Aula Ventilação Industrial 4

7/21/2019 Aula Ventilação Industrial 4

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Julio Rezende - [email protected]



Ventilação Local Exaustora




Ventilação Local Exaustora• A ventilação local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes deuma fonte (gases, vapores ou poeiras tóxicas) antes que os mesmos se dispersemno ar do ambiente de trabalho, ou seja, antes que atinjam a zona de respiraçãodo trabalhador.

• A ventilação de operações, processos e equipamentos, dos quais emanam poluentes para o ambiente, é uma importante medida de controle de riscos.

• De forma indireta, a ventilação local exaustora também influi no bem estar,na eficiência e na segurança do trabalhador, por exemplo, retirando do ambiente

uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam.

• Também no que se refere ao controle da poluição do ar da comunidade, a ventilação local exaustora tem papel importante.




Ventilação Local Exaustora• O projeto de seguir os princípios de engenharia, ou seja, de maneira a se obter

maior eficiência com menor custo possível.

• Por outro lado, devemos lembrar sempre que, na maioria dos casos, o objetivodesse sistema é a proteção da saúde do homem.

• O enclausuramento de operações ou processos, a direção do fluxo de ar, entreoutros fatores, são condições básicas para uma boa captação e exaustão dospoluentes. A ACGIH possui padrões de exaustão da maioria dos processos eoperações industriais, com forma e dimensões normalizadas.




• Para obter uma ventilação adequada, os pontos de aspiração e exaustão devem estardispostos de tal forma que o ar fresco ocupe todo o espaço.• Onde existe calor, o ar quente se desloca para a parte superior. Logo, a saída do ar

deverá ser na parte superior e a entrada de ar novo deverá ser feito pela parte inferior.• Muito cuidado para não criar correntes de ar (as velocidades não podem exceder 1 m/s

– acima disto é incômoda).


Projeto

Problema inicial





Projeto

Solução pobre

Solução final





Projeto - Componentes





Sistema central

Nos sistemas centrais de VLE, diversos captoresatendem a diversos pontos de geração decontaminantes são conectados por meio de

dutos a uma única unidade exaustora. Sãosistemas fixos e de grande porte, com poucaflexibilidade de alteração de arranjo físico.Quando projetados corretamente, apresentambaixos custos de operação e manutenção.Podem ocupar relativamente pouco espaço no

lay-out, se os equipamentos de grande porte,por exemplo, ventiladores e coletores, foreminstalados externamente.





Captadores unitários

Apresentam os mesmos componentes dos sistemascentrais, porém, de menor porte. Têm comocaracterística a mobilidade, com atendimento a mais

de uma fonte de geração de contaminante.Normalmente trabalham com recirculação de ar, ouseja, succionando o ar junto à fonte geradora decontaminante e devolvendo-o para o ambiente após asua limpeza. A seleção do equipamento deve teratenção especial no sentido do coletor ser

suficientemente eficiente, tento com relação aoprocesso quanto á qualidade do ar que se deseja noambiente.





Sistemas centrais x Captadores unitários

Captores unitários Sistemas Centrais

Flexibilidade Máxima Mínima

Projeto de Engenharia Dispensa* NecessitaConfiabilidade Média Média

Custo de manutenção Maior Menor

Custo de operação Maior Menor

Área ocupada Maior** Menor***

* Seleção por catálogos** Muito dividida*** Pouco dividida





Princípios gerais

Enclausurar ao máximo afonte geradora decontaminante

Instalar o captor o mais próximo possível dafonte geradora de contaminante





Princípios gerais

Instalar o sistema de aspiração demodo que o trabalhador não fique nofluxo do contaminante

Tirar vantagem do movimentonatural do contaminante





Princípios gerais

Induzir velocidade de captação suficiente Compensar as saídas com entradasde ar correspondentes.





Princípios gerais

Evitar correntes de ar adversas

Evitar aspiração de arcontaminado





Projeto - Captores• São pontos de captura de poluentes, que, dimensionados convenientemente parauma fonte poluidora, irão enclausurar parte da fonte e, com um mínimo de energia,consegue-se a entrada destes poluentes para o sistema de exaustão.

• Esses captores devem induzir, na zona de emissão de poluentes, correntes de ar emvelocidade tais que assegurem que os poluentes sejam carregados pelas mesmas paradentro deles.





Projeto - Captores





Projeto - Captores





Projeto - Captores





Projeto - Captores





Captores - Velocidades de capturaAs partículas contaminantes deverão ser induzidasa se deslocarem para o captor com uma velocidadeV, denominada Velocidade de captura. Estavelocidade depende da velocidade de

deslocamento do ar no sentido do captor, davelocidade na entrada do captor V0 e da velocidadeno interior do duto de captação (após o captor).A velocidade de captura V, que deve ter a partículacontaminante, localizada a uma distância X docaptor, a fim de que, independentemente do seu

peso, possa se deslocar no sentido do captor e ser“capturada”. É necessário que, desde o início doprojeto de um sistema de exaustão mecânica, avelocidade de captura seja determinada para ocorreto dimensionamento da instalação.



A vazão de sucção ar pode serdeterminada aplicando-se as equações

mostradas. Estas equações sãobaseadas nas seguintes condições:- Velocidade perpendicular e no centroda boca de captação;- Não consideram fluxo transversais;- Não consideram interferências aofluxo de ar (ex. Corpo do trabalhador);- Não consideram correntes de arinduzidas por superfícies quentes;- Não consideram correntes de arinduzidas por outros equipamentos;

- Efeitos de dois ou mais captorestrabalhando muito próximos;- Se a distância entre o ponto decaptação e a face do captor exceder 1,5vezes o diâmetro hidráulico da face docaptor [(4 x àrea da face )/ perímetro],

perde em eficiência.




Projeto – CaptoresVelocidades de captura recomendadas





Projeto – CaptoresVelocidades de captura recomendadas




Projeto –

CaptoresVelocidades de captura recomendadas





Projeto –

CaptoresPerda de Carga no captor

A queda de pressão queocorre dentro do duto fazaparecer uma contração na

veia fluída a uma certadistância da entrada (Vena

Contracta). À medida que o arescoa de A para B, ocorremperdas de energia de pressão,ou seja, perdas de carga.





Projeto –

CaptoresCoeficientes de entrada

Devido às perdas decarga, ocorre umaredução na vazão no

captor. Esta redução écaracterizada pelocoeficiente de entradaCe. Este coeficienterepresenta a razão entrea vazão real e a vazão

teórica.





Projeto –

CaptoresCoeficientes de entrada

teórica

real e

Q

QC

e

v e

P

hC

Ce = Coeficiente de entradahv = Pressão de dinâmica no duto deligação do captor (Pa) = massa específica (kg/m3)

2

e

2

e

C

C 1





Projeto –

Captores

O captor aspira o ar devárias direções, queformam linhas de igual

velocidade. A velocidadede captura decresce coma distância da partículaem relação à boca deentrada do captor.

Entrada cilíndrica Entrada cilíndricacom flange





Projeto –

CaptoresPerda de Carga no captor

A queda de energia de pressão (perda de carga) de um captor pode ser calculadapela expressão para a perda de carga em acessórios:

dPP

P = Perda de carga no captor (Pa)Pd = Pressão de velocidade no duto de ligação do captor (Pa) = Coeficiente de perda de carga do captor





Projeto –

CaptoresSupressão da contração

A Quando se elimina um dos semi-espaços de entrada de m captor por meio deplanos adjacentes. Esta supressão tem como efeito um acréscimo no coeficiente deentrada do captor, mas que é justificado devido ao decréscimo no efeito da Vena

Contracta.





Aplicações





Aplicações





Aplicações



Ventilação Sopro-exaustão


Jatos planos de ar


Cortinas de ar




Projetar uma instalação de exaustão, para atender um estacionamento que fica no subsolode um edifício com as dimensões 30x15x2,5 m, com 20 vagas para carros.







DUTOSOs dutos são responsáveis por conduzir o ar exaurido juntamente com o contaminanteaté os filtros/coletores.Os dutos devem ser construídos por material resistente à corrosão ou à erosão que possaser provocada pelo contaminante.O transporte dos poluentes através dos dutos do sistema depende da velocidade do ar natubulação. Para poluentes gasosos, a velocidade tem pouca importância uma vez que nãoocorre a sedimentação na tubulação mesmo para velocidades baixas.No projeto do sistema de dutos, deve-se ter em mente que as vazões utilizadas naventilação industrial são sempre muito elevadas.Uma vez especificada a velocidade, o diâmetro dos dutos pode ser calculado por meio daequação da continuidade:

AV Q

Onde:Q = vazão de ar a ser transportada (m3/s)V = velocidade média recomendada para o tipo de contaminante (m/s)A = área da seção transversal do duto (m2)




DUTOS

Velocidades recomendadas para o dimensionamento de dutos.




DUTOS

Calcular a área e o diâmetro de um duto para uma vazão Q = 10.000 m3/h e velocidadeV = 15m/s (partículas de densidade média).

AV Q

A153600

10000

21852,0 m A mmm

AD 486486,0

1852,0.44




DUTOS

No caso de dutos circulares, a relação fundamental para a determinação da perda decarga num duto reto é a equação de Darcy-Weisbach, que estabelece:

Onde:

é a perda de carga [Pa];

é o fator de atrito; é o comprimento do duto [m]; é o diâmetro do duto [m]; é a velocidade do escoamento [m/s]; é a massa específica do ar [kg/m³].

2

2

D

L v

f P

A velocidade no duto tem influência direta na perda de carga do sistema. Quanto maior avelocidade, maior será a perda de carga, e maior a potência exigida do ventilador.Portanto os dutos devem ser dimensionados para ter o mínimo de perda de cargapossível.




DUTOS

O coeficiente de atrito f depende do número de Reynolds, da rugosidade absoluta εe do diâmetro do duto. A rugosidade absoluta e o diâmetro são relacionados numúnico parâmetro denominado rugosidade relativa ε /D. A tabela a seguir traz valoresde rugosidades relativas para diferentes materiais, determinados por experimentosde Colebrook:

f RD f e

51,2

7,3log2

1

Onde:

- fator de atrito;ε - rugosidade absoluta; - diâmetro do duto [m]; – Número de Reynolds; - velocidade do escoamento [m/s]; - massa específica do ar [kg/m³];μ - viscosidade dinâmica do ar [N.s /m2]

DV Re




DUTOS




DUTOS

Ábaco de MoodyJulio Rezende - [email protected]



DUTOS

Material Rugosidade absoluta (m)

Aço 0,0009

Concreto 0,0003

Ferro Fundido 0,00026

Chapa de aço Galvanizada 0,00015

RUGOSIDADE ABSOLUTA DE ALGUMAS SUPERFÍCIES




DUTOS

Calcular a perda de carga de 0,5 m3/s de ar a 20°C em um duto reto, circular, de chapade aço galvanizada de 250 mm de diâmetro e 15 metros de comprimento.

A

QV 2

22

m0491 ,04

)25 ,0(

4

D A

s / m2 ,10

0491 ,0

5 ,0V

DV

Re

5

5e 10 x 7 ,1 )10 )( 8 ,1(

)2 ,1 )( 25 ,0 )( 2 ,10( R

A 20°C, = 1,8 x 10

5

N.s/m2

e = 1,2 kg/m3

0006 ,025 ,0

00015 ,0

D

020 ,0 f No ábaco de Moody

bar 00075 ,0m / N9 ,74Pa9 ,74 )2 ,1( )2( )25 ,0(

)2 ,10 ) ( 15( 020 ,0P 2

2




DUTOS




DUTOS

Ábaco de Moody

1,7 x 105

0,020




DUTOS

Material Rugosidade absoluta (m)

Aço 0,0009

Concreto 0,0003

Ferro Fundido 0,00026

Chapa de aço Galvanizada 0,00015

RUGOSIDADE ABSOLUTA DE ALGUMAS SUPERFÍCIES




DUTOSVELOCIDADES RECOMENDADAS




DUTOS

VELOCIDADES RECOMENDADAS




DUTOS

DIÂMETRO EQUIVALENTE

25 ,0

625 ,0

eq )ba(

)ab( 3 ,1D




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS BOCAS DE ENTRADA –

VALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS SAÍDAS- VALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS CURVAS E ACESSÓRIOS –

VALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS CURVAS E ACESSÓRIOS –

VALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS EXPANSÕES E REDUÇÕES –

VALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NASEXPANSÕES E REDUÇÕESVALOR DE K




DUTOS

PERDA DE CARGA NAS CHAMINÉS E VENEZIANAS –

VALOR DE K




DUTOS

Detalhes construtivos de dutos de descargas




DUTOS

Detalhes construtivos de dutos de descargas




DUTOS

Perda de Carga nas tubulações

A energia dissipada, ou seja, a perdade carga, ocorre em razão do atrito doar ao longo da extensão do duto, nascurvas, nas mudanças de seção e de

direção e nas derivações. Ocorretambém, devido ao atrito e aoturbilhonamento, nas bocas deentrada e de saída de ar, nas grelhas,filtros e registros.Esta energia dissipada deve sercalculada, afim de o ventilador seja

capaz de proporcionar a vazão epressão necessárias ao bomfuncionamento do sistema.

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