminas, compostos de enxofre reduzido. . Recomendam-se métodos de incineração, especialmente combustão catalítica, se o calor recuperado ser usado. Caso contrário, usa-se o carvão ativado para eliminação do mau cheiro. . Precipitadores hidrodinâmicos.
puder
17.2.6 Indústria têxtil Poluen/es: formaldeído., uréia, amido.
.
Filtros de carvão ativado impregnado com permanganato poluindo o ar. A ozonização é outra solução.
de potássio
absorvem
o formaldeído
que estiver
17.2.7 Fábrica de conservas e produtos alimentícios
. ..
O deslocamento de ar ou outros gases contendo material pulverulento abrasivo ou substâncias corrosivas pode exigir material especial para os ventiladores, o que os encarece. Surge então a opção pelo emprego de um eje/or, dispositivo que recebe ar limpo vindo de um ventilador e permite a transferência de energia . desse ar motor ao gás que se pretende deslocar, sem que o ventilador sofra a ação do ar poluído. . O ejetor, às vezes designado por bomba de jato, consta essencialmente de um bocal injetor troncônico que conduz o ar motor, colocado no interior de um tubo convergente-divergente (Venturi) ligado por uma extremidade ao tubo que traz o gás poluente e pela outra ao tubo que conduzirá o gás poluente mais o ar injetado à atmosfera ou a um sistema adequado de tratamento. Existem ejetores que, para a obtençáo do vácuo necessário a fim de que o gás poluente chegue aos mesmos e para a comunicaçáo da energia necessária para que o fluido final (gás poluidor mais ar limpo) escoe em encanamentos ou dutos, utilizam o ar proveniente de um ventilador ou de um compressor e, .. em certos casos, o vapor, e mesmo a água. A Fig. 18.1 representa um ejetor. O ar poluído penetra em 1 e o ar motor em 2.
produtos
nitrogenados,
decomposição
de compostos
orgânicos e putrefação
bacteria'na.
( f ( (
\. (
;ii
( (
Sejam:
Solução:
Poluentes:
!
(
QI a vazão de ar aspirado, em mJ . çl; Q2 vazão de ar motor; PI e P2as pressões em "I" e "2" respectivamente (kgflm-2). QI ,;, SI . VI e Q2 = S2 . VI si:o as equações de continuidade.
\
A potência
(
(
do ar motor é dada por
(
Soluções: Combustão catalítica, caso os produtos' nitrogenados não-combustíveis possam associar-se ao combustível (p.ex.: o hidrogênio) antes que a mistura entre no incinerador. Ozonização.
E efetiva
na remoção de odores bacterianos
na água com concentrações
de apenas 0,5 ppm.
I
N,
~
~
( 1
(o.)
1181
Precipitadoreshidrodinâmicos.
de gorduras
\. (
17.2.8 Preparo de gorduras e graxas animais Decomposição
I
(
e óleos animais.
\ \
..
Solução: Incineração catalítica ou térmica. Precipitadores hidrodinâmicos.
t Flg. 18.1 Ejetor usual.
( Q2 (ar molor) Vem de um ventilador
ou compressor.
( ( (
-,_o
f.-. ..
'j
366
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
EJETOR DE AR OU BOMBA DE JATO
Tabela 18.1 Medidas do ejetor da Fig. 18.1.
V2 PI a pressão total com a qual o gás chega à cãmara do ejetor, igual a P. (estática)
Tamanho
Com rimento (Dolel!adas)
n..
A
1 2 3 4 5 6
15 18 21 25 31 37
B 2 2 2 3 3 4
367
C 25 30 35 43 53 63
+ -!... y;
2g
Diâmetro (Dolel!adas) E
F
10 12 14 17 21 25
G
4 5 5 6 8 9
2'/. 21/, 2'1. 31/, 4'/. 4'1.
H
I
6 7 8 10 13 15
13 15 17 22 26 31
Q2 a vazão fornecida
por um ventilador;
P4a 'pressão total na boca de saída do bocal e jetor cônico interno, igual a P 4(estática) .
v2 + ~ y; ~
Q, a vazão total, igual a Q\ + Q2' 'Façamos:
.1 p "~
I
[
183
I
A velocidade V3de saída do jato de ar no bocal do ejetor pode ser calculada pela fórmula de Alden:
-I
p
-~
1184
I
I
1' I
V," 114~
I
1".2 ]
(H')
O'=p'p.=-'Q2
1
onde S4é a área da seção de saída do bocal. 8=-= VI
Em geralse adota - = 3a6. Vz
1185
Sbocal
Área da boca de saída do bocal
S,on",or
Área da peça conectora (conector)
Calculam-se
18,6
P e P. e em seguida
O'=p'p.
No livro Fan Engineering, de T. Jorgensen, é apresentado um ejetor indicado pelo autor como sendo de eficiência comprovada. É o que se acha esboçado na Fig. 18.2. 7
P4- Ps
Q, p,- p,
,.
Entrando-se no gráfico da Fig. 18.3 com o valor de p, acha-se /) =
Sejam:
S !..
S,
QI a vazão de ar poluído a ser removido; Ps a pressão total a ser vencida com o auxIlio do ejetor, igual a Ps (estática) mais
do gás;
V2 ..2... . y, sendo yo peso específico 2g
. .'
\
lU o
3,0
/
lU
~
O, : 0,+0. dt ~ 2 a 2,a vezes de Ic
to.
'" 6 de
2,0
3«
1,0
livre"
o li) lU a: >
a 7 de
Ânguloa , d. 4° a 6° S2'" Se
Flg. 18.2 Ejetor proposto por R. Jorgensen na obra Fan Engineering (Bufallo Forge Co.).
1--
~lU
poro." e atrito de$~a~Qo medlo
0,1 Fig. 18.3 Grandezas para projeto do ejetor.
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0.7 0.8 d:
~S,
I
368
EJETOR DE AR OU BOMBA DE JATO VENTILAÇÃO
(
369
INDUSTRIAL
( je
*~ f%>! {(%) ':';c I . ... /" (rendimento ;:-.. 100 @ f mox U):s I -..t. ~ O I .../" I " O!;; 75 I '" - % do Pr.~soo" d. shut- oft
~
I
50
ê3g
25 11
/
/
2
: Com estes valores, entrando no gráfico da Fig. 18.3, obtemos:
I
_u7 I I I1
p. (para shut-of!)
p.=
\ I I :
,p.efl
\ \
{mó..
I
25
75
50
/) =
\ \@
Sboca' Sconector
o
A descarga Q2 do fluido motor proveniente
Q mó.. 100
do ventilador
é dada por
Fig. 18.4 Curvas características do ejetor. I
A velocidade no bocal, ponto 4 na seção Sb' varia de V4 = 8.000 a 18.000 fpm. Fixando V4 e conhecendo-se Q2, acha-se a área Sb' Calcula-se, então,
Q,.;
1181
I
I
A pressão no bocal, isto é, no jato (P4) é
Se --- Sb 6 A curva de variação da pressão em função da vazão para o ejetor é uma reta definida pelas coordenadas correspondentes às duas situações extremas e que são:
.lp,.~+p'l ,
EJ
-
"Shut-off', isto é, com registro fechado, Q, = O, e neste caso a pressão é máxima. Percentualmente ~ Pressão no trecho anterior ao bocal (ponto 3)
-
100% (ponto A) na Fig. 18.4. "Descarga livre", registro totalmente aberto, Q, é máxima (100%) e a pressão é zero (ponto B)
Observa-se, na Fig. 18.4, que o rendimento máximo lImáxocorre com 50% da descarga com 50% da pressão de shut-off. isto é, de Pmáx'
P3
p=
11em função de /)
sendo Cd o coeficiente de descarga do bocal.
C~
S ~ para situação de atrito méSe dio. Para lImáxobtém-se /) = 0,25, valor em geral adotado, embora se possam adotar valores menores até 6 = 0,15, para se ter um ejetor menor, sacrificando, naturalmente, o rendimento. Para o traçado da curva de desempenho p = f(Q), consideramos o e;~tor com o máximo rendimento e, neste caso, calculamos: A curva da Fig. 18.5 mostra a variação do rendimento
=~
livre e, portanto,
Área de saída do bocal do jato Sb
=
Podemos
[s..
p (para descarga livre)
usar a fórmula empírica de Jorgensen:
1096,5'Cd y(ar) V---;:
1
.A.
íYM
18.9 I
I
2
Onde Q2- Vazão motora (lb/min); ar - Peso específico do ar (lb/pé3);
?
--
P4 ~olegadas de coluna de água; Sb Area da boca de saída do bocal (pé2).
50 o o .... z ...
Adota-se
40
Se (seção do conector)
'" S2 (seção do tubo curvo do ejetor antes da redução).
30
o z ... 20 li::
I I : 7móx. I I I I
10 0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
.r:~Se
I
Flg. 18.5 Variações de rendimento 7Jcom 11.
!i --
MEDIÇÕES
EM VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
371
19 Medições em Ventilação Industrial Flg. 19.1 Miniindicador MSA de monóxido de carbono.
-
19.1 NATUREZA DAS MEDIÇÕES Podemos distinguir duas modalidades de medições:
amostras
a) Monilorização de gases. É a operação de determinação, com aparelhos especiais, dos níveis ou taxas de gases existentes no ar, a fim de que se possa verificar se os mesmos se acham abaixo ou acima dos limites estabelecidos por lei ou recomendados em normas consagradas. Se estiverem acima desses limites, providências deverão ser tomadas. Em alguns casos, a medição dos teores gasosos é realizada no recinto ou local onde existem pessoas trabalhando nas proximidades do equipamento ou instalação que provoca a poluição. Em outros, pretende-se conhecer os níveis dos gases, particulados e vapores externamente às edificações industriais, na saída das chaminés, nos limites da área industrial ou fora dela, para uma avaliação dos riscos a que os empregados na indústria ou os moradores e a população em áreas vizinhas ou próximas possam vir a estar sujeitos. A falta ou deficiência de tratamento dos gases expelidos pode afetar locais relativamente afastados, ampliando o campo dos malefícios da poluição atmosférica. b) Medições de grandezas físicas próprias ao escoamento do ar (poluído ou não) em dutos, na saída de grelhas ou aerofusos, na entrada dos captores, cabinas de pintura etc. São importantes as medições da velocidade, da pressão, da vazão, das temperaturas (bulbo seco o,u bulbo úmido), da umidade relativa e do ponto de orvalho.
19.2 MEDIÇÃO DOS NÍVEIS DOS GASES PRESENTES NO AR Os gases cujo teor no ar mais se procura comumente
-
Miniindicador
de H2S. Oferece leitura digital de concentração
de H2S no ar, de O a 200 ppm.
- Indicador de oxigênio, modelos 245R e 245RA. Mede a concentração de oxigênio na atmosfera na faixa , de 0-25%. Estes modelos são indicados para medição de oxigênio em aplicações industriais e áreas onde
detenninar
remotas são freqüentemente
solicitadas.
1- Alarme de gás combustível,modelo 100. É usado para monitorar atmosferasonde haja possibilidade de serem encontrados gases e líquidos inflamáveisem mistura com o ar. Fornece infonnaçõesde teor
I
"
t
de solventes, sendo aplicado, por exemplo, no processamento de algodão, soja, borracha; em indústrias químicas, petroquímicas, de tintas etc. Em pátios de armazenamento de combustível, mede o teor de gasolina ou de outros vapores,
GLP etc. existentes
i,- Sistema Remoto BRD 500. Monitoriza e detecta:
na atmosfera.
t
'.. '. ". '.
CO2 (modelo BDR 570); H2S (modelo BRD 580); HCN (modelo BRDE 60); CI2(modelo BRD 590), gás combustível (BRD 520) (hidrogênio, metano, GLP).
Os sensores remotos enviam sinais elétricos para um painel de controle localizado na sala de controle ,(Fig. 16.3). '. A Dynasciences fabrica monitores de gases empregando transdutores eletroquímicos, isto é, dispositivos ,farádicos capazes de detectar seletivamente vários tipos de gases. Fazem parte de sua linha de produtos: ia) analisador
simples de gases, modelo p300, utilizado para medição de S02' NO.. N02 e Oú
são:
Oxigênio, O2
Anidridosulfuroso,S02
Óxidos de nitrogênio, NO. Monóxido de carbono, CO Gás cianídrico, HCN -Cloro, CI2 - Metano, CH4, e outros gases combustíveis GLP (gás liquefeito de petróleo)
-
Existem instrumentos portáteis e sistemas de monitorização, com controle remoto, para detecçãe de certos gases. Esses equipamentos são fabricados no Brasil. Assim, por exemplo, a empresa MSA do Brasil, Equipamentos e Instrumentos de Segurança Ltda., fabrica, entre outros instrumentos portáteis, os seguintes:
-
Miniindicador de monóxido de carbono e luminoso.
'-
Ver a Fig. 19.1.
-
Mini CO IV
-
dotado de mostrador digital e alarme sonoro Flg. 19.2 Alarme de gás combustível MSA, 'Modelo 100.
372
MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
373
(
.'
.
A concentração de gás pode ser medida tomando-se por base a diferença entre as intensidades dos dois sinais refletidos. Existe um sistema m6vel de monitorização que consta de um emissor de raios faser, um rastreador receptor tipo telesc6pico, um fotomultiplicador, um minicomputador para preparo e arquivo de dados e um sistema eletrônico para as medições e controles. Este equipamento é instalado em um veículo. A medição da poluição causada por partículas em suspensão na atmosfera tem sido feita com sucesso pelo Método Amostrador de Grandes Vofumes (HiVol) e pelas redes automáticas de monitoramento Beta, e manualmente
pelo Método Ótico de medida de refletância.
-
A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB, tem aplicado em São Paulo o chamado Modelo Receptor-Balanço de Massas Químicas para quantificar, qualificar e identificar as fontes de poluição por material particulado. Neste processo são coletadas amostras de poeira abaixo de 2,5 micra e separadas de poeiras compreendidas entre 2,5 e 10 micra e das poeiras totais, que incluem as maiores de 10 micra. As amostras colhidas são, em seguida, pesadas e analisadas por raios X, que permitem identificar cerca de 30 elementos. Os elementos não-sensíveis aos raios X são identificados pelo cromat6grafo iônico e pelo analisador de carbono. Os dados referentes às propriedades físico-químicas do poluente são processados em um computador e cotejados com outros colhidos nas diversas fontes: chaminés, veículos, pátios de descarga e armazenagem de material pulverulento etc., já implantados no programa. O pesquisador obtém ao final, no terminal do vídeo ou impressora, informações sobre os diversos elementos componentes da massa química de poluentes.
Fig. 19.3 Sistema de sensores remoto MSA Série BRD 500 para múltipla detecção de gases.
b) analisador duplo de gases, modelo p301, para monitorização de SOz, NO., NOz eCO; c) sistema de monitorização portátil, modelo pl00D, para SO) e NO,; d) sistema compacto para monitorização do ar, modelo pl00A, para SOz, NO.. NOz e CO, mostrados na Fig. 19.4.
19.4 MEDIÇÃO DA VELOCIDADE
denominada
DO AR
fator de densidade do gás (d
V
= 4.005yPressão
(
{ (
(
( { ~ (
=
1 para o ar puro -em condições
normais de temperatura e pressão) e a pressão dinãmica Hd ou Pd em pol. de água, podemos calcular a velocidade do ar em pés por minuto pela f6rmula
I
(
(
É usado na determinação da velocidade em dutos, em geral com a finalidade de, a partir da velocidade e da área da seção de escoamento, calcular a vazão. O tubo de Pitot consta na realidade de dois tubos concêntricos, medindo o tubo interno a pressão total existente na corrente de ar e o tubo externo apenas a pressão estática. Ligando-se o tubo externo e o tubo interno a um manômetro em V, o desnível Hd entre a pressão total e a pressão estática é a pressão dinâmica ou altura representativa da velocidade. a grandeza
(
(
19.4.1 Tubo de Pitot
Conhecendo-se
(
(
A velocidade do ar pode ser medida com o auxílio do tubo de Pitot ou com placas de orifício e bocais calibrados, além dos anemômetros de palhetas giratórias e dos velômetros de palheta oscilante. Vejamos os dispositivos mais usados:
A Detector Electronics do Brasil fabrica detectores de gás combustível (Modelo C7061) e de gás sulfídrico .(Modelo C7062) e os controladores correspondentes que monitorizam os sinais emitidos pelos sensores e ativam as saídas adequadas em resposta à detecção de gás que exceda a um nível predeterminado. A medição do teor de poluentes em locais de acesso difícil ou praticamente impossível se realiza com os chamados processos de "telemedição". O engenheiro Wilson Barbosa de Oliveira, da Petrobrás, publicou o trabalho Tefedeterminação de Pofuentes na Atmosfera (Instituto Brasileiro de Petr61eo, IBP, publicação 8.03), no qual resume os progressos alcançados neste assunto e indica vasta bibliografia. Analisa as técnicas modernas de multifreqüência e as técnicas de raios faser.
(
( ( ( ..
( \
dmâmlca
I
(fpm)
/19.1
Quando o ar não se acha nas condições normais de temperatura e pressão, deve-se corrigir a pressão dinâmica Pdem função do fator de densidade d
I
( ( í,
Fig. 19.4 Sistema compacto para monitorização do ar, da Dynasciences.
(
Id-~x~1 19.3 TELEMEDIÇÃO
11921 <
COM LASERS f
Hb = pressão atmosférica em polegadas de Hg t = temperatura do ar em 'p
Existe um equipamento denominado Lidar (Light Direction and Ranging), que opera segundo o mesmo princípio do radar, porém emprega feixe energético da região ultravioleta do espectro. O Electric Power Research Institute (EPRI) desenvolveu um sistema de monitorização baseado no Lidar e que se denominou Dial (Diferencial Absorption Lidar), com a finalidade de determinar o teor de SOz, NOz, COz e outros gases na atmosfera a distâncias de até 3 km do equipamento de medição. Cada gás absorve luz ou energia em determinada faixa de comprimento de onda. O grau dessa absorção pode ser expresso matematicamente e se relaciona tanto com a concentração do gás no ar quanto com o comprimento de onda da energia absorvida. O sistema Dial emprega dois feixes de raios faser, sendo um sintonizado para uma faixa de forte absorção do gás pesquisado, e outro, para uma faixa de fraca absorção.
A velocidade,
no caso, será calculada
'l
por
( ( I
V
= IOM~
I
(Cpm)
11931
( (
J
L
r f
374
VENTILAÇÃO
INDUSTRIAL
MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
375
i* ,.
{ 5"
=16o
.
O'25~'~'
r-
Pressõo
- Pr8Ss~oEstático =
Total
press40
Dlnômico
2,500"=801
1~"=10
~-r
A-'
90"! 10
i
Diômetro 0,125"
o ,156 fi Rod.
-
8 furos - 0,041 de diâmetro igualmente espaçados e sem rebarbas.
Obs. :
30mm
HzO
8 m m HzO = 30 mm ps = Pd o 22,lm.s-lde velocidade
do ar
SEÇAO A'A
Press~o Total
-8
externo x bitolo 21 8 as
-
mm HzO
Pressõo
- (- 38
Estática
= PressCo
Dinâmica
mm HzO ) = + 30 mm HzO
Pressõo Está, ico
Ci) ! Pressõo
Tato I
Fig. 19.5 Tubo de Pitot padrão.
~
Flg. 19.7 Mediçãodas pressõescom tubo curvocontendolíquido. à atmosférica,
e a pressão corrigida pode ser calculada por
e a pressão dinâmica será
Pdin= -8 - (-38) = + 30 mmHp
I
p..,...
.p
x
. -;;.
I
('01.",0)
1194
I
o tubo de Pitot oferece precisão aceitável para velocidades abaixo de 600 a 800 fpm. A Fig. 19.5 mostra um tubo de Pitot padrão, com as dimensões principais. Observa-se que a abertura na extremidade posterior do tubo permite a medição da pressão total p/, e que a derivação lateral conduz à medição da pressão estática p." (ou H,). Para compreender como se pode medir a pressão dinâmica com o tubo de Pitot, rememoremos o que, no Capo li, vimos par!i o caso dos dutos. Seja'a Fig. 19.7 a. O ar está sendo insuflado e temos três tubos curvos, A, B e C. O tubo A, com a abertura no eixo do tubo, fornece a pressão total P,ota',digamos, de 38 mmH20; o tubo B, adaptado à parede, mede a pressão estática p.", digamos de 8 mm Hp. Ligando um tubo tal como o C, obteremos diretamente
a pressão dinâmica Pdin = 38
-
8
=
Consideremos, agora, a Fig. 19.8. Em a temos o primeiro caso. Foi instalado um tubo de Pitot do modelo da Fig. 19.5, em um duto de aspiração, mas tampou-se a derivação lateral, que é usada para medida da pressão estática. Logo, a pressão medida é a pressão total negativa R" isto é, o vácuo relativo no duto. No segundo caso, b, observa-se que foi fechada a saída superior de medida da pressão total. Portanto, .,
a coluna de água no tubo curvo mede a pressão estática p.., = R.. O terceiro caso (c) mostra o tubo de
Pitot instalado com as duas saídas ligadas em A e B ao manômetro de tubo curvo. O desnível Rd é a . pressão dinâmica em mmH20 (ou do líquido contido no tubo curvo).
30 mmH20.
Se o ventilador for instalado como um exaustor (Fig. 19.7 b), teremos no duto uma pressão inferior
,0
G
0,026 o 0,082 o 0,146 o 0,226 o 0,342 D
~
.+. 0,658 o 0,774 0,854 0,918 0,974
f.,.. --.~.
o D D D
Fig. 19.6 Localização de pontos para medição com tubo de Pitot em duto circular.
Flg. 19.8 Medição das pressões com tubo de Pitot. . (b) Pressão total abaixo da atmosférica. (a) Pressão estática abaixo da atmosférica. (c) Pressão dinâmica.
( 376
MEDiÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
19.4.2 Anemômetro É usado para determinação da velocidade, e portanto da vazão, em aberturas e passagens amplas de ar, sendo desaconselhado para medição em dutos de dimensões pequenas, devido à,obstrução que provoca. O instrumento consta de uma hélice ou rotor de palhetas, colocada em um pequeno tubo e ligada por um trem de engrenagens a um sistema de mostradores, que dão diretamente a velocidade do gás. Mede velocidades da ordem de 200 a 3.000 pés/minuto, havendo modelos que medem velocidades mais baixas. Existem anemômetros convencionais de leitura direta e anemômetros eletrônicos e digitais. Estes instrumentos medem impulsos elétricos desenvolvidos por um transdutor capacitivo. Os impulsos alimentam uma unidade indicadora onde são integrados, de modo a poderem operar um medidor convencional. Alguns tipos também registram graficamente as medições efetuadas. .
377
Os velômetros em geral são calibrados para as condições normais de temperatura e pressão. Se a tempe. ratura variar de mais de 3Ü"Facima ou abaixo de 7Ü"F,e a altitude for maior que 1.000 pés, convém realizar as correções correspondentes. Sejam d a densidade do ar na altitude considerada e t a temperatura do mesmo, em graus Fahrenheit. , Temos
.
(
(
Veloctdadereal (V,) = Ylid.''Vd
=
{ ( \
(
fT
Velocidade real (Y ,)
(
{ Y IIda.
. ~460530+ t
{
A Fig. 19.11 mostra várias aplicações do velômetro em sistema de dutos, exaustão, tanque de galvanização e cabine de pintura. A Fig. 19.12 mostra detalhes da instalação do velõmetro para realização das medições.
(
(
19.4.4 Anemômetros de fio quente ou termoanemômetros
Baseiam-se na variação da corrente elétrica em um condutor, quando varia a temperatura. Ouando ( uma corrente de par passa em volta de um lio aquecido, a retirada de calor do fio depende da velocidade do escoamento do ar, e, portanto, a temperatura do fioe sua resistênciavariam também com a velocidade.O Anemothenn [
~ ~
Fig. 19.9 Anemômetro portátil King-Marine Modelo KW-820 B com sensor remoto ligado a um cabo blindado com 15 metros de comprimento. Campo de medição: 0-110 km/hora.
( ( (
19.4.3 Velômetros
( Os velômetros são anemômetros de lâmina oscilatória muito usados em medições de campo devido à sua portabilidade, ampla escala de leitura e possibilidade de medições imediatas. São, também, designados por anemômetros defletores. Conforme o acessório que se adapte ao velômetro, este pode medir pressões estáticas e uma extensa faixa de velocidades de escoamento. Os velômetros modelo 6006 AP-M/S, ALNOR, medem velocidades do ar nas faixas 0-1,5/6,25/12,5125/50m/s e possuem seletor de faixas e sondas Pitot. A Fig. 19.10, mostra um velõmetro com seus acessórios.
'\
\ SISTEMA
DE INSUFLAÇAo
TANQUE
COM
CHAPAS
,
IMERSAS
EXAUSTÃO
{ ( <
( ( SISTEMA
DE EXAUSTÃO
CABINE
DE PINTURA
( Flg. 19.10 Velômetro com acessórios.
Flg.
19.11 Aplicações
do velômetro em medições nos sistemas de ventilação (ACGIH).
" :.
.L
378
VENTILAÇÃO
MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
INDUSTRIAL
.,. ::D~ .,
Air Me/er mede velocidades do ar entre 10 e 8.000 fpm e diretamente a pressão estática numa faixa de 9-10" de coluna de água positiva ou negativa. Funciona com energia elétrica da rede ou fomecida por baterias.
19.4.5 Anemômetros de par termelétrico
-......
~~
379
o princípio é o mesmo do tipo anterior, com o seguinte complemento:
-,-..~
-
um par termelétrico mede a temperatura de um elemento aquecido e colocado na corrente de ar; um outro par mede a temperatura
do ar em escoamento.
Entre as ligações aquecidas e não-aquecidas dos pares, estabelece-se uma diferença de potencial. O ar em escoamento tende a esfriar o par termelétrico aquecido, reduzindo a diferença de 'potencial gerada. A tensão ("voltagem") gerada permite a medição da velocidade de escoamento. Existem instrumentos deste tipo para medição de velocidades, na faixa de 10 a 2.000 fpm e valores até maiores. 19.5 MEDIÇÕES
DE VAZÃO
19.5.1 Tubo de Pitot Vimos que, com um tubo de Pitot, podemos determinar, pela pressão dinâmica, a velocidade de escoamento. Uma vez conhecida a velocidade, o diâmetro e, portanto, a área da seção de escoamento do ar,
pode-se, pela equação de continuidade Q = S' V, determinar a vazão. Existem, entretanto, outros dispositivos para medição da vazão em dutos. Vejamos
alguns.
19.5.2 Placas de orifício A placa de orifício é um disco com um orifício central colocado no duto. De um lado e outro do disco existe uma tomada para um tubo que se liga a um manômetro de tubo curvo vertical ou inclinado. A Fig. 19.14 mostra um medidor de placa de orifício da Conaut (representante da Turbo-Werke). Mede vazões de gases de 12 a 16.000 m3fh, em dutos de até 16" de diâmetro. '+ .+,
Fig. 19.12 Aplicações do velõmetro na medição d~ velocidade de escoamento do ar. "
Flg. 19.14 Placa de orifício PLACA DE ORIFíCIO
Conaut 16.000, mFurbo-Werke) Ih.
12 a
19.5.3 Placa sensora com transdutor pneumático Para vazões de 90 a 420.000 m3fh em dutos de até 40" de diâmetro, permitindo o uso para gases em temperaturas de até ISO-C.
a Conaut fabrica o medidor NOVA,
19.5.4 Ilotâmnetros São medidores de vazão constituídos por um tubo troncônico contendo um fIutuador que é uma esfera ou corpo de forma especial. Ao passar o fluido no interior do tubo, o fIutuador se desloca, indic,ando', em uma escala graduada, diretamente a vazão. , Fig. 19.13 Anemômetro de fio quente. ,',,:-::k.
.
Ao escoarno rotâmetroumadeterminadavazão,o fluidosubmeteo flutuadora forçasquesão equilibradas
pelo peso do mesmo.
380
MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
381( ~
o rotâmetro pode ser intercalado verticalmente na tubulação que conduz o fluido (líquido ou gás), como se vê na Fig. 19.15, ou em bypass, de modo a poder adaptar-se a tubos de até 20" de diâmetro, como se vê na Fig. 19.16, onde é mostrado um rotâmetro DOMOX H262, da Conaut, para vazões de gases de 1 a 6.000 m31h.
(
~
~~~,NNE:~~
~
,._-
~
(
MANOMETRO I N CLI N A D o
( ( {
DUTO
DUTO
( Flg. 19.19 Medição da pressão total com manôme-
Fig. 19.18 Medição da pressão estática com manômetro inclinado.
tro inclinado.
{
\ I (
( PANZAXE2a
DOMOX
"(
H262
Fig. 19.16 Rotâmetro Conaut (Turbo-Werke) 1 a 6.000 m3/h.
Fig. 19.15 Rotâmetro Conaut (Turbo-Werke) 4,5 a 3.000 m31 h.
{
Fig. 19.17 Rotâmetro tipo R-3a de OMEL Ind. e Comércio S.A.
~
( 19.5.5 Outros dispositivos de medição
( Flg. 19.20 ManÔmetro aneróide Magnehelic.
Os medidores Venturi e os medidores de boquilha são mais empregados em laboratórios de ensaio do que em medições rotineiras de descarga em sistema de ventilação. Os manuais de hidráulica e de mecânica dos fluidos dão as dimensões características e a expressão da vazão e a maneira de calcular o coeficiente de descarga que aparece nas fórmulas.
( (
pode vir a apresentar falha, necessitando A Fig. 19.20 mostra um manômetro
de calibragem periódica. aneróide da Magnehelic,
com escala de até 15 polegadas
de água.
\
19.6 MEDIÇÃO DA PRESSÃO (ESTÁTICA) 19.7 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA A medição da pressão é útil na determinação da perda de carga ao longo de captores e dutos. Serve também para se determinar a pressão estática em ventiladores e para cálculo da vazão do ar em captores ou dispositivos de exaustão. Vimos que com o tubo Pitot se pode medir a pressão estática, além da pressão total. Os instrumentos que medem a pressão estática são os manômetros. Os mais comuns são o de tubo em U, o de tubo inclinado e o manômetro metálico/fechado, tipo aneróide. Esses três tipos de manômetros podem ser adaptados a um tubo de Pitot, para medição das pressões estáticas, total e dinâmica.
Existem termômetros de máxima com escala de -15 +5O'C, outros de -30 a +50'C, e de mínimo,( de -15 a +4o-C. São fabricados conjuntos de termômetros padrão tipo DECR, compostos de oito termômetros em escalas parciais de -38 até 360'C. ( A medição de temperaturas elevadas de gases em estufas, fomos, dutos de exaustão e chaminés é feita com pirômetros, que, por sistemas elétricos, fazem a indicação a distância, e em certos casos graficamente. ( 19.8
MÉTODOS
19.6.1 Tubo em U Pode ser usado e enchido de manômetro.
com vários líquidos: água, m~rcúrio,
A FEEMA publicou o
e óleo especial
ADOTADOS
PELA
FEEMA
-
FUNDAÇÃO
DE ENGENHARI&
(
Manual do Meio Ambiente, no qual são apresentados, com clareza e detalhes!,
os métodose os procedimentosde medição,cálculos,amostragem,ensaioe análisedo ar para determinaçãó de certo número de poluentes. Mencionaremosos títulos de algunse recomendamosa consultaao Manual, para a obtençãodasinformaçõesimpossíveisde seremcondensadasnestecapítulo. \
Deve-se evidentemente usar o líquido para o qual a escala foi estabelecida ou fazer a correção correspondente às densidades. São portáteis e não necessitam calibragem. Precisão: 0,1" H10. Para uina maior precisão de leitura, usa-se o manômetro em U com um dos lados inclinados com declividade de 1 para 10. Precisão: 0,005" H20.
.. MF516.Rl.. . .
19.6.2 Manômetros tipo aneróide ou de diafragma Para pressões até 15 e mesmo acima de 20 'polegadas de coluna d'água, pode-se usar o manômetro tipo aneróide. Lê-se diretamente na escala a pressão. A desvantagem é que, sendo um dispositivo mecânico, ",
DE MEDIÇÃO
ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE DO RIO DE JANEIRO álcool, óleo, querosene
<
~
- Determinação - Determinação,
da Umidade do Gás, em Chaminés. \ em Chaminés, da Concentração de Partículas no Gás. Determinação Visual da Opacidade das Emissões Provenientes de Fontes Estacionárias. ( MF 517.RO - Determinação da Concentração do Dióxido de Enxofre no Gás, em Chaminés. . MF 518.RO - Determinação da Concentração do Dióxido de Enxofre e da Névoa de Acido Suljürico nd, Gás, em Chaminés. . . MF 519 RO Determinação da Concentração de Dióxido de Nitrogênio no Gás, em Chaminés. (
MF 514.Rl MF 515.Rl
( C
384
TABELAS
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
ÚTEIS
385
" Tabela 20.7 Velocidade
Tabela 20.3 Volume e capacidade Unidades do sistemainglêsl
Equivalente métrico
1 pé cúbico (cu.ft) 1 galão americano 1 galão imperial 1 polegada cúbica (cu.in) 1 barril
28,317 litros = 0,028 m3 3,7853 litros 4,546 litros 16,387 cm3 119,215litros = 42 galões americanos
Medidas
Equivalente inglês
m-étricas
1 litro
1 m/s 1 mls lftls 1 ftlmin 1 knot
Unidades inglesas
Equivalente métrico
Unidades inglesas
1 grão (grain)
lança
1 slug lança (ounce)
64,8 mg 0,4536 kg 14,594 kg 28,35 g
Unidades métricas
Equivalente inglês
1 grama 1 quilograma peso (kgf)
llb
= 7.000
grãos (gr)
= 16onças
Unidades métricas
2,205 Ib = 35,27 oz
1 kg 1t
= 8 oitavas
llibra-peso
1 tonelada
métrica
1.000kg
1.000 kgf
(
= 0,514mis
Símbolos
( Grandeza
M.Kf.S.
C.G.S.
M.T.S.
S.I.'
Comprimento
metro (m)
centímetro (cm)
metro (m)
metro (m)
Tempo
segundo (s)
segundo (s)
segundo (s)
segundo (s)
Equivalente métrico
Massa
M.Kf.S. de massa
grama (g)
tonelada (t)
quilograma (kg)
28,35 gramas 0,454 quilograma
Força
quilograma.força (kgf)
dina (dyn)
stenio (sn)
newton (N)
Momento
kgf. m
dina . cm
sn. m
metro' newlon (m' N)**
Pressão
kgf/m2
bária/cm2
Trab. ou energia
quilogrâmetro (kgm)
erg
sn. m
joule (J)
Potência
kgmls
ergls
sn . mis
watt (W) = J/s
Equivalente inglês
=
(
= 0,3045 mls = 0,00508 mls
Denominações
Tabela 20.5 Peso
20,4 Massa
= 3,28 ftls
Tabela 20.8 Sistemas de unidades de medidas
1 t = 1 dm' = O,ootm' = 1.000cm'
Tabela
\
= 196,85 ftlmin
(
0,0353 pé cúbico = 61 pol.3 0,264 galão americano 0,220 galão imperial 1,308 jarda cúbica = 35,31 pés.3
1 m3
(
15,43 grãos = 0,053 onça 2,205 libras peso 0,984 tono bruta 1,102 tono líquida
=
(
(
( (
=
dinalcm2 piezo (pz)
\
paseal (Pa) = N/m2
solm2
(
= N. m
( (
.Sistcma Internacional ou Giorgi ou M.K.S.A. "Ou: N.m
Tabela
20,6 Pressão
Tabela 20,9 Correspondência das unidades S.I. 1 bária 1 pé de colunad'água
= 1 libra por pé quadrado (p.sq.ft) 1 libra por paI. quadro (1 psi) 1 atm de 29.922 paI. de mercúrio (760 mm de mercúrio) 1 paI. de mercúrio 1 pé de altura d'água do mar 1 pé de altura d'água 760 mm de mercúrio 1 paI. de altura d'água a 62'F 1 atmosfera 1 libra de água por pol. quad. a 62'F 1 paI. de altura de mercúrio 1 kgflcm2 1 kgflm2 1 metro de coluna d'água 1 mm de coluna d'água
= = = = =
=
~
0,001019 glcm2 62,425 libras por pé quadrado 0,4335 libras por paI. quadrada 0,0295 atmosfera 0,8826 pai. de mercúrio a 3Ü"F 713,3 pés de ar a 32'F e pressão atmosférica 0,01602 pé de coluna d'água 2,307 pés de coluna d'água 33,9 pés de altura d'água 14,696 psi 1,133 pés de coluna d'água 1,026 pés de coluna d'água pura 62,355 libras por pé quadrado 0,43302 libra por paI. quadrada (psi) 29,922 paI. coluna de mercúrio0,5774 onça = 0,036.085 libra por pol. quadrada 1,083 kgf. cm-2 = 14,696Ib/sq. in 2,3094 pés de coluna d'água 0,49119 libras por pol. quadrada 14,2233 Ib/sq.in (ou psi) 0,9678 atm 10 metro de coluna d'água 0,204 Ib/sq.in (ou psi) 0,1 kgf . cm-2
1:1.S.1. 1m 1s 1 kg lN lN'm 1 Pa 1J lW
(
M.kf.S.
C.G.S.
M.T.S.
1m 1s 0,102 u. M.Kf.S. 0,102 kgf 0,102 kgf . m 0,102 kgf/m 0,102 kgm 0,102 kgm/s
102cm ls lü3 g IOsdina 10' dina-cm 10 ILb 10' erg 10' ergls
1m 1s 10-3 I 10-3 sn 10-3 sn . m 10-3 pz 10-3 sn . m 10-3 sn . m/s
(
( ( /"
\
(
Tabela
1 kgf . m-2
( ( C ( (
20.10 Múlitplos e submúltiplos
1012
10'
10"
lü3
102
10'
10-1
10-2
10-3
10-'
tera T
giga g
mega M
quilo k
hecto h
deca da
deei d
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mili m
micro IL
.-
10-'
1012
nano n
pico P
( -:.,~
~
-
.-f.
-.-
",
-
--
- -
-
C"'
I
"'''''
386
,
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
TABELAS
. Tabela 20.11 Vazão ou descarga 1 cfs 1 cfm 1 cfm 1 cfm 1 gpm 1 m'lh 1 m'/s 1 m'/s 1 m'/min 1 m'/min
0.0285 m'/s 0,472 IIs 0.0285 m'/min 0.000472 m'/s 3.7854
Tabela
20.14 Viscosidade
cinemática
= 0,093 m'/s
= 0.01em'/s = 1cSt
0.5886 cfm 35,31 cfs 2.118,9 cfm 264,2 gpm 35,314 cfm
Tabela 20.15 Viscosidade dinãmica
Tabela 20.12 Força
1 IbIs . ft 1 Ibf . slft'
= 1,488Pa . s = 47,88Pa.s
lkglm.s 1 centipoise 1 centipoise 1 Pa. s 1 Pa. s 1 Pa. s 1 Pa. s 1 kg/m. s 1 kgf . sim' 1 kgf . sim' 1 kgf . sim'
= lPa.s
1 kgf . sim'
1 N (Newton)
lN lN lN llbf llbf 1 kgf
0,225 Ibf 7,233 poundal (pdl) 0.102 kgf tOO.ooodinas 4,448 N 32,174 (pdl) 9,807 N
Aceleração padrão g = 9,807 mls' = 32,174 flls'
Tabela
:~ ( !~
(. ..
'.
r~
(
(~
., '"
.. ~
,. ~ ,
lin WG 1 mm ca 1 m ca 1 mm ca 1 inHg 10 cm ca 1 mmHg 1 mbar latm 1 atm 1 atm 1 atm 1 atm 1 kPa 1 Pa 1 kPa 1 kPa 100 kPa llbf/ft' 1 PSI 1 kPa 1 kgflmm' lMPa 1 kgf/mm' 1 PSI
1 bária . 1 kgf/cm' 1 mmHg
= = = =
= 3.386 kPa
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
1 kPa 133,3 Pa 100 Pa 101.325 Pa = 101 kPa 760 mmHg 29,921 inHg 101.325 Pa = 101 kPa 10.332 kgf/m' = 1 kgf.cm' 4,015 in WG = 0.1 mca 0,102 mm ca = 1 N/m' 0,295 in Hg = 10 cm ca 7,502 mmHg 0,987 atm 47.880 Pa 6,895 kPA 20,885 Ibf/fr 9,807 MPa 0.102 kgf/mm' 1.422,33 psi 0,0007 kgf/mm' 10 Pa = 100kPa = 10-'N/m' = 1 kgflem' 100 kPa = 14,22 psi = 1 bária 133,3 Pa
Tabela
0.01 dyn . slcm' 0,001 Pa . s 0,672 lb/s . ft 0,021 Ibf slft' 0.102kgi sim' 10 poise
= 0,672 Ib/s ft = 98.07 poise = 0,206 Ibf . slft'
.
= 6,590Ib/s ft
1 kcallm' 'C 1 kcallm' 'C 1 Btullb 'F 1 kcallkg 'C Btullb 'F Btulft' 'F 1 kJlkg 'C 1 kJlkg 'C 1 kJ/m' 'C 1 Btulft' 'F
Tabela
20,17 Condutividade
.
1 Btulft h 'F 1 kcal/m
. h 'C
1 W/m 'C 1 W/m 'C 1 Btulft
4,187 kJ/m' 'C 16,02 Btulft' 'F 4,187 kJllg 'C 4,1g7 kJ~ -C kcallkg 'C 67.066 kJ/m' 'C 0,239 Btullb 'P 0,239 kcall_kg'C O,U15Btulft' 'F 0,0624 kcallm' 'C
. h 'F
térmica
= 1,731 W/m 'C = 1,163 W/m 'C = 0,578 BTU/ft . h 'F = 0.860 kcallm
.h
'C
= O,672kcallm' h 'c = 1,488 Btulft . h 'F
cal (pequena caloria)
kWh
cv . h (cavalo:hora)
kgm
Btu
107 3,60 . 101' 4,19 . 107
tO-7 2.78 . tO-14 2.39 . 10-8 1 2,78 . tO-7 2.39 . 10-1 1 8,60 . 10' 3,60 . 1Q6 I 4,19 1,16 . 10-.
1.02 . 10-1 1.02 . tO-I 3,67 . 10-' 4.27 . 10-1
3.72 . 10-1. 9,48 . 10-11 3.72 . 10-7 9,48 . 10-4 1,34 3,41 . 10-' 1,56 . 10-' 3.97 . 10-3
0.98 . 10' 2,68 . 101' 1,05 . 1010
9,80 2,68 . 10. 1.05 . 10'
I 2,74 . 10' 1,07 . 10'
3,65 . 10-. I 3,93 . 10-4
1
(conforme
20.16 Calor específico
1 kcal/m . h 'C
~~._._--
= = = = = =
erg joule kWh cal (pequena) 'kgm cv.h Btu
Tabela
= 9,807 Pa . s
20.13 Pressão
249.1Pa 1 kgflm' 9.8 kPa 9.807Pa
1
Joule
erg
= 10,764 ft'/s
111)1
387
Tabela 20.18 Conversão de unidade de trabalho. energia e calor Vale
1 ft'/s 1 centistoke 1 m'/s 1 mm'/s
ÚTEIS
2.72 . 10-. 7.45 . 10-1 2.93 . 10'
2,34 6.41 . 10' 2,52 . 10'
. 10-' 2,54 . 10' 1
9.29
20.19 Fatores de conversão
o Manual da Técnica de Bueiros e Drenos,
Multiplicar Are Are Atmosfera Atmosfera Atmosfera Atmosfera Cavalo vapor Cavalo vapor Cavalo vapor Cavalo vapor Centiare Centímetro Centímetro quadrado Centímetro quadrado Centímetro cúbico Centímeiro cúbico Centímetro cúbico Centímetro cúbico Centímetro por segundo Dina Galão americano Galão americano Galão americano Galão americano Galão americano Galão americano p/minuto Galão americano p/minuto Grama-força Jarda Jarda Jarda Jarda Jarda quadrada Jarda cúbica Jarda cúbica Jarda cúbica por minuto Jarda cúbica por minuto Libra Libra Libra de água Libra de água Libra por pé Libra por pé quadrado
da ARMCO)
por 0.02471 100 76 10 333 14,70 33,9 1.014 0,7457 33 000 550 1.0 0.3937 1.076 x 10-'
0,1550
2 642 x 10-' 3'531 x 10-' 6:102 x 10" 1,308 x tO'. 0,032 81 1.02 x 10-' 3.785 3.785 x 10-'
0.1337 231 4,951 x 10'3 0.063 08 2,228 x 10-'
980,7 91,44 0.9144 3,0 36.0 0,8361 764,6 0,7646 12,74 0.45 0,4536 444,8 0.01602 27,68 1.488 4.882
para obter Acre Metro quadrado Centímetros de coluna de mercúrio Quilograma-força por m' Libra por pol. quadrada Pé de altura d'água Cavalo vapor (métrico) Quilowatt Pé Pé
. libra . libra
por minuto por segundo
m' Polegada Pé quadrado Polegada quadrada Galões americanos Pé cúbico Polegada cúbica Jarda cúbica Pé por segundo Grama-força Litro Metro cúbico Pé cúbico Polegada cúbica Jarda cúbica Litro por segundo Pé cúbico por segundo Dina Centímetro Metro Pé Polegada' Metro quadrado Litro Metro cúbico Litro por segundo Pé cúbico por segundo Quilograma Dina Pé cúbico Polegada cúbica Quilograma-força por metro Quilograma-força por m'
"tl'l
390
VENTILAÇÃO
TABELAS ÚTEIS
INDUSTRIAL
(conforme
Tabela
Tabela 20,19 (Continuação) Fatores de conversão o Manual da Técnica de Bueiros e Drenos, da ARMCO)
1 HP.hora Multiplicar
por
para obter
Tonelada Tonelada Tonelada Tonelada Tonelada Tonelada
907,2 2000 1016 2240 1000 2205
Quilograma Libra Quilograma Libra Quilograma Libra
curta curta longa longa métrica métrica
= = = = =
1joule
20,20 Conversão
de temperaturas
Tabela
1.' . Dada em 'F, conversão para 'C 5 'C = ('F 32) 9
-
lppm
2.' . Dada em 'C, conversão para 'F 9 'F = ('C) + 32 5
-
1 Btulh
= 3,968 kcal/h
lkW 1 kW lkW 1 kW
= 1,341 HP = 102 kgmls = 1,360 CV
= 1,0 x 10' erg
= O,73761b . ré = 9,486 x tO- Btu
20.21 Concentração
= = = =
de poluentes
= 1 parte de vapor ou gás por milhão de partículas de ar, por volume, a 25' C e 760 mmHg, = tO.& m3/m3 = 0,000001 m3/m3
-
2.547 Btu 1,98 x tO-' Ib . pé 2,684 x tO.6 joule 641,7 kcal 2,737 x 10' kgm
importantes
= 0,101972 kfm = 2,39 x tO- kcal
1 watt-hora Tabela
20.22 Equivalências
391
1 mg/m3
= 1 miligrama de substância
1 mpppc
em volume = 10.000 ppm = 1 milhão de partículas por pé cúbico
1 parte de poluente por 10.000 partes de ar
1 mca 1 atm
= SEMA
FEEMA
= 3.412,12 Btulh = 859,845 kcallh
= 0,10 mca = 10kPa '" 0,1 kgf . cm'> '" 100kPa = 1 bária = 760mmHg
1 kPa (quilopascal)
por 1 m3de ar 1%
tO.4m3/m3
3,415 Btu 2.655 Ib - pé 0,8605 kcal 367,1 kgm
-
Tabela 20.13 Padrões de qualidade do ar ambiente, segundo a
-
Secretaria
Especial
do Meio Ambiente
(Portaria
n.' 0231 de 27/04n6)
Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente
-
e a
Rio de Janeiro
Valores referidos à temperatura de 25'C e à pressão absoluta de 760 mm de mercúrio Tabela
:
.,
"'
20.22 Equivalências
.
a) Óxido de enxofre (S02)
importantes
1 tlm2 1 kgflm2
= 0,0914 t/pé2 = 0,0624Ib/pé2
1 t/p& llb/pés3
= 10,936 tlm2 = 16,02 kg/m3
11/m2 1 kgm 1 cv 1 kg/cv 1 cv
= 0,0204 gaVpé2 = 7,233 Ib. pé
= 0.9863Hp = 75kgf . m/s
llb
1 gaVpé2 pé
= = = =
1 kcal = Cal 1 kcal = 427 kgm
= 3,968 Btu = 4,18 kJ
1 Btu
'" 0,252 kcal = 0,252 cal = 2,928 x tO" quilowatt.hora = 1,0548 kW
1 kcaVm2 1 kcaVm21h/'C
= 0,369 Btulpé2 = 0,206 Btulpé2/hI'F
1 Btulpé2 1 B tulpé>/hI'F
= 2,713 kcal/m2 = 4,88 kcal/m21h/'C
1 kcaVm3 1 kcallkgf
= 0,1123 Btulpé3 = 1,8 Btullb
1 Btulpé3 1 Btullb
= 8,899 kcal/m3 = 0,555 kcallkgf
1 atmosfera 1 atmosfera
= 1,0335 kg/cm> = 76 cm de Hg a O'C
1 atmosfera 1 atmosfera
= 14,7 Ib/pol2 = 29,92 pol. de Hg a 32'F
1 atmosfera
= 10,347 m de água 15'C
1 atmosfera
= 33,947 pés de água a 62'F
1 atmosfera
= 0,01 kgflmm2 = 1,0 kgflcm2
1 pé de água
= O,434lb/poI2
1 HP
= = = = = =
lCV
= 75 kgm/s = 0,735 kW
= 2,235 IblHp = 735,5 W = 0,986 hp
42,44 Btulmin = 550 ft Ibfls 33.000 Ib pé/min 10,7 kcaVmin 0,7457 quilowatt = 7.457 W 76 kgm/segundo 1,014 cv
.
1 HP lIb/Hp
48,905 Vm2 0,1382 kgm 1,0139 cv 0,447 kg/cv
80 microgramas
por m3
(0,03 ppm)
. média aritmética
anual.
. 365 microgramas por m3 (0,14 ppm) . concentração máxima em amostras de 24 horas, a não ser excedida mais do que uma vez por ano. Método de ensaio: MF 605 . Método da Pararrosanilina. b) Par/lcu/as em suspensão . 80 microgramas por m3 . média geométrica anual. . 240microgramas por m3 . concentração máxima em amostras de 24 horas, a não ser excedida mais do que uma vez por ano. Método de ensaio: MF 606. Método do Amostrador de Grandes Volumes (HiVol). c) Monóxido de carbono (CO) . 10 miligramas por m3 (9 ppm). concentração máxima em amostras de oito horas, a não ser excedida mais . ~p~~~~ 40 miligramas por m3 (35 ppm) . concentração máxima em amostras de uma hora, a não ser excedida mais do que uma vez por ano. Método de ensaio: MF 607 . Método de Espectrofotometria Não-Dispersiva de Infravermelho.
.
d) Oxidantes fotoqulmieos . 160 microgramas por m3 (0,08 ppm) concentração máxima em amostras de uma hora a não ser excedida mais do que uma vez por ano.
Método de ensaio: MF 608 . Método de Luminescência Química (corrigida para interferência devida a óxidos de nitrogênio e óxidos de enxofre). e) Partleu/as sedimentáveis . 1 miligrama por em>por 30 dias (1 mg/em>/30dias) em área industrial. 0,5 mg/cm2/30 dias. nas demais áreas, inclusive comerciais e residenciais. Método de ensaio: MF 609 . Método do Jarro de Deposição de Poeira.
.
.
LlCENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS
393
I
" à atividade exercida ou a escolha e montagem de equipamentos e aparelhagem antipoluição. O processo de licenciamento instituído através do SLAP é realizado em três etapas, como veremos a seguir.
21.3.1 LicençaPrévia- LP
21 Licenciamento de Atividades Poluidoras e Aprovação de Projetos de Sistemas de Controle da Poluição do Ar
21.1 ENTIDADE CONTROLADORA Cada Estado possui um órgão responsável pela preservação do meio ambiente e pelo controle da poluição, o qual estabe1ece normas e regulamentos para aplicação das leis federais e estaduais. Faremos referência ao caso do Estado do Rip de Janeiro. O projetista, ao elaborar um estudo ou projeto para outro estado, deverá preliminarmente procurar obter as informações, a regulamentação e o modo de proceder na apresentação e na aprovação de projeto de um Sistema de Controle da Poluição do Ar. No Estado do 'Rio, dois órgãos tratam do assunto, sob aspectos diversos:
-
a) A FEEMA Fundação Estadual de Energia do Meio Ambiente, vinculada à Secretaria de Estado de Obras e Serviços Públicos, responde pela Polftica Estadual de Controle Ambiental. Tem por objetivos a elaboração de projetos interdisciplinares de pesquisas, proposição de normas e padrões, treinamento de pessoal, prestação de serviços e orientação técnica ao público. Cabe à FEEMA o controle da qualidade do ar, notadamente o exame periódico de efluentes poluidores do ar. b) a CECA - Comissão Estadual de Controle Ambiental aprova e propõe ao Secretário de Estado de Obras e Serviços Públicos as medidas recomendadas pela FEEMA para utilização racional do meio ambiente. Recorrendo sempre ao parecer técnico da FEEMA, a CECA exerce o poder de polícia para prevenir e controlar a poluição no território do Estado do Rio de Janeiro. Autoriza, através de licenças, a instalação de equipamentos e atividades potencialmente poluidoras, quer sejam industriais, comerciais, agropecuárias, quer públicas, domésticas ou recreativas. 21.2 LICENCIAMENTO Toda empresa poluidora ou potencialmente poluidora do meio ambiente terá de ter suas atividades licenciadas. Considera-se poluição qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas, que direta ou indiretamente seja nociva ou ofensiva à saúde, à segurança e ao bem-estar das populações; crie condiçoes inadequadas de uso do meio ambiente para fins públicos, domésticos, agropecuários, industriais, comerciais e recreativos; ocasione dano à fauna, à flora, ao equilíbrio ecológico, às propriedades públicas e privadas ou à estética ou que não esteja em harmonia com os arredores naturais. 21.3 SISTEMA DE LICENCIAMENTO
DE ATIVIDADES POLUIDORAS
O SLAP fornece aos interessados assessoria técnica capaz de Ihes orientar a obtenção de financiamentos para a empresa até a sugestão de alternativas
-
SLAP
sobre aspectos que vão desde de localização mais propícia
- LI
-
( ( ( ( (
Identificados e especificados os dispositivos de proteção ambiental do projeto, deve o interessado, antes de sua implantação, requerer a Licença de Instalação, a qual é obrigatória, ao contrário da LP, que é opcional. A obtenção da Llimplica o compromisso, por parte do interessado, de manutenção das especificações constantes do projeto apresentado ou de comunicar eventuais alterações dessas condições.' '
21.3.3 Licença de Operação
( (
É concedida na fase preliminar das atividades, correspondendo à fase de delineamento dos projetos, quando ainda não foram detalhados aspectos relativos ao processo industrial a ser utilizado nem localização ou métodos de tratamento dos poluentes. A finalidade da LP é possibilitar o levantamento das condições para que o empreendimento possa prosseguir com segurança. Baseia-se exclusivamente nas iriformações prestadas pelo interessado, por parte deste, de que o projeto final será mantido em termos compatíveis com as condições em que a licença foi concedida. A LP é instrumento indispensável para a concessão de financiamentos especiais, destinados à aplicação de medidas antipoluição.
21.3.2 Licença de Instalação
(
( ( ( (
LO
Sua concessão autoriza, após vistoria, teste de operação ou outro meio de medição e confirmação de dados, a entrada em funcionamento da atividade poluidora e seus adequados equipamentos antipoluição. A continuidade da operação estará subordinada ao cumprimento das condições da LI e da LO. A Licença de Operação deve ser solicitada tanto para as novas atividades quanto para os projetos já implantados antes da instituição do SLAP. A FEEMA ou a CECA podem eventualmente exigir o Relatório de Influência no Meio Ambiente RIMA, em qualquer fase do empreendimento, para complementar ou instruir tecnicamente um pedido de licença. Justifica-se em casos de investimentos vultosos ou altamente complexos, quando se faz necessário o esclarecimento pormenorizado de todas as características do projeto, de modo a garantir o máximo de proteção ao meio ambiente e conciliar o desenvolvimento econômico com a preservação do qu~dro humano direta ou indiretamente envolvido.
-
21.3.4 Manual do meio ambiente
(
(
( ( / ( (
O manual publicado pela FEEMA apresenta os detalhes do que acima foi exposto, os modelos de requerimentos, as planilhas de informações, os mapas a serem preenchidos, os dados de cadastro industrial, os modelos de fluxogramas dos processos antipoluição e dos demais dados para o cadastramento da atividade poluidora. Apresenta toda a legislação pertinente ao licenciamento de atividades poluidoras, tanto no âmbito estadual quanto no federal. Na NT 603, o manual apresenta os Critérios e Padrões de Qualidade ,do Ar Ambiente. Além disso, expõe detalhadamente e com esquemas os Métodos de Referência para determinação dos teores de S02' NO" CO, oxidantes fotoquímicos e partículas em suspensão.
21.3.5 Instruções para apresentação de projetos de sistemas de controle da poluição do ar A IT 802, do Manual do Meio Ambiente, contém os Critérios para Apresentação de Projetos. As Instruções Técnicas (IT) seguintes detalham as exigências e condições a que se deve obedecer nos projetos dos seguintes sistemas de controle de poluição do ar:
.
. NT 803 NT 804
-
-
. NT 805 . NT 806 -
Sistema de Exaustão com Filtro de Tecido. Sistema de Exaustão com Lavadores e Outros Coletores Úmidos.
Sistema de Exaustão com Precipitadores Eletrostáticos. Sistema de Exciustão com Ciclones (ou outros Separadores Centrifugos a Seco), ou Separadores . Inerciais. . NT 807 - Sistema de Exaustão com Equipamento de Adsorção de Gases e Vapores. . NT 808 - Sistema de Exaustão com Incinerador de Vapor de Pós-queimador.
( ( ( ( ( ( ( ( ( \< ( \
1Iio8, .~
-=
,.
( 394
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
LlCENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS
395
(
Não caberia neste capítulo transcrever as instruções referentes aos seis sistemas acima referidos. Entretanto para que o leitor, antes de adquirir o manual, já tenha uma idéia do tipo de exigências formuladas e perceb~ o cuidado e rigor no esforço que a FEEMA dedica no sentido de que os projetos atendam às suas finalidades transcreveremos, a título de exemplo, a IT 803. '
21.3.6 IT 803 - Instruções para apresentação de projetOs de sistema de exaustão com filtros de tecido 21.3..6.1 Objetivo o objetivo desta instrução é estabelecer as condições de apresentação de projetos de sistema de exaustão com filtros de tecido, como parte do Sistema de Licenciamento de Atividades Poluidoras. ( {
21.3.6.2 Sistema de exaustão . 1. Fornecer um conjunto de desenhos, dimensionados e em escala, em vista plana e elevada, mostrando claramente cada equipamento de processo ligado ao sistema de exaustão, todos os dutos e suas conexões com o filtro e qualquer pré-captador. Mostrar todos os seguintes detalhes que se aplicarem, usando desenhos auxiliares, se necessário: A. Dimensões e formato de todas as coifas. Mostrar claramente a distância da coifa ao ponto ou área que emite contaminante. Mostrar todas as aberturas, principalmente a abertura principal da coifa. B. Diâmetro e dimensões das seções transversais e comprimentos de todos os dutos principais e ramificações. C. Localização, tamanho e formato de todas as curvas, junções e peças de transição. D. Localização, tamanho e formato de todas as outras peças que não sejam os dutos. Mostrar, também, todos os equipamentos de resfriamento (câmaras de spray, trocadores de calor, colunas de resfriamento etc.) E. Localização e descrição de todos os retentores, chicanas e controles similares. F. Localização, tamanho e formato de qualquer bypass ao redor do equipamento de controle. Descrever como opera, em que condições e por quanto tempo esses bypasses deverão ser usados. G. Localização de todos os ventiladores e sopradores. Especificar para cada ventilador ou motor: a. Ventilador: Fabricante, modelo, tamanho e "velocidade" (rpm), vazão de ar (m3/min) a ser movimentada e a pressão estática esperada (mmHzO). Fornecer uma tabela de capacidade para cada ventilador selecionado. b. Motor. Velocidade e potência (hp ou cv). H. Localização das unidades de filtração e pontos de saída. Se alguma câmara de sedimentação ou outro pré-captador for usado como parte do sistema, mostrar a localização destas unidades de filtração e pontos de saída.
21.3.6.3 Equipamento de controle 1. FQrnecer as seguintes informações e desenhos: A. Fabricante, modelo, tamanho, tipo e capacidade das unidades de filtração. B. Todos os dados e cálculos usados na escolha e projeto das unidades de filtração. C. Especificar que partes das unidades de filtração, se houver, são desligadas em qualquer tempo durante a operação. Dar os motivos e detalhes específicos. D. Descrever o método de disposição do material coletado e o procedimento a ser usado para prevenir perdas quando da limpeza ou esvaziamento das unidades de filtração. E. Temperatura dos gases ou ar que entram nas unidades de filtração. Se algum controle especial for instalado para manter a temperatura elou pressão dentro de certas faixas, especificar essas faixas e descrever o modo pelo qual o controle é mantido. F. Eficiência esperada da unidade de filtração para controlar os tipos de contaminílntes envolvidos. Fornecer dados apropriados. G. Queda de pressão (mm~O) através da(s) unidade(s) de filtração. H. Fornecer desenhos, dimensionados e em escala, de todos os planos e seções, necessários para mostrar claramente as unidades de filtração e o modo de operação. Detalhar os seguintes itens: a. Tamanho e formato das unidades de filtração. Mostrar o tamanho e o formato das entradas e saídas. b. Seções em que são divididas as unidades de filtração, se houver. Mostrar tamanho e formato de todos os detalhes internos importantes. c. Tamanho e formato de todos os dutos para passagem de gás ou ar e de tremonhas ou outras c
,,,,
partes usadas para conter os contaminantes coletados. d. Localização, tamanho e formato de todas as chicanas, retentores e equipamentos similares. e. Todas as considerações que de algum modo estão relacionadas com a eficiência das unidades de filtração. Explicar. fi Mostrar os mesmos detalhes dos itens a até e para qualquer separador centrífugo (ciclone) ou qualquer outro tipo de pré-captador a ser usado em conexão com as unidades de filtração. g. Tipo, tamanho, formato de disposição dos filtros. Mostrar os vãos entre filtros adjacentes. Indicar o método e a freqüência de limpeza. Mostrar dimensões de passarelas, se houver, e outros espaços para uso na troca de filtros e manutenção em geral. 2. Os desenhos e detalhes de cálculos de construção 'civil não são requeridos. Quando um equipamento comercial padrão for instalado, o catálogo do fabricante, descrevendo o equipamento, p?de ser apresentado como parte do item 21.3.6.3. Todas as informações requeridas acima, se não estiverem no catálogo, deverão ser fornecidas. Informações adicionais poderão ser solicitadas. 3. Após o recebimento de notificação pelo interessado, com aprovação do projeto, não poderão ser feitas . modificações nos planos sem nova aprovação da FEEMA.
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VI::~TILA<:ÃO
I~Dt:STRIAL
Catálogos AEROVENTO EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA. - Catálogo Geral de Produtos de Ventilação Industrial Coletores. Filtros, Ventiladores Cemrífugos etc. ' A. R. MOREIRA KEIM & CIA. LTDA. - Coletores de pó. ARNO ROTRON EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS LTDA. - Bulletins COM-OIOBR.030BR. 043BR, 050BR, ENGOIOBR. ARNO ROTRON EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS - Ventiladores e circuladores de ar. ATA COMBUSTÃO TÉCNICA S.A. - Coletor de PÓ. Ventiladores ATA. BÜHLER-MIAG - Direct pulse superjet-filter. CAPMETAL - Precipitado r hidrodinâmico Cemricap. C-E AIR PREHEA TER - Combustion Engineering Inc. - Dust Collector Systems. CEA. Carter-Day - Fly ash dry filtrarion. CONAUT - Medidores de vazão. CONAMSA - SISTEMAS DE CONTROLE AMBIENTAL S.A. (Sucessora de GEMA S.A.) DELTA NEU SAMECA - Materiais e equipamentos de ventilação. DEMAC - Equipamemos antipoluição. DETECTO R ELECTRONICS DO BRASIL LTDA. - Detecção de H2S c outros gases. EBARA CORPORATION - Products for steel industry. fan, blower. pump, fluid coupling -Japan - 1983. ENIPLAN INDÚSTRIA E PLANEJAMENTOS LTDA. - Desumidificadores e purificadores de gases comprimidos. EISEL EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA. - Vemiladores, Filtros. Lavadores de gases. FILSANEQUIPAMENTOSE SISTEMAS Tratamento de ar. FLÃKT TÉCNICA DE AR LTDA. - Ventiladotes HC. HCBB. HCBT. Lavadores de gases. FULLER COMPANY - Fuller air pollution control systems. GEMA (Conam S.A.) - Equipamentos industriais. secadores, ventiladores. dricooler, equipamentos para combate à poluição do ar. Filtros de manga. GENERAL RESOURCE CORPORATION Air purification methods. inc. super-jet fabric filter. Exaustor Axial. HERGEN S. A. Máquinas e Equipamemos HIGROTEC - Ventiladores Chicago Blower. Desumidifieação "Cargocaire". Ventilação. Filtros. HITACHI-LlNE IND. ELET. S.A. - Unidades Fan & Coil. HONEYWELL CONTROLS LTDA. - Filtros de carvão ativado. HURNER DO BRASIL - Compêndio Tecnol6gico Hurner. Ventiladores, tubulações, tanques, lavadores de gases em PRF, PVC etc. INDÚS:rRIA DE PLÁSTICOS REFORÇADOS BRASFIBER LTDA. Exaustores,lavadores de gases, tubulações, tanques. KOMPAC ENG. IND. E COM. LTDA. -Sistemas Incinex de destruição térmica. KOPPERS - Eletro~tatic.Precipitators, Baltimore 3, Maryland. LUW A - CLIMA TECNICA S.A. - Filtros, ultrafiltros. equipamentos de tratamento do ar e ar condicionado. METALÚRGICA VENTISIL VA LTDA. - Ventiladores, Exaustores. Filtros, Equipamentos antipoluição - Tubulações. MSA DO BRASIL - Equipamentos e Instrumentos de Segurança Ltda. - Sensores para H2S, O, S02' NO. e outros gases. NEU AERODINÃMICA IND. COM. LTDA. -Equipamentos para captação de 1'6. Ventiladores centrífugos. Transpone pneumático. Tratamento de gases e poeiras. NORTORF MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS LTDA. - Equipamentos para jateamento. PEABODY HOLMES LTDA. London, Baghouse for large volumes. PENN DOMEX - Centrifugal roof exausters. Séries X, A, B & C. Form G-68, Engineering Bulletins, DMXA, 88-4. PRECIPITRON - Eletronic Air Cleaner. SMACNA - Low VelocílY Ducl S/andards, 4th. Ed. STRINGAL - EQUIPAMENTOS E REVESTIMENTOS INDUSTRIAIS Ventiladores, lavadores de gases SL. SULZER DO BRASIL S.A. Ventiladores axiais tipo PV. Equipamentos para ventilação e tratamento de ar. TAMISA HIDROAEROTERMOTÉCNICA ENGENHARIA E COMÉRCIO LIDA. TECNOPLÁSTICO BELFANO LTDA. - Ventiladores,lavadores, depuradores de gases, Venturidro. THE BR YAN DONKIN COMPANY LTD. - "S" Type centrifugal compressors SG, Simple-Stage Centrifugal Blowers. TROX DO BRASIL, Ind. de Aparelhos de Climatização Ltda. - Catálogo 1112.76/2SIMa. Ventilação, Filtragem. TORIT MANUFACTURING CO. - Torit Dust Collectors, Minnesota, EUA. TRORION S.A. - FILTROS DE AR Fileral. VOITH .- Equipamentos para ventilação e tratamento de ar poluído. Cleaner air with Precípitron, the eletronic air WESTINGHOUSE ELECTRIC & MANUFACTURING COMPANY cleaner.
"
Indice Alfabético Os números em negrito referem.se a locais onde o assunto é tratado mais extensamente. Os números em itd/ico referem.se a inserções fora do texto (legendas, quadros. dísticos, notas etc.).
-
-
-
-
-
A ABNT, 28, 83,120, 15ó, 195,285 Absorção, 283, 325, 362 Ação ciliar, 22 Acetaldeído, 348 Ácidos orgãnicos anidros, 10 Aço, chapa de, 159 Aços-liga, 356 Acril-aldefdo, 348 Adesividade, 8 Adsorção. 9, 283, 328, 363 . a seco, 346 Adsorvedores ou adsorsores, 9, 328 Aerodispersóide, v. aerossóis Aerossóis . adesividade, 8 - adsolção, 9 - carga eletrostática, 9 - comportamento das partículas de área, 6 evaporação e condensação, 6 . . tamanho, 6 - densidade, 9
-. --
-. modalidades,5 ventiladores, 195
Agressividade biológica, 282 Agressividade química, 271 Água . acidez, 340 - mudança de estado da, 47
-perfuração
da rocha,
35t
Alcalino duplo concentrado, 344 Alcatrão de hulha, 356 Álcoois, 20 Aldeído cetonas, 20 Alto-forno, 360 Alturas energéticas
- motriz
de elevação
"m. 168
. total de elevação He' 168 . útil de elevação Hnou pressão total, 168 Alumínio, chapa de. 159 Ambientes "normais", venrilação de - com elevadonúmerodepessoas.85 - com poucas pessoas, 80 - condições a serem atendidas, 79 - natureza da questão. 78 Amõnia, 356 Amontons. lei de, 52 Anabolismo,35 Anemõmetro, 376 , de fio quente, 377
-
-de par
termelétrico,
379
Anidrido carbõnico, 283 Anidrido sulfuroso. remoção e eliminação do (50,), 338-347 - chuvas ácidas, 339 . emissáo do enxofre, 339
- limites de emissão. 340 - métodosde verWcaçãodoteorde
. -colorjmétrico ou da pararrosanilina, 347 . natureza da questão, 338 para controle no ar, 342 - tratamenro contido nos gases de combustão, 342
- soluções
- - lavadores
com
sais solúveis
de magnésio,
344
-- lavador. usando cal. 344 . - lavado r, usando carbonato -. oxidação catalítica, 344 - - processo
alcalino
duplo.
de cálcio. 343 344
-processo de ledoção Wellman-Lord, Anóxia anoxêmica. 15
345
Antagonismo. 15 Aquecimento do ar. 63 Areia, local de jateamento de. 242 Ar atmosfêrico e ar poluído, 4-25 - agentes químicos e efeitos fisiológicos prejudiciais, 16 - atuaçáo dos conlaminantes no organismo humano, 21 . composição do ar. 4 . considerações sobre toxicologia industrial. t5 - poluentes do ar. 5 - propriedades das partículas dos aerossóis,
6 . proteçãodomeioambientecontraapoluição, 9 - valoreslimiares de to1erância. 10 Arrastamento, 164 Asfixiantes, 15 Atração elelrostática. 283
B Back .cor01la, 335 Bag-IIOLl5", 293 Barris, enchimento Benzol, 356
C. Cal,344 Calor - capacidade
télmica
C, 45
- específicoc de uma substância. 45 - específicodos gases, 49 - formasde transmissãode. 26
--convecção,
27
-27 --evaporação, radiação, 27 - instalação para controle do. 79 intensidade de. 49 - lalenle. 46 . - volume de ar na remoção de, 58 liberado por pessoa. 85. 93 . sensível, 46 . - volume de ar na remoção de, 57 . transmiss<\ode, 48 - unidade de qU~\nridade de. 44 - v. tambémventihlção diluidora panl redução de Cal"er5, 359 C.1ncerígenos. 24 Captor. 353 cálculo da perda de carga do ar
-
-
---
coeficiente
-- tenno
de entrada,
-cilíndrico. 209 - coifa
203
h.-pressão dinâmica
comum
ou clássica
do duro. 204
(catlQPY /roDei),
218 . coirade exausrãocomum, 222
-
com
fenda
lateral,
224
. conceituação. 201 - em forma de "bico de pato" (cõnico). 217 - estimativa da vazão. 208, 229 exaustol portátil. 220 insuflaç~io e exauslão, 207 - "sopro-exaustão". 227 - velocidade de caprura. 202 também vazão Carbonato de cálcio, 343 Carboxiemoglobina. 14 Carga eleerostática. 9 Carga. perda de, 118. 186. 335 . ao penetrar no captor. 203 ciclone. 315
-
-
-v.
-
de. 243
Bernouille, equação de. 117. 166,322 Bessemer. conversar, 357 BissulfilO, 346 Boyle-Mariotte. lei de. 52
- em
dUlos circulares.
- em peças especiais.
-mêtodo
de igual,
120
138
135
- no coletar gnvhacional. 304 C..rgas térmicas - energia dissipadapelos aparelhos de ilu.
.: :Jv
~CICI
VEI'TII.Ac.;ÁO 'SnI,;STR'
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(','nll',,'I"'lllur...,.
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luil1:lmL.nlll~ ",'111IUII\.'llIl1ill1h:l1to 110 rI." cil1lO, 115 . l'uncicII1õIllh."1II1ILI...,nwlllr\.', kUi o 'I:' . in'-l:,I,I\'óiu. 1}..J - 1111.,;1114.10 I,.lról ;Iv;tli.u;;lo, IIMI . 101011.IIX ("õtrr,,'I:;lIIlI:nIlI tio, (ôllJlinhlk..., J5iJ (rlfrtl:r, ,,"ôlrla p,kwl11.:lru.'õ! lia. ,,~ (",Irlil r!'o,\.'ronh.=lril."iI. \', 1)!'>h:runh:1rm ('arniu . ,lli, m,lo. l'iltro... dI..'. -'II~. .'~tl . Ol11hU...I.\o l'm I.:ilu Iluidi/ôldu. . ~il-.ci"kilç.iu. .q~ . iil\',,~,,'m. J-I~ . li~ud;u;iiu. J.t~ (',lIil"'oli",nw. .'\5
.'\.e
~JO
fervur..
de
:!Itl
. us:"..Iu~ el11 npc:raçci~~ inllu~rriai~. Culelores c~nlrifugu~ uu ciclune~. . õlplic..ç(ic~. .'\Ifi ~ dime:n~iomllncnlu. 314 - mu~ali~a~e'. JOK
172-27./ ~KJ
- CõlSU uU:lr cuntendu sãu. 1:!3 - curV:lS
du,". ~I
Compusiç.iu
Gânglios
13ó paru.
'235
-. crator vapores inorgânicos. 10 de densidade do. 31.'
354
. v. tamhém ventilalj.10 lucal E:xpan~ãu ou alargilmento gmdual. 143 Explosividade. limite inre:riur de. 114
e: junçÔe~.
p"flículm~ em su~pen.
~
em p~ças.
144
147
Fahricia d~ cuns~rv:IS. JtM f"ilgncitu~e. 2~ FEE:.tA. 111.JMI. .W~ fcnÜi~. 20 Ferm gusa. 35ó f-.ihrn~e:. 355 Fíg Jo. aft,'cção do. /7. IV Fihru~ - cilrclcteristicõlS. ~ de tecidos ~~. . - . ~-
31t6 JII5
ou "purifica~
Comprime:ntns e4uivalentes em P:Cjus. 144 CONAMA. 14 Cunceito~ rund..mentais. 1-] dos sistemas
de ven.
-. goral.2 ~ objetivos ua ventilação industrial. I Cnn~ensaç'10. 5. Ó.47. 2M3
~N5
de: c..rviio alivõldu. .1U:! dI.' Initngil. '2C)2 U~ panc). 292 climinadoTt:s de n~vni's. 31MI meuilieos em pain.:~ e: hi.lnhat.!o" a Óleo. 2~M
ç,lu da energia. 117 ~ exp:msão ou alargamento gradmll. 143 ~ junç()cs de ramificilçties em dUlo. 14X . malerial. 154
. e:ll.'trustiiticos ou ele:trofiltro~ . - aplie;oç,ln. JJ4 ~ . desvuntagen~. 337 . . uimensân dOIs PitTlícuhlS. 325 - . pc:'rd.1 de carg:l. 335 - - princípiu de runcionamento. 329 - - rendimento. 335 - - resistividat.le. 33.5 . - tC'mpC:r
- per~u de carga . . e:m dutus circular~s. IlU . . em peças espc=ciais. 13M ~ yc:lncid:uJc de: eSCOólmentu do :Ir. 122
. . . -
E
~
..
ABNT PNB.IO. AI. A2 e AJ. 2~1
.. F2eF3.291
. - 03. 2M~
. . GO. 2M5 - HEPA. ~I FIa , 332 FI"r-gtlJJf5.ml/urizatim,.343 F1ui~izaçãu.leito, ~e. 231
Grandezascaracle:rislicas.171 Granilo e mármore. 245 Gravidade. ventilação pur. JK
H Hidrocarbonetos . ali'álieos. 20 - aromáticos. 20 - elorados. 20 Hidró.i~o de eálciu a ,",eo. J4ó Hipórise. 34 Hipulálamo. 34 Houghten. zonas de conforto c. 3-1 Huebseher. rórmula ~e. 131
Incineração térmica ou catulilic3. 361 Indústria farmaceutica. 364 Indústrias químicas. 363 Indústria têxtil. 3M In'iltraçáo do ar par. o ambiente. % InOamabilidade. limites de. 1~5 Insolação. 94 InsuOação e exauslão. 207 Irritanles. 15.2/
FI."a..1r(ruligem). ó
Fogoou explusão. 113 Fnrmal~ef~u.348 Fornalh
ICln-'-11~Sde ramificações
"
em duto.
\~
~
..cAMPUS-
L
14K
j} ~
l...hoT:IIÓrio. cuptur de. ~3X Laminação. 301 Lâmp
. . m:,"ual do
. tipos de: precipitõldures. 336 - vantagens. 331 - velucilléuJe de e:scuõlme:ntu. 3J5 em painés compaclados ou manias
. . G2 e G3. 285
Ebuliç,io.4ó Economizador. 349 Efeito "curona". 332 E'eilu de chaminé. 41 Eleito estura, 'S, 283 Efeitos tóxicos das sub~tànci:l~. 16 Ejelor ~e ar ou bomba ~e jato. 365.369 Energia ~dis...ip.uJa pc:I()~apare:lhu~ ...1&: iluminação. 95
1119
. índice de evoluçãu ~o. 255 .Iavadores de. 31ó . - modalida~es. 317 - leis dos. 52 . me~ição. nu . modalidade de calor especifico dos. 45 . per/eitos. equação dus. 54 . reação procc:ssada. .5 - remoção em túneis e miml~. 355 - ventiladores. ItJ; Gases e:vapores. trarame:nlo de . absorção. 325 . a~sorçáo. nM . . mlros de c,-.lTVó\o :llivO\do.3:!'I . condensauores no controle:de Y"p1u~~. 329 - incin~ração de rc:siuuos IZasosos. 332 Gay-Lussac. lei de. 5'2 . e Buyle-Mariulle. lei ~e. 54 Glóbulos brancos. 21 Gorduras e graxas unimais. Jn4
F.vClpuruçiin. ó. 27. 4h Ex.auMãn. 3tJ4 (~x
2:!
- eliminaçãode vaporesde.
[~Ic:res. 2()
IKI,
linráticos.
Gases - antes de entrarc:m na chaminé. 34~ . earbónieo (CO,). 14 . de combustão. tralamento do SO.. 342 . depuração. 35R .
htur". 2MJ
. dimcnsium,mcnto
dn ólr. 4
~ chlssific,~'ç:io sumáriót tilaç~iu ~ . eXau~tnra. 3
de ~uperficie.
E~I11e:ril manual. hancada "'!
. . méto~u ~e iguall'
- pl:r"h, de eargu. 3H4 Culorimétrieu. mêtodo. 347 Cun,hu~t.in. I.J. 3h~ - punlo ~e. 1~5 Cnmhuslívd. Nu. du. 34M C?mnhuscivid:.uJe. '271 "limpos"
E~rneril
()are"'I: Wci~h..ch. ftinnulu d,,'. I~II Dcc:'ntóldur. .'43 I)~re~". mt:c,'ani~mIJ~dC'.12 I>c~iltr.ltilç.in. 1 I I>e~nivcl ener~étku. IIX ()~"umidil'icação. ól. N9 I>iluiç,;n. JóJ nimcn~iumllne:nto dos dUlos. 114 Di"pcrs.iu.5 DCJençasrUJrre:spircaçãode:pndra" silicusa~. J55 ()lItn~ p
. cnmprime:ntn~
Colelnrcs de câm.mls inerci..i~. - empregu. Jlló Cul~tures gmvitacitJlmi~ . aplicótç(\c:s. 3U5 . mu~ali~ade'. .1UJ
Compartimentos
G
D
1KJ
- . múltiph". JIIK - . 1'C4uenns. .lI:! - - H,ngenciais. 3tIH ~ perd:lde cargu. JI.5 ~ princípio lIc (und..menlu. ~ úmidn. 3:!U
- em moldes. 245
...
. p;.ml rog(.e~. m~~a~ 4ucnl~~. h,v.lg~l11. ~~l) . ~ohr~ choap:1 4ucnh;'. ~3n Cnl~llIrl:~. .'\5f1
.- ~r:1ví!..~ic)~ab. IItcrClôlb. _H:\ - úmit.lu~. J IfI
Fumaça.5 . Fumos..5 Fun~ição.JóI
- de cuntrole:. 31,14 (~~emlmentu . rc~i~lI:nciél (lU. IXó . veloeida~e ~e. JJ5
- . lrol:u dige~tivo. ~~ . prnllu.;:in de. 275-181 CUl1tinuid:lde. c4u
17'1
- hólix:'1~uhTt' IóInqul: de .i~Ui' 4ul:ntl:. ~ conulln ou d.i~~ica. ~IK
. c~ntrírug:'I~.
pótra '"'PilT:IÇ,iu e
. . rel<. ~I
eCl1lri"up.o~
Clilpcyron. 1.:4UtU;.\0 de. 59 Clilnati,wç.1u do :Ir. 7X ('th~tidcllle~ :u.limen~ionui~. ('oir".20/
Entid:adc cuntrnlaUoTõIda puluição do ar. :\tJ2 I'.nlmda. cneficienre de. 2U) EntrtuJ.. de ur c:c:xuu~t;innutufi,i!
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Cidone~. v. colcwre~ Citrõllu. .\411
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("ulIue. J:,ó ('oraçoio. ólret:t;.io dn. /7 ('urIUl1h:. ."'-1 Curto.circuito de :Ir. 75 ('UT\'ill';,mlc,'terbli..";'ldn "i~lenul. ("ur\';'I~ e jun~cil:'~. 1,.&7
- cauinho hascu,"IOte. 251l . de ~ecagem. 2.54 - elélric
. "'Iu"çãu. 1M - ~IIU"çãu d~ cunservação da, J17 . r,,~ianle. 2M3 - v, tamh4:m alturas hn"ilcilme:nto. 246 Entnlpin. 52
. nu org.U1i~nHl hunmnn . . OIpardhu n:~piT
(";.I1.di,m.'.iu ôI~...cu. .1:'11
- mc...iu... de: C'\'iHlr.
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M.iscarõls prntc:ttJr;,I~. no~ rihm~ dõl~. 15
~uh~l.inci",~
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~1~diçÔes em ventilm;:hJ industrial. .\70..\K2
. . . . .
- efcito dóivari"l.,'.iuda uen~idildc. 1"'\ Orificio. p1:tC,'.I~ ele:..\7c, Orvalhu. pontu lIe. 51. 11,'\ OXii.l..:elil~nu.curte: CIll11.~.\1 OXiU.U;iiu.:!I - cillalitic... ,'44 ()xidtbde lIilrt'~cniu. cuntrole J..~ cmi~~t"h.'~ de (~O,). .J.I8-.\SO . ;aç.1una Inrnalh... .'-11}
. dllnen"an. J3~
Umpcz:t du riltrn.11J3 Linha de (..IUTde c.llm ~e:n~ivd. ó4 Liquefação. 47 I.ixadcim de fita hurilunlal. 14'2
. FEE:.tA. - n.tlure:L".
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í!,;DICE AI.M8ÉTICO
JMI 37U
nívcb d(1~ p,.\~c~ (n~~l:nle~ nu :ar. 3711 pressãu C:~I:ilicil. 3XU tclcmedit;.1n cum Iwc'f,\. .n~ te:mpeTõtlUr:l. 3K I y",z;,\u, 31C1
. yelocid..d~ du :Ir. :\7,'\ ~e:io ..mbie:nte . m.lDual do. .W3 . prutcç.1u cuRlru õIpuluit;ãu do. t,I ~ctahuli~mu. 35 . ba"..I. 35 ~(t.ílicu". 20 Melalizaçáu. .\I1flI,\'dl.'. ~J5 ~et(muglobinõl. 1.5 ~unt\xidu dI: c:lrbtmu (CO). 14. ~N:! Muudy. dhl~mmôlde. 121 ~mur~~ elélrictJ!'\.C); . coug;'1térmic... I)h
N ~a("I'ina. 35h ~arcÜficu~. l:'i ~évm'~. 5 . nhru~ dimi",ldurc~ dI:. .'\(MI.3.U . . Mun~anto. .fOI "~iYel c:nc:rgélicu". 11'1
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I'clw4uimicól. .'h3 I'ilh,,~ lle (.'~'UCól8-e:I11"'c hril.1 e p(.'dri~(.'CI. .\54 Pintur... gfill1de:~ c"hinc~ . a piMt1ha. ~:'~
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P"llIu;.1u na indú"rria ~iderúrgil''', .\~6-J6I . proct'~"n ~ill~rurgil:n. J:'ih Puluiç:\u pe:I:I~ pc:dr~im!o. minC'fiu;:1u e pcr. rumç.1n de: lunds. .\51-305S - hcn~fici.lm~ntu du 111:II~rial t'xtntidu. .\5.'
. duenç,,~ rrovuci.ld..~ pl:1a re~piro,,;.\n de pucir..!'\ ~ilicn,.;,'~. .15~ - );.t\...~C'm "til ~dr.. hriu,da. .15-1 - pcrrur;'I~.iu d.. rucha. 351 . remnc;.io 111:l!a:oc~ l'm lIind:o e mimL~. .\55
- ~i~lem"de ex:,u~t:\n-\'e:Rtil..çãu. .\54
O~ur. eunlmle d". 36J-364 . métudus. 3ó2 . produlo". 363 OECD. m.I"~u. J47 Óleos e gorduras. dis~oluç:1u de:. 1 I Olhus. ..recç,10 ~o,. / 7. 1.~ Opc:raç.iu uu runciun~mento.
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J'cllm hrili.ltl;'l.1.lv"~~mU:I. J5-1 Pele. ótreclji1udOI.18. IV l'eneinUnenhJ. 353 I)erdõl~hillnilllicól~. IhK I'crruralrilc~. 35.'
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4112
VENTILAÇÃO
INDL'STRIAL
P_r~-!
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. t:4uipan1cnlus parti cnh:w de: conlaminoan. tcs gOlMJSUS.:!KJ
. clIuipilmc:nlos poam cull:lO' li: diminaç.iu dns 'parliclllm~. :!KJ . r..lun:s na t'sculha du c:quipamenlo. 170 - fillw!oo.1X5..'21 tnll.llnc:nlu de: gases c ,,'apures. 325
Qudmiu.hJrC's catalílicos. 332 QucnHiml.1:! Ouimicu~. prudu(u~. ItI
R R;.u.lim;.iuou irrmlim;.iu. ~7, 4lJ R
63
. );!lcnte.hl Re:!oi~tiviumlc
. alia. .1.15 . h..ix... JJ:, . mcdhl. .U5 Rl'wrno u,) ôlr. xx Re\'n()ld~. ndmero de. I~~ RÍI;!o...fceç.iu do!o. IS, I() Ri~cn pnlcnl'ial. 255 Rueh;'l. I)t:'rfur.u;.inoa - eaplólc;.iode pÜ. .'5.\
. e:limimlç~iude vapure::
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múltiplu:-. c :-.uhOlúlciplo~. JX5 p
. . . .
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dc imel1ifiu r.ipit.l
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. medic;.iu. .\XI Tcn!\.iu chi~tic.. lT\
RUHimctro~. .'\74 Rnh)re!o, IflO, 17.J IX:'
s S;II~ ~nhi\'cl" lk' m"\:lh.'~ltI. .\-1"" S;,II,,~ d..: 1II.14UII1"". "wnul;'I".iu llt:. 1111 ';'an~uc. .1k'l'ÇÜU do. 11)
Vap"'. h . pres.\ào de. 4M . ve:nliladores. 195 . v. também gases. tralamento Vtlpurização. 46 Vazão . cuntrole dOI.IK
-
. bt,nca<.lade trabalho com captor de fenda, 243
- banca<.la
tÜxica:-..
dc. 111. 11.1/./.1 I urre: de cl1l'hlln~nln, J:!5 Turre dc pfôllo:
15
. g;I:-'\."~e fUI11t1~./(}s
r"""t' (",mll'lm.\', c;'lrta li... ;t) .1.r;'ln~pt)rliltlt)ra~de: C()rrci
manual.
235
. clixa p"ra opc:mçiio cum material 2~7 - captor
piml e:~meril.
- cnifu haix.1 2311
rac.1ioalivo,
23U
sohre
lan~ue
de ágUOl quente.
para rogõc",
mesas
Quenle:s. fervura
. de:
em
bocas
planas.
vi.llore:"
circulare:s
ou ~uatlradas. 20M
- de cuzinha . . . . . .
. "contra p;.m:dc". 249 . ilh.. 249 enchimenlo de barris. 243 en~acamenlo. 246 ~!\mcril d~ supe:rFície. 236 exaustur portátil p;ua soldagem. 230 . fenda lateral. 2311 . fogüu. de parede. 24M - forno cadinho I'tasculanh:. 250 . fornu <.Iesecagem. 254 . furno mecânico. 250 . fundiçüo em moldes. 245 . grandes cabines de pintura. 251 . laboratório. 23M . leilu, de nuidiz"ção. 231 . lixadeira de rit, horizonlal.242 . local de: jatean :!nto de areia. 242 . méwdo mode, '0. 255 . méllKlo ,impli: ,:"do. 25M
- pe4ucnas cabin:'s de pinlura. . pintura de veículos. 253 - polilriz ve:nical. 247
377
d
para esmeril
. bancad. para ,oldagem. 233
de lavagem. 22'1 . curte com oxiacclileno. 237 JlJI
T.IOt.lue~ ue: de::-.e:~graxe. ~J:! 1117 raxa de ventil"çüu T..xOl~ de ocupOlçàn du~ rccinln:-.. t):4 T clcmediçãn cum 1II,\('r.\, J72 Temperi.ttufôl . de bulbu úmidu. ~9 . difercnç:t de . - CU:
.1\)lcr;,inci..
v
. cnifa
. . . .
. volume
Um idade, . absuluta. 3(1.49 . relaliva. 3n. 49 . n:mnço'ioda. Kt) Umidifi",'açliu. 61
35~
. efetiva. .lU
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. C:~l..ulh.1prelil11in..r llu tipn de. Ruidll. .lIenu:uJnr oe. Il)7
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Sin~rgbmo. 15 Si!\t~m.. re:
T..nque: T.lOque
Re:nuv"\'()e~ cumple:ta~ de ;.Ir. tio. SI Re~fri.ldurc:~. J5fi Rc!ofrioame:ntu du ,Ir. lIn
. injeç.i()de ,i~
Silicu~c:-.
Tmcu de .Ir. 107 Troca natural horária dc ar, X7 Tubu em U. 31«1
. fnrça.3Xh . m.l~sa.JH4
.'''''.'
. eum dc~uRlidifiCôu;.iu. . eVilpor.llivo. (),I
Sc:cadurc:
Tabola, úlei,. 383-391 . .ireu. JX3 . c.llur e~pecíficu. JH6 . cumprimento. 3M3 . conc..:nlruç.io 1Ie:poluenle:~. :WO . cnndutividitde h!rmicu. 3Xb . cnnver~ãn de tetnpentlura~. 3t)(I . cnnvcr,,:iudc unidade de:Irnhôllhu. cne:rgÜ\ c c..lnr. JH7 . cnrrc!\f)(mdt!ncia da~ unid"dc~ SI. 3X~ . c:tluivalcncia~ impnrlante:!\. :WU . fu(nre::
Q
. CiHhUI1iUU llc c;ildu.
fNDlCE ALFABÉTICO
230
. proj~to de instalação de exaustão local. 25M . ~erra circular de mesa. 240 . 'erra radial. 2411 . suldagem sem exaustor. 230 . snro.exaustão. 230 - spru.\'de metalização. 235 . tanque dc imersãn rãpida. 231 . tanques de desengraxe, 232 . tr:lb~llhnem granito e mármore. 245 Veículo,. pinlura de. 253 Vc:Inddadcs . captura. 201. 202 . diagrama da,. 164
- escoamento, 122,335 - medição, 373 . mínima de controle, 256 . periCI!ric8smáximas, 179 VelOmetros, 376 Venenos . aditivos, 16 . crônicos, 16 . cumulativos, 16 - por concenlração, 16 Ventilação geral, 37-43 - ação do vento e efeito de chaminé, 41 , diferença de temperaturas, 40 . entrada de ar e exaustão nalurais, 37 . manutenção do conforto e eficiencia do homem, 37
- saúde
e segurança
do homem,
37
. venlo, 39 Ventilação geral diluidora obtida mecanica. mente. 73.91 . ambientes normais, 78 . compartimentos "limpos" ou "puririca. dos",91 . insuflação e cxaustão mecãnicas, 75 . insunação mecânica e exaustão natural, 73 . insuflfição natural e exau51ão mecânica, 74 . mislura de retorno com ar eXlerno, 88 remoção da umidade do ar. 89
-
. resfriamentodo ar, 90
Ventilação geral diluidora para redução de calor sensível, 92.104
. calor devido à penetração do exterior para o recinlo, 93 . calor devido à ventilação, 96
-- Fator F multiplicado pelo fator G, 98 .. volumetOlalde ar, 97 de infiltração aproximada, 97 . calor liberado por pessoa. 93 . . vazão
-carga térmica,94
. condições ambientais de confono. 93 . mélodo para avaliação de carga lérmica, 100 . salas de máquinas ou recintos industriais, 101 taxas de ocupação dos recinlos, 93 Ventilação industrial diluidora, 105.116 . casos a considerar, 109 . local ou geral, 105 . mistura de solventes. 114 para evitar fogo ou explosão, 113 taxa, 107 tempo para estabelecimenio de um grau de concentração num recinto, I1I Ventilação local exaustora, 199.269 - captor, 201 . caracterização do sislema. 199 . estimativas da valão a ser exaurida com o captor, 229 . vazão a considerar em captores, 255 Ventiladores. 157.198 . centrffugo, projeto. 181 classificação, 157 . coeficientes adimensionais. 179 controle da vazão, 189
.
-.
-
403
. curva característica do sistema, 186 . efeito da variação da densidade no ponto de oper:tção, 193 escolha do tipo, 178
-
. escolhapreliminardo tipo de rotor, 185 -grandezas caraclerísticas, 171 - instalações em condições perigosas
o - atmosferas, 195 . leis de semelhança, 176 . operação em paralelo, 192 . operação em série, 192 rufdo, 197 . teoria dos . - alturas energéticas. 168 . o diagrama das velocidades, 164 equação da energia, 166 poténcias, 169 . - rendimentos. 169 . velocidade, periféricas mãximas. 179 Venlo. 39
.
.-.
- combinação
com o efeito
de chaminé,
41
Viscosid:tde, 271
w Wellman-Lord, 345
processo de redução de,
y Yaglou. zonas de bc:m.estar de. 33
