Classificao do Trabalho: Andaime de obra que permite suportar
operrios, ferramentas e materiais
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1.1 Aspectos da importncia de projeto e operao das instalaes com
atendimento as normas
O projeto e operao de uma instalao segura, certamente, deve se
referir a algum tipo de norma, cujo objetivo principal a proteo das
pessoas. Um nmero significativo de normas tratando da segurana de
instalaes frigorficas pode ser encontrado a nvel internacional,
destacando-se aquelas elaboradas em pases como os Estados Unidos da
Amrica e da Unio Europia como Frana e Inglaterra. Nessa regio a
tendncia a de unificao das normas regionais em europias, que, em
linhas gerais, no diferem das normas ISO correspondentes. A tabela
13.1 apresenta uma relao de normas relativas segurana de instalaes
frigorficas publicadas por alguns pases. As distintas normas
apresentam pequenas diferenas entre si, sendo, de modo geral, muito
similares em escopo e procedimentos. No Brasil, infelizmente, at a
atual data do incio do ano de 2009, no foi elaborada uma norma
especfica tratando da segurana de instalaes frigorficas. H um
projeto de norma baseado na ISO 5149/19931 (E), Requerimentos de
Segurana Sistemas Mecnicos de Refrigerao Usados para Arrefecimento
e Aquecimento, alm de uma da ABNT ( Associao Brasileira de Normas
Tcnicas ), relativas a vasos de presso, a NBR 13598/1996, Vasos de
Presso para Refrigerao. Dada a carncia de normas nacionais,
trataremos da norma mais importante e completa de segurana em
instalaes frigorficas que a norma americana ANSI/ASHRAE 15/1992,
Safety Code for Mechanical Refrigeration.Tabela 13.1 Relao de
normas relativas segurana de instalaes frigorficas publicadas em
distintos pases.
PasCdigo da normaTtulo
BrasilNBR 13598/1996Vasos de Presso para Refrigerao
EUAANSI/ASHRAE 15/1992Safety Code for Mechanical
Refrigeration
ANSI/IIAR 2/1999Equipament, Desing, and Installation of Ammonia
Mechanical Refrigerating Systems
ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIIIRules for
Constrution of Pressure Vessel, Division 1, 1989
InglaterraBS 4434 Part 1: 1989Specifications for Requirements
for Refrigeration Safety, General( mais 3 normas especficas de
mesmo cdigo)
FranaNF EM 378-2000Refrigerating Systems and Heat Pumps-Safety
and Environmental Requirements( constituida de 4 normas
especficas)
CanadB52-M 1983Mechanical Refrigeration Code
InternacionalISO 5149/1993Requerimentos de Segurana Sistemas
Mecnicos de Refrigerao Usados para Arrefecimento e Aquecimento (
traduo pelo grupo Componentes para Refrigerao e Condicionamento de
Ar, ABIMAQ, 1995)
1.2 A Norma ANSI/ASHRAE 15 1992
As sees de abertura da norma do American National Standards
Institute / American Society of Heating, Refrigerant, and Air
Conditioning Engineers (ANSI/ASHRAE) se ocupam das definies,
enquanto na Seo 4, cuja classificao est relacionada habilidade de
pessoas responderem a situaes de exposio ao refrigerante.
Definem-se sete locais distintos, incluindo os institucionais,
residenciais, comerciais, industriais, etc. A seo 5 trata da
caracterizao dos sistemas frigorficos, classificando-os em: (1)
direto; (2) indireto fechado; (3) indireto fechado com respiro no
circuito secundrio; (4) indireto com fluido secundrio em contato
com ar ou outra substncia; (5) indireto com dois circuitos
secundrios, um deles aberto. Outro tipo de classificao introduzido
neste captulo se refere ao nvel de probabilidade de fugas de
refrigerante afetarem a rea ocupada de acordo com a classificao dos
refrigerantes. Nesse sentido, so definidos dois sistemas
excludentes entre si: o de alta e o de baixa probabilidade. A seo
seguinte se refere norma ANSI/ASHRAE 34 / 1992, Number Designation
and Safety Classification of Refrigerants, abordando a classificao
dos refrigerantes quanto aos aspectos de segurana. A seo 7 uma das
mais importantes, envolvendo critrios ( relacionados segurana )
para a seleo dos refrigerantes. Nesse sentido, apresentam-se duas
tabelas, uma indicando a massa recomendada por unidade de volume de
cada refrigerante (de uma lista relativamente extensa) e a outra
indicando a que regra de uso deve satisfazer o refrigerante (Seo 7
Regras) em funo de sua classificao quanto localizao da instalao e
ao nvel de segurana, estabelecido pela norma ANSI/ASHRAE 34 / 1992.
O ponto alto da Seo 7 so as regras para aplicao, estabelecendo
condies e limites quanto quantidade de refrigerante. As seguintes
sees abordam temas relacionados a componentes e equipamentos,
alguns dos quais sero considerados neste captulo, alm de
procedimentos de instalao. A seguir so citados de forma sumria os
distintos tpicos abordados nessas sees.Seo 8: Projeto e construo,
tratando de materiais, presso de projeto, vasos de presso,
tubulaes, conexes, vlvulas e partes relacionadas, manuteno, testes
de fbrica e, finalmente, da placa de identificao.
Seo 9: Dispositivos de controle da presso.Seo 10: Proteo do
sistema quanto a presses excessivas, tratando dos diversos
dispositivos de alvio, da proteo de vasos de presso e das descargas
de amnia e gs sulfuroso, alm da proteo de compressores de
deslocamento positivo.
Seo 11: Exigncias de instalao, tratando de tpicos como acessos,
conexes de gua, iluminao, segurana relacionada a equipamentos e
componentes eltricos, componentes que utilizam gs combustvel,
sistemas de dutos de ar condicionado, localizao das tubulaes de
refrigerantes, casas de mquinas, descarga de emergncia de
refrigerantes e procedimentos de purga.
Seo 12: Teste de campo.
Seo 13: Disposies gerais.
Como observado anteriormente, as seguintes sees deste captulo
sero dedicados a uma anlise
1.3 Vasos de presso
O assunto deste ttulo incorpora a essncia das normas
internacionais mais importantes, atendendo-se, na maioria dos
casos, ao prprio texto da norma. Inicialmente sero considerados os
reservatrios pressurizados, ou vasos de presso de acordo com a
norma NBR 13598/1996, abordando certos procedimentos relacionados
com a segurana sem, entretanto, dar excessiva nfase a detalhes de
fabricao.
Um vaso de presso definido pela norma ANSI/ASHRAE 15 / 1992 como
um invlucro destinado a armazenar refrigerante na instalao
frigorfica. Essa definio exclui evaporadores compartimentados com
volumes individuais inferiores a 14 litros, serpentinas (
evaporadores ou condensadores ), compressores, controles,
cabeceiras ( distribuidores ), bombas e tubulao. A NBR 13598/1996
adota definio semelhante, no fazendo, entretanto, meno tubulao.
Como os vasos de presso so regulamentados pela norma brasileira,
esta ser referida nas consideraes apresentadas a seguir.
A presso de projeto o principal parmetro caracterstico de um
vaso de presso. Segundo a NBR 13598/1996, a presso de projeto no
deve ser inferior quelas que so exercidas pelo refrigerante em
todas as condies de operao, incluindo o transporte e a inatividade
da instalao. Depende, portanto, do tipo e localizao do
refrigerante, isto , na regio de baixa ou de alta presso da
instalao. Na tabela 13.2 so apresentadas as presses de projeto
mnimas para alguns dos refrigerantes mais conhecidos, segundo
recomendaes da norma NBR 13598/1996. A presso sugerida a de saturao
correspondente temperatura indicada. Como se observa na tabela, a
presso de projeto de reservatrios do lado de baixa presso
relativamente reduzida. Entretanto, certos projetistas preferem
especificar presses de projeto tpicas de reservatrios de alta
presso. Tal prtica se justifica em virtude da possibilidade de
utilizao do reservatrio no armazenamento de refrigerante da
instalao em perodos de inturrepo da operao, caso em que a presso de
projeto deve corresponder regio de alta presso. Como regra geral,
os projetistas arredondam para cima os valores sugeridos pela
norma. Os fabricantes, por seu turno, trabalham com espessuras
padro ( comerciais ) do material, as quais, quando combinadas ao
dimetro do reservatrio, determinam os limites de presso. Nessas
condies, a espessura final do reservatrio pode resultar algo
superior quela correspondente presso de projeto, aspecto que
favorece a segurana.
A norma NBR 13598/1996 especifica a realizao de dois tipos de
ensaio de fabricao: o de resistncia mecnica, realizado de acordo
com a norma do projeto, e o pneumtico de estanqueidade, realizado
presso de projeto, nunca superior quela especificada pela norma de
projeto. Segundo a norma brasileira, o ensaio hidrosttico de inspeo
somente deve ser realizado na eventualidade de reparos e/ou
ocorrncias que comprometam a integridade do equipamento.
Os reservatrios podem ser qualificados pelo trabalho de solda,
rigidamente regulamentado por norma, envolvendo tanto os
procedimentos quanto o prprio soldador. Para que os procedimentos
sejam considerados adequados no basta, por exemplo, que os
materiais de solda recomendados sejam adotados. O soldador deve,
tambm, ser qualificado para o tipo de solda adotado (tubulaes,
conexes, carcaas, etc).
Outro aspecto regulamentado pelas normas o que diz respeito s
placas de identificao. A norma NBR 13598/1996 no foge regra,
apresentando uma srie de requisitos para sua fixao, entre eles, a
exigncia de que seja visvel e instalada em uma rea de fcil acesso.
No caso de vasos dotados de isolamento trmico, a norma sugere a
aplicao da placa em suportes, de forma a permitir a remoo do
isolamento sem danific-la.
Tabela 13.2 Presso de projeto mnima segundo recomendaes da norma
NBR 13598/1996
RefrigerantePresso absoluta mnima de projeto [kPa]
Regio de baixa pressoRegio de alta presso
45CCondensao a ar 65CCondensao a gua 54C
R-11203356263
R-121.0841.6981.335
R-221.7282.6982.125
R-5021.8802.8832.291
R-134a1.1601.8801.455
R-123182329240
R-2901.5302.3221.856
R-404A2.0473.1992.515
R-410A2.7174.2603.345
R-7171.7862.9472.255
Fonte: NBR 13598/1996 1.4 Tubulaes e Vlvulas
No projeto e instalao de tubulaes, recomenda-se a adoo da norma
ASME Code for Pressure Piping, a qual, alm de recomendaes gerais,
sugere as seguintes precaues, discutidas em detalhe mais
adiante:
A reteno de lquido entre duas vlvulas fechadas deve ser
cuidadosamente considerada, em virtude da expanso volumtrica
resultante de sua dilatao ou mesmo evaporao. Dispositivos de alvio
devem ser previstos para esses trechos de tubulao.
Golpes de arete ou de liquido, resultante de condies internas ou
externas, devem ser considerados no projeto da tubulao e seus
acessrios.
A tubulao deve ser disposta e ancorada de modo a suportar
vibraes. A tubulao deve ser projetada de modo a resistir s foras de
reao resultantes da carga ou descarga de fluidos.
A primeira precauo foi sugerida em virtude das freqentes
rupturas da tubulao resultantes da reteno de lquido entre duas
vlvulas fechadas e sua conseqente expanso quando aquecido. As
presses desenvolvidas podem atingir valores suficientemente
elevados para causar tanto a ruptura da tubulao quanto das vlvulas.
A Fig. 13.1 ilustra algumas situaes em que o liquido pode ser
retido entre duas vlvulas. No caso da Fig. 13.1a, as vlvulas so de
bloqueio, sendo necessria a instalao de um dispositivo de alivio
com descarga direta ou indireta para a atmosfera, como indicado.Uma
situao algo mais sutil a da Fig. 13.1b, tpica de instalaes com
bombas em paralelo, em que cada uma delas dotada de uma vlvula de
reteno na descarga, como nos sistemas com recirculao de liquido. Se
a vlvula de solenide, que controla a alimentao das serpentinas, for
fechada, liquido pode ficar retido entre as vlvulas durante os
perodos de inatividade da serpentina.
Outro exemplo o ilustrado na Fig. 13.1c, em que a vlvula da
direita controla a presso a jusante. Quando esta assume valores
elevados, a vlvula permanece fechada, comportando-se como uma de
bloqueio. Uma situao especial envolvendo a reteno de liquido a que
se verifica numa vlvula de esfera, na qual liquido fica retido na
cavidade esfrica durante o fechamento. Essa a razo pela qual muitas
dessas vlvulas so dotadas de um selo ou de pequeno furo que permite
o alvio do interior da esfera para a regio a montante quando a
presso se eleva a nveis incompatveis com a segurana da
vlvula.Golpes de arete ou de liquido, tambm conhecidos como foras
de impacto, esto relacionados a elevaes sbitas de presso,
resultantes de uma interrupo repentina do escoamento, como a que
ocorreria, por exemplo, durante o fechamento de uma vlvula. Uma
estimativa do pulso de presso pode ser obtida considerando o
liquido como um pisto em movimento, como ilustrado na Fig. 13.2.
Quando a vlvula se fecha, ocorre uma sbita elevao da presso que se
propaga rapidamente a montante, resultando uma fora (na direo
axial) igual taxa de variao da quantidade de movimento do pisto,
isto ,
onde p = presso
A = rea da seo transversal
Figura 13.1a Reteno de liquido entre duas vlvulas: de
bloqueioFigura 13.1b Reteno de liquido entre duas vlvulas: uma de
reteno e a outra de bloqueio manual ou de solenide;Figura 13.1c
Reteno de liquido entre duas vlvulas: uma de reteno e a outra
reguladora da presso a jusante
Como a massa igual ao produto da densidade do lquido pelo volume
do pisto e este o produto da rea da seo transversal pelo
comprimento da regio ocupada pelo liquido, L,
EMBED Equation.3 As aplicaes onde a velocidade do liquido possa
assumir valores mais elevados ou o fechamento da vlvula ocorra em
um intervalo de tempo menor, a tubulao pode ser abalada a cada
fechamento de vlvula. Deve-se, ainda, observar que, alem da
inconvenincia causada a tubulao , o golpe de arete pode danificar a
prpria vlvula. Uma soluo mais razovel para esse problema seria a
adoo de velocidades inferiores de liquido, uma vez que a instalao
de uma vlvula de alivio, como na prtica das maiorias das instalaes
frigorficas, acarretaria uma fuga de refrigerante a cada pulso de
presso.A ltima precauo sugerida no incio deste captulo est
relacionada aos efeitos dinmicos resultantes de alvios de presso. O
esquema representado na Figura 13.3 mostra tais efeitos para o caso
da linha bifsica (liquido/vapor) de retorno em um sistema com
recirculao de lquido, no instante em que o degelo por gs quente
concludo. Figura 13.3 Lquido projetado a alta velocidade contra o
cotovelo de uma tubulao por vapor aliviado de uma regio a presso
mais elevada.Nesse instante, a presso do vapor na serpentina
geralmente, superior quela reinante na linha bifsica de retorno. Em
conseqncia, ocorre uma descarga de vapor misturado a refrigerante
lquido da serpentina para a linha de retorno. A elevada velocidade
do vapor na linha contra um T ou um cotovelo. Nessas condies, a
velocidade adquirida pelo liquido pode atingir valores muito
superiores quela do esquema da Fig. 13.1, comprometendo a parede da
tubulao. Esse mecanismo parece ser o responsvel por um
significativo numero de rupturas de tubulao.O esquema da Fig. 13.3
mostra o caso de uma serpentina inundada no instante em que o
degelo concludo. Situao semelhante pode ocorrer em serpentinas de
expanso direta, onde liquido pode ser arrastado a alta velocidade
na linha de aspirao em conseqncia da descarga de vapor da
serpentina. Uma forma de controlar tal problema a instalao de uma
vlvula de alvio ( sangria ) de abertura lenta, sendo acionada antes
da abertura da vlvula principal, como mostrado na Fig. 13.3. Embora
a instalao dessa vlvula em cada serpentina no obedea a critrios
prticos, recomenda-se prever conexes para sua eventual utilizao.1.5
Dispositivos de alvioA instalao de dispositivos de alivio deve
obedecer a critrios que satisfaam os seguintes quesitos:
onde instal-lo
tipo mais adequado
nmero
regio de alvio
presso de ajuste
capacidade de descarga
dimetro da tubulao de descarga, caso necessria.
A norma nbr 13598/1996 determina que todo dispositivo de alvio
seja do tipo de ao direta por presso. Nesse sentido so considerados
dispositivos de alvio as vlvulas de segurana e de alivio, discos de
ruptura e plugues( ou tampes) fusveis. H exemplos tpicos de
instalaes utilizando esses dispositivos, no entanto ocorre uma
diferena clara entre dispositivos limitadores de presso e de
alivio. Um limitador tambm conhecido como pressostato de alta
presso, normalmente instalado na descarga de compressores. Sua
atuao consiste em parar o compressor sempre que a presso de
descarga supere um valor pr determinado. Nesse caso no h liberao de
refrigerante. A instalao tpica de plugue fusvel, consiste de uma
abertura selada por uma liga de baixo ponto de fuso. Quando
instalado em um reservatrio em contato com o refrigerante lquido, a
liga se funde quando a temperatura atinge um determinado valor.
Essa temperatura a de saturao correspondente presso reinante no
reservatrio. O plugue fusvel no recomendado para depsitos de grande
porte, pois, uma vez acionado, permite a fuga da carga de
refrigerante. De acordo com a norma nbr 13598/1996, o plugue fusvel
pode ser instalado acima ou abaixo da linha de refrigerante
liquido, exceto em vasos situados na regio de baixa presso, caso em
que determine a instalao na regio de vapor, sem isolamento
trmico.Os dispositivos de alvio mais populares so aqueles
constitudos por vlvulas atuadas por molas, uma aplicao comum pode
ser descrita como uma situao onde o alvio realizado nas regies de
vapor e de lquido, respectivamente. A NBR 13598/1996 sugere que as
vlvulas de segurana ou discos de ruptura sejam instalados acima do
nvel de lquido. Por outro lado, o efeito de alvio pode ser
conseguido com quantidades reduzidas de lquido. Vlvulas de alvio de
vapor devem ser instaladas em todos os reservatrios, incluindo
condensadores e evaporadores do tipo carcaa-tubos. As conexes de
ligao com o vaso devem ser instaladas acima da linha de lquido, sem
a presena de vlvulas de bloqueio, exceto vlvulas de 3 vias
associadas a dispositivo de duas sadas de alvio. A vlvula de 3 vias
deve operar de forma que somente uma sada de alvio de segurana
permanea aberta, nunca as duas simultaneamente. Sua utilizao tem
por objetivo proporcionar segurana mesmo quando um dos dispositivos
de alvio esteja inoperante em virtude, por exemplo, da realizao de
testes ou de manuteno.O alvio de lquido de uma regio entre vlvulas
deve se realizar pra outra regio dotada de dispositivo. comum o
alvio de vapor para atmosfera, embora seja possvel realiz-lo de um
reservatrio de alta para outro de baixa presso dotado de alvio para
a atmosfera, do que se conclui que, pelo menos, uma regio do
sistema deve estar comunicada com o meio exterior.
A vazo descarrega por um dispositivo depende do comprimento e
dimetro da linha de alvio. De acordo com a NBR 13598/1996, o
dimetro no deve ser inferior ao da conexo do dispositivo. Em casos
em que a linha de alvio muito comprida, recomenda-se a adoo de um
dimetro superior quele da conexo da vlvula. A norma brasileira
recomenda que a perda de presso na linha de alvio, includa a perda
em uma vlvula de 3 vias, se este for o caso, no exceda 3% da presso
de ajuste, para a mxima capacidade de descarga do dispositivo.O
nmero de dispositivos de alvio depende do tamanho do vaso. A NBR
13598/1996 contempla 3 situaes:
1. Vasos com volume interno inferior a 100 litros:
a. Se Dinterno > 152 mm, uma vlvula de segurana;
b. Se 76 mm < Dinterno < 152 mm, um plugue fusvel ou
vlvula de segurana;c. Se Dinterno < 76 mm, no h obrigatoriedade
de uso de dispositivo de segurana;
2. Vasos com volume interno entre 100 e 300 litros: uma vlvula
de segurana.
3. Vasos com volume interno superior a 300 litros:
a. Duas vlvulas de segurana associadas a uma vlvula de 3 vias;
cada vlvula de segurana deve apresentar uma capacidade de descarga
para a atmosfera suficiente para a regio atendida.
b. Uma nica vlvula de segurana, quando a descarga se d para a
regio de baixa presso. Neste caso, a regio de baixa presso deve ser
dotada de vlvulas de segurana com capacidade de descarga
correspondente totalidade das capacidades das vlvulas de regio de
alta que descarregam na de baixa presso.
A capacidade de descarga dos dispositivos de alvio, segundo a
norma brasileira NBR 13598/1996, pode ser determinada de acordo com
dois procedimentos distintos:(1) Norma ANSI/ASHARE 15/1992, de
acordo com a qual,
C = fDL (1-2)Onde
C = capacidade de descarga mnima do dispositivo de alvio, em kg
de ar/seg
D = dimetro externo do reservatrio, m
L = comprimento do reservatrio, m
f = coeficiente que depende do refrigerante.
Valores do coeficiente f so apresentados na Tabela 1.3 para
distintos refrigerantes, os quais no se aplicam caso combustveis
sejam usados a uma distancia inferior a 6,1 m do vaso.Tabela 1.3
Valores do coeficiente f da Eq. (1-2)
Refrigerantef
(A) Regio de baixa presso, carga de gs limitada, sistema em
cascata
R-170; R-744; R-11500,082
R-13; R-13B1; R-5030,163
R-140,203
(B) outras aplicaes
R-717(amnia)0,041
R-11; R-40; R-113; R-123; R-142b; R-152a; R-290; R-600; R-600a;
R-611; R-7640,082
R-12; R-22; R-114; R-134a; R-C318; R-500; R-12700,163
R-115; R-5020,203
Fonte: Jabardo, 2002.Na Eq. (1-2) verifica-se que a capacidade
da vlvula proporcional ao produto do dimetro, D, pelo comprimento,
L, quando seria de esperar que a proporcionalidade se estabelecesse
em relao ao volume do tanque, isto , (constante) ( D2 / 4) L. a
forma da equao est relacionada ao fato de que o dimensionamento da
vlvula deve ser feito para controlar a presso no interior do
reservatrio durante um incndio, em cujo caso o parmetro que deve
afetar a descarga o calor irradiado, proporcional ao produto L.D. A
vlvula de alvio deve liberar o refrigerante a uma razo tal que o
efeito de resfriamento promovido pela evaporao de lquido seja
suficiente para manter a presso de saturao interna em nveis
adequados. O fluxo de calor admitido no desenvolvimento da Eq.
(1-2) de 10 kW/m. O coeficiente f leva em considerao o fator de
converso da vazo de ar em vazo de refrigerante, alm de incluir o
efeito do calor latente de vaporizao dos distintos refrigerantes.
Justifica-se, assim, o fato da amnia apresentar um valor de f
inferior ao dos outros refrigerantes, uma vez que seu calor latente
muito superior, do que resulta uma taxa de descarga inferior atravs
da vlvula de alvio. (2) Norma ISSO 4126-1/1991, que recomenda a
seguinte expresso:
Qr = 10A/hlv (1-3)
Onde
Qr = capacidade mnima de descarga requerida para o dispositivo,
em kg/s de refrigeranteA = superfcie externa do vaso, mhlv = calor
latente de vaporizao do refrigerante presso de abertura do
dispositivo de alvio, kJ/kgFinalmente, a norma brasileira determina
a identificao de vlvulas de segurana com conexes de dimetros
superior a 12 mm, apresentando uma lista das caractersticas que
devem ser informadas pelo fabricante.
1.6 Ventilao da Casa de MquinasTodas as normas de segurana
citadas na introduo fazem recomendaes sobre o projeto das casas de
mquinas e sua ventilao. Uma delas de que as portas devem selar
hermeticamente a sala, que no deve apresentar quaisquer aberturas
de comunicao com outras partes do edifcio, impedindo-se, com isso,
a fuga de refrigerante. Chamas no so permitidas, com exceo daquelas
produzidas por fsforos, acendedores de cigarros ou lamparinas de
deteco de vazamentos. A norma ANSI/ASHARE 15/1992 no recomenda a
presena permanente na casa de mquinas de dispositivos que produzam
chamas ou de superfcies aquecidas a temperaturas superiores a 427
C. De acordo com essa norma, casas de mquinas que operam com
refrigerantes do grupo A1 devem ser dotadas de um sensor para
detectar nveis de oxignio inferiores a 19,5 % em volume. O sensor
deve ser instalado em local adequado, devendo necessariamente atuar
um alarme caso a concentrao de refrigerante no recinto assuma um
valor superior a um mnimo pr estabelecido, que, no caso da presente
norma, o correspondente ao TLV do refrigerante.A ventilao de casas
de mquinas pode ser efetuada atravs de ventiladores (forada ou
mecnica, termo utilizado na literatura americana) ou natural,
atravs de reas livres em portas ou janelas. Durante operao normal,
a vazo pode ser reduzida em relao quela necessria em situaes de
emergncia. Para tanto, recomenda-se a utilizao de mltiplos
ventiladores ou um nico dotado de controle de rotao. A exausto deve
ser realizada para o exterior de forma a no causar inconvenientes
nas regies vizinhas. Dutos de suprimento e exausto de ar devem
servir exclusivamente a casa de mquinas.Um dos aspectos de maior
interesse a avaliao da vazo de ar necessria para adequadamente
ventilar uma casa de mquinas. As normas se referem de alguma forma
a esse tema. Deste modo, a norma ANSI/ASHARE 15/1992 razoavelmente
completa e explicita. Entretanto, no sentido de proporcionar uma
viso mais abrangente dos requisitos de ventilao, a Tabela 1.4
apresenta correlaes para a taxa mnima de ventilao de casas de
mquinas sugeridas por vrias normas. Percebe-se que h uma relativa
unanimidade entre as normas quanto a taxa de ventilao da casa de
mquinas. No caso da norma ISO, a verso citada uma traduo ao
portugus. A verso final da norma brasileira poder sofrer modificaes
em relao ao valor sugerido na tabela 1.4, embora a tendncia seja a
de se adotar o procedimento da norma ANSI/ASHARE.Tabela 1.4
Correlaes para a taxa de ventilao forada de casas de maquinas
NormaCorrelao
ANSI/ASHARE 15/1992Qventilao=70M0,5r (1-4)onde:
Qventilao = vazo de ar mnima necessria, litros/s
Mr = massa de refrigerante no sistema de maior porte, uma parte
do qual esteja alocada na sala de mquinas, kg
ISO 5149-1993Qventilao=70M0,5r
ANSI/IIAR 2/1999(amnia)(1) Ventilao mecnica operando
continuamente, adotar taxa de ventilao de situaes de emergncia.
Esta pode ser obita pelo maior valor proporcionado pelos seguintes
critrios: (a) Eq. (1-4)
(b) Qventilao = 3V (1-5)
Onde
V = volume do recinto, m
(2) Ventilao em operao normal ( no emergncia), adotar o maior
dos valores proporcionados pelos critrios:(a) 3 L/s por m de rea da
casa de mquinas
(b) Vazo necessria para limitar a 10C a elevao da temperatura do
ar em relao do ambiente com base na carga inteira da sala de
mquinas.
Fonte: Jabardo, 2002.A norma contempla situaes em que a ventilao
natural da casa de mquinas pode ser empregada. Nesse caso, a norma
sugere que a rea de aberturas seja avaliada pela seguinte
expresso:Alivre = 0,138 M0,5 r (1-6) onde Alivre a rea livre
recomendada das aberturas de ventilao em m. As aberturas devem
estar localizadas de acordo com a densidade do refrigerante em
relao do ar.
No caso de instalaes de amnia, recomenda-se a adoo de algumas
precaues adicionais, como, por exemplo, a manuteno de todos os
componentes no interior da casa de mquinas, com exceo,
evidentemente, daqueles que devem ser exteriores, como tubulaes e
serpentinas. O ventilador da casa de mquinas deve operar
continuamente, sendo dotado de um sistema de alarme, para aviso por
ocasio de paradas. Outra possibilidade seria de utilizar o
ventilador atravs de um detetor de amnia, ajustado, por exemplo,
para uma concentrao de 40.000 ppm. Esse mesmo detetor tambm se
encarregaria de acionar o alarme. A exausto de ar deve ser
realizada de forma a garantir uma boa disperso na atmosfera,
levando-se em conta o escoamento do ar ao redor do edifcio, ventos
predominantes e estruturas vizinhas. Caso a disperso direta na
atmosfera no seja possvel, o ar exaurido deve ser lavado em gua. A
norma ANSI/IIAR 2/1999 recomenda o uso de um sistema de asperso
(spray), prevendo-se uma vazo de gua de 1 m/s para cada 750 m/s de
ar exaurido.1.7 Proteo contra incndios em cmaras
refrigeradasIncndios em ambientes refrigerados so raros, mas quando
ocorrem, podem ter serias implicaes econmicas. A perda mais
significativa pode ser a do produto, cujo custo, em alguns casos,
pode atingir valores de 5 a 10 vezes o do edifcio. primeira vista
pode parecer que cmaras refrigeradas de baixa temperatura no
contenham material inflamvel suficiente para causar um incndio.
Entretanto, tal concluso precipitada a julgar pelo que se constata
no campo. Um levantamento realizado em cmaras frigorficas constatou
que, em uma delas, de 20.000 m de volume, havia 100.000 kg de
madeira em estrados (assoalho), 150.000 kg em caixas de papelo e
7.000 kg de material plstico para empacotamento. Alm disso, deve-se
considerar que muitos isolantes trmicos so combustveis, inclusive
os constitudos de espumas celulares. Entre estas encontra-se o
poliuretano e o poliestireno, que queimam com emisso de fumaa e
gases txicos. Essas espumas so denominadas auto-extintoras pois em
sua composio foram adicionados aditivos extintores. Entretanto
experincias tm demonstrado que tais aditivos se vaporizam sob ao do
fogo, fazendo com que o poliestireno se torne uma massa fundida em
combusto. Alguns inconvenientes das espumas tradicionais foram
eliminados com a introduo de isolantes trmicos resistentes ao fogo,
como as resinas fenlicas.A principal preocupao de projetistas e
operadores deve ser a de prevenir o incndio, cujas causas mais
provveis, segundo Toole12 e Duiven e Twilt14, so as seguintes:
soldas;
fiao de aquecimento eltrico de portas ou de degelo;
avarias em outros equipamentos eltricos como transformadores,
carregadores de bateria ou solenides;
asfalto quente durante a instalao do teto; limpeza inadequada
(cita-se, por exemplo, o caso de um incndio iniciado por um toco de
cigarro arremessado em detritos acumulados).
A estratgia na preveno de incndio exige uma ateno especial em
relao aos processos e equipamentos anteriormente citados. Um
projetista, por exemplo, props a utilizao poliestireno somente
quando encapsulado em concreto. Algumas aplices de seguro exigem a
adoo de sprinklers, que, no caso de temperaturas abaixo do ponto de
congelamento da gua, devem ser do tipo seco. O principio de
funcionamento consiste em enviar ar comprimido para a rede de
sprinklers durante a operao normal. Se um elemento fusvel se
derrete, o ar sob presso da rede liberado, reduzindo a presso e
permitindo a abertura de uma vlvula de gua, ao mesmo tempo em que
se d partida bomba. Em muitos casos, o elemento fusvel no veda
adequadamente, permitindo a fuga de ar, o que d incio asperso de
gua, mesmo que no haja um princpio de incndio. Alguns engenheiros
afirmam que os sprinklers secos causam mais problemas do que ajudam
a resolver, razo pela qual s os recomendam quando absolutamente
necessrios (por exemplo, por imposio de um contrato).Extintores so
utilizados com freqncia, devendo ser instalados, na medida do
possvel, no exterior. No se recomenda sua instalao no ambiente
refrigerado.
1.8 Deteco de vazamentos Dispositivos automticos de deteco de
vazamentos podem ser um investimento atraente. Sob o ponto de vista
econmico, deve se levar em considerao que o inventario de
refrigerante pode ser perdido antes da deteco de um vazamento, uma
vez que os refrigerantes halogenados so inodoros. Por outro lado, a
perda significativa de refrigerante para um ambiente pode elevar
sua concentrao a nveis perigosos para os operadores. No caso da
amnia, o seu odor caracterstico pode alertar os operadores sobre a
ocorrncia de um vazamento. Entretanto, como muitas instalaes operam
sem uma superviso direta, o detetor automtico tambm se
justifica.Diversos so os princpios para a deteco de vazamentos. Na
atualidade, os detetores que mais se destacam so aqueles
constitudos de sensores de material semicondutor. Seu principio de
funcionamento consiste na variao de resistncia eltrica do
semicondutor com a quantidade de refrigerante absorvido, que
depende da concentrao no ambiente. A variao da resistncia
transmitida ao centro de alarme automtico. Lindborg15 relata
excelentes resultados na deteco de amnia em cmaras de temperatura
variando entre -30C e 6C. Os sensores eram calibrados para ativar o
alarme quando a concentrao de amnia atingisse 50 ppm. Em virtude de
sua degradao quando operando em ambientes refrigerados. Os sensores
tinham de ser recalibrados depois de alguns meses de operao.
Verificou-se, alm disso, que ar quente produzia uma indicao errtica
do detetor. Assim, no se recomenda a instalao do sensor na
vizinhana de portas ou evaporadores com degelo.1.9 Descarga da
amniaEm uma instalao de amnia, fugas podem ocorrer em virtude de
uma linha ou reservatrio durante uma manuteno, ocasio em que
quantidades relativamente elevadas podero ser liberadas para o
ambiente. A amnia poderia ser eliminada pelo esgoto, de forma a
dilu-la, ou diretamente para atmosfera. No passado, ambos os mtodos
foram utilizados, em certos casos, de maneira indiscriminada.
Atualmente, emisses de amnia so submetidas a normas e regulamentos
de proteo do meio ambiente em virtudes dos problemas que uma
descarga inadequada pode acarretar. Assim, por exemplo, a descarga
atravs do esgoto implica nas seguintes conseqncias: Comprometimento
da vida aqutica;
Danos s instalaes de tratamento de esgotos;
Liberao de odor atravs da rede de esgoto, o que pode ser causa
de alarme.
A regra bsica a ser seguida na eliminao pelo esgoto dilu-la o
mximo possvel em gua abundante. Em caso de acidente, no haveria
tempo de acionar a gua de diluio, razo pela qual alguns projetistas
sugerem a vedao de todos os ralos na casa de mquinas de modo que a
amnia no tenha acesso direto rede de esgotos.No passado, a amnia
era diretamente liberada para a atmosfera. Quando a disperso
adequada, a concentrao de amnia se mantm em nveis baixos sem
representar uma ameaa a pessoas ou plantas. Na presena da gua, a
amnia forma o hidrxido de amnia, NH4OH, que pode neutralizar cidos
que porventura estejam presentes no ar. Tanto a norma ANSI/ASHRAE
15/1992 quanto a ANSI/IIAR 2/1999 recomendam uma alternativa para a
liberao da amnia, consistindo em descarreg-la atravs de um banho de
gua, como observado anteriormente. Sugere-se que a massa de gua no
tanque seja oito vezes superior prevista de amnia. O projeto do
tanque de absoro tem sido objeto de algumas propostas nos ltimos
tempos16, o mesmo ocorrendo com o procedimento de eliminao da soluo
resultante17.
1.10 Recomendaes complementares
As recomendaes sobre o projeto de operao de instalaes
frigorficas, enumeradas e discutidas neste capitulo, foram extradas
de normas de segurana, amplamente referidos no texto. Entretanto,
algumas recomendaes adicionais devem ser feitas para efeito de
complemento do material apresentado, sendo elas as seguintes:
os reservatrios devem ser adequadamente dimensionados, de modo a
no permitir o arraste de refrigerante lquido para o compressor;
um ramal de tubulao, sem comunicao com qualquer regio do
sistema, deve ter sua extremidade vedada por um tampo; Richards17
recomenda o uso exclusivo de solda em tubulaes de amnia lquida de
dimetro superior a 25 mm e em linhas de vapor de dimetro superior a
37 mm;
juntas flangeadas devem ser evitadas;
as linhas de acesso a evaporadores devem ser estendidas na regio
exterior ao ambiente refrigerado a fim de evitar sua danificao ou
mesmo ruptura;
a tubulao deve ser visvel e de fcil acesso;
tanto as linhas horizontais quanto as verticais devem ser
convenientemente ancoradas;
as vlvulas de bloqueio nas linhas de liquido ou de gs quente que
se dirigem para os evaporadores devem ser instaladas de modo a
permitir seu acionamento direto desde o piso ou desde uma
plataforma fixa.
1.11 Plano de segurana da instalao
A gerncia de uma instalao tem a responsabilidade de assegurar
que o pessoal encarregado da operao esteja adequadamente treinado a
respeito dos procedimentos de segurana, alm de permitir e
incentivar ensaios peridicos daqueles procedimentos. Alm disso, um
plano de emergncia deve ser desenvolvido18, de modo a permitir que
os operadores adotem as medidas corretas de proteo a si mesmos, s
demais pessoas envolvidas e ao equipamento, quando necessrio.
Assim, por exemplo, no caso da ocorrncia de um vazamento de amonia
em determinado ambiente, os operadores devem estar preparados para,
rapidamente, fechar ou abrir as vlvulas adequadas e decidir sobre
que equipamento eltrico deve ser desativado. Os operadores devem,
ainda, conhecer perfeitamente a localizao das mscaras e dos
extintores de incndio, bem como seu uso. Em certos pases, comum que
instalaes frigorficas mantenham contato permanente com o corpo de
bombeiros. Este deve promover visitas peridicas ao local para
familiarizar seu pessoal com a instalao, o que permitiria uma rpida
ao em caso de incndio.Uma vez desenvolvidos os planos e as
especificaes de acordo com as normas de segurana e com os
procedimentos prticos complementares, cabe ao instalador
desenvolver o projeto com fidelidade. Superada a etapa de instalao,
a responsabilidade fica a cargo dos operadores e da gerncia, a quem
cabe dar prioridade segurana.
Regio de impacto
Lquido
Vlvula reguladora de presso a jusante
Vapor
(c)
Vlvula de reteno
(b)
(a)
Alvio
Cotovelo ou T
Serpentina
Sada durante degelo
Val. de Sangria para reduzir presso lentamente
Val. fechada durante degelo
Sada durante operao normal
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