05 - Ventilação Industrial

8/10/2019 05 - Ventilao Industrial

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5.1 - Introduo

Como ventilao industrial entende-se o processo de retirarou fornecer ar por meios naturais ou mecnicos de/ou paraum recinto fechado. O processo de ventilao tem porfinalidade a limpeza e o controle das condies do ar, para que

homens e mquinas convivam num mesmo recinto semprejuzo de ambas as partes.

A Ventilao uma tcnica disponvel e bastante efetivapara o controle da poluio do ar de ambientes de trabalho. A

sua adequada utilizao promove a diluio ou retirada desubstncias nocivas ou incmodas presentes no ambiente detrabalho, de forma a no ultrapassar os limites estabelecidosna legislao (Limites de Tolerncia).


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5.1 - Introduo

A Ventilao tambm pode ser utilizada para controlar aconcentrao de substncias explosivas e/ou inflamveis,agindo dessa forma no aspecto de segurana tanto dotrabalhador quanto dos bens materiais da empresa. A

Ventilao tambm til na conservao de materiais eequipamentos. Finalmente, o seu uso pode promover ouauxiliar no conforto trmico dos ambientes de trabalho eambientes em geral.

Contudo, na prtica se tem verificado que muitos dossistemas de ventilao instalados no vm funcionando acontento, seja por falha de projeto, seja por construo oufuncionamento fora das condies de projeto ou mesmo porfalta da manuteno adequada.


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5.1 - Introduo

Projetar um sistema para a ventilao industrial de umrecinto consiste basicamente em trs problemas:

I- Determinao da vazo de ar necessria e o esquema dadistribuio do ar no recinto a ser ventilado;

II- Projeto e clculo das redes de dutos;

III- Seleo dos ventiladores, ou de qualquer outro sistemade movimentao de ar (Ex. conveco natural).


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5.1 - Introduo

O objetivo principal do estudo de ventilao industrial desenvolver tcnicas para o controle das correntes de ar aserem introduzidas ou retiradas de um recinto afim de mant-lo salubre, com o mnimo de perdas de energia.

Existe uma diferena fundamental entre manter o bemestar em uma repartio pblica (somente escritrios) e umainstalao industrial. Numa instalao industrial a ventilaodo ambiente tem por finalidade o controle das concentraes

de contaminantes e poluentes ou das condies trmicas e namaioria dos casos ambas.A ventilao neste caso pode consistir em passar

simplesmente uma corrente de ar exterior pelo interior do

recinto, diminuindo assim a concentrao do poluente oucontaminante a uma taxa aceitvel pelo organismo humano.


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5.1 - Introduo

Este ar contaminado ou poludo a uma taxa permitidapelos rgos controladores do ambiente, pode ento, sernovamente retornado ao exterior, onde novamente ocontaminante ou poluente ser disperso a menor taxa.

Acontece, que a operao contnua deste processo irgradualmente aumentando a taxa de concentrao destespoluentes e contaminantes na atmosfera tornando-a nociva avida animal e vegetal.

importante ressaltar que na ventilao comercial oobjetivo principal a eliminao de fumo, odores e calor,enquanto que na ventilao industrial o objetivo o controleda concentrao de vrios contaminantes tais como, p,

fumaa, fuligem, vapores, gases e outras impurezas qumicas,bem como remoo de calor industrial.


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5.1 - Introduo

A ventilao comercial destina-se basicamente para obtercondies de conforto e a ventilao industrial tem a finalidadede tornar salubre o ambiente.

Para ambos os casos o estudo dos contaminantes fator de

importncia bsica.Contaminantes, em geral, so substncias indesejveis no

ambiente. Seus efeitos podem ser txicos quando inalados peloser humano, ou podem causar prejuzos em outros processos

industriais, como poeira em instalaes de pintura etc.


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5.1 - Introduo

Definio e Classificao

Ventilao pode ser definida como a movimentaointencional do ar de forma planejada a fim de atingir umdeterminado objetivo. Essa movimentao pode ser feita pormeios naturais ou mecnicos.

Deve-se ter em mente que o ar sempre se movimenta dazona de maior presso para a zona de menor presso.

Portanto, o projeto correto de diferenciais de presso nosistema de fundamental importncia para o seufuncionamento.


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5.1 - Introduo

Os sistemas de ventilao se classificam como: VentilaoGeral, natural ou mecnica, que aquela que ventila oambiente como um todo, tambm conhecida como VentilaoGeral Diluidora (VGD) e Ventilao Local Exaustora (VLE)

que retira as substncias emitidas diretamente do local degerao, conduzindo-os para a atmosfera externa.


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5.1 - Introduo

Tipos de poluentes do ar

As substncias emitidas nos ambientes de trabalho podemestar na forma de partculas slidas ou lquidas (aerossis) ouna forma gasosa(gases e vapores) ou na forma mista.

A forma como a substncia emitida importante doponto de vista da ventilao e tambm do ponto de vistatoxicolgico. Assim, partculas grosseiras (maiores que 40 m)

se depositam logo aps a emisso e no representam em geralum problema de sade ocupacional. A inrcia das partculasmaiores tambm um fator importante do ponto de vistaaerodinmico e deve ser levado em considerao quanto do

projeto do sistema de captao e transporte.


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5.1 - Introduo

Dentre as partculas pequenas destacam-se aquelas dedimetros menores de aproximadamente 10 m que soconsideradas as respirveis.

Quanto menor o dimetro da partcula maior a

probabilidade de penetrao nas partes mais profundas doaparelho respiratrio at causar danos sade dependendoevidentemente da toxicidade, quantidade de partculaspresentes no fluxo e do tempo de exposio.


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5.2 Ventilao Geral Diluidora (VGD)

Este tipo de ventilao consiste simplesmente em passaruma corrente de ar externo, no contaminado, atravs dorecinto a ser purificado, desta forma ento eliminandosubstncias (reduzindo a concentrao) indesejveis. Esse

mtodo deve ser utilizado quando existir um nmero elevadode fontes de contaminantes diversos e em baixasconcentraes.

O termo diluidora provm do fato de que a adio de mais

ar no recinto ir naturalmente diminuir a concentrao docontaminante.O uso de ventilao geral diluidora no caso de vrias fontes

de contaminantes e vrias composies sempre mais

econmico.


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No caso de ser produzido no ambiente, contaminanteindesejvel, mesmo a concentraes mnimas, o fatoreconmico deixa de ser o mais importante.

O uso de ventilao geral diluidora, quando no h

contaminante presente, pode tambm ser utilizada para retirarcalor do ambiente, gerado por irradiao solar ou porprocessos diversos executados na instalao.

A ventilao geral diluidora pode ser usada tanto para

ambientes normais como para ambientes industriais. No casode ambientes normais ela usada afim de estabelecercondies de conforto ao homem e no ambiente industrialpara remover contaminantes, calor ou ambos.


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Um ser humano em atividade, em geral produz CO2 pelarespirao, odores (gases), fumaa (cigarros) e consomeoxignio. Em geral uma pessoa em condies normaisconsome 25 l/h, e produz 20,8 l/h de dixido de carbono

(CO2). O ar externo a ser fornecido ao ambiente deve ser aquantidade necessria para eliminar o CO2 produzido,fornecer O2 e eliminar odores.

Dois tipos bsicos de equipamentos so usados na prtica,

por insuflamento e por exausto. A forma mais simples deventilao geral diluidora a colocao de ventiladores querenovam o ar externo, e prtica comum em engenharia aestimativa do volume de ar necessrio ser feita baseando-se novolume do recinto.


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Na Figura seguinte, casos (a) e (b) a ventilao feitasimplesmente por intermdio de ventiladores e a estimativa daquantidade de ar feita em nmero de trocas de ar por horaou por rea de piso (metro quadrado). No caso (c) a estimativa

da quantidade de ar necessria pode ser feita na base da reade piso, porm, a distribuio do volume de ar deve serprojetada conforme os mesmos procedimentos usados naventilao local exaustora.


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Distribuio do ar no recinto

A simples renovao de ar em um recinto no significa queeste tornar-se- salubre, necessrio que o ar seja distribudo

de tal forma que a taxa de contaminante seja a mesma emtodos os pontos. O conhecimento da forma como o ar externo,por intermdio da turbulncia, mistura-se com o ar interno de fundamental importncia no projeto de sistemas de

ventilao.


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2) Limites de tolerncia

Concentrao mdia de substncias suspensas ou dispersasno ar dentro de um ambiente fechado em um determinado

intervalo de tempo e que representa condies para as quais sepode presumir com certa segurana que os trabalhadorespossam estar expostos em que ocorra efeito adverso em seusorganismos.

Gases txicos so aqueles que causam alteraesfisiolgicas quando em contato com os seres vivos. A extensoe profundidade do efeito esto relacionadas com o tempo deexposio, tipo do gs, partes afetadas, etc.


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Na prtica no existe a pretenso de se alcanar umaproteo total do ar, mas atingir um grau de pureza que nooferea sade e ecologia nem a mdio nem a longo prazo.

Pesquisas quanto suscetibilidade dos organismos ao

de agentes poluentes tm sido e continuam sendo levadas aefeito por vrias organizaes de sade pblica e higienistasem todo o mundo.

O levantamento das observaes e os resultado apurados

permitiram a elaborao de tabelas indicativas dos limites detolerncia do organismo humano a u considervel nmero depoluentes industriais.


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A American Conference of Governmental IndustrialHygienists (ACGIH) publica periodicamente uma tabela doschamados valores limites de tolerncia (Threshold LimitValue - TLV). A definio correta dos limites de tolerncia

permitir o clculo do limite total permissvel de emisso deum determinado poluente. A partir da podero ser estudadosos mtodos de reduo da emisso, da coleta dos poluentes, dotrabalho para a purificao do ar e estabelecidos sistemas para

o controle do teor do poluente.O valor do limite de tolerncia (TLV) corresponde a umaconcentrao mdia de substncias dispersas ou suspensas noar de um certo ambiente de trabalho, em um determinadointervalo de tempo, e que representa condies para as quais-


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se pode presumir com certa segurana que todos ostrabalhadores possam estar expostos a esse ar se que ocorra amanifestao adversa ao ser organismo.

Existem trs ndices de limites de tolerncia mais

conhecidos e que so:

a) TLV-TWA (Threshold Limit Value Time WeightedAverage)

Corresponde a concentraes ponderadas do tempo, parauma jornada de trabalho de 8 horas, e uma semana detrabalho de 40 horas e para as quais todos os trabalhadorespodem ser expostos repetidamente, dia aps dia, sem efeitoadverso.


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b) TLV-STEL (Threshold Limit Value Short Time ExposureLimit)

a concentrao para a qual os trabalhadores podem ser

expostos continuadamente, por um curto intervalo de tempo,sem sofrerem:

1. Irritao das mucosas e da pele;

2. Dano crnico irreversvel de qualquer tecido;3. Narcose em grau tal que possa aumentar a possibilidade deum acidente ou reduzir de autodefesa, ou ainda, rendimentono trabalho.


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Um STEL se define como a concentrao durante umintervalo de tempo de 15 minutos e que no dever ser excedidoem nenhum tempo durante o dia, supondo que a concentraoponderada esteja dentro dos limites do TLV-TWA.

As exposies correspondente ao STEL no devem exceder15 minutos e no podem se repetir mais de quatro vezes ao dia.

Deve haver pelo menos 60 minutos entre duas exposiessucessivas de um STEL.

a) TLV-TWA (Threshold Limit Value Time WeightedAverage)

Corresponde a concentraes que no dever ser excedidaem qualquer tempo em uma jornada de trabalho.


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Sabe-se que, para muitos gases, quando o olfato nos indicaalguma anormalidade o TLV j foi a muito excedido, o que nostorna a prtica de cheirar o vazamento extremamenteperigosa. Considere-se tambm a existncia de gases muito

txicos e totalmente inodoros como o monxido de carbono(CO) ou os que entorpecem o sentido do olfato como o sulfetode hidrognio (H2S).


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Grau de concentrao (C)

Alm da tabela de valores TLV, existem tabelas quefornecem para grande nmero de variedades de substncias a

produtos os teores de concentraes aceitveis no ambiente,de modo a no permitir que o ar se torne perigoso paraocupantes do recinto.

Suponhamos que se forme um poluente no recinto,

segundo uma vazo igual a q (m/h). No recinto entram Qm/h de ar. O grau de concentrao (m/m) ser:

Q

qC


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Na prtica no se consegue realizar uma diluio perfeita euniforme do contaminante, de modo ao se calcular a vazo Qde ar puro a ser lanada no recinto, adota-se um fator desegurana K variando de 3 a 10, conforme o menor ou maior

grau de toxidez e a eficincia desejada na remoo docontaminante. Assim, temos que:

CqKQ


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2) Taxa de ventilao

Taxa de ventilao Q a vazo de ar que, pela ventilaogeral diluidora, introduzida ou retirada do ambiente.

usualmente dada em ps/min, m/min ou m/h. Quando emum ambiente de volume V, a ventilao geral diluidoraintroduz num certo tempo um volume de ar igual ao volumedo ambiente diz-se que ocorre uma troca de ar nesse ambiente,

de modo que o nmero de trocas de ar por minuto ser dadopor:

)(

min)/(

mtorecindovolume

mventilaodetaxa


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Aplicao da ventilao geral diluidora comobjetivos de atender as necessidades de conforto

O clculo da quantidade de ar feito de trs formas:

a) Calculando-se o volume de ar por pessoa para removerodores


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b) Calculando-se a quantidade de ar para produzircorrentes de ar com velocidades pr-estabelecidas emdeterminados pontos e melhorar o conforto trmico (1,5 a 15m/min ABNT ).

c) Calculando-se o volume de ar na base de renovaestotais de ar do recinto:


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Exemplo:

Num escritrio de 30 x 10 x 4 m, com 30 pessoas. Qual ovolume de ar necessrio para ventil-lo?

1 maneira:

A Tabela 3 com todas as pessoas fumando recomenda 50

m/h pessoa o que seria pouco provvel, um valor de 30 m/hpessoa um valor razovel.

30 m/h pessoa x 30 pessoas = 900 m/h


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2 maneira:

A Tabela 4 recomenda 10 trocas/hora o que nos d:Volume = 30 x 10 x 4 = 1200 m

Volume de ar necessrio = 10 x 1200 = 12000 m/h


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3 maneira:

Baseado na velocidadede 1,5 a 15 m/minrea de passagem do ar = 4x10 = 40 m

Velocidade calculada pelo volume de ar encontrado na1maneira.

V = 900/40= 22,5 m/h = 0,37 m/min que deu menor quea mnima.

Aqui pode-se escolher um valor da velocidade, como porexemplo V = 2m/min e com este valor determinar a vazo,com:


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V = Q/A

Q = V x A

Q = 2m/min x 40 mQ = 80 m/min = 4800 m/h

Que maior que 900 e menor que 12000 m/h sendo

portanto um valor aceitvel.Entretanto, um valor da ordem de 7200 m/h atende todas

as condies mnimas, sendo o mais indicado.


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Ventilao Geral Diluidora para disperso decontaminantes industriais

TAXA DE VENTILAO - GASES E VAPORES

Q - vazo necessria, m/h;TLV - limite de tolerncia - concentrao desejada, ppm;M - massa molecular, kg/kmol;G - taxa de gerao da substncia que se quer diluir, kg/h;

K - fator de segurana

KTLVM

GQ

6101,24


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Exemplo:Um adesivo contendo 60% de tolueno como solvente

aplicado numa operao industrial base de 1,5 l/h.Determinar a taxa de ventilao necessria para diluir o

solvente nvel do TLV.


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OBSERVAO!

A equao abaixo deve ser utilizada quando se tratar docontrole de um poluente emitido a temperatura de 21C e

Patm = 10330 kgf/m.

Em se tratando de situaes em que o poluente se encontraem condies de temperatura e presso diferentes dasespecificadas acima, Q pode ser obtido da seguinte maneira:

KTLVM

GQ

6101,24

K

TLV

qQ610


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Sendo q o volume de vapor do poluente liberado, m/h.Pode ser calculado a partir da seguinte equao:

Exemplo:Uma indstria emprega acetona como solventes de resinas

e preparo de vernizes. A experincia indicou que, porvaporizao, ocorre uma perda diria de 3 kg desse solvente,numa jornada de trabalho de 8 horas. A temperatura ambiente de 30 C. No local onde se situa a indstria a presso

atmosfrica de 750 mm Hg.

P

tM

Gq

)273(848


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Pretende-se realizar uma instalao geral diluidora.Calcular a vazo de renovao de ar necessria.

Dados:

- G = 3 kg / 8h = 0,375 kg/h- M = 58,08- P = 750 x 13,6 = 10200 kgf/m

- TLV = 450 ppm- K = adotaremos o valor 5


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hmQ /18005450

10162,06

hmq /162,010200

)30273(08,58

848375,0


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3) Tempo para o estabelecimento de um dado graude concentrao num recinto

Em que:V = volume do recinto, m;

q = descarga de contaminante no recinto, m/h;Qi= descarga de ar insuflado do exterior para o recinto, m/h;Co = concentrao inicial no instante em que se inicia o

insuflamento de ar; ppm;

C = a concentrao final, aps o tempo t, ppm.

CQq

CQq

Q

Vt

i

oi

i

ln


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Exemplo 2:Em uma sala de 6 x 4 x 3, opera um equipamento do qual

escapa considervel quantidade de... amnia. Pelo consumo deamnia, chegou-se concluso que a vaporizao da mesma

no ambiente de 0,25 m/h. O sistema de ventilao da salainsufla (e retira) 800 m/h de ar.

Soluo:

Volume da sala V = 6 x 4 x 3 = 72 mVazo de ar insuflado Qi = 800 m/hAmnia (NH3) liberada = 0,25 m/h


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Consultado a tabela 8,6 vemos que a concentrao mximade amnia durante uma hora de exposio, em partes por10000 partes de ar, igual a 3.

Considerando que no incio o ar estava puro, temos:

CQq

q

Q

Vt

ii ln

min1729,0

103.80025,0

25,0ln

800

724

xt


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3) Ventilao Geral para o controle de substnciasexplosivas

Certas produtos qumicos correm o risco de exploso ou

inflamao em determinadas concentraes. Para evitar queisto ocorra realiza-se um estudo de ventilao por diluio.

B

f

LIEM

GQ s

2101,24


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Exemplo:


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5.3 Dutos para Conduo do Ar

O sistema de dutos para ventilao estudado sob doisaspectos:

O do escoamento de ar no interior dos dutos, desde sua

captao at a sua expulso. o aspecto que interessadiretamente ao dimensionamento e projeto da redes de dutos eseus acessrios; O dos materiais constitutivos dos dutos, das peas e

equipamentos complementares ao sistema de dutos.


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5.3.1 Consideraes preliminares quanto aodimensionamento dos dutos para insuflamento e aspirao

Equao da continuidade e equao de conservao daenergia

O sistema de dutos de ventilao vem a ser uma disposiode tubulao para a conduo do ar sub presso muito poucoelevada, onde, portanto, a compressibilidade do ar pode serdesprezada, no ocorrendo no escoamento fenmenostermodinmicos que ser verificam, por exemplo, nas linhas de

ar comprimido e vapor.O dimensionamento, qualquer que seja o mtodo adotado,

baseia-se na Equao da continuidade e no Princpio daConservao da Energia para Fluidos em Escoamento,

traduzida pela equao de Bernoulli.


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Equao da continuidade

Sendo:Q = vazo, m/sA = rea, m

V = m/s

VAQ .


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Equao de Conservao da Energia (Bernoulli)

A equao de Bernoulli nos revela que, se considerarmos aunidade de peso de fluido escoando entre dois pontos a e b de

um dispositivo de escoamento, a energia no ponto a igual que haver em bmais a perda de carga. Alm disso mostra quea energia total em uma dada posio da tubulao constituda por trs parcelas:

1. Energia de posio: expressa pelo nmero que mede a cotado ponto em relao a nvel de referncia arbitrrio. Estagrandeza de grande importncia em se tratando doescoamento de lquidos, entretanto, em Ventilao tem valor

desprezvel.


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2. Energia de presso: em ventilao normalmenteexpressa em mm c.a. A grandeza o termo P/, designadotambm em presso esttica Pest ou PE, onde pesoespecfico do ar = 1,2 kgf/m (em condies normais de

temperatura e presso);

3. Energia de cintica: expressa em unidade de coluna degua. Corresponde ao termo V/2g.


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A NB 10/1978 da ABNT classifica as presses segunda asquais o ar escoa em dutos em:

Baixa presso: presso esttica at 50 mmc.a. e velocidadeat 10 m/s

Mdia presso: presso esttica at 150 mmc.a. e V > 10m/s

Alta presso: presso esttica at 150 e 250 mmc.a. e V >10m/s


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5.3.2 Perda de carga em dutos circulares

O clculo da perda de carga em dutos pode ser realizadousando a frmula universa de Darcy e Weisbach ou diagramasbaseados no emprego de dutos de determinado material comrugosidade definida e vlidos para o ar de determinada

densidade.O primeiro mtodo geral, aplicvel quando se conhece a

rugosidade do material do duto, o peso especfico da misturagasosa e a viscosidade da mesma.

g

V

D

Lfhf .

2..


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Sendo que:

hf = perda de carga, mm c.a.;f = fator de perda de carga, adm;

L = comprimento da tubulao, m;D = dimetro da tubulao, m;V = velocidade, m/s;= peso especfico, kgf/m.

g

V

D

Lfhf .

2..


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Determinao de f: utilizando o diagrama de Moody

Variveis necessrias:

- Rugosidade relativa das paredes do dutos /D, sendo arugosidade absoluta e D o dimetro da tubulao;

- Nmero de Reynolds Re, definido por:

DV.Re


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= coeficiente de viscosidade cinemtica, micro Pa.s;= peso especfico, kgf/m

DV .Re


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Diagrama de Moody


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Exemplo: Calcular a perda de carga em um duto retilneode polietileno (= 0,00015 m), de 45 cm de dimetro, 25 m deextenso e conduzindo 1,1 m/s de ar a 30 C ( = 1,1644kgf/m e = 18,648 micro Pa.s)


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5.3.3 Velocidade de escoamento do ar

A tabela abaixo fornece os valores de velocidade deescoamento de ar em dutos para o caso de edifcios pbicos e ode indstrias de modo geral.


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A tabela abaixo fornece os valores recomendados paravelocidades de escoamento em dutos de ar e sistemas de baixapresso.


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5.3.4 Caso de ar contendo partculas em suspenso

Os grficos para determinao de perda de carga sereferem-se ao ar limpo, = 1,2 kgf/m, na temperatura de 10 a32 C. Quando a mesma contiver material em sspenso, deve-se fazer uma correo para a perda de carga, pois a mesma se

torna maior.

Determina-se:

dortransportampoliardopesodotransportamaterialdopesoA


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No grfico, para o valor de A, obtm-se o valor de B, quevem a ser o fator pelo qual se dever multiplicar a perda decarga ara o ar limpo, para se obter a perda de carga com o ar

carregando partculas.


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5.4 Dimensionamento dos dutos

Ser considerado primeiramente trechos retilneos paradeterminao das dimenses das sees transversais dosmesmos. Para isso, em instalaes puramente de ventilaorecorre-se ao mtodo dinmico ou o mtodo de igual perda de

carga.

5 . 4. 1 - Mtodo dinmico

5.4.1.1 Dutos de seo circularCom base nas tabelas apresentadas anteriormente, adota-

se um valor de velocidade de modo que esta seja mxima nostroncos principais e reduzida nos trechos ou ramais

secundrios.


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Conhecendo se a vazo em cada trecho e havendo sidaescolhida a velocidade, pode-se determinar a seo transversaldo duto e, a partir desse valor, determinar o dimetro ou oslados do retngulo correspondente a essa rea.

Para isso numa primeira aproximao, pode-se aplicar aequao da continuidade e achar a rea da seo circular deum duto e o seu dimetro.

Exemplo: Considere a necessidade de vazo de 4 m/s evelocidade de 8 m/s.

50,0

8

4m

V

QA

4 4 0, 50,797

AD m


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Usando grficos parao dimensionamentode dutos


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Usando grficos parao dimensionamentode dutos


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5.4.1.2 Dutos de seo retangular

Em instalaes de ventilao industrial, quando o pdireito do recinto suficientemente grande, costuma-se usardutos de seo circular. Quando tal no ocorre, convm usardutos de seo retangular, em geral com o lado menor navertical.

Podemos ter dois tipos de problemas:1 - Conhecendo-se os lados a e b do duto e deseja-se o

dimetro equivalente do duto circular da mesma vazo

25,0

625,0

..

.30,1

ba

baDequiv


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O dimetros equivalente pode ser obtido a partir de tabelasquando o lados do duto retangular so conhecidos.

A tabela a seguir no vai alm de D = 77,2 cm. Para valoresmaiores de D, usa0se a tabela acima da linha quebrada,

multiplicando os valores por 10. Assim, se acharmos D = 80cm e os valores D = 80 cm e os valores a = 9 e b= c, teremosna realidade, a= 90 e b= 60 cm.


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O dimetros equivalente pode ser obtido a partir de tabelasquando o lados do duto retangular so conhecidos


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Exemplo: Suponhamos que se deseja ventilar um almoxarifadoe uma oficina mecnica com rea de 200 m em cada recinto e pdireito de 4 m. Pretende-se instalar um duto principal do qualdevem sair oito bocas de insuflamento iguais.


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1) Vazes:a) Almoxarifado

Volume do recinto V1 = 20 x 10 x 4 = 800 m

Consideraremos seis renovaes horrias, cada uma serealizando, portanto, durante 10 minutos atravs de quatrobocas de insuflamento.

A vazo ser de:

Cada boca insuflar 80 /4 = 20 m/min

31

800 80 / min10min

mQ m


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b) Fundio

Volume do recinto V2 = 20 x 10 x 4 = 800 m

Adotaremos 12 renovaes de 5 minutos de durao cada.

Cada boca insuflar 160 / 4 = 40 m/min

3

2

800160 / min

5min

mQ m


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2) Sees dos dutos:a) Trecho A B d0 duto principal

Dever atender vazo total

Q = Q1 + Q2 = 240 m/min = 4 m/s

Velocidade admissvel V = 8 m/s = 480 m/min (Tabelado)

Dimetro da seo de A at B:

4. 4.40,797

. .8

QD m

V


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Se quisermos usar tubo duto retangular equivalente, isto, que d a mesma perda de carga unitria, podemos usar a

tabela, para d = 80 cm, a = 60 cm e b = 90 cm. Adotaremos a= 50 cm, b = 109 cm no trecho AB.

b) Trecho B C d0 duto principal

Q = 180 m/min = 3 m/s

Ser considerada a velocidade V = 7 m/s

Para tudo retangular considerando Dequiv= 80 cm, pode-se adotar as dimenses 60 x 90 cm ou 50 x 110 cm.

4.30,739.7D m


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c) Trecho C D d0 duto principal

Q = 120 m/min = 2 m/s

Adotaremos V = 6 m/s, reduzindo a velocidade

Para tudo retangular considerando Dequiv= 65 cm, pode-seadotar as dimenses 50 x 71 cm.

4.2 0,651.6

D m


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d) Trecho D E final d0 duto principal

Q = 60 m/min = 1 m/s

Adotaremos V = 5 m/s

Para tudo retangular, considerando Dequiv = 50,4 cm,pode-se adotar as dimenses 50 x 43,2 cm.

4.1

0,504.5D m


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e) Trechos de derivao lateral EM, DL, CK e BJ

Q = 40 m/min = 0,667 m/s

Adotaremos V = 3 m/s

Se adotarmos uma altura de 30 cm para o duto, a larguraser de 71,2 cm.

4.0,667

0,532.3D m

f) d d i d il d (d d i )


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f) Tomada de ar exterior, antes do ventilador (duto de aspirao)

Vazo total Q = 240 m/min = 4 m/sVelocidade de entrada no duto (Tabelado). Ser adotado

para o projeto V = 4 m/s.

O duto de entrada ter 10000 cm, com reduo at a

boca do ventilador. Adotando b = 110 cm acharemos a = 98cm.Se local da fbrica estiver sujeito a muita poeira, pode vir

a ser aconselhvel utilizar um filtro antes da tomada de arpelo duto de aspirao.

4.4

1,128.4D m

l id d d d fil d d d


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A velocidade de passagem atravs do filtro da ordem de1,8 a 2 m/s. Adotaremos 1,8 m/s.

A rea transversal do filtro ser

Se por exemplo, as clulas de filtragem vierem de fbricavierem com tamanho padro de 60 x 60 x 5, teremos: 2,22/0,36 = 6,167, ou seja, aproximadamente 6 clulas, formandoum painel de 1,8 x 1,2 m, com rea de 2,16 m.

42, 22

1,8A m


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5 . 4. 2 - Mtodo de igual perda de carga

Comea-se pelo trecho final do duto (trecho EM).Arbitra-se velocidade de escoamento, baixa neste trecho.

No caso do exemplo adotaramos 3 m/s.

No diagrama apresentado anteriormente, entrando com D= 0,53 m e Q = 0,667 m/s, acha-se uma perda de cargaunitria igual a J = 0,018 mm de coluna de gua por metro de

tubulao e velocidade de 2,8 m/s.

4.0,6670,532

.3D m


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A partir desse valor para a perda de carga unitria, impe-sea exigncia de que, ao longo de todos os trechos retilneos doduto, a perda de carga unitria tenha sempre esse valor, isto ,que em cada metro de extenso de duto ocorra uma perda de

energia correspondente a 0,0018 mm.c.a. Assim, calcularemosos dimetros dos demais trechos do sistema de ventilao.

a) Trecho DE

Q = 60 m/min = 1 m/s

Entrando no grfico com esse valor e com a perda de cargaunitria J = 0,018 mm.c.a., obtemos D = 620 mm e V = 3,3 m/s


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b) Trecho CD

Q = 120 m/min = 2 m/s

Com J = 0,018 mm.c.a., obtemos analogamente, D = 820mm e V = 3,9 m/s

c) Trecho BC

Q = 180 m/min = 3 m/s

Com J = 0,018 mm.c.a., obtemos, D = 930 mm e V = 4,3m/s


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c) Trecho AB

Q = 240 m/min = 4 m/s

Com J = 0,018 mm.c.a., obtemos analogamente, D = 1080mm e V = 4,7 m/s

d) Trecho BC

Q = 180 m/min = 3 m/s

Com J = 0,018 mm.c.a., obtemos, D = 930 mm e V = 4,3m/s


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5.4 Perdas de carga em peas especiais

Vimos como calcular perda de carga em dutos de seocircular e como se pode passar para uma seo retangular deefeito equivalente no escoamento, se for necessrio utilizardutos com esse tipo de seo.

Mas, ao longo do duto de instalao de ventilao forada,existem peas que contribuem para aumentar a perda de cargano sistema, em razo do atrito, das turbulncia e das variaesna velocidade. As principais dentre essas peas so: Bocas de captao ou tomadas de ar; Bocas de sada; Grelhas de insuflamento Curvas e cotovelos Alagamentos graduais ou expanses... dentre outros!


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Pode-se fazer como em Hidrulica: calcular o comprimentoequivalente de um duto de mesmo dimetro que a pea. Somar-se-iam os comprimentos virtuais correspondentes a todas aspeas ao comprimento real do duto e se calcularia a perda de

carga para esse tudo de comprimento total. Embora essemtodo seja usado, como veremos adiante, na prtica deventilao mais usual determinar individualmente as perdascorrespondentes a cada pea.

Para isso, conhecendo-se a velocidade mdia v (m/s) napea de escoamento na pea, calcula-se a altura representativada velocidade hv, ou seja, a presso dinmica expressa emmmH2O.


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Assim a presso dinmica dada por:

Consultam-se tabelas adequadas, onde, para cada tipo depea, se encontra um coeficiente K, que multiplicado por hv,fornece a perda de carga em mmH2O.

2 2

2 16,34

v vhv hv

g


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COMPRIMENTOS EQUIVALENTES EM PEAS


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5.5 Ventilao Local Exaustora

A ventilao local exaustora capta os poluentes diretamentena fonte evitando desta forma a disperso dos mesmos noambiente de trabalho. Desta forma a quantidade de ar externoenvolvida no processo pequena em comparao com o

processo de ventilao natural. Pode-se deduzir portanto queesse tipo de ventilao mais adequado proteo da sadedo trabalhador. Conforme apresentado na Figura 6. 5 umsistema de ventilao local exaustora composto de:


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CAPTORES - os captores so os pontos de entrada dospoluentes mais gs carreador (em geral o ar) no sistema.

DUTOS- tm a funo de transportar os poluentes. Podem

ser divididos em tramos, duto principal e chamin.

FILTRO- o filtro, que o equipamento destinado limpeza do ar exaurido antes de seu lanamento na atmosfera

inclui tudo que necessrio para o seu funcionamento, comopor exemplo, trocadores de calor e pr-filtragem (pr-coletor).A presena do filtro no sistema depender das normas locaisde controle de poluio.


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CONJUNTO VENTILADOR-MOTOR- o conjuntomotor-ventilador fornece a energia necessria paramovimentar o fluido e vencer todas as perdas de carga dosistema.

CHAMIN- a chamin parte integrante do sistema detransporte dos poluentes e a parte final do sistema, cujafinalidade o lanamento do gs transportador mais emissoresidual na atmosfera.

O contaminante produzido na operao capturado nocaptor e conduzido pelo tramo e duto e atirado no exterior dorecinto.


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O projeto de um sistema de ventilao local exaustordepende da estimativa da vazo de ar necessria para aretirada do contaminante. A estimativa desta quantidade de are da velocidade da corrente ir fornecer a rea de entrada do

captor, seco do duto e potncia do ventilador. Conforme servisto, a estimativa da quantidade de ar necessria a retirada decerto contaminante do ambiente, depende consideravelmentedo tipo do mesmo.

O adequado projeto, instalao e funcionamento de cada

uma das partes importante para a eficincia e eficcia dosistema como um todo influenciando, portanto, a performancefinal do mesmo.


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5.5.2 - Captao dos PoluentesA captao um ponto fundamental do sistema. Este no

atingir seus objetivos se no houver uma captao adequadados poluentes. No projeto deste componente esto envolvidos

os seguintes fatores: escolha do tipo e geometria dos captores;posicionamento do captor em relao fonte; velocidade decaptura requerida para captar o poluente no ponto maisdesfavorvel; determinao da vazo de captao; requisitosde energia do captor.

Tipos de captores : Quanto forma e posio relativa fonte, os captores so usualmente classificados em:


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Captores EnclausurantesSo os captores que envolvem a fonte de poluio, ou seja,

a emisso dos poluentes acontece dentro do captor. Neste tipode captor existem aberturas pequenas (frestas) para entrada

do ar de exausto.


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Captores Tipo CabineSo captores similares aos enclausurantes mas, que se

diferenciam pela maior rea aberta para entrada ar deexausto. Exemplo tpico so as cabines com exausto

utilizadas em operaes de pintura a revlver.


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Captores ExternosSo os captores posicionados externamente fonte. Esses

captores devem induzir, na zona de emisso dos poluentes,correntes de ar em velocidade suficiente para a captao e

conduo dos poluentes para dentro do captor. Podem ser dotipo lateral, superior ou inferior. O captor tipo coifa umexemplo tpico de captor externo superior.


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Captores ReceptoresSo os captores colocados estrategicamente no sentido de

movimentao dos poluentes, de forma a recebernaturalmente o fluxo de poluentes induzido pela prpria

operao poluidora, como por exemplo os gases quentes defornos e as partculas geradas na operao de esmerilhamento.


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A seleo do tipo de captor ideal para uma determinadafonte de poluidora depender do tipo de fonte, toxicidade dopoluente emitido, restries de espao, condiesoperacionais, etc.

Deve-se ter como regra geral que o melhor captor aqueleque capta com a eficincia desejada, no ocasione problemaspara a operao da fonte e para a movimentao de pessoas,materiais e equipamentos na rea, que apresente a menorperda de carga e que necessite menor vazo de captao, sendo

os dois ltimos fatores importantes sob o ponto de vista decusto do sistema e custo operacional.


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5.5.3 - Alguns Aspectos Importantes no Projeto eLocalizao do CaptorO captor deve ser colocado o mais prximo possvel da

fonte poluidora. Isso promove melhor captao a uma vazo

menor (menor custo operacional). Na Figura a seguir estmostrada a diferena de vazo para o caso de captoreslocalizados a distncia x e 2x em relao fonte.

A vazo em geral varia com o quadrado da distnciaportanto, no caso da distncia 2x a vazo requerida ser oqudruplo em relao distncia x.


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A direo do fluxo de poluentes captados pelo sistema deexausto em relao ao operador da fonte importante doponto de vista de proteo exposio a altas concentraes. AFigura a seguir mostra a diferena da direo do fluxo de ar nocaso de captores laterais e captores tipo coifa.

O fluxo de ar induzido, ainda sem os poluentes, no caso docaptor lateral, passa primeiro pela zona respiratria dooperador, arrasta os poluentes e ento se dirige para o captor.

No caso de coifas, o operador pode ficar sujeito a altasconcentraes de poluentes ao se curvar para retirada oucolocao de peas no tanque, por exemplo.


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O enclausuramento da fonte um fator importante tantopara reduzir a vazo de exausto como tambm para melhorara eficincia de captao. Quanto mais aberta a rea entre ocaptor e a fonte maior a possibilidade de ao de correntes dear (vento) que arrastaro os poluentes para longe do captorimpedindo a sua captao. O enclausuramento age de duasformas na reduo da vazo de captao: uma na exigncia demenores velocidades de captura e a outra na diminuio darea aberta. Como a vazo necessria proporcional

velocidade de captura e rea aberta, verifica-se a importnciade adotar o procedimento da limitao de reas abertas. Acolocao de anteparos para diminuir ou impedir a ao dosventos uma medida barata e que muitas vezes pode ser

adotada quando no for possvel enclausurar a fonte

il l


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05 - Ventilação Industrial