vent il adores

Ajustar a lombada

2009

capa_Ventiladores

segunda-feira, 8 de dezembro de 2008 10:41:52

VENTILADORES E EXAUSTORES

GUIA BSICO

2009

V465

Ventiladores e exaustores: guia bsico / Eletrobrs [et al.] Braslia : IEL/NC, 2008.

80 p. : il.

ISBN 978-85-87257-28-4

1. Ventiladores 2. Sistemas de ventilao I. Eletrobrs II. CNI Confederao Nacional da Indstria

III. IEL Ncleo Central IV. Ttulo.

CDU: 621.61

2008. CNI Confederao Nacional da IndstriaIEL Ncleo CentralELETROBRS Centrais Eltricas Brasileiras S.A.Qualquer parte desta obra poder ser reproduzida, desde que citada a fonte.

INSTITUTO EUVALDO LODI IEL/Ncleo CentralSetor Bancrio Norte, Quadra 1, Bloco BEdifcio CNC70041-902 Braslia DFTel 61 3317-9080Fax 61 3317-9360www.iel.org.br

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Equipe Tcnica

ELETROBRS / PROCEL

Equipe PROCEL INDSTRIAAlvaro Braga Alves PintoBrulio Romano MottaCarlos Aparecido FerreiraCarlos Henrique MoyaHumberto Luiz de OliveiraLucas Vivaqua DiasMarlia Ribeiro SperaRoberto PifferRoberto Ricardo de Araujo Goes

ColaboradoresGeorge Alves SoaresVanda Alves dos Santos

CONFEDERAO NACIONAL DA INDUSTRIA CNIDIRETORIA EXECUTIVA DIREX

DiretorJos Augusto Coelho Fernandes

Diretor de OperaesRafael Esmeraldo Lucchessi Ramacciotti

Diretor de Relaes InstitucionaisMarco Antonio Reis Guarita

Unidade de Competitividade Industrial COMPI

Gerente-ExecutivoMaurcio Otvio Mendona Jorge

Gerente de Infra-EstruturaWagner Ferreira Cardoso

Coordenao TcnicaRodrigo Sarmento Garcia

SUPERINTENDNCIA DE SERVIOS COMPARTILHADOS SSCrea Compartilhada de Informao e Documentao ACIND

NormalizaoGabriela Leito

INSTITUTO EUVALDO LODI IEL / NCLEO CENTRAL

Gerente-Executivo de OperaesJlio Cezar de Andrade Miranda

Gerente de Desenvolvimento Empresarial GDEDiana de Mello Jungmann

Coordenao TcnicaPatrcia Barreto Jacobs

Gerente de Relaes com o Mercado GRMOto Morato lvares

Responsvel TcnicoAna Amlia Ribeiro Barbosa

SENAI / DN

Gerente-Executivo da Unidade de Educao Profissional UNIEPAlberto Borges de Arajo

Apoio TcnicoDiana Freitas Silva Nri

Gerente-Executiva da Unidade de Relaes com o Mercado UNIREMMnica Crtes de Domnico

SENAI / SPEscola SENAI Oscar Rodrigues Alves So Paulo

ConteudistaRicardo Zaia

Estruturao do ContedoMiguel Luiz Camargo Paschoal

Coordenao do projeto pelo SENAI / SPJos Luiz Chagas Quirino

Superviso PedaggicaRegina Averbug

Editorao EletrnicaLink Design

Reviso GramaticalLcia Pinheiro

CONFEDERAO NACIONAL DA INDSTRIA CNI

PresidenteArmando de Queiroz Monteiro Neto

INSTITUTO EUVALDO LODI IEL / NCLEO CENTRAL

Presidente do Conselho SuperiorArmando de Queiroz Monteiro Neto

Diretor-GeralPaulo Afonso Ferreira

SuperintendenteCarlos Roberto Rocha Cavalcante

ELETROBRS / PROCEL

Presidncia Jos Antnio Muniz Lopes

Diretoria de TecnologiaUbirajara Rocha Meira

Departamento de Projetos de Eficincia EnergticaFernando Pinto Dias Perrone

Diviso de Eficincia Energtica na Indstria e ComrcioMarco Aurlio Ribeiro Gonalves Moreira

SUMRIO

Apresentao

Captulo 1 Ventiladores 13Sistemas de ventilao 14Ventiladores 16

Tipos de ventiladores 17Emprego dos ventiladores axial e radial 19

Finalidade da ventilao 19Fatores que influenciam no dimensionamento dos ventiladores 21

Presso 21Medio da presso 23Presso dinmica e presso esttica 25Velocidade do ar 27Medio na velocidade 28Vazo do ar 29Controle de vazo 31

Captulo 2 Manuteno de sistemas de ventilao 35Componentes do sistema de ventilao 36Componentes mecnicos do sistema de ventilao 37Eixo 37Rolamentos 39

Lubrificao dos mancais de rolamento 41Montagem dos rolamentos 41

Montagem deslizante 42Montagem com interferncia 44

Buchas 46Polias e correias 46

Alinhamento de polias e correias 47Substituio de correias 50Manuteno de correias 51Relao entre polias e correias 52

Vibrao excessiva causada por componentes mecnicos 54Filtros 54Componentes eltricos do sistema de ventilao 56Motor eltrico manuteno 56

Grandezas eltricas 58Instrumentos de medio de grandezas eltricas 59Condutores 60Conexes eltricas 62

Tcnicas de identificao dos problemas de sobreaquecimento 65Impacto das avarias mecnicas na potncia eltrica 66Manuteno preventiva 68

Captulo 3 Otimizao de sistemas de ventilao 71Balanceamento do sistema 72 Componentes para controle do sistema de ventilao 73Timers 73Guias de entrada Vanes 74Inversor de freqncia 75

Referncias 79

Obter eficincia energtica significa utilizar processos e equipamentos capazes de reduzir o desperdcio no consumo de energia eltrica, tanto na produo de bens como na prestao de servios, sem que isso pre-judique a qualidade.

necessrio conservar e estimular o uso eficiente da energia eltrica em todos os setores socioeconmicos do Brasil, uma vez que importante para o Pas a adoo de medidas efetivas para a economia de energia e o conseqente im-pacto destas aes. Neste cenrio, destaca-se a indstria, no s pelo elevado potencial de conservao de energia do seu parque, mas tambm por sua capa-cidade de fornecer produtos e servios para o setor eltrico.

No mbito das aes que visam criar programas de capacitao direcionados eficincia energtica do setor industrial, faz parte o Curso de Formao de Agen-tes Industriais de Nvel Mdio em Otimizao de Sistemas Motrizes. O objetivo do curso capacitar agentes industriais, tornando-os capazes de identificar, propor e implementar a reduo de perdas nas instalaes industriais de sistemas mo-trizes.

O curso faz parte do conjunto de aes que vm sendo desenvolvidas pelo Go-verno Federal para:

Fomentar aes de eficincia energtica em sistemas motrizes industriais;

Facilitar a capacitao dos agentes industriais de nvel mdio dos diversos subsetores industriais para desenvolver atividades de eficincia energtica;

Apresentar oportunidades de ganhos de eficincia energtica por meio da economia de energia em sistemas motrizes industriais;

Facilitar a implantao de tecnologias eficientes sob o ponto de vista energ-tico, alm da conscientizao e difuso de melhores hbitos para a conserva-o de energia.

APRESENTAO

Como apoio pedaggico para o curso foram elaborados os seguintes guias tc-nicos:

1 Correias Transportadoras

2 Acoplamento Motor Carga

3 Metodologia de Realizao de Diagnstico Energtico

4 Compressores

5 Ventiladores e Exaustores

6 Motor Eltrico

7 Energia Eltrica: Conceito, Qualidade e Tarifao

8 Acionamento Eletrnico

9 Bombas

10 Anlise Econmica de Investimento

11 Instrumentao e Controle

Este material didtico Ventiladores e Exaustores faz parte do conjunto de guias tcnicos do Curso de Formao de Agentes Industriais de Nvel Mdio em Otimizao de Sistemas Motrizes. Ele um complemento para o estudo, refor-ando o que foi desenvolvido em sala de aula. tambm uma fonte de consul-ta, onde voc, participante do curso, pode rever e relembrar os temas aborda-dos no curso.

Todos os captulos tm a mesma estrutura. Conhea, a seguir, como so desen-volvidos os captulos deste guia.

Iniciando nossa conversa texto de apresentao do assunto abordado no captulo.

Objetivos informa os objetivos de aprendizagem a serem atingidos a partir do que foi desenvolvido em sala de aula e com o estudo realizado por meio do guia.

Um desafio para voc apresenta um desafio: uma situao a ser resolvida por voc.

Continuando nossa conversa onde o tema do captulo desenvolvido, tra-zendo informaes para o seu estudo.

Voltando ao desafio depois de ler, analisar e refletir sobre os assuntos abor-dados no captulo, voc retornar ao desafio proposto, buscando a sua solu-o luz do que foi estudado.

Resumindo texto que sintetiza os principais assuntos desenvolvidos no ca-ptulo.

Aprenda mais sugestes para pesquisa e leitura relacionadas com o tema do captulo, visando ampliar o que voc aprendeu.

Esperamos que este material didtico contribua para torn-lo um cidado cada vez mais consciente e comprometido em alcanar a eficincia energtica, cola-borando, assim, para que o Pas atinja as metas necessrias para o setor e, conse-qentemente, benefcios para a sociedade brasileira e para o meio ambiente.

13

VENTILADORES

Captulo 1

Iniciando nossa conversa

Quem tem carro sabe que ele deve rodar sempre com os pneus alinhados e cali-brados pois, do contrrio, haver um aumento de consumo de combustvel. Isto acontece porque o motor ter que fazer mais fora para mover o veculo.

Da mesma forma, qualquer equipamento movimentado por motores eltricos, e que trabalha fora das condies previstas pelo fabricante, tem um consumo de energia eltrica maior do que o esperado.

Ento, para reduzir o consumo de energia de um equipamento, necessrio ve-rificar as condies de funcionamento e compar-las com aquelas previstas pelo projeto, pelo fabricante ou pelas recomendaes tcnicas.

Quanto maior for o esforo mecnico que o motor eltrico tiver de vencer, maior ser o consumo de energia eltrica. Estes esforos mecnicos acontecem desde o ato de empurrar o ar por meio dos dutos at o atrito entre as partes mveis do ventilador.

Quando precisamos diminuir o consumo de energia de um ventilador devemos ter em mente que alguns esforos ocorrero de qualquer maneira, pois so ne-cessrios para empurrar o ar, sendo impossvel diminu-los.

No caso dos ventiladores, como isto funciona? Da mesma forma como acontece com o nosso carro! Um desbalanceamento das hlices, por exemplo, fora o mo-tor e o aumento do consumo de energia eltrica.

Neste captulo, comearemos o estudo, aprendendo o que um ventilador, para que serve, como funciona e como as grandezas fsicas, como presso, vazo e velo-

14 Venti ladores e exaustores

cidade do ar influenciam no desempenho dessa mquina. Este o primeiro passo para aprender a reduzir o consumo de energia deste tipo de equipamento.

Objetivos

O estudo dos temas abordados neste captulo tm como objetivos:

Definir um ventilador;

Identificar os tipos de ventiladores;

Identificar os conceitos de presso, vazo e velocidade de um ventilador;

Identificar os instrumentos de medio de presso e velocidade de sistemas de ventilao.

Um desafio para voc

Seguindo as diretrizes da indstria farmacutica Ipiranga, o seu gerente de manu-teno implantou, na ltima reunio, um novo plano de metas para a reduo do consumo de energia eltrica dos equipamentos. Cada funcionrio de sua equipe dever identificar o consumo de energia eltrica de um grupo de equipamentos.

Para trabalhar nos equipamentos de ventilao foi escolhido um experiente profissio-nal chamado Eric e o estagirio Joo para ajud-lo. Para iniciar os trabalhos, Eric pediu a Joo que relacionasse todos os ventiladores existentes na planta da indstria.

Depois de algum tempo de trabalho, o estagirio percebeu que haviam ventila-dores de diferentes tipos e tamanhos. Isto o intrigou.

Aps estudar este captulo responda: por que Joo encontrou esta situao no sistema de ventilao da planta industrial?

Continuando nossa conversa

Sistemas de ventilao

Um sistema de ventilao constitudo de:

ventiladores; dutos; elementos auxiliares.

15Captulo 1 Vent i ladores

Os dutos, de forma similar s tubulaes de um sistema de bombeamento, tm a funo de conduzir o fluido de trabalho (ar puro ou com contaminantes) entre as extremidades do sistema de ventilao. Veja um duto na ilustrao a seguir.

Figura 1 Exemplo de duto

Um sistema de ventilao pode ter os seguintes elementos auxiliares:

dampers de controle, que funcionariam como as vlvulas dos sistemas de ventilao, que podem ser manuais ou automticos e tm a funo de contro-lar e ajustar a vazo do fluido de trabalho;

dampers corta-fogo, que devem isolar os ambientes da fumaa gerada em caso de incndio, principalmente no caso de entrada do ar externo;

filtros, aplicados para remover p, particulado slido, contaminantes e odor durante o escoamento do fluido;

abafadores de rudo, usados para reduzir o nvel de barulho produzido pelo ventilador;

caixas de mistura, utilizadas para misturar correntes gasosas diversas e garan-tir a especificao do gs insuflado no ambiente. Por exemplo: o ar de retorno de um ambiente com condicionamento de ar e o ar externo so misturados na caixa de mistura para garantir uma taxa de renovao especfica e manter em nvel baixo a concentrao de contaminantes, tal como o CO2;

difusores, instal ados na extremidade dos dutos, so os elementos respons-veis por distribuir/remover adequadamente o ar dos ambientes.


Os sistemas de ventilao podem ter funes variadas conforme a instalao:

Promover a circulao de ar (natural, resfriado ou aquecido) para manter con-forto humano em ambientes;

Remover ar contaminado de ambientes;

Remover, com auxlio de uma corrente de gs, particulado slido gerado em processos industriais;

Promover a filtragem de ar de ambientes crticos etc.

Ventiladores

O ventilador uma mquina que tem como funo levar gs de um local para outro. utilizado, por exemplo, para trazer uma quantidade de ar novo para um ambiente, para retirar os gases do escapamento dos automveis em uma gara-gem, para retirar a fumaa de uma cozinha etc.

A prxima ilustrao mostra um ventilador industrial.

Figura 2 Ventilador industrial

O ar pode ser empurrado para dentro do ambiente ou pode ser puxado para fora do ambiente e o equipamento que vai realizar esta tarefa o mesmo, mudando de nome conforme a situao.

Quando o ar empurrado, chamamos o equipamento de ventilador, quando o ar puxado chamamos de exaustor.

Mas, com que se parece um ventilador? Para responder a pergunta devemos co-nhecer os tipos de ventiladores.


Tipos de ventiladores

Existem basicamente dois tipos de ventiladores: o axial e o radial. O ventilador do tipo axial aquele cuja p lembra uma hlice. Trata-se de um tipo muito co-mum de p, presente naquele modelo que temos em casa ou at mesmo no exaustor de uma cozinha.

A figura a seguir mostra como podem ser os ventiladores radiais.

Figura 3 Ventiladores axiais

Fonte: www.mspc.eng.br

A configurao A corresponde a ventiladores geralmente instalados em paredes, para uso como exaustor ou ventilador.

A configurao B mostra um conjunto hlice-motor montado em um trecho de duto circular e que permite acoplamento com outros dutos.

Na configurao C, para melhorar o rendimento, as aletas fixas posteriores tm a finalidade de direcionar o movimento espiralado do ar na sada da hlice para um movimento retilneo ao longo do duto.

O ventilador do tipo radial tambm conhecido como centrfugo devido ao fato de aspirar o ar pelo centro. As ps so distribudas radialmente formando um rotor parecido com um cilindro. O fluxo se d radialmente do centro para fora do conjunto, ou seja, opera da mesma maneira que uma bomba centrfuga para lquidos.

O rotor gira dentro de uma carenagem especial que dirige o fluxo para uma ni-ca sada.


A prxima figura ilustra esse tipo de ventilador.

Figura 4 Ventilador radial

Fonte: www.mspc.eng.br

O motor, que no est indicado na figura, montado na parte externa e o acio-namento pode ser direto ou por meio de correias.

O formato das ps no rotor influencia no rendimento e aplicao do ventilador. Observe, na figura a seguir, vrios formatos de ps.

Figura 5 Formatos de ps em rotores diversos

Fonte: www.mspc.com.br

O rotor A tem ps radiais planas empregadas para trabalho pesado com partcu-las abrasivas e em suspenso. Seu rendimento baixo.

O rotor B tem ps curvas para trs, o que d uma vazo mdia para tornar o ar limpo, com baixo nvel de rudo, alta presso e rendimento mdio.

O rotor C apresenta ps curvas para a frente, fornece fluxo de ar de alta presso e rendimento mdio. Permite vazes mais altas em dimetros menores.


O rotor D tem ps curvas para a frente com sada radial. Fornece fluxo de ar de alta presso e alta vazo, com rendimento mdio.

O rotor E apresenta ps de perfil asa. empregado para movimentar ar limpo com baixo nvel de rudo e bom rendimento.

Emprego dos ventiladores axial e radial

Geralmente, quando instalado corretamente, o ventilador axial apresenta ren-dimentos na faixa dos 80%, ou seja, da energia mecnica que chega at o eixo, ele transfere cerca de 80% para o ar. Isso acontece porque a direo do fluxo de sada a mesma do fluxo de entrada.

Apesar de apresentar maior rendimento o ventilador axial tem algumas desvan-tagens. Por exemplo: se ele for montado em dutos, isso dificultar sua manu-teno, que ser mais trabalhosa. Seu nvel de rudo maior e, embora possa ter motor externo e acionamento por correia, seus mancais e parte da correia esto em contato com o fluxo de ar, ou outros gases. Por melhores que sejam as protees, isso limita sua aplicao em ambientes que contenham partculas abrasivas, gases corrosivos e altas temperaturas.

A forma construtiva do ventilador radial permite que os mancais fiquem em po-sio externa em relao ao fluxo do ar ou gases. Isso os mantm protegidos e, no caso de altas temperaturas, o eixo pode ser prolongado ou dispor de discos para dissipar o calor. A montagem e a desmontagem do ventilador radial tam-bm so facilitadas.

Finalidade da ventilao

A funo principal do ventilador promover a circulao do ar no ambiente. Nas residncias, esta circulao proporcionada pela conveco, a qual ocorre em todos os fluidos (lquidos e gases).

A conveco acontece quando a massa de ar frio desce devido ao peso e empur-ra a massa de ar quente para cima, que mais leve. Depois de um tempo, a massa de ar quente se resfria e inicia o processo novamente.

O processo de conveco ilustrado na representao esquemtica mostrada a seguir.


Figura 6 Processo de conveco

Mas, a circulao de ar por conveco se torna ineficiente em:

Ambientes comerciais, pois encontramos uma grande concentrao de pesso-as, que geram calor, soltam odores e exalam o gs carbnico da respirao;

Ambientes industriais, devido presena de contaminantes no ar, que podem ser inalados pelos funcionrios e causar danos sua sade. Os contaminantes podem ser considerados como partculas bem pequenas que podem ser en-contradas no ar prximo a mquinas produtivas, prximo queima de com-bustveis, prximo a produtos qumicos etc.

Para resolver este problema, realiza-se a introduo de ar novo e a remoo do ar velho para diluir os odores e os contaminantes. Como o ar se encontra no estado gasoso e no tem volume prprio, necessria a utilizao de tubulaes cha-madas de dutos para conduzi-lo pelo caminho desejado, ou seja, sem os dutos, o ar no ir para onde queremos.

Veja esse processo ilustrado na figura a seguir.

Figura 7 Esquema de ventilao e exausto


Mas, ainda temos algumas perguntas para responder: quando utilizar o modelo axial e no o radial? Para escolher o tipo correto de ventilador, preciso saber qual a presso que o ventilador dever vencer (empurrar), a qual depender da existncia ou no dos dutos e das interferncias no caminho do ar. Por isso, antes de descobrir como utilizar corretamente os tipos de ventiladores, necessrio saber o que presso, o que vazo e o que velocidade e como essas grande-zas influenciam no desempenho do equipamento.

Fatores que influenciam no dimensionamento dos ventiladores

Presso

Chamamos de presso a relao existente entre uma fora aplicada numa deter-minada rea. Para exemplificar o conceito de presso faremos uma experincia prtica:

1 Pegue um lpis apontado;

2 Coloque-o entre os dedos polegar e indicador, de maneira que a ponta fina fique no indicador e a ponta grossa fique no polegar;

3 V apertando gradualmente o lpis;

4 Voc perceber que a sensao de dor ser maior no dedo indicador.

Figura 8 Experincia do lpis

A sensao de dor foi maior no indicador porque a presso era maior ali. Caso a experincia seja repetida invertendo-se a ponta fina entre os dedos indicador e polegar voc perceber que a dor passar para o polegar.


Matematicamente a presso definida por:

Nesta igualdade:P a presso expressa em N/m2 (l-se Newton por metro quadrado)F a fora expressa em Newton (N)A a rea expressa em metros quadrados (m2)

ObservaoA unidade N/m2 tambm conhecida como Pascal, cujo smbolo o Pa. A representao esquemtica a seguir ilustra o conceito de presso.

Figura 9 Conceito de presso

A definio matemtica da presso nos mostra que quando temos a presso de 50 N/m2, dizemos que a fora de 50 Newton est agindo sobre uma superfcie de 1 m2.

Se a mesma fora fosse aplicada numa rea duas vezes maior, ou seja, 2 m2 , a presso diminuiria para 25 N/m2:


Fique ligado!

Voltemos experincia do lpis. Qualquer dos seus dedos que pressionar a pon-ta mais fina do lpis far com que voc tenha uma sensao de dor maior. A pon-ta mais fina tem uma superfcie menor, portanto, a presso aplicada sobre ela maior. E voc sentir mais dor.

Tambm existem outras unidades de presso utilizadas na ventilao:

mmCA = milmetro de coluna de gua;

in WC (inch water column) = polegada de coluna de gua.

Os tcnicos e os fabricantes podem escrever na placa de identificao do ventila-dor o nome da unidade, a grandeza fsica ou simplesmente o smbolo de qualquer uma delas. Apesar de existir uma legislao brasileira que obriga a utilizao das unidades determinadas no Sistema Internacional (SI), podem ser encontrados ventiladores com as grandezas indicadas por meio de outras unidades.

Medio da presso

A medio da presso indica a fora por unidade de rea com a qual o ventilador est empurrando ou puxando o ar. Isto indica se o ventilador adequado e est dimensionado de acordo com as necessidades de ventilao do ambiente.

Para medir essa fora, usa-se um instrumento simples que muito utilizado na rea de ventilao. Trata-se do manmetro de tubo em U.

Vamos fazer uma comparao para que voc consiga visualizar este instrumen-to: voc conhece a mangueira utilizada pelo pedreiro para marcar o nvel de uma construo? Muitas pessoas a conhecem como mangueira de nvel ou manguei-ra cristal, devido ao fato de ela ser transparente. Esse manmetro muito pareci-do com uma mangueira cristal em forma de U.


Considere, por exemplo, uma mangueira com o comprimento de 2 metros em que voc faria um U igual ao da figura a seguir.

Figura 10 Manmetro de tubo em U

Cada trecho vertical (em p) acima da curva ser chamado de coluna. Coloque um pouco de gua dentro da mangueira e aguarde por alguns instantes at que o lquido pare de se movimentar. Voc ver que a altura da gua nas duas colu-nas ser igual. Nesta condio, dizemos que a gua est em equilbrio e a presso na superfcie do lquido igual nos dois pontos a e b, onde age a presso do ar, que chamamos de presso atmosfrica.

Se voc colocar uma das colunas na sada de um ventilador notar que a gua ir descer nesta coluna e subir na outra, formando um desnvel nas colunas, re-presentado pela letra h. Medindo este desnvel com uma rgua em milmetros, teremos a presso de sada do ventilador. Nestas condies, dizemos que a leitu-ra da presso de h milmetros de coluna de gua acima da presso atmosfrica. Exemplo: 23 mmCA.

Para aumentar a preciso da leitura, os manmetros de tubo em U encontrados nas lojas utilizam lquidos coloridos, de volume maior que a gua. Nestes instru-mentos, necessria a utilizao do lquido recomendado pelo fabricante.


A presso determina o limite mximo para a utilizao de determinado tipo de ventilador.

Assim, por exemplo, os ventiladores axiais normalmente so usados com valores de presso at 70 mmCA (ou 700 Pa). Outra caracterstica desse tipo de ventilador o seu tamanho. Para uma mesma vazo, ele sempre maior do que o ventilador radial.

Os ventiladores radiais so mais compactos e podem ser usados com vrias fai-xas de valores de presso.

Tomando como exemplo a indstria farmacutica Ipiranga, temos diversos e di-ferentes ambientes administrativos e produtivos, com elevado nmero de pes-soas com horrios e necessidades dspares. Por este motivo, os ventiladores so escolhidos pela facilidade de trazer ou retirar o ar dos ambientes ventilados.

Assim, por exemplo, se um galpo de oficinas de manuteno for fechado, mas estiver no nvel da rua, podem ser usados ventiladores axiais para introduzir ar novo. As janelas ou os portais de acesso do pessoal seriam suficientes para a sa-da do ar viciado e de odores.

Para o setor administrativo, seria utilizado um sistema central nos quais os ven-tiladores centrfugos radiais trariam o ar externo, devidamente tratado, para os ambientes a fim de renovar o ar e diminuir a concentrao dos contaminantes existentes. Essa opo pelo ventilador centrfugo radial determinada pela difi-culdade de deslocar o ar por todas as reas produtivas e pelos requisitos impos-tos pelo tratamento do ar, j que isso implica na necessidade de um valor alto da presso disponvel no ventilador.

Presso dinmica e presso esttica

A presso por meio da qual o ventilador empurra ou puxa o ar chamada de presso total (Pt) , que uma soma da presso dinmica (Pd) com a presso es-ttica (Pe) do ar.

Presso total (Pt) = presso dinmica (Pd) + presso esttica (Pe) .

Fique ligado!


A presso do ar dentro do duto, como j foi visto, medida pelo manmetro em U. Quando a presso medida com uma das colunas do manmetro no centro do duto e a outra aberta para a atmosfera, obtm-se presso total.

A presso dinmica est relacionada velocidade do ar. Ela medida com uma das colunas do manmetro no centro do duto e a outra atravessando a parede do duto sem penetrar nele.

A presso medida a esttica, quando a presso do ar dentro do duto medida com uma coluna atravessando a parede do duto sem penetrar dentro dele e a outra aberta para a atmosfera. Este um dado importante para dimensionar o ventilador, portanto, considerado no projeto.

A figura a seguir ilustra a correta localizao das colunas do manmetro na me-dio da presso dinmica e da presso esttica.

Figura 11 Localizao correta das colunas do manmetro de tubo em U

A presso esttica resultante do atrito entre o ar e o duto e depende do tipo de material com qual o duto fabricado. Isto significa que quanto mais spero for o material de construo do duto, maior ser o valor desta presso. comum o duto estufar quando fabricado com material muito fino. Isso resultado da ao da presso esttica e uma das causas de desperdcio de energia eltrica em sistemas de ventilao.


Fique ligado!

Assim, se por qualquer motivo, toma-se a deciso de substituir um duto da su-perfcie interna lisa por um outro corrugado, o valor da presso esttica ser maior e o ventilador dever ser mais potente, exigindo maior fornecimento de energia para funcionar.

Como o valor de presso esttica determinado pelo projeto e continua sendo igual nas instalaes que no tiveram mudanas na rede de dutos, o que interes-sa ao pessoal de manuteno que deseja otimizar o consumo de energia eltrica, apenas o impacto da presso dinmica por meio da mudana no valor da velo-cidade do ar. Mas como pode ocorrer esta mudana?

Quanto maior for a presso com a qual o ventilador empurra o ar, maior ser o tamanho do motor eltrico usado para acion-lo e maior ser o consumo de energia eltrica.

Velocidade do ar

A velocidade uma propriedade importante para a ventilao devido sua rela-o com o rudo, pois quanto maior for a velocidade, maior ser o rudo causado.

Este rudo limitado pelas normas tcnicas e pelas leis, pois pode provocar da-nos audio dos usurios do ambiente ou, at mesmo, para aqueles que ficam prximos dos equipamentos, como os profissionais de manuteno.

Outro detalhe importante que a velocidade determina a presso dinmica, o que implica no aumento da presso total que o ventilador dever vencer para conseguir empurrar ou puxar o ar atravs dos dutos.

A velocidade a grandeza fsica que mede quanto tempo uma determinada par-tcula de ar demorou a percorrer uma distncia conhecida. Sua unidade o me-tro por segundo e a representao .

A Fsica determina que a velocidade uma relao entre o espao percorrido em metros e o tempo decorrido em segundos. Para compreender este conceito,


imagine uma partcula de ar dentro de um duto. Considere que esta partcula de ar se desloca por uma distncia de 1 metro durante o tempo de 2 segundos:

Figura 12 Partcula percorrendo a distncia de 1 metro em dois segundos

Isso representado matematicamente pela seguinte igualdade:

Substituindo os valores, teremos:

Isso significa que a partcula percorre meio metro a cada segundo.

Medio na velocidade

O instrumento utilizado para medir a velocidade do ar chamado de anemme-tro. Para fazer a leitura coloca-se a ponta com a hlice dentro do duto e anota-se a leitura quando o valor se estabiliza.

Figura 13 Anemmetro


Figura 14 Utilizao do anemmetro

O procedimento correto para medir a velocidade aquele em que so realizadas vrias leituras, cuja mdia o valor considerado.

Por exemplo, digamos que voc tenha feito trs leituras, encontrando os valores 8, 7 e 9. Primeiramente, somam-se as leituras e depois divide-se o resultado pelo nmero de leituras:

J vimos o que velocidade e como medi-la. Porm, com essas informaes, ain-da no podemos responder como ocorre o impacto da presso dinmica sobre a economia de energia, com a mudana no valor da velocidade do ar. Para isso, ainda temos que aprender um outro conceito: o de vazo.

Vazo do ar

Quando em funcionamento, o ventilador dever deslocar uma determinada quantidade de ar. Isso pode ser representado matematicamente da seguinte maneira:


A vazo determina o quanto de ar ser empurrado ou puxado pelo ventilador. Quanto mais ar for empurrado ou puxado, maior ter de ser a potncia do motor e maior ser o consumo de energia eltrica.

Para entender o conceito da vazo, vamos fazer uma experincia prtica. Consi-dere um balde vazio com capacidade de 5 litros embaixo de uma torneira. Quan-do a torneira aberta, disparamos um cronmetro e contamos quanto tempo leva para encher o balde.

Figura 15 Exemplo de determinao de vazo

Por exemplo, digamos que o balde demorou dois minutos para ficar cheio. Como a capacidade do balde de 5 litros, podemos dizer que a vazo da gua foi de 2,5 litros por minuto:

Embora esse seja um bom exemplo para mostrar como a vazo age, com o ar o processo no ocorre da mesma forma.

O estado fsico do ar gasoso e no permite acumulao em um balde. Isso sig-nifica que necessrio utilizar uma outra relao entre as grandezas.

Quando se trata de sistemas de ventilao, vamos usar uma forma especial: de-terminar a rea do duto e multiplic-la pela distncia encontrada na velocidade,


uma vez que, como j vimos, velocidade a distncia percorrida dentro de um determinado tempo. Normalmente, esta quantidade dada em metros cbicos por hora.

Matematicamente, isso pode ser representado da seguinte maneira:

Uma forma prtica de fazer esse clculo encontrar a rea (lado x lado medidos com a trena) do duto, dada em cm2 e multiplic-la pelo valor encontrado no ane-mmetro:

Controle de vazo

Qualquer sistema de ventilao sempre projetado para fornecer uma determi-nada vazo que precisa vencer as dificuldades encontradas ao longo dos dutos. O que j sabemos que a presso do ventilador deve vencer essas dificuldades.

Isto significa que a presso do equipamento dever ser maior do que as dificul-dades encontradas dentro dos dutos do sistema. Se isso no acontecer, o ar no vai atingir a vazo de projeto e o resultado ser uma ventilao deficiente.

Na condio de operao obrigatrio que o sistema trabalhe dentro das situa-es previstas no projeto. Todas as vezes em que essas condies forem perdidas por diferentes razes, duas coisas podem acontecer:

aumento do consumo de energia ou

ventilao inadequada devida falta ou excesso de ar.

Estas condies so perdidas, muitas vezes, pelo desconhecimento por parte do pessoal de manuteno da importncia da abertura adequada dos registros de regulagem, conhecidos como damper.

A figura a seguir mostra um damper com seu respectivo atuador que respons-vel pela abertura automtica das aletas (ou lminas).


Figura 16 Damper

Fonte: Johnson Controls

Esse dispositivo funciona como uma espcie de vlvula que regula a vazo do ar. Se esses registros forem abertos ou fechados, as relaes entre as grandezas de presso, vazo e velocidade sero modificadas em relao ao que o projeto do sistema prev. Se ele fechado demais, a presso aumenta alm do previsto e o consumo de energia tambm aumenta. Se ele estiver aberto demais, a vazo aumentar e haver desconforto no ambiente ventilado como, por exemplo, os papis sobre as mesas comeam a voar e pode haver aumento de rudo.

O projeto no especifica o grau de abertura do damper. Ele fornece valores de presso, velocidade e vazo que devem ser encontrados nas medies realiza-das. Este ser o trabalho de Eric e Joo na adequao do sistema da indstria farmacutica.

Voltando ao desafio

Joo encontrou ventiladores de diferentes tipos e tamanhos porque dentro do sis-tema projetado existem necessidades de diferentes valores de presso e vazo.


Resumindo

Inicialmente aprendemos que:

o ventilador um equipamento que desloca gases e que recebe o nome de exaustor quando puxa o ar do ambiente;

os tipos mais comuns de ventiladores encontrados nas instalaes so o axial e o radial;

o ventilador residencial refresca o ambiente por meio da conveco;

nas aplicaes comerciais e industriais necessrio empurrar o ar novo para retirar os contaminantes encontrados dentro do ambiente.

Conhecemos, ainda, os conceitos de presso, vazo e velocidade e a relao en-tre essas grandezas.

Vimos que os instrumentos de medio utilizados so:

manmetro de tubo em U, para presso;

anemmetro para velocidade.

Aprenda mais

Consulte as revistas da rea (ABRAVA, Refrigerao e Climatizao, Oficina do Frio) para encontrar mais informaes sobre equipamentos de ventilao.

35

MANUTENO DE SISTEMAS DE VENTILAO

Captulo 2


No captulo anterior, voc estudou que os ventiladores sofrem esforos que no podem ser reduzidos devido ao fato de serem necessrios para empurrar ou pu-xar o ar.

Mas, existem esforos que so ocasionados por peas desgastadas ou mal ins-taladas: so os esforos mecnicos. De maneira geral, qualquer componente do equipamento que trabalhe fora das condies normais para as quais foi projeta-do, far com que o equipamento aumente seu consumo de energia eltrica para funcionar.

Este fato evidencia a importncia dos servios de manuteno para que os equi-pamentos de qualquer sistema de ventilao funcionem com a maior eficincia e com o menor consumo de energia possveis.

Neste captulo, voc vai conhecer o que deve ser feito durante os servios de manuteno para que os ventiladores funcionem adequadamente e qual o im-pacto do conjunto formado pelo ventilador e pelo motor eltrico no consumo de energia eltrica.

Objetivos

Ao estudar o captulo, temos como objetivos:

Explicar a funo dos mancais;

Explicar o funcionamento dos rolamentos;

Identificar os problemas de lubrificao e montagem em rolamentos;

36 Venti ladores

Explicar o funcionamento de polias e correias;

Identificar problemas de alinhamento e aperto de polias e correias;

Conhecer grandezas eltricas;

Conhecer os instrumentos de medio das grandezas eltricas;

Conhecer como se faz a inspeo de um motor eltrico;

Conhecer as intervenes a serem feitas na realizao da manuteno pre-ventiva.

Um desafio para voc

Eric, um profissional da equipe do servio de manuteno de uma indstria far-macutica, tem como tarefa sugerir aes que levem reduo do consumo de energia dos ventiladores do sistema de ventilao instalado na respectiva planta industrial.

Tendo esta misso em mente, aps estudar este captulo com ateno, respon-da: de que maneira os componentes da parte mecnica do ventilador causam aumento do consumo de energia eltrica?


Componentes do sistema de ventilao

Um sistema de ventilao necessita de manuteno nos componentes mecni-cos e nos componentes eltricos. Os componentes mecnicos esto associados ao movimento e sustentao das peas. J os componentes eltricos esto as-sociados conduo de energia.

De maneira bem simples, podemos dizer que a energia eltrica o alimento do ventilador, que proporciona o movimento das peas e faz o ar ser empurrado para dentro ou para fora dos ambientes. Os componentes que carregam esse alimento precisam ter tamanhos adequados a fim de evitar sobreaquecimento e riscos vida das pessoas.

Vamos conhecer primeiro os componentes mecnicos e, depois, os eltricos.

37Captulo 2 M anuteno de s istemas de vent i lao

Componentes mecnicos do sistema de ventilao

Qualquer conjunto mecnico possui partes fixas e mveis. Por exemplo, um ven-tilador radial possui a parte fixa, que o caracol e a parte mvel, que o rotor. Observe a ilustrao a seguir.

Figura 17 Exemplo de partes fixa e mvel de um ventilador radial

Os componentes da parte mecnica, que permitem a transmisso de potncia por meio do movimento, tm impacto no consumo de energia eltrica.

Vamos, ento, estudar esses componentes, que so:

eixo;

rolamentos;

buchas;

polias e correias.

Eixo

Para que o ar seja deslocado preciso que o rotor gire sem raspar as paredes in-ternas do caracol. Para isto, necessrio que o eixo tenha dois pontos de apoio. O eixo transmitir o movimento e a potncia do motor eltrico.

38 Venti ladores

Para exemplificar essa necessidade, vamos fazer uma experincia prtica utili-zando dois pedaos de caibros de madeira e uma vassoura, com cabo feito de madeira tambm.

Os caibros so colocados sobre uma mesa, de maneira a conseguir deitar o cabo da vassoura sobre eles. Ao tentar girar a vassoura pela ponta do cabo, voc per-ceber a dificuldade em mant-lo sobre os caibros, pois a tendncia da vassoura rodar e sair de cima deles.

Figura 18 Exemplo de um eixo rstico com os mancais

Para resolver este problema seria necessrio furar cada caibro, de forma a en-caixar o cabo de vassoura com uma folga suficiente para gir-lo, como mostra a figura a seguir.

Figura 19 Cabo de vassoura preso na madeira

Com esta montagem, conseguimos limitar o deslocamento indesejado que acontecia antes com o cabo da vassoura. Mas outro problema aparecer, pois, se continuarmos a girar o cabo, perceberemos a formao de p nos apoios, devido ao atrito entre os caibros e o cabo da vassoura.

medida que o cabo gira, o atrito causa a retirada de madeira fazendo com que o cabo fique mais fino, ou o furo fique maior, dependendo de qual deles tem a madeira mais macia. Depois de um tempo, a vassoura comearia a pular em cima dos caibros, como conseqncia do que chamamos de desgaste.


Fique ligado!

Num ventilador, a montagem do eixo e das ps semelhante. As cerdas de pia-ava so como o rotor do ventilador deslocando o ar, o cabo da vassoura fun-cionaria como o eixo transmitindo movimento, os caibros so como os mancais apoiando o eixo e a sua mo tal qual o motor eltrico gerando potncia.

Da mesma maneira que ocorre a retirada da madeira do cabo da vassoura e dos eixos usados no exemplo, ocorre a retirada de metal entre o eixo e os mancais do ventilador. Assim como a vassoura foi posicionada para que pudesse girar, o eixo do ventilador tambm posicionado para fazer as ps girarem.

Assim, os mancais tm duas funes:

Posicionar o eixo e

Permitir seu giro com pouco desgaste.

As funes dos mancais so realizadas de duas maneiras, com a utilizao de:

rolamentos;

buchas.

Quanto maior for o atrito entre o eixo e o mancal, maior ser a fora que o motor ter de mover e maior ser o consumo de energia eltrica.

Rolamentos

At bem pouco tempo atrs era comum ver os rolamentos sendo utilizados como rodinhas nos carrinhos de rolem com que os garotos brincavam em ruas asfalta-das. Atualmente, os rolamentos so muito utilizados nos trucks dos skates.

Em uma definio tcnica os rolamentos so elementos constitudos de dois anis concntricos separados por elementos rolantes que podem ser esferas ou rolos (ANTUNES e FREIRE, 1998, p.161).

40 Venti ladores

Confira na ilustrao a seguir.

Figura 20 Diferentes tipos de rolamentos

A prxima figura mostra um rolamento de esfera em corte.

Figura 21 Rolamento em corte

O funcionamento do rolamento baseado no movimento das esferas. Imagine um sanduche formado por duas placas com o recheio de esferas. Se puxarmos uma placa, as esferas giram enquanto a outra placa fica parada.

Figura 22 Exemplo do funcionamento do rolamento


No rolamento acontece a mesma coisa. O anel interno puxado pelo eixo, as es-feras giram e o anel externo fica parado junto ao mancal. Devido ao giro das es-feras, o desgaste muito menor do que aquele que ocorreria com o eixo girando diretamente sobre o mancal. Mesmo assim, necessrio utilizar um lubrificante para aumentar ainda mais a vida do rolamento.

Lubrificao dos mancais de rolamento

No caso dos mancais de ventiladores, o mtodo de lubrificao mais comum a utilizao de graxa, que deve ser especfica para rolamentos. Quando so utiliza-das graxas para outros fins, verificamos que, em pouco tempo, ocorre o desgaste da pista do anel ou da esfera do rolamento, o que aumenta o atrito e o consumo de energia eltrica.

O fabricante do ventilador ou o do rolamento indicam o intervalo de tempo en-tre cada lubrificao. O procedimento bem simples: consiste em tirar a graxa antiga e colocar a nova.

Dependendo do tipo de mancal, a graxa aplicada diretamente sobre o rola-mento com um pincel. Em outros, utiliza-se a engraxadeira, que uma espcie de seringa de injeo que se encaixa num bico semelhante a uma vlvula de pneu, permitindo empurrar a graxa nova, enquanto a velha sai por um furo.

Depois de certo tempo, ocorre o endurecimento da camada externa, que est em contato com o ar, formando uma capa protetora, enquanto internamente a graxa mantm sua forma pastosa. Esta camada protetora permite manter o rola-mento livre de poeira ou de partculas estranhas que poderiam se alojar entre as esferas e os anis, o que aumentaria a fora necessria para girar o eixo e aumen-taria o consumo de energia eltrica.

Outro defeito seria aquele em que os anis do rolamento encontram-se empe-nados, tendo como causa mais comum o erro na hora da montagem. Mas como isso acontece? o que veremos a seguir.

Montagem dos rolamentos

Cada rolamento recebe uma denominao diferente em relao funo que exerce no conjunto mecnico, pois um eixo deve ter seus movimentos limitados nos sentidos radial e axial. Observe ilustrao a seguir.

42 Venti ladores

Figura 23 Sentido das foras axial e radial

Quando um rolamento limita os sentidos radial e axial ao mesmo tempo recebe o nome de rolamento fixo.

Quando o rolamento limita apenas um dos sentidos, recebe o nome de livre. Esta limitao de sentido ocorre por meio de pequenssimas diferenas entre as me-didas das peas. Estas diferenas so chamadas de ajustes, que podem ser:

Deslizante, quando a montagem entre peas mecnicas em que a pea que vai entrar, o macho, ligeiramente menor do que a pea que a recebe, a fmea;

De interferncia, quando a montagem entre peas mecnicas em que a pea que vai entrar, o macho, ligeiramente maior do que a pea que a recebe, a fmea.

Os valores corretos dos ajustes so encontrados no catlogo do fabricante e de-pendem da facilidade de montagem e da fora mnima para manter os anis travados junto ao eixo durante o funcionamento.

Montagem deslizante

O ajuste deslizante necessrio para facilitar a montagem e o de interferncia necessrio para travar os anis que tm a tendncia de girar. Desta forma, evita-se o desgaste do eixo.

Portanto, um dos rolamentos deve ser fixo para limitar o deslocamento axial, e o outro livre para facilitar a montagem e conter a dilatao trmica normal durante o funcionamento do equipamento.


A figura a seguir mostra que na montagem de um rolamento livre em um eixo, utiliza-se o ajuste de interferncia no anel interno e o ajuste deslizante no anel externo.

Figura 24 Exemplo dos ajustes do rolamento livre

A montagem com o ajuste deslizante mais simples do que a feita com in-terferncia, pois a fora necessria para realiz-la apenas a dos braos do montador.

A prxima ilustrao mostra a representao esquemtica de um rolamen-to fixo.

Figura 25 Exemplo de rolamento fixo

A montagem da figura 25 mostra que as foras axiais so travadas pela dispo-sio das peas e as foras radiais pelo ajuste de interferncia, o que implica na utilizao de ferramentas durante a montagem dos rolamentos.

44 Venti ladores

Montagem com interferncia

Ao contrrio da montagem deslizante, a montagem com interferncia necessita do uso de ferramentas que proporcionem uma fora adicional, j que o dimetro do rolamento ligeiramente menor do que o dimetro do eixo no qual ele ser montado.

Os problemas de montagem geralmente ocorrem porque o montador no tem as ferramentas adequadas. Nestes casos, os procedimentos mais comuns so:

Forar o rolamento sobre o eixo;

Aquecer o rolamento.

O procedimento de forar o rolamento sobre o eixo conhecido como monta-gem a frio e pode ser feito por meio de impacto ou de prensagem. Como as fer-ramentas so caras, s vezes, o montador bate com o martelo diretamente sobre os anis do rolamento, empenando-o. Veja figura a seguir.

Figura 26 Modo errado de montar o rolamento

Fonte: SKF

A montagem por impacto utiliza um martelo e uma ferramenta tubular encaixada nos anis do rolamento, como mostra a prxima ilustrao.

Figura 27 Modo correto de montar o rolamento

Fonte: SKF

Outra maneira de realizar esse procedimento com o uso de uma prensa mec-nica ou hidrulica, que empurra o rolamento at a posio adequada.


Ateno!

Fique ligado!

Atualmente, os fabricantes recomendam a utilizao de um aquecedor de in-duo para dilatar os anis do rolamento. Considerando, ainda, o custo deste equipamento, alguns montadores aplicam a chama de um maarico diretamen-te sobre o rolamento, o que pode causar o derretimento da graxa dos modelos fechados, o empenamento dos anis, com prejuzo resistncia do material.

Figura 28 Exemplo de aquecimento incorreto

Fonte: SKF

Como o motor eltrico o elemento que precisa vencer as foras de atrito para girar o eixo do ventila-dor, um rolamento com dificuldade de girar aumentar o consumo de energia eltrica.

Tanto a falta de lubrificao adequada quanto outros problemas so detectados por meio da compa-rao do rolamento defeituoso com as fotos do catlogo do fabricante, nas quais so identificadas as esferas, as pistas e os anis danificados e as possveis causas do defeito. Se a causa no for corrigida haver a repetio do defeito na pea nova.

46 Venti ladores

Buchas

As buchas so usadas em ventiladores pequenos, em que difcil instalar um rolamento, alm de dispendioso. Muitas vezes so encontradas junto ao motor eltrico. Apresentam algumas vantagens, como maior resistncia a choques e poeira e sua funo desgastar antes do eixo, porque seu material mais macio que o do eixo.

A substituio das buchas devem ocorrer quando so ouvidos sons agudos es-tranhos ao funcionamento do ventilador. Nesta condio, a bucha apresenta problemas de lubrificao. Em alguns casos, o custo de sua substituio pode ser maior que o preo de um ventilador novo.

Polias e correias

Quando se fala em ventilador, a primeira imagem que vem cabea a do ven-tilador domstico, no qual as ps das hlices esto conectadas diretamente ao motor eltrico.

Mas, quando se trata de ventiladores de grandes sistemas de ventilao como os de uma indstria, a transmisso do movimento se d por meio de um acopla-mento composto por polias e correias. Isto pode ser observado na ilustrao a seguir.

Figura 29 Exemplo de um esquema de montagem de um sistema de ven-tilao

As correias podem ter diversos formatos dependendo do local em que so apli-cadas. Elas so formadas por uma srie de cordes bem finos, cobertos por uma borracha sinttica.


Fique ligado!

No caso da ventilao, a correia utilizada conhecida como em V devido ao seu formato, o que pode ser visto na figura a seguir.

Figura 30 Perfil da correia em V

A polia feita de metal e tem um formato que permite o encaixe da correia. Ve-rifique a seguir:

Figura 31 Exemplo de encaixe entre a polia e a correia

As laterais da correia precisam se encaixar perfeitamente na polia

A correia no pode encostar no fundo da polia

Condies de trabalho diferentes das especificadas para o conjunto de polias e correias podem aumen-tar o consumo de energia eltrica.

Alinhamento de polias e correias

Uma das condies que pode fazer aumentar o consumo de energia o alinha-mento do conjunto polias e correias, pois se a correia no estiver perfeitamente encaixada no canal da polia, ela apresentar uma deformao. Esta deformao

48 Venti ladores

ter como resultado o aparecimento de uma fora que no foi prevista no eixo e que vai aumentar o consumo de energia do motor eltrico devido ao esforo adicional.

Para evitar este problema, de tempos em tempos, necessrio verificar o des-gaste da correia e o alinhamento das polias, utilizando um procedimento sim-ples, que o de colocar uma rgua de maneira a ter quatro pontos de contato, conforme a figura a seguir.

Figura 32 Alinhamento das polias com rgua

Fonte: Goodyear

Outra maneira de verificar o paralelismo e o alinhamento das polias, usando um fio, como mostra a figura a seguir.

Figura 33 Alinhamento de polia com cabo

Fonte: Torin. Manual de instalao, operao e manuteno de ventiladores. p. 5

Como o ventilador geralmente bem grande, esse procedimento realizado por meio do posicionamento do motor eltrico at o alinhamento da polia menor.

A prxima figura ilustra quatro tipos possveis de desalinhamentos a serem evi-tados.


Figura 34 Desalinhamento entre polias que devem ser evitados


Outro problema tpico das polias e correias o laceamento da correia devido ao nmero de horas de funcionamento, o que faz com que a correia fique bamba, ou seja, com folga excessiva.

Este problema pode ser identificado pelo barulho agudo durante a partida do ventilador, pois a correia no consegue abraar a polia do motor e escorrega. Outra maneira de identificar o problema observando o movimento da correia, pois quando existe folga excessiva a correia fica pulando no ar.

A correo deste problema feita durante o alinhamento da correia por meio de uma referncia prtica, que pode ser chamada de teste de aperto. Este consiste em empurrar a correia no centro, entre as duas polias, a fim de verificar se o des-locamento do tamanho da altura da correia, algo prximo de 2,5 centmetros.

Para que uma correia funcione adequadamente necessrio, tambm, que ela esteja corretamente tensionada. A figura a seguir mostra trs formas possveis que uma correia assumir, dependendo da tenso empregada.

Figura 35 Exemplos de correia tensionada


50 Venti ladores

Correias muito tensionadas ou pouco tensionadas podem causar vibrao e ba-rulho excessivo.

Para obter a tenso correta da correia, procede-se da seguinte maneira:

Com todas as correias corretamente instaladas nos canais das polias, fazer o ajuste da posio do motor para deixar as correias presas e esticadas;

Ligar o ventilador e observar o formato da correia;

Continuar ajustando as correias at que elas formem um leve arco, quando estiverem operando em baixa carga.

Quando os ventiladores so muito grandes necessrio utilizar polias com v-rios canais para a utilizao de um nmero igual de correias, pois cada correia suporta uma determinada carga. comum, ento, encontrar ventiladores movi-mentados por uma, duas ou trs correias.

Pode acontecer de uma nica correia destes conjuntos apresentar problemas e precisar ser substituda. Isto causa outro problema de ordem financeira, pois quem faz a manuteno dos ventiladores pode considerar que necessrio reti-rar apenas esta correia defeituosa e colocar uma nova ou at mesmo deixar um canal sem correia, aumentando o esforo nas demais e no motor eltrico.

No caso de uma correia nova entre outras correias velhas, haver a diferena do laceamento entre as correias, causando o desgaste prematuro da nova, devi-do ao esforo adicional ou ao escorregamento das demais. Neste caso, deve-se substituir todas as correias antigas por correias novas, refazer o alinhamento e o teste de aperto.

Substituio de correias

Antes de instalar um novo jogo de correias em V, as polias ranhuradas devem ser cuidadosamente inspecionadas, pois polias gastas reduzem a vida til das correias.

Se o canal da polia estiver gasto, a correia se assentar na base, no fundo desse canal. Se, por outro lado, as paredes laterais dos canais das polias estiverem gas-tas, os cantos inferiores da correia sofrero desgaste exagerado e diminuiro a vida til desse componente.


Deve-se verificar, tambm, se as polias esto limpas e livres de leo, graxa, tinta ou qualquer outro tipo de sujeira.

No ato da instalao, a correia no dever ser forada contra a polia com nenhum tipo de ferramenta, pois isso poder causar o rompimento do revestimento ou dos cordes de reforo. O procedimento correto aproximar a polia mvel da polia fixa, de modo que a correia possa ser montada sem fora e sem auxlio de qualquer tipo de ferramenta.

Depois de montada, a correia dever ser corretamente tensionada como j foi explicado anteriormente.

Manuteno de correias

As correias devem ser constantemente inspecionadas, pois so componentes muito importantes para o bom funcionamento dos ventiladores em sistemas de ventilao.

Sujeira, rachaduras, rudos e vibraes, e funcionamento em altas temperaturas so condies que devem ser monitoradas e corrigidas. O estado da correia deve ser avaliado e ela dever ser substituda, se esse for o caso.

A sujeira pode ser causada por exposio a atmosferas com leo e partculas em suspenso, vazamentos de lquidos, excesso de lubrificantes sobre os rolamentos, por exemplo. Esses problemas devem ser sanados, pois a sujeira, de modo geral, estraga as correias e entra pelos canais das polias, prejudicando a transmisso.

As rachaduras so causadas por altas temperaturas de operao, polias de pe-queno dimetro, aquecimento das correias devido ao escorregamento e por po-eira. Como as rachaduras reduzem a tenso e a eficincia da operao da correia, as causas devem ser identificadas e corrigidas.

As vibraes e os rudos tm diversas causas. Por exemplo, a vibrao pode ser causada pelo tensionamento errado. Esta tambm pode ser a causa de um rudo agudo e constante que ocorre quando o motor est acelerando ou quando est operando `a plena carga ou prximo dela. O rudo acontece porque a correia est derrapando por deficincia no tensionamento. Isso deve ser corrigido, con-forme j foi explicado neste captulo.

52 Venti ladores

A sujeira tambm contribui para o aparecimento de um rangido ou chiado intermi-tente. A limpeza e um realinhamento das polias podem ajudar a sanar o problema.

Relao entre polias e correias

Quando a hlice de um ventilador funciona com o mesmo eixo do motor, di-zemos que esse um acoplamento direto. Por diversas razes, que vo desde a necessidade de espao at de aumento de torque do motor, esse arranjo cons-trutivo mais adequado para as instalaes comerciais e industriais.

Como esse problema resolvido? Utilizando os acoplamentos formados por po-lias e correias.

Para entender o funcionamento do conjunto de polias e correias, vamos fazer uma comparao com uma bicicleta comum, que possui pedais, coroa e catraca. Quando algum anda de bicicleta, empurra os pedais com os ps e impe um movimento giratrio na coroa, que puxa a corrente por meio dos dentes. A cor-rente puxa a catraca e transfere a fora para a roda que movimenta a bicicleta.

Este conjunto construdo desta maneira para que a pessoa pedale poucas ve-zes, pois uma volta da coroa corresponde a vrias voltas na catraca. Outro deta-lhe que a fora aplicada pelos ps do ciclista menor porque a coroa maior do que a catraca. Se a coroa tivesse o mesmo tamanho que a catraca, o esforo do ciclista seria maior.

Em ventilao, a polia do ventilador seria a coroa, a polia do motor seria a ca-traca e a correia seria a corrente. Na bicicleta a fora entra na coroa, que tem o tamanho grande, e sai na catraca. Mas, em ventilao, ocorre o contrrio, pois a fora entra pela polia do motor, que tem tamanho pequeno, e sai pela polia do ventilador, que tem o tamanho grande. Mas, por que o sentido da fora inverso ao da bicicleta?

Para ilustrar esta situao, vamos utilizar o exemplo das marchas das bicicletas tipo mountain bike, em que existem diversas posies que deixam a pedalada mais leve ou mais pesada. Quando estamos guiando a bicicleta e encontramos uma subida, mudamos a marcha para que a coroa fique menor e a catraca maior. Percebemos isso porque comeamos a pedalar mais rpido do que antes, j que a bicicleta fica mais leve. Percebemos, tambm, que a velocidade da bicicleta diminui.


Fique ligado!

Quando o tamanho da catraca da roda traseira da bicicleta aumentado, cresce tambm a sua alavanca, sendo necessria uma fora menor nos pedais. Em ven-tilao, uma fora menor ser aplicada pelo motor a fim de fazer girar um grande ventilador.

Figura 36 Arranjo entre polias e correias

Como a polia do motor menor do que a polia do ventilador, ela gira mais vezes do que a do ventilador. Isto far com que a polia do motor tenha que dar mais voltas para que a polia do ventilador d uma volta. Com isso, a velocidade do ventilador cai, mas seu torque aumentado. Do ponto de vista da conservao de energia, isso bom, porque o motor no precisa fazer tanta fora.

O nmero de voltas do ventilador importante porque define a vazo e a presso de trabalho, pois se o nmero de voltas por minuto for aumentado, a vazo tambm ser ampliada.

Como a presso e a vazo aumentam, cresce tambm o consumo de energia eltrica, porque o venti-lador est deslocando uma quantidade maior de ar.

54 Venti ladores

Vibrao excessiva causada por componentes mecnicos

A vibrao maior do que o normal reduz a vida til do ventilador. Se ela for exces-siva, suas causas precisam ser investigadas.

As causas das vibraes excessivas dos ventiladores podem ser:

desbalanceamento causado por sujeira;

parafusos de fixao da carcaa, dos mancais ou do motor, soltos;

desalinhamento do eixo do motor;

travas dos rolamentos sem aperto adequado;

parafusos de fixao do cubo do rotor sem aperto adequado;

rotor do ventilador, eixo do motor e rolamentos danificados por algum tipo de acidente;

falta de espao suficiente entre o rotor do ventilador e o cone de entrada.

Pode-se fazer um teste prtico para detectar a vibrao dos rolamentos, colo-cando um basto de madeira ou a ponta de uma chave de fenda o mais prximo possvel do rolamento, colocando o ouvido na outra extremidade.

Se o rudo ouvido for regular e uniforme, o rolamento est bom. Um rudo unifor-me, mas, metlico, indica falta de lubrificao.

Rudos irregulares diferentes dos j mencionados indicam que o rolamento tem defeito e deve ser substitudo.

Considerando a conservao de energia, alm dos componentes mecnicos, o profissional de manuteno tambm dever ficar atento aos filtros do sistema. Isto ser estudado a seguir.

Filtros

Um sistema de ventilao movimenta grandes volumes de ar, que transpor-tam considervel carga de poluentes de toda natureza, tanto provenientes do exterior quanto gerados no prprio ambiente pelos ocupantes, equipa-mentos, mobilirios.


O sistema de ventilao comercial usa normalmente dois recursos para controlar a concentrao dos poluentes no ambiente:

Filtros de ar para reter mecanicamente as partculas de matria poluidora tra-zidas pelo ar de renovao e pelo ar recirculado do ambiente;

Renovaodoarambienteparadiminuiracargasobreosfiltroseredu-ziraconcentraodospoluentesquenopodemserretidosnosfiltrosconvencionais (odores, vapores, matria particulada submicrnica). O projetodosistemadeterminaaeficinciadafiltrageminstaladaeataxade renovao adotada.

O uso de filtros est vinculado qualidade do ar captado pelo sistema de venti-lao para a renovao do ar dos ambientes ventilados. Eles devem ser usados de acordo com as instrues dos fabricantes, para que no haja o risco de que o fluxo de ar arraste para os ambientes os poluentes acumulados nos filtros. As ilustraes a seguir exemplificam tipos de filtros comumente usados em siste-mas de ventilao comercial.

Figura 37 Filtro metlico lavvel tipo colmia

Fonte: Difusar

Figura 38 Filtro descartvel tipo plano

Fonte: Difusar

56 Venti ladores

Aexistnciadefiltrosnogarantealimpezadosistemaeaboaqualidadedoar.Anosernocasodosfiltrosdealtaeficincia,raramenteutilizadoseminstalaescomerciais,osfiltroscomumenteusados,mesmoosmaiseficientes,deixampassargrandepartedospoluentesparticuladoscarre-gados pelo ar.

Cabeequipedemanutenomanterosfiltroscorretamenteinstaladoseproceder sua substituio ou limpeza sempre que necessrio. O melhor indicadordograudeconcentraodesujeiradeumfiltroe,portanto,denecessidade de sua substituio, a perda de carga do ar medida por ma-nmetrodiferencial.Aaparnciadefiltrosujonoindicaoconfiveldograudeconcentraodepartculasnofiltro.

Em situaes normais, os filtros devem ser limpos ou substitudos a cada 2 ou 3 meses.

Deve-se,tambm,verificarascondiesinternasdosdutoseprocederasualimpeza completa. Quando no h possibilidade de acesso ao duto pelo lado externo, so usados sistemas robotizados de inspeo e limpeza atualmente disponveis no mercado. Este procedimento particularmente importante em instalaesantigasqueoperamdurantemuitosanoscomfiltrosprecrioseacumularam nos dutos grandes quantidades de poluentes.

Adeterminaodafreqnciadaslimpezaseverificaesderesponsabi-lidadedaequipedemanuteno.Quantomenorforaeficciadafiltragem,menor dever ser o intervalo entre as limpezas e/ou substituio dos ele-mentosfiltrantes.

Componentes eltricos do sistema de ventilao

Motor eltrico manuteno

Ao longo deste material, o motor eltrico foi citado vrias vezes como sendo o elemento que transmite a potncia mecnica s ps do ventilador. Trata-se de uma mquina que transforma energia eltrica em energia mecnica. Veja a se-guir um exemplo de motor eltrico.


Figura 39 Exemplo de motor eltrico usado em sistemas de ventilao

Fonte: Weg

O motor composto basicamente por estator e rotor. O rotor a parte mvel do motor eltrico. no seu eixo que encaixada a polia motora, aquela que voc j estudou neste captulo. O estator a parte fixa do motor eltrico.

Veja, a seguir, um motor em corte com as partes que o compem.

Figura 40 Motor eltrico com suas partes componentes identificadas

Fonte: Weg

A manuteno dos motores eltricos resume-se a inspees peridicas para avaliar:

os nveis de isolao, verificando se o aterramento continua a atender as exi-gncias da norma especfica;

elevao de temperatura, analisando se o motor est funcionando dentro dos limites de temperatura indicados pelo fabricante;

58 Venti ladores

Ateno!

desgastes excessivos, verificando as condies de rolamentos e mancais;

lubrificao dos rolamentos e mancais;

condies dos condutores da alimentao eltrica do motor o aquecimento indica sobrecarga do motor.

Desenergize o motor para inspeo, que dever ser realizada por um eletricista.

A freqncia das inspees depende do plano de manuteno que elaborado em funo, entre outras situaes, do tipo de motor e das condies do local onde o motor est instalado.

Para garantir o perfeito funcionamento do motor eltrico, necessrio, alm das inspees mecnicas, realizar medies das grandezas eltricas inerentes ao fun-cionamento de qualquer mquina eltrica. Este assunto apresentado a seguir.

Grandezas eltricas

Do ponto de vista da manuteno eltrica, o que interessa para quem respon-svel pela manuteno de sistemas de ventilao, so as grandezas eltricas que podem ser medidas e comparadas com as informaes contidas nas placas de identificao dos motores. Elas indicaro se o motor est funcionando dentro dos parmetros estabelecidos por seu fabricante. Se o restante do conjunto tam-bm estiver fornecendo a presso e a vazo corretas, o conjunto no apresenta problemas e, conseqentemente, tem seu consumo de energia dentro dos limi-tes estabelecidos.

Existem algumas grandezas que utilizamos para assegurar que a energia eltrica consumida est dentro das condies previstas.


No caso do motor eltrico, elas so:

Tenso o valor da diferena de potencial que alimenta o motor. dada em volts, cujo smbolo o V;

Corrente o fluxo de eltrons que circula por um condutor. dada em am-pres, cujo smbolo A;

Potncia o valor que representa o trabalho realizado por um determinado equipamento. dada em Watts, cujo smbolo o W.

Instrumentos de medio de grandezas eltricas

As grandezas que vimos anteriormente so muito importantes porque as suas medidas definem o consumo de energia eltrica.

Voltemos `a indstria. Depois de localizar e identificar todos os tipos de ventila-dores que existem no sistema, o estagirio Joo recebeu a incumbncia de ve-rificar se os motores eltricos dos ventiladores estavam funcionando de acordo com seus dados de placa.

medida que Joo anotava os dados de placa, aproveitava para fazer as medi-es que indicariam se o motor est funcionando dentro das condies previs-tas. Que medies so essas e o que ele usar para realiz-las?

Para Joo, apenas dois instrumentos so necessrios:

Um multmetro, com o qual ele mede a tenso presente nos plos eltricos do motor.

Figura 41 Multmetro digital

Fonte: Aka

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Um alicate ampermetro para medir a corrente eltrica.

Figura 42 Alicate ampermetro

Condutores

Um condutor eltrico composto por uma parte central de cobre e um reves-timento isolante. Quando esta parte central formada por um nico elemento condutor, chamada de fio. Quando for composta por vrios fios, chamada de cabo. Nos sistemas de ventilao, a parte central do condutor responsvel pelo transporte da energia eltrica de cobre.

Figura 43 Cabos utilizados em interligaes eltricas dos motores dos ventiladores

Fonte: www.impec.com.br

A aparncia do condutor um bom auxiliar na avaliao de seu estado de con-servao. Quando o condutor novo, o cobre possui uma cor avermelhada clara, quase rosa, e depois de um tempo normal que o cobre escurea um pouco. Se escurecer demais ou mudar de cor, indica que ocorreu um sobreaquecimento.

Um exemplo de como a energia pode aquecer um condutor encontrado em chuveiro eltrico residencial.


Fique ligado!

Do ponto de vista do consumo de energia, o sobreaquecimento causa desperdcio, pois uma parte da energia eltrica se transforma em calor no aproveitado.

Figura 44 Fios esmaltados de um motor escurecido devido ao sobreaque-cimento

Fonte: Bitzer

Quando ocorre o sobreaquecimento, o isolante dos condutores deteriora, ex-pondo os fios energizados. O condutor que perdeu o isolamento chamado de fio desencapado. Quando dois fios desencapados, com potenciais eltricos dife-rentes, se encontram, ocorre o curto-circuito.

O efeito dos curtos-circuitos depende dos valores das grandezas eltricas envol-vidas, mas geralmente acompanhado de barulhos de exploso, de sons pare-cidos com aqueles da solda eltrica, de carbonizao e derretimento das partes que se encontraram e tambm que provocam cheiro de material queimado.

Os componentes que passaram por curto-circuitos devem ser substitudos, uma vez que causam prejuzos instalao.

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Fique ligado!

Os curtos-circuitos aumentam o consumo de energia eltrica, pois durante este processo ocorre o aquecimento desnecessrio dos condutores.

Conexes eltricas

As conexes so os meios de interligao eltrica entre os componentes de um circuito realizadas por condutores. So primordiais ao bom funcionamento de qualquer equipamento ligado rede eltrica e a sua qualidade implica direta-mente na vida til do mesmo. Quando estas conexes so imperfeitas, o funcio-namento do circuito poder apresentar defeito.

As conexes podem ocorrer diretamente entre o condutor e o conector do com-ponente. O procedimento correto para fixar o conector :

Retirar uma quantidade suficiente do isolamento da ponta do condutor;

Encaixar na cavidade do conector;

Depois apertar o parafuso at que o condutor esteja bem fixo.

Este procedimento mais recomendado para condutores eltricos do tipo fio. No pode sobrar condutor sem isolamento para fora do conector e tambm no pode ser apertado o isolamento pelo parafuso.

Para os cabos eltricos recomenda-se utilizar terminal e emenda adequados seo do condutor. O termo seo representa a rea transversal do condu-tor, e os valores mais conhecidos so: 1,5 mm2; 2,5 mm2; 4 mm2, 6 mm2, 10 mm2 etc.


Figura 45 Terminais e emendas para conexo eltrica

Fonte: www.crimper.com.br

O procedimento para fixar o terminal parecido com o do conector:

Retirar uma quantidade suficiente de isolamento da ponta do condutor;

Enrolar as pontas dos fios que formam o cabo, de maneira a junt-los;

Encaixar na cavidade do terminal;

Verificar se todos os fios esto dentro da cavidade, caso no estiverem per-feitamente encaixados dentro do terminal refazer a enrolao ou substituir o terminal por outro mais adequado;

Prensar (crimpar) o terminal, ou seja, apertar o terminal com alicate apro-priado;

Encaixar na cavidade do conector;

Depois apertar com o parafuso at que o conector esteja bem fixado.

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Ateno!

Figura 46 Ferramentas especficas para crimpar terminais

Fonte: www.crimper.com.br

Quando as conexes so mal feitas ocorre sobreaquecimento, carbonizao e derretimento das pontas e terminais dos fios e cabos. Tambm podem ser identificadas pela intermitncia anormal no funcio-namento dos equipamentos, conhecido como problema de mau contato.


Tcnicas de identificao dos problemas de sobreaqueci-mento

Uma tcnica utilizada atualmente para identificar os problemas de sobreaque-cimento a termografia, que consiste em utilizar instrumentos que detectam a temperatura com o uso do espectro infravermelho.

Os profissionais de termografia fazem a inspeo dos quadros eltricos e depois elaboram um relatrio apontando o local com problema, anexando a foto que evidencia esse problema.

Figura 47 Utilizao de um instrumento de termografia

Fonte: Flir

Figura 48 Foto termogrfica

Fonte: www.mjservice.com.br

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Impacto das avarias mecnicas na potncia eltrica

A montagem de um ventilador tem uma estrutura muito parecida com a da fi-gura a seguir.

Figura 49 Montagem tpica de um ventilador

A potncia de acionamento sai do motor, passa pela polia motora, pela correia, pela polia movida, pelo eixo, para ento chegar at o rotor do ventilador. Nesse ca-minho ocorrem perdas entre as polias e as correias e entre o eixo e os rolamentos.

Estas perdas so representadas por valores numricos chamados de rendimento, cujo smbolo o h. Antunes e Freire apresentam alguns valores tpicos para os rendimentos (1998, p.81), mostrados no quadro 1, a seguir.

Quadro 1 Valores de rendimento tpicos

Descrio Faixas de valor h Transmisso por correias 0,96 a 0,98

Mancais de deslizamento (par) 0,96 a 0,98Mancais de rolamentos (par) 0,98 a 0,99


Isto significa que a potncia eltrica de acionamento do motor a potncia de eixo do ventilador acrescida das perdas dos elementos por onde a energia ir passar. A representao matemtica :

Pela frmula acima podemos ver que o rendimento dos componentes mecni-cos implica inversamente no valor da potncia eltrica, pois se os seus valores di-minurem alm do previsto, ocorrer o aumento da potncia com o conseqente aumento do consumo da energia eltrica.

Considerando uma potncia necessria de 10 Watts para circular o ar, em uma montagem igual da ltima figura e com valor mdio de rendimento, teremos:

Vamos supor que o par de rolamentos esteja com problemas de lubrificao, o que causar a diminuio do rendimento (h). Como o servio de manuteno no resolveu esse problema, o rendimento dos rolamentos caiu para 0,90 e o motor necessitar de maior potncia para realizar o mesmo trabalho. Isso pode ser provado matematicamente:

O aumento de consumo, nessas condies, da ordem de aproximadamente 11%. Se considerarmos que um sistema de ventilao tem vrios motores, pos-svel imaginar o impacto do custo desse aumento nas contas de fornecimento de energia eltrica de um consumidor comercial.

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Manuteno preventiva

Como foi visto at aqui, a manuteno muito importante para manter o sistema de ventilao funcionando em nveis de consumo de energia os mais eficientes possveis. Elaborar um plano de manuteno preventiva uma boa estratgia para atingir essa meta.

Basicamente, esse plano dever atender s seguintes necessidades:

intervalo de lubrificao: de acordo com informaes da placa de identifica-o do ventilador;

medio do nvel de vibrao: a cada 500 horas de funcionamento;

limpeza: mensalparaambientessemexcessodepoeiraououtrospoluentes/con-

taminantes; semanalemambientescompresenadecondiesagressivasdepoluen-

tes.

inspeo de corroso: a cada seis meses.

Voltando ao desafio

Os componentes da parte mecnica (os rolamentos, as buchas, as polias e as cor-reias) causam o aumento do consumo de energia devido ao atrito e ao esforo excessivo ao qual o motor submetido, quando esses componentes no apre-sentam bom estado de conservao.

Resumindo

Neste captulo, voc estudou que o aumento do consumo de energia eltrica pode ocorrer nos elementos mecnicos que permitem a transmisso de movi-mento, devido s condies de trabalho diferentes daquelas previstas no projeto do equipamento.

Estudou que os mancais so usados para posicionar o eixo e permitir o giro do ventilador, mas que ocorre o desgaste entre as partes fixa e mvel e que, para


minimizar este efeito, utiliza-se o rolamento ou a bucha, os quais devem estar sempre lubrificados a fim de manter o atrito baixo. Aprendeu, tambm, que a montagem incorreta pode aumentar o consumo de energia eltrica devido ao esforo adicional, pois tudo aquilo que no se tornar movimento uma perda de potncia.

Conheceu uma srie de informaes sobre o acoplamento por polias e correias, o que permite transferir o movimento e a potncia do motor ao ventilador, di-minuindo o esforo deste ltimo. Viu que uma alterao no nmero de voltas da polia do ventilador causa um aumento de vazo e de potncia, que implicar no aumento do consumo de energia eltrica. Outros problemas de alinhamento e de esticamento da correia tambm implicaro neste aumento.

Outras informaes deste captulo esto relacionadas `as inspees dos motores eltricos e o que se deve fazer, periodicamente, nas intervenes de manuten-o preventiva.

Aprenda mais

Consulte as revistas da rea (ABRAVA, Refrigerao e Climatizao, Oficina do Frio), livros sobre elementos de mquinas e motores eltricos, alm de catlogos de fa-bricantes para encontrar mais informaes sobre equipamentos de ventilao.

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OTIMIZAO DE SISTEMAS DE VENTILAO

Captulo 3


Nos captulos anteriores, voc estudou os ventiladores usados nos sistemas de ventilao comercial e industrial. Nesse contexto, foi mostrado como impor-tante implementar e manter um bom plano de manuteno a fim de que o siste-ma funcione dentro dos parmetros estabelecidos pelo projeto do sistema. Essa uma das estratgias disponveis para que o consumo de energia permanea dentro de padres aceitveis.

Mas, estudando este captulo, voc vai perceber que h ainda espao para au-mentar a eficincia energtica de sistemas j implantados, principalmente aque-les mais antigos que no foram projetados em tempos de restrio de consumo de energia, quando ningum tinha conscincia dos danos que o desperdcio de energia causa ao nosso Planeta.

Para comear a otimizar o consumo de energia eltrica de uma instalao de ventilao, necessrio procurar identificar situaes em que os ventiladores funcionam fora das condies previstas no projeto.

Um projeto de sistema de ventilao prev as condies necessrias de presso e vazo, para que o deslocamento do ar proporcione o resultado desejado no ambiente, ou seja, a retirada dos odores, das partculas ou do calor.

Numa instalao sem projeto, no se pode afirmar que a ventilao capaz de atender s necessidades do ambiente, pois no existem dados sobre os parme-tros que definem estas necessidades. Sem dados para comparao, no pos-svel avaliar se o sistema eficaz ou no, j que, para que uma coisa seja consi-derada boa, precisa ser comparada outra. Nesta situao, o profissional precisa definir quais sero os parmetros de comparao.

72 Venti ladores

Assim, neste captulo voc vai conhecer qual a estratgia a ser usada quando no h uma documentao do projeto de um sistema de ventilao. Vai conhecer, tambm, alguns equipamentos que, quando inseridos no sistema de ventilao, levam otimizao do consumo de energia.

Objetivo

Ao estudar este captulo, voc ter como objetivo identificar diferentes maneiras de otimizar o consumo de energia eltrica em sistemas de ventilao.

Um desafio para voc

Depois de corrigir todos os problemas mecnicos e eltricos dos ventiladores da indstria farmacutica Ipiranga, Eric iniciou a fase de otimizao do consumo de energia com a instalao de equipamentos auxiliares.

Aps a leitura deste captulo, responda: o que Eric pode utilizar para otimizar o consumo de energia do sistema de ventilao da planta industrial onde trabalha?


Balanceamento do sistema

A primeira providncia para reduzir o consumo de energia eltrica a adequao do sistema atual ao projeto, ajustando-se as presses e vazes em cada ramal de dutos ao que o projeto indicou inicialmente.

Se o sistema foi alterado ao longo do tempo ou se foi instalado sem ne-nhumprojeto,aprimeiraprovidnciautilizarumaestratgiachamadaas-built, que,emportugus,significacomo foi construdo.

O trabalho de levantamento as builtretrata,fielmente,asituaodainsta-laoetodasaspossveisincoernciasexistentesnosistema,criandoumponto de partida para rastreamento e soluo de inmeros problemas.

73Captulo 3 O t imizao de s istemas de vent i lao

Esse levantamento o registro das condies atuais da instalao e contm to-das as informaes dos ambientes atendidos pela ventilao, tais como:

os dutos principais;

as ramificaes existentes;

as grelhas e difusores que direcionam o ar dentro do ambiente;

os ventiladores;

os motores;

o modo de transmisso de movimento do motor para os ventiladores.

Isso fornece uma viso de todos os componentes do sistema de ventilao atual. De posse destas informaes, realizada a comparao entre as condies da rede de dutos e as condies dos ventiladores. Isso ajuda a identificar onde esto os problemas e quais so as correes a serem implementadas.

Alm do correto dimensionamento dos componentes do sistema, essas informa-es podem indicar a necessidade de utilizao de equipamentos que auxiliam a otimizar o consumo de energia. Por exemplo: timers, guias de entrada e inversor de freqncia.

Componentes para controle do sistema de ventilao

Timers

Uma maneira fcil e eficaz de reduzir o consumo de energia eltrica dos ventila-dores fazer com que eles funcionem apenas durante o tempo necessrio. Para isto, a maneira mais prtica utilizar os equipamentos conhecidos como timers, que so relgios com contatos eltricos que ligam e desligam nos horrios pro-gramados.

Veja um desses equipamentos ilustrado na figura a seguir.

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Figura 50 Timer digital

Fonte: Coel

Guias de entrada Vanes

As guias de entrada, tambm chamadas de vanes, so instaladas no bocal de en-trada do ventilador a fim de diminuir a entrada do ar no rotor do aparelho. Isso diminui a quantidade de ar a ser movimentado pelo rotor, o que causa a reduo da potncia requerida no motor eltrico.

Se o ventilador funcionar durante um determinado perodo de tempo, dias ou semanas, com as guias mais fechadas que o normal, ser percebida uma reduo no consumo de energia eltrica.

Veja um exemplo dessas guias na figura a seguir.

Figura 51 Ventilador radial com guias de entrada

Fonte: Otan Ventiladores


Inversor de freqncia

O inversor de freqncia, tambm conhecido como variador de freqncia, um equipamento que deve ser instalado entre a alimentao de energia eltrica e o motor. Sua funo diminuir a velocidade dos ventiladores, em rotaes por minuto (rpm), por meio da freqncia de alimentao dos motores.

Quando o motor funciona com a freqncia normal da rede eltrica, que de sessenta ciclos por segundo, 60 Hertz, o rotor do ventilador gira na velocidade mxima.

Quando o inversor diminui a freqncia que vai para o motor, o rotor do venti-lador gira numa velocidade menor, que diminui o consumo de energia eltrica devido menor quantidade de ar deslocada. Mas, quando o inversor deve dimi-nuir esta freqncia?

Para a ventilao, o inversor utilizado em associao com um sensor que mede a grandeza que deve ser controlada pela entrada ou sada de ar.

Vejamos um exemplo: na expedio da indstria farmacutica Ipiranga existe o setor de cargas e descargas de caminhes que coberto por uma estrutura de telhas e vigas metlicas. No pico de operao ocorrem diversas manobras de ca-minhes que elevam a concentrao do monxido de carbono produzido pelo escapamento, que a partir de um determinado valor de concentrao, causa a asfixia das pessoas.

Para evitar este problema, a indstria instalou um sistema de ventilao que re-tira este gs e permite a entrada de ar limpo. Numa instalao convencional, o ventilador funciona com velocidade mxima durante todo o tempo, indepen-dente do horrio de pico de manobras dos caminhes.

Para reduzir o consumo de energia eltrica, pode-se instalar um inversor de fre-qncia na alimentao de cada ventilador. Esse conjunto de inversores est in-terligado a um ou mais sensores que detectam a variao da concentrao de monxido de carbono, de maneira a diminuir a velocidade do ventilador quando o setor de cargas e descargas estiver com um movimento de caminhes menor.

A figura a seguir mostra modelos de inversores de freqncia.

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Fique ligado!

Figura 52 Inversores de freqncia

Fonte: Weg

Veja agora um exemplo de sensor de monxido de carbono que pode ser usado para enviar informaes sobre a concentrao de monxido de carbono em um estacionamento.

Figura 53 Detetor de monxido de carbono

Fonte: Focalsystem

Em tempos de aquecimento global e mudanas climticas causadas pelo uso de energia para mo-vimentar a economia dos pases, qualquer esforo a ser feito para otimizar seu consumo, far uma grande diferena para o futuro da vida em nosso Planeta.

Mesmo que a busca da eficincia energtica, por meio da otimizao de seu consumo, tenha motiva-es apenas econmicas, do ponto de vista da competitividade na oferta de produtos e servios, essa deciso, para qualquer empresa, poder ser a diferena para manter-se, ou no, no mercado.


Voltando ao desafio

Eric poder sugerir a instalao de equipamentos auxiliares que podem ser uti-lizados para a otimizao do consumo de energia dos ventiladores. Eles so: ti-mers, guias de entrada no caracol, sensores e inversores de freqncia.

Resumindo

Neste captulo, voc estudou algumas maneiras de otimizar o consumo de ener-gia nos sistemas de ventilao comerciais ou industriais.

Estudou que os timers podem ajudar na otimizao do consumo, na medida em que desligam os equipamentos durante os perodos em que no esto sendo utilizados.

As guias (ou vanes) regulam o fluxo de ar e reduzem a potncia necessria para o funcionamento do motor que aciona o ventilador.

Os inversores de freqncia associados aos sensores que lhes enviam informa-es sobre as concentraes de monxido de carbono em uma garagem, por exemplo, podem fazer variar a velocidade dos ventiladores e diminu-la em per-odos em que essa concentrao menor.

Aprenda mais

Consulte as revistas da rea (ABRAVA, Refrigerao e Climatizao, Oficina do Fri

vent il adores

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