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

UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO PERN AMBUCO COORDENADORIA COORDEN ADORIA de PÓSPÓS-GRADUAÇÃO -GRADUAÇÃO ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO

Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança do Trabalho (4ª Aula)

Prof. Alex Alex Maurício Araújo Recife - 2010

 Ventilação Local Exaustora (VLE)

Obje Objetitivva a prot proteç eção ão da saúd saúde e do trab trabal alha hado dorr, captando os polue oluen ntes tes (gase gasess, vapore poress e poe poeiras ras tóxi óxicas cas) na fonte (operações, processos e equipamentos) antes de sua dispersão na zo zona na de res respi pira ração ção e no ambiente ambiente.. Em gera geral,l, proc proces essa sa quantidades quantidades menores de ar que VGN e VGD. Benefícios obtidos - maior controle de riscos; - bem-estar, eficiência e segurança do trabalhador retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes; - controle da poluição do ar da comunidade.

Exemplos de aplicações de SVLE são sistemas bastante especializados dos ambientes industriais

           

Cabines Cabines de pintura, pintura, jatos de areia, granalha; granalha; Aparel Aparelhos hos de solda, solda, forja; forja; Fogões; Tanques Tanques p/ tratament tratamento o químico; químico; Esmer smeris is;; Máquinas Máquinas de beneficiame beneficiamento nto de madeira; madeira; Tran Transp spor orte te de pó; pó; Mist Mistur urad ador ores es;; Não se aplica: Ensa Ensaca cado dore res; s;  no. de fontes muito grande; Brit Britad ador ores es;; Penei eneira ras; s;  não se consegue aproximação adequada da Silos. fonte.

Componentes básicos de um sistema de SVLE B

C

E

D

A

(Ref. 4, pg 189)

  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.

Sistemas centrais e coletores unitários

 Atende

(ref. 9, p. 104)

a mais de uma fonte (flexibilidade);

Recirculam o ar (atenção com a sua eficiência ! ); 

Não precisa projeto Escolha em catálogo. 

de

engenharia.

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.

Diagrama de variação das energias em uma instalação de ( VLE) (Ref. 1, pg 200)

1) pD ; 2) pT = (h; 3) pE = pT ± pD

(podem

ser medidas c/ instrumentos, ver s-19)

Funcionamento da instalação ( VLE) 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 mmH2O) causada pela depressão (-140 mmH2O) da entrada do ventilador (linha verde - pressão estática); 3) A patm 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).

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; - tanques de lavagem.

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.

CAPTORES  Forma e Tipos CAPTOR ENCLAUSURANTE (ideal)

(Ref. 4, pg 191)

CABINE (permite acesso ao processo industrial)

(Ref. 4, pg 191)

CAPTORES EXTERNOS

(Ref. 4, pg 191) CAPTOR RECEPTOR

(Ref. 1, pg 202)

(politrizes e esmeris)

(Ref. 4, pg 192)

(Ref. 1, pg 202)

Requisitos de Q dos captores

obter a Qmin de exaustão (aliviar o ventilador) que permita uma eficiente captura dos poluentes emitidos pela fonte; 

 Qmin 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.

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. (Ref. 1, pg 201)

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.

(Ref. 1, pg 208)

Definição das velocidades de captura Elas são definidas com base em experiências anteriores ou valores recomendados:

(Ref. 1, pg 204)

Velocidades de captura recomendadas (r ef.9, p. 110)

Vazão (Q) de ar necessária à obtenção da velocidade de captura Sejam: V ± velocidade de captura em M (m/s) S ± área do tubo (m 2)

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)

(Ref. 1, pg 217)

Verificação experimental da velocidade de captura

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

(ref. 9, p. 110)

Com a pE  e a curva de calibração pode-se obter a Qar  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.

CAPTOR ENCLAUSURANTE Pretende-se impedir que os poluentes emitidos atinjam o ambiente saindo pelas frestas. Deve-se manter dentro do captor, pc  patm. O ar ambiente vai entrar, não havendo escape de poluentes.  Área aberta = 7 áreas das frestas Q = Aaberta x VRec onde VRec } 1 m/s (VRec - veloc. recomendada)

CABINE Q = Aaberta x VRec onde VRec } 1 m/s (Ref. 4, p.192-198)

Perda de carga num captor 

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 (Ce) que representa a razão entre a (Q real  / Q teórica ) ;

Demonstra-se que :

K = (1 ± Ce2) / Ce2

Tabelas de coeficiente de entrada (K e) para captores

(Ref. 9, p.116)

(Ref. 9, p.117)

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/ vc (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. Q ! 0,75V (10 x 2   A) ! 0,75v 0,75v (10 v 0,42 

Q

( p

1

!  K   VV  2

2

! V  ! V 

T  D 2 4

T  v

@ V  !

0,252 4

) ! 0,93 m3  s

4Q

T D 2 2

¨ 4 v 0,93  ¸ ! 0,49 v v 1,2 v © ¹ ! 105 P a 2 2 ª T  v 0,25  º 1

Captor de coifa clássica (central) Aplicação

-produtos não tóxicos Usos

- operador não se curva

- 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) Coifa baixa D< 90cm  Q1=Q2. Coifa alta D>90cm  vazão do ar induzido deve ser considerada.

(Ref. 1, pg 219)

Coifa com Vedação em 3 lados Usadas quando há corrente de ar laterais

Q = W H V ou Q = L H V V ± velocidade de captura (50 ± 500 pés/min) W, L ± dimensões da coifa (pés) Perda de carga na entrada - (pc = 0,25 v2 / 2g Velocidade no duto: 1000 ± 3000 (fpm)

(Ref. 1, pg 223)

Captor cônico de bancada

(bico de pato ±

concordância entre seções)

Captor ³portátil´ para bancada

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

(Ref. 1, p. 220)

Captor de coifa com fenda lateral (gases ou vapores emitidos por tanques)

(Ref. 1, p. 224)

³Layout´ de uma instalação de exaustão Captores de coifa com fenda

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

de coifa central (tanque com vapores tóxicos)

(ilha)

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  Ventilador  Motor 

(Ref. 1, pg 259)

Representação isométrica da instalação de exaustão

(Ref. 1, pg 260)

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

(Ref. 1, pg 261)

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)

Ventilador de Telhado Aplicações: Os Ventil ador es d e Telhado fazem 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 héli c e é construída em alumínio fundido com rigoroso balanceamento estático e dinâmico; - o mot or  é 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. Exemplos Típicos de Instalação:

JATOS

PLANOS DE AR

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

qu entes evitar  deflexão do fluxo ascencional

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 Qar 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) (