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Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança do Trabalho Prof. Alex Maurício Araújo UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO Recife - 2009 (7ª Aula)

Aula7 ventilacao

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Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança

do Trabalho

Prof. Alex Maurício Araújo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO

Recife - 2009

(7ª Aula)

Page 2: Aula7 ventilacao

Purificação do Ar

Os poluentes exauridos do ambiente de trabalho (vapores, gases,

névoas, particulados e poeiras) devem ser coletados ou tratados para

liberação na atmosfera.

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Os equipamentos para a coleta ou tratamento de

poluentes do ar podem ser agrupados segundo os

mecanismo de:

Coleta e eliminação de PARTÍCULAS

• ação de filtragem (coleta via meio poroso – FILTROS)

• ação da força de gravidade (COLETORES GRAVITACIONAIS)

• ação de forças de inércia (COLETORES INERCIAIS)

• ação das forças centrífugas (CICLONES)

• ação de lavagem por água (LAVADORES, câmaras ou torres de BORRIFO, lavadores VENTURI)

• ação de ionização e atração eletrostática (PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS)

Page 4: Aula7 ventilacao

Os filtros atuam em virtude dos seguintes mecanismos de interação

com as partículas:

- Impacto inercial: partículas (>3) são coletadas devido sua

inércia impedir de acompanhar o fluxo do ar ao redor dos

filamentos do tecido. O efeito cresce com a massa e velocidade da

partícula. Elas deixam o fluxo e colidem com os filamentos do

tecido. (1 mícron = 10-6 m ).

- Interceptação direta: partículas com (1 – 3) que acompanham

o fluxo do ar são retidas nas malhas constituídas por fios

micrométricos do tecido.

- Movimento browniano: partículas entre (0,1 – 1,0) tocam os

filamentos face seu movimento aleatório. Partículas menores têm

mais mobilidade browniana, expondo-se mais que as maiores à

colisão com os fios.

FILTROS

Um dos mais antigos métodos de remoção de partículas de um fluido gasoso.

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A escolha do filtro depende do tipo de pó e do “diâmetro” médio

() das partículas.

A tabela mostra indicações de tamanho das partículas de vários

materiais:

Para efeitos comparativos Cabelo humano (50 - 200 )

Limite de visão humana (10 – 40)

(Ref.1, pg. 288)

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Tipos de Filtros

PAINÉIS

usa vários tipos de meio filtrante, conforme a classe, sob forma

de mantas alojadas em armações.

(Ref.1, pg. 285)

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FILTROS DE TECIDOS

Formas

- Sacos

- Mangas

- Painéis lisos

- Painéis ondulados

Aplicações

-Captação de poeira de

moagem

- Mistura e pesagem de

grãos

- Moagem de pedra, argila

e minerais

- Trituração de cimento

- Limpeza por abrasão

• Quando a (C) de partículas é muito alta, usa-se, antes do filtro,

um separador tipo inercial para reter as partículas maiores

• O rendimento dos filtros de tecido supera 93%

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Materiais de tecidos usados em filtros industriais

(Ref.1, pg. 292)

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(Ref.1, pg. 293) www.imapa.com.br

Válvula Rotativa:Equipamento adaptado em filtros e ciclones para controlar a quantidade de material a ser descarregado em transporte pneumáticoou qualquer outro tipo de recipiente.

FILTROS DE MANGA

1) Ar c/ pó entra p/ dentro da manga e

deixa o pó no lado de dentro do tecido;

2) Ar c/ pó penetra de fora p/ dentro e sai

pela parte central da boca superior,

deixando o pó no lado de fora do tecido.

Page 10: Aula7 ventilacao

(Ref.1, pg. 298)(Ref.1, pg. 296)

Usa em poeiras finas em

forte (C) em processos

contínuos, limpeza por ar

comprimido com comando

automático.

Filtro automático de mangas

Page 11: Aula7 ventilacao

COLETORES GRAVITACIONAIS (de sedimentação)

Câmara metálica de grandes dimensões, em relação às do duto que

nela introduz o ar poluído, com o fim de reduzir a velocidade do fluxo,

permitindo a deposição de partículas relativamente grandes (100 –

200) pelo seu peso.

No fluxo de (E – S) as partículas

maiores vão se depositando no

cone de coleta. O pó acumulado é

retirado periodicamente por A.

(Ref.1, pg. 303)

(Coletor gravitacional de 1 câmara)

Page 12: Aula7 ventilacao

Vantagens

-Baixo custo

-Pouco desgaste

-Consomem pouca potência

-Recebem gases com altas T´s

Aplicações

-Pré-coletor em indústria

-Coletas de cinzas em

caldeiras a carvão

-Operações de refino de

metais

Solução para uma maior

deposição de partículas

médias e pequenas

(coletor de câmaras múltiplas)

(Ref.1, pg. 304)

Solução para uma

maior deposição de

pós finos

(coletor de câmaras múltiplas, de chicanas,

placas dispostas alternadas p/ induzir

formação de redemoinhos de eixo

perpendicular ao fluxo)

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COLETOR DE CÂMARAS INERCIAIS

São câmaras em que se faz o desvio do fluxo do ar e devido à inércia, as partículas

mais pesadas tendem a conservar sua trajetória original caindo em dispositivo de

captura.

(Ref.1, pg. 306)

Aplicações- Pré-coletores

- Є (50-200)

Page 14: Aula7 ventilacao

COLETORES CENTRÍFUGOS ou CICLONES

Usado para coletar as partículas de maior

tamanho e peso específico funcionando como

pré-coletor, de modo a reduzir a carga de coleta

no coletor principal.

Induzem um movimento rotatório para o gás de

modo que a força centrífuga sendo maior que o

peso e a coesão, resulta num lançamento das

partículas contra as paredes, separando-as do

fluxo do gás.

A entrada do gás é tangencial à periferia da

parte alta do cone de modo a criar um fluxo

helicoidal descendente que ao alcançar a parte

inferior retorna como fluxo helicoidal

ascendente central até a boca de saída na

parte superior do ciclone. As partículas sólidas

em suspensão no ar, sob o efeito da força

centrífuga, tendem a deslocar-se para a

película de ar junto às paredes do ciclone.

(Ref.1, pg 307)

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Aplicações-Coleta de material

particulado ou fibroso

Vantagens

-Baixo custo

-Fácil de projetar

-Consomem pouca potência

-Fácil construção e manutenção

-Pode usar com T elevada

Desvantagens

-Baixo rendimento para < 5

-Desgaste rápido com pó de alta dureza

e velocidade

-Podem entupir com poeiras pegajosas,

úmidas e em altas C.

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COLETORES ÚMIDOS - LAVADORES DE GASES

Objetivam a captura de pó ou gases poluentes mesmo em T elevadas.

Lavador de ar convencional / coletor úmido

Usado quando a C de pó é alta e > 10 , funciona também com (1 – 10) .

O ar com pó recebe água pulverizada

bombeada do tanque do lavador. As

partículas em choque com as

gotículas de água de H2O (20 – 50) ,

caem formando lodo. Um eliminador

de gotas impede as gotículas saírem

do lavador.

(Ref. 1. Pág.317)

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Eliminador de GotasExecutado com perfil especial de polipropileno tipo onda dupla, montagem modulada em

painéis, com dimensões que facilitam a desmontagem e limpeza e com alta capacidade de reter as gotículas arrastadas pelo ventilador, reduzindo esse arraste a um percentual ínfimo da vazão de água circulada.

Construído através da união de chapas corrugadas que formam câmaras com o desenho de"S", pelas quais passa o fluxo de ar, cujas partículas de líquido se chocam contra as paredesdestas, aglomerando-se e sendo eliminadas pela ação da força de gravidade. Quandomontado na horizontal (fluxo vertical de ar), permite que as gotas drenadas escorram nocontrafluxo do ar; quando montado na vertical (fluxo horizontal de ar), deve ter inclinaçãoentre 5 e 10° em relação à vertical, facilitando a drenagem do líquido separado. Trabalhacom velocidades de 2,5 a 3,5 m/s, em sistemas ar/água, e apresenta perda de carga de 1,27mmca e eficiência de remoção de até 99%.

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CICLONE ÚMIDO

Ciclone com sistema de

borrifamento de água, as partículas

tendem a escorrer pela superfície

do coletor até o local onde é feita a

coleta do material retido sob a

forma de lodo ou lama.

(Ref.1, pág. 319)

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PRECIPITADOR / FILTRO ELETROSTÁTICO

O ar em contato com uma alta ddp se ioniza, os íons chocam-se com as

partículas, carregando-as eletricamente, causando a sua migração em

direção ao pólo (eletrodo coletor) de carga contrária.

(Ref.4, pág.378)

Unidade de controle de emissão de

particulados contidos nos gases de

combustão ou de outras correntes

gasosas (fumaça, poeira) em

processos industriais.

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TIPOS

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Usos

- Usinas termoelétricas

- Fábricas de cimento

- Aciarias

- Fundições de metais

não-ferrosos

- Fábricas de celulose

Desvantagens

-Alto custo inicial

-Requer espaço

-Perigos de alta-tensão

-Só serve para material

particulado

Características

- Rendimento de coleta em peso de (95 – 99%) para (0,1 – 200 m);

- Podem tratar gases a altas temperaturas;

- A energia é consumida apenas para carregar as partículas, logo a perda

de pressão é baixa (0,1– 0,5 pol H2O).

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• Separação e coleta de GASES E VAPORES

absorção (dissolução gáslíquido): por líquidos no qual o gás é solúvel

(TORRES de BORRIFO (spray), de ENCHIMENTO, de PRATOS)

adsorção: substâncias de alta porosidade retém poluentes gasosos/fumaças

pela ação de forças de atração moleculares (Van der Waals) e afinidade

química (CARVÃO ATIVADO, ALUMINA ATIVADA, SÍLICA-GEL)

( colunas ou caixas c/ leitos ou camadas de adsorvedor c/ (15-90cm) de espessura. O gás

atravessa os leitos de adsorção c/ v=10m/min (odores) e v=20m/min (solventes) )

incineração de resíduos gasosos ( “FLARES” tochas, INCINERADORES)

condensação de vapores (resfriamento realizado em CONDENSADORES)

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Lavador de Gases - Câmara de Borrifo

T. Borrifo- o gás contido no ar atravessa a torre de baixo/cima, aspersores

espalham gotículas do solvente (H2O) que absorve o gás, caindo o condensado em

bacia de onde é recirculado. / T. Enchimento- o gás passa por leito de recheio p/

assegurar maior área de contato c/ o solvente que cai de aspersores do alto da torre

(contracorrente) / T. Pratos- série de bandejas (pratos) c/ furos sobre os quais são

postos “copos” invertidos que permitem o gás ascendente borbulhar numa camada

fina de líquido solvente lançado nas bandejas.

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• Na torre de enchimento, o íntimo contato entre o solvente e o soluto

ocorre ao passar os mesmos por uma camada de recheio. O material e

o formato do enchimento proporcionam um aumento da área

superficial de contato.

• Na torre de pratos os contato entre o solvente e o soluto é feito em

vários pratos.

• Os principais tipos de enchimentos são: anéis de raschig, sela de berl,

anéis pall, sela de intalox e tellerette.

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• Nos leitos de adsorção os poluentes são retidos porsubstâncias com alta superfície específica (alta porosidade) porforças de atração moleculares ou por afinidade química.

• Os materiais capazes de adsorver são denominadosadsorvedores. Dentre os principais adsorvedores estão ocarvão ativado, a alumina e a sílica-gel.

• O carvão ativado é uma forma de carbono puro de grandeporosidade, que contem micro poros que adsorvem moléculas,sem modificar a composição química do produto tratado.

• Esse tipo de carvão é obtido a partir da queima controlada combaixo teor de oxigênio de certas madeiras, a uma temperaturade 800°C a 1000°C tomando-se o cuidado de evitar que ocorraa queima total do material, mantendo assim sua porosidade.

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(Ref.1, pg. 303)

Filtros de carvão ativado

Funcionam segundo o fenômeno físico da adsorção molecular sendo mais

apropriados para eliminar odores desagradáveis. São postos após filtro

convencional ou eletrostático, protegendo-os de poeira, pólen, bactérias e

particulados.

O carvão é de origem vegetal. Casca de coco fornece grande área de

adsorção sem liberação de pó.

O carvão ativado é obtido

através de pirólise

(carbonização)

controlada de materiais

carbonáceos de origem

vegetal, animal ou

mineral com posterior ativação

termoquímica.

A pirólise controlada

propicia a cristalização do

carbono, formando poros

dentro do carvão.

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Os flares são equipamentos que estão localizados no ponto de emissão dospoluentes e que promovem a queima destes em espaço aberto. Este equipamentoé utilizado quando os gases combustíveis estão em concentrações próximas ouacima do limite inferior de inflamabilidade. Podem ser do tipo elevado, localizadosna chaminé de saída das substâncias ou ao nível do solo. Os elevados são àmelhor condição para a dispersão dos poluentes.

São empregados basicamente em refinarias de petróleo e/ou em petroquímicas,servindo tal equipamento também como dispositivo de segurança. Os efluentestem poder calorífico p/ manter a combustão sem o uso de um combustíveladicional.

A incineração é um método bastante eficaz na eliminação de gases e vapores deorigem orgânica. A combustão, que é o processo utilizado na incineração, transforma oscontaminantes combustíveis em dióxido de carbono e vapor de água, no caso decombustão completa. A incineração também pode ser utilizada para a oxidação decompostos inorgânicos como por exemplo o gás sulfídrico, que é um gás de mau odor.

Page 28: Aula7 ventilacao

CONDENSADORES DE VAPORES / coletores de condensação

• Condensadores são dispositivos simples, baratos que usam água ou ar para resfriar umacorrente de vapor condensado. São usados como dispositivos de pré-tratamento, antesdos absorvedores e incineradores, para reduzir o volume de gás total a ser tratado emequipamentos de controle mais caros. Reduzem o custo total do sistema de controle.

• A condensação de um gás ocorre de três maneiras: (1) em uma dada temperatura, apressão do sistema é aumentada (compressão do volume de gás) até que a pressãoparcial do gás iguale a pressão de vapor; (2) em uma pressão fixada, o gás é resfriadoaté que a pressão parcial iguale a pressão de vapor; ou (3) usando uma combinação decompressão e resfriamento do gás até que a pressão parcial iguale a pressão de vapor.

• Na prática, os condensadores operam através da extração de calor. Os condensadoresdiferem na maneira de remover calor e no tipo de dispositivo usado. As duas diferentesmaneiras de condensação são contato direto (ou contato), onde o meio resfriante comvapores e condensados estão intimamente misturados e combinados, e indireto (ousuperficial), onde o meio resfriante e vapor/condensado são separados por umasuperfície de algum tipo.

• Os condensadores de contato são mais simples, mais baratos de instalar, e requeremmenos equipamentos auxiliares e manutenção. O condensado/resfriado de umcondensador de contato tem um volume de 10 a 20 vezes a superfície condensadora.

• Os condensadores de superfície formam a grande parte dos condensadores usados paracontrole de poluição do ar.

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Filtros eliminadores de névoas

Eliminam névoa líquida, corrosivas e contaminantes solúveis contidos no ar

ou em fluxo de outros gases, que ocorrem em processos e indústrias

químicas, petroquímicas, têxteis, fertilizantes, etc.

As partículas são

coletadas, agregadas e

coalescem formando

uma lâmina líquida, que

pela pressão dinâmica

do gás, move-se através

do leito. Formado um

fluxo líquido, este é

drenado por gravidade.

Coalescência - fenômeno físico de crescimento da massa das gotículas

líquidas por contato com outras. (Ref.1, pg. 300)

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Eliminador de Névoa de Óleo

Trata-se de um equipamento compacto para a instalação no corpo de máquinas operatrizes

(tornos automáticos e outras máquinas), destinado à exaustão e retenção da névoa de óleo

proveniente do processo de usinagem.

Funcionamento:

A névoa é aspirada e retida em três estágios através de uma manta

de feltro instalada interiormente. Simultaneamente, por centrifugação

e aglutinação, o óleo é acumulado, drenado e devolvido ao processo.

Vantagens:

- diminui a poluição do ambiente de trabalho;

- elimina a concentração da névoa, reduz a

manutenção das máquinas adjacentes;

- longe do contato com a névoa o operador fica

resguardado de eventuais irritações da pele;

- evita a adoção de um sistema central tornando as máquinas

independentes, com baixo consumo e livres para modificações

de layout;

- recupera o óleo em forma de névoa devolvendo-o ao processo;

- fácil reposição das mantas.

Características Construtivas:

Atende uma vazão de ar de até 800m³/h, com um motor de 1,5 CV,

2 pólos, diretamente acoplado.

Page 31: Aula7 ventilacao

Lavador de GasesOs Lavadores de Gases são destinados à limpeza de gases

via úmida, caracterizados por alta versatilidade e eficiência e baixo

consumo de energia.

Aplicações:- abatimento de vapores ácidos, básicos, etc.

- controle de odores

- despoluição de tanques de galvanoplastia

- alta eficiência, baixa energia

Funcionamento:Uma bomba d'água (5) eleva o líquido de lavagem da piscina ao

distribuidor (3) no topo do leito de recheio. O líquido de lavagem

desce por gravidade através do recheio (2), umedecendo-o

continuadamente. Os gases poluídos (1) são forçados em

contracorrente através deste recheio. Como o meio líquido

possui mais afinidade com os poluentes do que com os gases,

estes poluentes passam dos gases para o líquido de lavagem.

Este líquido, geralmente composto de água e reagente,

neutraliza e estabiliza os poluentes.

Eficiência:

A eficiência se relaciona com as concentrações

e propriedades dos poluentes. Com a profundidade

do recheio, tamanho e tipo de corpos de enchimento e

reagentes/aditivos do líquido de lavagem.1 - Entrada de Gases2 - Recheio

3 - Distribuidor d'Água

4 - Eliminador de Névoas5 - Bomba de Recirculação

6 - Depósito de Sólidos

Page 32: Aula7 ventilacao
Page 33: Aula7 ventilacao

Seleção econômica de coletores p/ contaminantes

sólidos de granulometria conhecida

Obs. Rotoclones são ciclones associados a ventiladores que aumentam a aceleração centrífuga

do pó.

Page 34: Aula7 ventilacao

CONCLUSÕES

SELEÇÃO e APLICAÇÃO dependem:

- grau de pureza desejado;

-temperatura;

-umidade;

-estado químico;

-estado físico (sólido; líquido, gás, vapor).

PORTANTO, são equipamentos ESPECÍFICOS para cada

TIPO DE SISTEMA.

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NORMAS REGULAMENTADORAS

1) NBR 14679:2001: Sistemas de condicionamento de ar e

ventilação – Execução de serviços de higienização.

Origem: Projeto 04:008.08-001:2000

ABNT/CB-04 – Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos

CE-04:008:08 – Comissão de Estudo de Ventilação Industrial

Esta Norma foi baseada na Recomendação Normativa ABRAVA I – Renabrava I: 1999. Válida a partir

de 30.05.2001

Palavras-chave: Serviços de higienização. Ventilação. Ar-condicionado

2) NBR 6401:1980: Instalações centrais de ar-condicionado para

conforto – Parâmetros de projeto.

3) NBR 13971:1997: Sistemas de refrigeração, condicionamento

de ar e ventilação – Manutenção programada.

4) NBR 10080: Instalações de ar condicionado para salas de

computadores.

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5) NBR 10085: Medições de temperatura em condicionamento de

ar.

6) Recomendação Normativa ABRAVA - Associação Brasileira de

Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento.

7) Recomendações Técnicas da Sociedade Brasileira de Meio

Ambiente Qualidade de Ar de Interiores – BRASINDOOR.

8) Resolução-RE nº 176, de 24 de outubro de 2000, da Agência

Nacional de Vigilância Sanitária – Anvisa, do Ministério da Saúde.(estabelece critérios e metodologias de análise para avaliar a qualidade do ar interior em

ambientes climatizados artificialmente de uso público e coletivo e relaciona as principais

fontes poluentes químicas e biológicas).

9) Portaria nº 3.523/GM, de 28 de agosto de 1998, da Agência

Nacional de Vigilância Sanitária – Anvisa, do Ministério da Saúde. (estabelece procedimentos de verificação visual do estado de limpeza e manutenção da

integridade e eficiência de todos os componentes dos sistemas de climatização para garantir a

qualidade do ar e prevenção de riscos à saúde dos ocupantes de ambientes climatizados).

10) NB-10/1978 ABNT- Ventilação.

11) NR-15/1978- Atividades e operações insalubres. Nível de emissão

no ambiente laboral limite de tolerância (anexo 11)

Page 37: Aula7 ventilacao

12) ABNT/CB-55 Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e

Aquecimento

Gestor Interino: Carlos Eduardo Marchesi Trombini

Secretaria Técnica: ABRAVA - Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado,

Ventilação e Aquecimento

Chefe de Secretaria: Jamile Maria Haddad Zahran

Av. Rio Branco, 1492

Cep: 01206-001 - São Paulo - SP

Fone: (11) 221-5777 Fax : (11) 222-4418

E-mail: [email protected]

Âmbito de atuação do CB: Normalização no campo da refrigeração, ar

condicionado, ventilação e aquecimento compreendendo refrigeração

comercial e industrial, ar condicionado comercial e industrial, ventilação

comercial e industrial e aquecimento convencional e solar, no que concerne à

terminologia, classificação; identificação; desempenho e ensaios de máquinas,

equipamentos e sistemas; projeto, execução e manutenção de sistemas;

conservação de alimentos perecíveis; conforto humano; qualidade do ar e

conservação de energia em ambiente comercial e industrial.

(Fim da 7a. Aula)