Aula 4 Ventilacao aplicada a eng de segurança no trabalho - 2010

(1)

Ventilação Aplicada à

Engenharia de Segurança

do Trabalho

Prof. A

Prof. Alex

lex Maurício Araújo

Maurício Araújo

UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNDE PERNAMBUCOAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA

ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNDE PERNAMBUCOAMBUCO ES

ESPPECIECIALALIZIZAÇÃO emAÇÃO em ENGENHENGENHARARIIA A dede SEGUSEGURARANNÇA do TRABALÇA do TRABALHHOO ES

ESPPECIECIALALIZIZAÇÃO emAÇÃO em ENGENHENGENHARARIIA A dede SEGUSEGURARANNÇA do TRABALÇA do TRABALHHOO COORDEN

COORDENADORIA ADORIA de PÓSde PÓS COORDEN

COORDENADORIA ADORIA de PÓS-de PÓS--GRADUAÇÃO-GRADUAÇÃOGRADUAÇÃOGRADUAÇÃO

Recife - 2010

(4ª Aula)

(2)

(3)

Ventilação Local Exaustora (VLE)

Ob

Obje

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(operações, processos e equipamentos)

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quantidade

quantidades

s menores de ar que VGN e

menores de ar que VGN e VGD.

VGD.

Benefícios obtidos

- maior controle de riscos;

- bem-estar, eficiência e segurança do trabalhador retirando do

ambiente uma parcela do calor liberado

ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes;

por fontes quentes;

- controle da poluição do ar

(4)

Exemplos de aplicações de SVLE

são sistemas bastante especializados dos ambientes industriais são sistemas bastante especializados dos ambientes industriais



 CabineCabines s de de pintupintura, ra, jatos jatos de de areia, areia, granalgranalha;ha; 

 ApaAparelrelhos hos de de solsolda, da, forforja;ja; 

 FFooggõõeess;; 

 TanquTanques es p/ p/ trattratamentamento o químiquímico;co; 

 EEsmsmererisis;; 

 MáquMáquinas inas de de benefibeneficiameciamento nto de de madeirmadeira;a; 

 TrTrananspspororte te de de pópó;; 

 MiMiststururadadororeses;; 

 EnEnsasacacadodoreres;s; 

 BrBrititadadororeses;; 

 PPeneneieiraras;s; 

 SSiillooss..

Não se aplica: Não se aplica:

 no. de fontes muito grande;  no. de fontes muito grande;

 não se consegue aproximação adequada da  não se consegue aproximação adequada da fonte.

(5)

Componentes básicos de um sistema de SVLE

A) Captor: dispositivo de captura do ar contaminado, instalado na origem da emissão. A qualidade do seu projeto determina o sucesso do SVLE;

B) Sistema de dutos: realizam o transporte dos gases capturados, interliga os componentes;

C) Ventilador: fornece energia necessária ao movimento dos ar;

D) Equipamento de CPAr / Coletor: retém os poluentes impedindo lançamento na atmosfera (coletores de partículas, filtros, lavadores de gases e vapores, precipitadores eletrostáticos), são instalados antes ou depois do ventilador; E) Chaminé. (Ref. 4, pg 189) A C D B E

(6)

Sistemas centrais e coletores unitários

 Atende a mais de uma fonte (flexibilidade);  Recirculam o ar (atenção com a sua

eficiência ! );

 Não precisa projeto de engenharia.

Escolha em catálogo.

(7)

Dimensionamento de um sistema (

SVLE

)

1) Captor: determinar forma, dimensões, posição relativa à

fonte, vazão e energia p/ a captura.

2) Sistema de dutos: arranjo físico, comprimento, dimensões

da seção, singularidades e energia para o fluxo.

3) EqCPAr: tipo, forma e dimensões, energia para o fluxo.

4) Ventilador: escolha da máquina mais adequada para

fornecer a energia total necessária ao processo.

(8)

Diagrama de variação das energias em uma instalação de (

V

L

E

)

(Ref. 1, pg 200)

(9)

Funcionamento da instalação (

V

L

E

) com lavador de gases

1) Ar com vapores é sugado para a boca de entrada do captor (A);

2) Em (A) atua pressão negativa (inferior à atmosférica = - 40

mmH

₂

O) causada pela depressão (-140

mmH2O

) da entrada do

ventilador (linha verde - pressão estática);

3) A p

_atm

que atua no ambiente fornece a energia para o transporte

do (ar + vapores) vencendo as perdas de carga ao longo do duto,

curvas e dentro do lavador até (E)-boca de entrada do ventilador;

4) Ao entrar no ventilador por (E) o ar recebe das suas pás a

energia cinética e potencial de pressão para sair em (F);

5) Esta energia mecânica vai fazer o ar escoar no duto de recalque

(F ± G) até à saída da chaminé (G), onde volta a atuar a p

_atm

,

ainda com uma energia residual de saída devida à velocidade do

fluxo no trecho (F ± G).

(10)

Princípios do SVLE

Regras básicas na captação de poluentes na fonte:

-Enclausuramento de operações ou processos

-A direção do fluxo de ar

Exemplos:

- descarregamento de correias transportadoras;

(11)

CAPTORES (COIFAS)

Locais de captura de poluentes dimensionados por fonte poluidora que com um mínimo de energia promove a entrada destes poluentes para o sistema de exaustão.

Induzem na zona de emissão de poluentes, correntes de ar em velocidades tais que assegurem que os poluentes sejam carregados pelas mesmas para dentro do captor.

As dimensões do processo ou operação determinam as dimensões do captor e sua forma.

(12)

CAPTORES

 Forma e Tipos

CAPTOR ENCLAUSURANTE (ideal)

CABINE (permite acesso ao processo industrial)

(Ref. 4, pg 191)

(13)

CAPTORES EXTERNOS

CAPTOR RECEPTOR

(politrizes e esmeris)

(Ref. 4, pg 192)

(Ref. 1, pg 202) (Ref. 4, pg 191)

(14)

Requisitos de Q dos captores



obter a Q

_min

de exaustão (aliviar o ventilador) que permita uma

eficiente captura dos poluentes emitidos pela fonte;

 Q

_min

tal que induza em todos os pontos de geração de poluentes

uma velocidade de captura maior que a do ar ambiente, e dirigida

para o captor;

 os valores de ³V´ de captura são determinados com base em

experiências anteriores, ou seja, valores recomendados.

(15)

Velocidade de captura

É o valor da velocidade do ar a uma distância do captor que induz as partículas contaminantes a deslocarem-se na sua direção.

(16)

Distribuição das velocidades de captura

 O ar se dirige para a boca de aspiração vindo de todas as direções;

 A velocidade de captura decresce com a distância das partículas em relação à boca do captor;

 As flanges ou abas laterais evita a captura do ar que fica atrás da boca.

(17)

Definição das velocidades de captura

Elas são definidas com base em experiências anteriores ou valores recomendados:

(18)

(19)

Vazão (Q) de ar necessária à obtenção da velocidade de captura

Sejam: V ± velocidade de captura em M (m/s)

S ± área do tubo (m2)

x ± distância do ponto de captação à boca (m) ( x e 1,5D)

Q ± vazão no tubo (m3/s)

1) Boca circular sem flange Q = (10x2 _{+ S)V}

2) Boca circular com flange Q = 0,75(10x2 _{+ S)V}

3) Boca retangulares largas (Ref. 1, pg 209)

(20)

Verificação experimental da velocidade de captura

A velocidade de captura necessária para uma operação específica pode ser obtida experimentalmente usando um ³captor explorador´.

Com a p_E e a curva de calibração pode-se obter a Q_ar induzida pelo captor.

Aproximando o captor explorador de geração (G), pode-se medir a distância x para a

qual ocorre a captura do contaminante. Com x pode-se verificar a velocidade de captura

recomendada para o tipo de captor.

(21)

CAPTOR ENCLAUSURANTE

CABINE

Q = A_aberta x V_Rec onde V_Rec } 1 m/s

(Ref. 4, p.192-198) Pretende-se impedir que os poluentes emitidos atinjam o ambiente saindo pelas frestas. Deve-se manter dentro do captor, p_c

 p_atm. O ar ambiente vai entrar, não

havendo escape de poluentes. Área aberta = 7 áreas das frestas

Q = A_aberta x V_Rec onde V_Rec } 1 m/s

(V

(22)

(23)

A perda de pressão total de um captor é calculada pela expressão da perda de carga em acessórios (localizada):

(p = K  v2 / 2 ₍Pa)

K - coeficiente de perda de carga do captor;

 v2_{/ 2 - pressão de velocidade no duto de ligação} ₍_Pa)

Em face da perda de carga ocorre uma redução na vazão do captor

caracterizada pelo coeficiente de entrada (C_e) que representa a razão entre a (Q _real/ Q _teórica ) ;

(24)

Tabelas de coeficiente de entrada (K

_e

) para captores

(25)

(26)

(27)

Exemplo de cálculo de perda de carga em captor:

Calcular a vazão e a perda de carga em um captor tipo abertura circular flangeada com D = 25cm que se destina a exaurir fumos de solda. A distância de montagem é 40cm.

Usando-se a tab. 6.2 p/ v_c(veloc. de captura rec.) e a tab. 6.4 p/ K (coef. de entrada) c/ ar padrão: D = 0,25m; x = 0,40m; _ar= 1,2 kg/m³; V _c = 0,75m/s; K = 0,49. s m A x V Q 3 2 2 2 93 , 0 ) 4 25 , 0 4 , 0 10 ( 75 , 0 75 , 0 ) 10 ( 75 , 0 ! v  v v v !  ! T 2 2

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(28)

Captor de coifa clássica (central)

Aplicação -produtos não tóxicos

- operador não se curva Usos

- fogões, mesas quentes, tanques com fervuras, etc.

Coifa Aberta

 Vazão aspirada pelo captor

Q₂ = 1,4 P D V (cfm)

P ± perímetro do tanque (pés)

V ± velocidade de captura (pés/min)

D ± abertura (altura de montagem) da coifa acima do tanque (pés)

(Ref. 1, pg 219)

Coifa baixa D< 90cm Q1=Q2.

Coifa alta D>90cm vazão do ar induzido

(29)

Coifa com Vedação em 3 lados

Usadas quando há corrente de ar laterais

V ± velocidade de captura (50 ± 500 pés/min) W, L ± dimensões da coifa (pés)

Perda de carga na entrada - (p_c = 0,25 v2 / 2g

Velocidade no duto: 1000 ± 3000 (fpm)

(Ref. 1, pg 223)

(30)

(Ref. 1, p. 220)

(Ref. 1, p. 217) (Por o captor próx. da fonte, pois Q varia c/ x2 _!)

(Ref. 1, p. 224)

Captor de coifa com fenda lateral

(gases ou vapores emitidos por tanques)

Captor cônico de bancada (bico de pato ±

(31)

³Layout´ de uma instalação de exaustão

(Ref. 1, pg 259)

Captor de coifa central (ilha)

(tanque com vapores tóxicos)

Captores de coifa com fenda

lateral junto à parede (tanques de onde saem vapores tóxicos)

Captor cilíndrico sem flange

(pequena cuba c/ emissão de gases poluentes)

Captor cônico de bancada (bico

de pato) (bancada de trabalho p/ limpeza de peças de fundição)

Coifa de exaustão clássica aberta

(banho de chumbo e antimônio)

Lavador

Motor

(32)

(Ref. 1, pg 260)

(33)

Exemplo: Calcular a vazão do captor de coifa central (ilha) e a perda

de carga na entrada.

A) Dimensões do problema a = 1,20 + 2 x 0,36 = 1,92 m = 6,30 ft b = 2,40 + 2 x 0,36 = 3,12 m = 10,23 ft P = 2(1,20 + 2,40) = 7,2 m = 23,6 ft D = 0,90 m = 3 ft B) Velocidade de captura Adotando-se v = 140 fpm C) Vazão na coifa Q₂ = 1,4 P D V = 1,4 x 23,6 x 3x 140 = 13880 cfm D) Perda de carga (p = K  v2 / 2

velocidade recomendada no duto; 2000fpm = 10,2m/s; K=1,04; =1.2kg/m3

(p = 64,9 kPa.

E) Diâmetro do duto

d = (4Q / ¶ V)1/2 _{= 2,97 ft = 0,90m} _{(adotou-se v=2000 fpm)}

(34)

Ventilador de Telhado

Aplicações:

Os Ventil _adores _de Telh_adofazem a exaustão do ar em

ambientes onde ocorrem problemas de calor, presença de fumaça ou odores indesejáveis. São instalados com facilidade em substituição a uma telha de cobertura de prédios industriais, oficinas, armazéns, depósitos, galpões, etc.

Características:

- telha e c hapéu são fabricados com resina poliéster reforçada com fibra de vidro;

- a c ar c aça do ventilador é feita em chapa de aço;

- a h_éli c e é construída em alumínio fundido com rigoroso balanceamento estático e dinâmico;

- o m_ot _oré especial para exaustão, totalmente blindado, tipo

IP 54, trifásico.

Acabamento/Pintura:

- a c ar c aça do ventilador recebe duas demãos de primer e duas demãos de acabamento em esmalte sintético azul;

- telha e c hapéu são fornecidos em fibra de vidro translúcida, permitindo a penetração da claridade natural. A pintura de ambas é opcional.

(35)

JATO_S PLA_NO_S D_E AR

Se originam de saídas tipo frestas c/ importantes aplicações em VI. Aplicações: ventilação sopro-exaustão e cortinas de ar.

Proce_sso_{s qu}ente_sevitar

(36)

Exaustores Eólicos

São SVGN, que utilizam como força motriz a energia eólica.

São utilizados para combater problemas com calor, fumaça, mal cheiro, gazes tóxicos e partículas suspensas (poeiras finas).

O calor pode ser gerado de duas maneiras: internamente com irradiações de máquinas ou pessoas e externamente pela incidência do sol no telhado e paredes. O calor tem a tendência natural de subir e sua trajetória é barrada pelo forro ou telhado, a massa de ar quente e a poluição ficam então acumulados poucos metros abaixo do teto aquecendo as camadas subseqüentes.

O vento incide sobre as aletas de alumínio provocando o giro do globo móvel, este giro produz um redemoinho na base do Exaustor (logo abaixo do telhado) que succiona a massa de ar quente.

A Q_ar do Exaustor Eólico varia com a velocidade do vento. Ventos de 10 km/h (2,8 m/s) produz cerca de 4000 m3/h, ou seja, com uma leve brisa serão renovados cerca de 4000 m3 de ar. Aumentando a velocidade do vento, aumentará também a vazão do Exaustor, porém jamais

excederá sua capacidade máxima que é de 150 RPM.

Escala de Beaufort(1ª. Aula - s22) 1 ± (< 7 km/h) (<1,9 m/s) fumaça inclina

(37)

Características Técnicas

Globo Giratório 45 Aletas em Alumínio Naval

Anéis, Tampa e Base. Confeccionados em Chapa de Aço Galvanizado nº 24

Mancais Alumínio Fundido

Eixo Aço Trefilado (protegido com PVC)

Protetor de rolamentos Polipropileno sob pressão

Rolamentos dupla blindagem (primeira linha)

Vantagens do Exaustor Eólico

Não consome energia; Totalmente silencioso; Adapta-se a qualquer telhado (Kalhetão, Chads, Lanternins, Telhas de barro, Telhas de amianto...); Elimina odores e gases tóxicos;

Ao contrário de outros sistemas estáticos é o único que gira forçando realmente a saída do ar quente; Reduz riscos de incêndios, pois além de não utilizar energia elétrica também não produz fagulhas; Elimina condensações no inverno e retira o calor no verão; Maior

aproveitamento da luminosidade natural; Não entra água, totalmente imune a vazamentos; Baixíssimo custo de manutenção e instalação; Sua manutenção consiste em trocar esporadicamente os dois rolamentos que compõem sua parte móvel; Nos Exaustores Eólicos estes rolamentos duram em média 05 anos, em Exaustores Eólicos 100% em alumínio (à prova de corrosão) foi constatado vida útil de 06 anos.