ventilação industrial e controle da poluição - macintyre - 2ª edição

7/26/2019 Ventilação Industrial e Controle Da Poluição - Macintyre - 2ª Edição

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Ventilação ndustrial

e ontrole da Poluição

RCHI LD JOSEPHM CINTYRE

Professor de Máquinas Hidráulicasda Escolade Engenharia da UFRJ

do Centro Técnico Cientificoda PUC- RJ

da Escola de Engenhariada UERJ

Professor de Sistemas Fluidodinâmicos e de InstalaçõesHidráulicas

do Instituto Militar de Engenharia

-

IME

e Professor do Núcleo de Treinamento Tecnológico- NTT

---

Segunda edição

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reprodução deste volume, no todo ou em parte,

sob quaisquer formas ou por quaisquer meios

(eletrônico, mecãnico, gravação, fotocópia, ou outros),

sem permissão expressa da Editora.

refácio da

2.

a

dição

Durante muitos anos a preocupação contra

a poluição se voltava quase que exclusivamente

para a defesadosempregados em indústrias onde

é elevado o risco de danos à saúde, em face

dos contaminantes e poluentes nelas produzi-

dos.

Não havia preocupação maior quanto aos

males causados às populações mais ou menos

próximas àsindústrias e que respiravam o ar po-

luído. Eventualmente, um caso de doença grave

veiculadopelos meios de comunicação, ou o cla-

mor público, movimentavam oS,órgãos compe-

tentes que, então, acionavam dispositivos de pe-

nalização e intimação à indústria causadora do

mal- talvez irreversível- para asprovidências

cabíveis.

Nos últimos anos, a opinião pública, alerta-

da por defensores da preservação ecológica, to-

mou conhecimento e se posicionou em defesa

domeio ambiente contra váriasformas de devas-

tação e poluição ambiental , entre as quais as

que decorrem do lançamento, na atmosfera, de

gases, fumaças, vapores, particulados e fumos

provenientes das maisvariadas indústrias.

Entidades nacionais e de âmbito internacio-

nal, governos, partidos políticos e meios de co-

municação se mobilizam para impedir que os

efeitos da poluição atinjam as temíveis propor-

çõesde calamidade em escalamundial, afetando

a saúde, a temperatura, os climas, os níveisdos

mares, a camada protetora de ozônio e ocasio-

nando a precipitação de chuvas ácidas.

i

I

I

I

L

A solução dessas questões em âmbito do

planeta é o grande desafio que ospaíses de todo

o mundo deverão enfrentar, para preservar as \

condiçõesde sobrevivência das gerações futuras.

A solução global é compl~xa e dispendiosa,

mas não é concebível que se aguardem anos até

que a ciência chegue a precisar melhor as causas

dessaou daquela perturbação ecológicaou climá-

tica. Enquanto se realizam as pesquisas, é im-

prescindível combater causas perfeitamente co-

nhecidascomo poluidoras, conscientizando as in-

dústrias a seequiparem com os recursos que im-\

peçam males que possam ser causados aos seus

operários e, pela poluição da atmosfera circun

dante, às populações mais ou menos afastadas.

Os países mais industrializados são certa-\

mente os mais poluidores, mas atualmente inves-

tem mais maciçamente em controle da poluição

e eliminação de resíduos poluidores oriundos de

combustão e de processos industriais na recicla-

gem dos resíduos e poluentes captados.

Este livroé, porassimdizer, o primeiro está-

gio nosestudos que o leitor irá realizar na elabo-

ração de seus proje tos e na busca de soluções

de questões relacionadas comVentilação Indus-

trial e Controle da Poluição.

Um agradecimento especial é feito a vários

fabricantesde equipamentos e a industriais pelas

valiosasinformaçõesprestadas e que foramintro-

duzidas nesta segunda edição.

O Autor



I

I

L

onteú o

1

Conceitos Fundamentais 1

1.1 Objetivos da Ventilação Industrial I

1 .2 Classificação Sumária dos Sistemas de

Ventilação 2

2

Ar Atmosférico e Ar Poluido 4

2.1 Composição do Ar 4

2.2 Poluentes do Ar 5

2.3 Propriedades das Partículas dos Aeres-

sóis 6

2.4 Proteção doMeio Ambiente contra a Po-

luição 9

2.5 Valores Limiares de Tolerância 10

2.6 Considerações Breves sobre Toxicologia

Industrial 15

2.7 Agentes Químicos e seus Efeitos Fisioló-

gicos Prejudiciais 16

2.8 Atuação dos Contaminantes no Organis-

mo Humano 21

3

Efeito do Movimento do Ar sobre o

ConfOrlo de Uma Pessoa 26

3.1 Sensação de Frio e Calor. Condições de

Conforto 26

3.2 Formas deTransmissão de Calor 26

3.3 Umidade Absoluta e Umidade Relat iva

30

3.4 Temperatura Efetiva T 30

3.5 Ventilação para o Conforto Térmico 33

3.6 Metabolismo 35

4

Venti lação Geral 37

4.1 Conceituação 37

4.2 Entrada deAr e Exaustão Naturais 37

4.3 Movimento doAr Devido aoVento 39

4.4 Movimento doAr nos Recintos emVirtu-

de da Diferença de Temperaturas 40

4.5 Combinação dos Efeitos da Açãodo Ven-

to com o Efeito de Chaminé 41

5

Psicrometria 44

5.1 Recordação de Noções Fundamentais de

Calor e Termologia 44

5.2 Carta Psicrométrica

fi Ventilação Geral Diluidora Obtida

Mecanicamente 73

6.1 Insunação Mecãnica e Exaustão Natural

73

6.2 Insuflação Natural e Exaustão Mecãnica

74

6.3 Insuflação e Exaustão Mecãnicas 75

6.4 Ventilação de Ambientes Normais 78

6.5 Mistura de Retorno com Ar Externo 88

6.6 Remoção da Umidade do Ar 89

6.7 Resfriamento do Ar 90

6.8 Compartimentos Limpos ou Purifica-

dos 91

7

Ventilação Geral Diluidora para Re-

dução de Calor Sens ivel 92

7.1 Considerações Preliminares 92

7.2 Condições Ambicntais de Conforto 93

7.3 Taxas de Ocupação dos Recintos 93

7.4 Calor Liberado por uma Pessoa 93

7.5 Calor Devido à Penetração do Exterior

para o Recinto por Condução em Razão

da Diferença de Temperaturas entre o

Exterior e o Interior do Mesmo 93

7.6 Carga Térmica Devida à Insolação 94

7.7 Carga Térmica Devida à Energia Dissi-

pada pelos Aparelhos de Iluminação 95

7.8 Carga Térmica Devida ao Funcionamen-

to de Motores Elétricos 95

7.9 Carga Térmica Devida a Equipamentos

em Funcionamento no Recinto 95

7.10 Calor Devido à Ventilação ou Infiltração

do Ar para o Ambiente 96

7.l\ Carga Térmica Total 98

7.12 Método Aproximado para Avaliação de

Carga Térmica e do Volume de Ar de

Insuflamento para Remoção da Mesma

100

7.13 Ventilação de Salas de Máquinas ou Re-

cintos Industriais 101

8

Venti lação Industr ia l Diluidora 105

8.1 Ventilação Local Diluidora ou Geral Df-

luidora Industrial 105

8.2 Taxa de Ventilação 107

8.3 Casos a Considerar 109



1'.4 Tempo para o Estahelecimento de um

Dado Grau de Concentr aç ão num Rec in -

to.

11 1 ~ .

1 '. 5 Ven tila ção Gera l D il ui do ra par a Ev ita r

Fogo ou Exp los ão. 113

X.h Mistura de Solventes. 114

9

Dutos para Condução do Ar, 117

9 .\ Div isãodo Assunto. 117

9.2 ConsideraçÜes Preliminares Quanto ao

Dimensionamento dos Dutos para Insu-

nmnento e Aspiraç,io. 117

9.3 Dimensionamento dos Dutos. 124

9.4 Perdas de Carga em Peças Especiais . 13K

9.5 Expansão ou Alargamento Gradual. 143

9.h

Comprimentos Equivalentes em Peças.

144

9.7 Curvas c JunçÔes. 147

9.1' JunçÔes ue RamifieaçÜesem Duto. 14K

9 .9 Mater ia l dos Dutos. 154

lO

Ventiladores, 157

10.1 Ddiniç. jo. 157

10.2 C las si fi ca ção . 157

10.3 FUl 1l lament os da Teor ia dos Ven tila do .

r es . 164

10.4 Grande za s Cara cte rí st ic as . 171

10.5 l. eis de Semelhança. 176

10.6 Escolha do Tipo de Ventilador. Veloci.

dade Espec if ica. 171 '

10.7 Cod ici en tes AdimensiOlmis. 179

10.1' Veloc idades Per if .: ri cas MÜximas . 179

10 .9 P ro je to de um Vent il adurCen tr íf ugo. 11'1

10.10 Escolh.l Pre liminar doTipo de Rotor . 11'5

10.11 Curva Carac te rí st ica do Sis tema. 11'6

10. I : Controle da Vaz .jo. 11'9

1O 1J

Operaç.jo de Ventiladores em S.:riee em

Paralelo. 192

10.14 Efe it o da Vari açÜo da Densi dade s oh re

o Ponto de OperaçÜo. 193

10.15 I ns ta la çÔes de Vent il auore s em Cond i.

çÜes Per igosas . 195

10.16 Ruído P rovocado pe lo Vent il ador. 197

11

Ventilação Local Exaustora, /99

11.1 Caracterizaç.jo do Sblema. IW

I \ .2 Captor. 201

11.3 Estimativas daVazão a Ser Exaurida com

o Captor. 229 .

l iA VazÜoa Considerar em Captores. 255

11.5 Projeto de uma InstalaçÜode Exaust. io

Local. 25K

12

Purificação doAr, 270

12.1 Generaliuaues.270

12.2 Fatores a Serem Considerados na Escolha

uo Equi pamen to . 270

12 .3 Equ ipamento s para Cole ta e El iminaç ão

das Par tí culas. 283

12.4 Equipamentos para Separação e Coleta

de Contaminantes Gasosos . 283

12.5 Filtros. 285 .

12.6 Coletores Gravi tacionai s. 303

12.7 Cole to re s de Cãmar as ln erc ia is . 305

12.8 Cole to re s Cen trí fugo s ou Cic lones . 306

12.9 Coletores Úmidos. Lavadores de Gases

ou To rre s Lavadora s. 316

12.10 Tra tamento de Gase s e Vapo res . 323

12.11 Fil tros Ele tros tá ti cos ouElet rofi lt ros. 332

13

Remoção e Eliminação do SOl-Ani-

drido Sulfuroso, 338

13.1 Natureza daQuestão. 338

13.2 Emissão do Enxofre. '339

13.3 Chuvas Ácidas. 339

13.4 Limites de Emissão deSO.. 340

13.5 Exemplo. 341 .

13.6 SoluçÜespara Con trole do 50, no Ar.

342 -

13 .7 Tra tamento do 50. Cont ido nos Gases

de Comhustão. 342-

13.8 Métodos deVerificaçãodo Teor de SO..

347 .

.

i

I

L

17.2 Exemplos de Aplicação. Produtos Em-

pregados Causadores de Maus Odores e

Recursos Adotados para Eliminar esses

Odores. 363

18

Ejetor deAr ou Bomba deJato, 365

Medições em Ventilação Industrial,

370

ma- Funuaç. jo de Engenharia Estauual \

do Meio Amhiente do Rio de Jane iro.

31'1

20

21

Tabelas Úteis, 383

Licenciamento de Atividades Poluido-

ras e Aprovação de Projetos de Siste-

mas de Controle da Poluição do Ar,

3n

I

l4

Controle.das Emissões de NO... Óxidos

de Nitrogênio , 348

14.1 Fonnaç. jo dos Óxi dos de Nit rogêni o. 348

14. 2 Controle pela Ação no Comhustor. 349

14.3 Controle pela AçÜo na Fornalha. 349

1. \.4 Controle dos Gases antes de Entrarem

na Chamin.:. 349

19

19.1 Nat ure za da s Med içÜe s. 370

19.2 Mediç ão dos Níveis dos Gase s P re sen te s

no Ar. 370

19.3 Tclemediç ão com Lasers. 372

19. 4 Medição da Velocidade do Ar. 373

19. 5 Medições de Vazão. 379

19.6 Mediç ão da Pr ess ão (Est át ic a) . 3X(}

19. 7 Medição de Temperatura. 381

19.1' Mé todo s ue Mediç .i o Ado tados pc I I' ee -

21.1 Entidade Controladora. 392

21.2 Lieenciamen\(). 392

21.3 Sistema de Lieenciamento de Atividade,

Poluidoras - SLAP. 393

Bibliografia, 396

Índice Alfabético, 399

.

15

Poluição pelas Pedreiras, Mineração

e Perfuração de Túneis, 351

15.1 ConsidemçÔes Preliminares. 351

15.2 PerruraçÜoda Rocha. 351

15.3 BeneficiamenlO do Material Extraído.

353

15..\ Sistema de ExaustÜo-ventilação. 354

15.5 Lavagem da Pedra Britada. 354

15 .6 Remoção de Gases em Túneis c Minas.

355

15.7 Doenças Provocadas pela RespiraçÜo de

Poeiras 5ilicosas.355

16

Poluição na Indústria Siderúrgica,

356

16. I O Proces so S iden irl i co . 356

16 .2 Polu ent es Formado~ . Depu raç .j o dos Ga-

s es e Separa ção do PÓ.351 '

17

Controle do Odor, 362

17.1 M .: todo s Empregados . 362



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1

onceitos undamentais

OBJETIVOS DA VENTILAÇÃO INDUSTI.UAL

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.

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Numa acepção ampla , ventilar significa deslocar o ar. Na prá ti ca , o des locamento do ar t em como f inal idadl'

a retirada ou o fornecimento de ar a um ambiente, ou seja, a renovação do ar no mesmo.

Essa renovação tem como fim primordial a obtenção, no interior de um recinto dito fechado de ar

com um grau de pure za e vel oc idade de e scoamen to compat ív eis com as ex ig ênci as fis io lóg ica s par a a s aúde

e o bem-estar humanos, e uma adequada distribuição do mesmo no local. A renovação consegue, além

disso , controlar , dentro de cer tos l imit es , a t empera tura e a umidade ambiente. Ent re tanto, o controle r igoros ll

des tas duas grandezas sóse rea li za de um modo pra ti camente per fe ito em ins ta lações de c limati zação des ignada ,

como instalações de ar condicionado. .

A Ventilação Industrial é em ge ra l e nte ndi da como a opera ção re aliz ada por mei os mecânic os que v is el I'

a controlar a temperatura, a distribuição do ar, a umidade e a eliminar agentes poluidores do ambiente,

ta is c omo gase s, v apore s, poeir as , f umos, n évoas, mic ro rg an ismos e odore s, d esi gnado s por contaminantes

011

poluentes .

Podem-se consi der ar também como cont aminan tes s ub st ância s que norma lmen te exi st en ,

n a composi ção do a r normal quando el as exc edem de terminado s t eo res ou índic es de concen tra ção, p as sandQ

a oferecer risco maior ou menor à saúde daqueles que se expõem durante tempo considerável ao ar que.

as contém.

Além de remover de um determ inado local os elementos contaminantes, o cont ro le da polui ção pOl

meio da ventilação r equer muit as vez es que o s e lemen to s polu ido res , d epois d e capta dos , s ej am co let ados

dando-se a eles, em seguida, uma adequada destinação, de modo a não contaminarem o ar exterior, 01.

ri os e la goas , c aso venham a s er d is sol vi dos ou mis tu rados à água. A venti la ção indu st ri al , a dequadamente

proje tada e operada , consegue e liminar agentes nocivos à saúde humana, ou no mínimo consegue uma reduçãL

na in ten sid ade e na concentr aç ão dos agen tes con taminant es a ní vei s d e qua se to ta l inocu idade e evit a qu I'

e sse s agente s se di sp ers em na a tmos fer a, pr ejudi cando um número cons id erável d e pess oa s, a fe ta ndo mesmL

ascondições ecológicas indispensávei s à vida. Permi te , out ross im, reduzir as t emperaturas dos locai s de t raba lho

a níveis suportáveis e até mesmo a condição de relativo conforto ambiental. '

É nece ssá ri o i nsi st ir que a Ven ti la ção Indus tr ia l n ão vi sa apenas a at ende r a condições fa vor áveis p ar:.>

aqueles que trabalham no interior das fábricas ou nos limites das mesmas. Objetiva, também, impedir quL

o lançamento na atmosfera, através de chaminés ou outros recursos, de fumaças, poeiras, gases, vapores

e partículas venha a contaminar o ar, ameaçando a saúde e a vida da população das vizinhanças e atL

mesmo de locais relat ivamente afastados.

As indús tr ias s iderúrgicas (ca lc inação, s in te ri zação e tc .) , pet roquímicas e químicas são normalmente mui te

pol uidora s. Lançam na atmosf er a, em cer to s c aso s, sem tr at amen to adequado, g rande quanti dade de mat er ia l

pa rt ic ula do e polu ent es no e st ado de gas es ou vapore s. As e sta tí st ic as r evelam número s e st ar re cedorc s part-

a mas sa de subst ânc ia s pol ui dor as la nçadas na atmosf er a, n ão obst an te o es fo rço que em muito s país es vem

sendorealizadoparareduzira poluição.

\

As conseqüências de uma poluição em larga escala, dependendo naturalmente dopoluente , podem manifes -

t arse sob a fo rma de gr ave s doença s, e ntr e a s quai s devem ser menci onadas :

il,

-

.enfisema pulmonar e outras afecções broncopulmonares;

-

hipertensão arterial;

-

doenças do fígado;

- doenças dosolhos e irritação das mucosas;

....



1 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

-

doenças do sistema nervoso central;

-

dermatites;

- câncer da pele ( pele de jacaré );

-

câncer do sangue (Ieucemia) num processo inexorável, que pode levar de 10a 20anos até o desenlace.

- anomalias congênitas:

anencefalia (nascimento de crianças sem cérebro);

hidrocefalia (aumento da quantidade de líquido no encéfalo);

microencefalia (redução do tamanho do cérebro);

- alteração de fertilidade no homem e na mulher.

Os conhecimentos da medicina estabelecem níveisde conforto e índice de poluição e limites de tolerância

do organismo humano a g rande número de subs tâncias cuja l iberação no ar tem lugar no ambiente em

quese vive, e, mais particular e intensamente, em indústrias, processos extrativos, de beneficiamento, químicos,

mecânicos. siderúrgicos, perfuração de galerias de minas, de túneis, desmonte de pedreiras e tantos outros.

Cabe à engenharia encontrar a solução adequada, para que os limiares de segurança sejam respeitados,

proporcionando condições ambientais adequadaS à vida humana e à preservação da fauna e da flora. Entre

as medidas de engenharia relacionadas com a Ventilação Industrial e Controle da Poluição, devem ser

citados:

Projeto adequado

compatível com o grau de risco dos poluentes envolvidos nos processos. A preocupação

exclu siv a com a economia pode conduzi r a s ol uçõe s pal ia tiv as ou il us ór ia s. O p ro je to deve se r en te ndi do

como o do processo indus tr ia l em si, e o da Venti lação cor respondente.

A substituição de materiais nocivos ou muito tóxic os po r out ro s de menor nociv id ade, quando fo r pos sí ve l,

deve ser tentada.

Umidificação do ar É muito usada quando há poeira. Aplicada na indústria de cerâmica, perfuração de

minas , a be rt ur as de val as em pavimen ta ção de r ua s, es tr ad as , b ri ta gem de ped ra s, p át io s de ca rvões e tc .

Confinamento

Usado no jateamento de areia, em pintura, trituração, moagem de cereais etc. A operação

é rea li zada em compart imentos que impeçam o escapamento das substâncias poluidoras para out ros ambientes .

Isolamento

Consi st e na ins ta lação do equipamento de uma unidade a lt amente poluidora em um prédio separado

do conjunto industrial. Recorrendo também à automação, consegue-se que, na trituração, a poeira e, nas

pinturas, a tinta s6 venham a alcançar os poucos operários encarregados de sua vistoria , os quais, nas

vezes em que operarem, i rão devidamente protegidos.

Ventilação de ambientes par a a ss egurar c ondi ções de conf orto adequadas , de modo a remover do ambient e

contaminantes provenientes de equipamento e processos químicos e indus tr ia is .

É o que se pretende com a aplicação da técnica da Ventilação Industrial

Separação

e

coleta

dos poluentes , processando-se um t ra tamento, quando necessário, e dando-se ao produto

re sidual uma des tin aç âo que não p re judi que a s condiçõe s ecol óg ic as amb ien ta is . É o ob je ti vo do

Controle

da Poluição

1.2 CLASSIFICAÇÃO SUMÁRIA DOS SISTEMAS DE VENTILAÇÃO

h.1

Os sistemas de venti lação se dividem em

Sistemas de Ventilação Geral

e em

Sistemas de Ventilação

Local Exaustora.

Vejamos em que consistem.

1.2.1Sistema de ventilação geral

Rea li za a ven ti laç ão de um ambi en te , de um modo g loba l e gera l.

Pode ser:

Natural quando não são empregados recursos mecânicos para provocar o deslocamento do ar. A movi-

men ta ção natu ral do a r s e faz at ra vé s de ja ne la s, por ta s, l an temin s e tc .

Geral diluidora

quando s e empregam equ ipamen to s mecânic os ( vent ila dor es ) p ar a a ven ti la ção do

rec in to . A venti laçâo geral d iluidora pode rea li zar- se por meio de:

insuflação;

exaustão;

insuflação e exaustão combinados,constituindo o chamado

Sistema Misto.

A Venti lação Geral tem por finalidade:

a)

Manter

o

conforto e a eficiencia do homem.

Para isto, procura realizar:

o

restabelecimento das condições ambientais do ar, alteradas pela presença do homem;

a refrigeração do ar em climasquentes;

CONCEITOS FUNDAMENTAIS 3

o

aquecimento do ar em climas frios;

-

o controle da umidade do ar.

Estes objetivos sãoconseguidos da forma mais perfeita nas denominadas

instalaçõesde ar condicionado.

b

Manter a saúde e a segurança do homem.

Visa a conseguir:

- reduzir a concent ração de aerodispers6ides e par ti culados nocivos , a té um nível considerado compatíve l

com as exigências de salubridade;

imped ir que a conc en tr aç ão de gas es , v apore s e poeira s in fl amáve is ou explo siv as ul tra pa ss e limite s

de segurança contra a inflamabilidade ou a explosão.

c Conservarembomestadomateriaiseequipamentossubestaçõeselétricaseminteriores; locais decompres-

sores, de motores a diesel e de geradores e motores elétricos).

1.2.2 SIstemade ventllação local exaustora

Realiza-se com umequipamento captor de ar junto à fonte poluidora, isto é, produtora de um poluente

nocivoà saúde, de modo a remover o ar do local para a atmosfera, por um sistema exaustor, ou a tratá-Io

devidamente, a fimde ser-lhe dada destinação conveniente, isto é, sem riscosde poluição ambiental.



Ir?

6

VENTILAÇÃO INDUSTRIAl.

dispersões de água ou gelo) menores que as de um

mist

(pulverizações, atomizações, espirro de uma

pessoa etc.). No

mist

ocorre uma baixa concentração de partículas líquidas de tamanho grande . Em

meteorologia, o

mist

indica uma leve concentração de partículas de água de tamanho suficientemente

grande para que caiam. O

smog

resulta de reações na atmosfera entre certos hidrocarbonetos, óxidos

de nitrogênio e o ozônio, sob a ação da luz solar. Provoca irritação nos olhos, dificuldade respiratória

e reduz a visibilidade.

e)

Organismos vivos.

Os mais comuns são o pólen das flor es (5 a 10

p. ,

os esporos de fungos (1 a 10

p.

e as bactérias ( 0,2 a 5

p.

ou mesmo até 20

p. .

Em circunstãncias especiais e em geral em locais

confinados, pode ocorrer a presença de vírus (0,002 a 0,05

p. .

f) Além dos ae,ossóis devem-selevarem consideraçãoos g s se vapores,que podemocorrer em certos

ambientes ou processos industriais , como é o caso do NHJ, S02' NOz, CO, CH.. CIe CO2(em excesso).

Sãoconsiderados por alguns autores como sendo também aerodispersóides.

Gás.

É umdos estados ~e agregação da matéria. Não possui forma e volume próprios e tende a expandir-se

indefinidamente. A temperatura ordinária, mesmo sujeitas a pressões fortes, não podem ser total

oU

l

arcialmente reduzidos ao estado líquido.

Vapor.

a forma gasosada matéria, a qual, à temperatura ordinária, pode serreduzida total ouparcialmente

ao estado líquido.

g)

Fly ash

(fuligem). Sãopartículas finamente divididasde produtos de queima de carvãoe óleo combustível

e que são carregadas nps gases de combustão em geral de fornalhas e queimadores de caldeiras.

Alguns autores classificamos aerodispersóides simplesmente em: poeiras; líquidose vapores condensados;

gases e vapores não-condensados; fumaças.

A Fig . 2.1do l ivro

Air Conservation Engineering,da

Connor Engineering Corporation, fornece, grafica-

mente, indicações quanto aos aerossóis, vapores e gases, aostamanhos das partículas e aosmétodos recomen-

dados para a eliminação das mesmas. A Fig. 2.2 (gráfico de S. Sylvan) indica os níveis de concentração

e o tamanho médio das partículas, bem como os recursos aplicáveis ao combate à poluição, próprios a cada

caso.

Existe um gráfico devido a C.E. Laple, publicado pelo ROYCO lnstruments , lnc. e pelo Standard

Research lnstitute, que apresenta também sob forma gráfica, de um modo ainda mais detalhado, as caracte-

rísticas de partículas e aerodispersões, métodos para avaliação do tamanho das partículas e equipamentos

recomendáveis para a col~ta de partículas. (Ver no livro

Engenharia de Ventilação Industrial,

citado na Biblio-

grafia.)

2 .3 PROPRIEDADES DAS PARTíCULAS DOS AEROSSÓIS

2.3.1 Comportamento das partículas

O comportamento daspartículas no ar e sua velocidade de sedimentação dependem:

-

do tamanho das partículas;

-

da densidade das mesmas;

-

da concentração de partículas no ar;

- do movimento do ar.

Estas propriedades são levadas em consideração nos

captores

e nos eliminadores de partículas do ar

(filtros, precipitadores, lavadores, ciclones, impactadores inerciais, precipitadores hidrodinâmicos etc.)

2.3.1.1 Tamanho das partículas

O tamanho aerodinâmico de uma par tí cula é o diâmet~o ou o raio de uma esfera hipo té ti ca , tendo

a mesma velocidade de queda da partícula e uma massa específicaigual ai glcmJ.

2.3.1.2 Área superficial

Uma mesma massa subdividida em grande número de partículas tem sua superfície grandemente aumen-

tada, o que aumenta a taxa de reação química e agrava o risco de inalação dos aerossóis.

2.3.1.3 Evaporação e condensação

Partículas muito finas podem funcionar como núcleos de condensação de umidade nos processos de

transferência de massa na condensação e na evaporação. Essa difusão de massa varia proporcionalmente

com a área superficial das partículas.

AR ATMOSFÉRICO E AR POLuíDO

7(

Vejamos algumas propriedades importantes ligadas ao comportamento das partículas em suspensão no

ar.

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8

VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

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Flg. 2.2 Carta de.S. Sylvan- níveisde concentração e tamanho médio das partículas.

2.3.2 Adesividade

Quando uma pequena camada de líquido se espalha sobre uma superfície fica sujeita a forças de adesão

proporcionais à atração molecular, à tensão superficial do líquido e ao raio de curvatura da superfície líquida

molhante.

r

AR ATMOSFÉRICO E AR POLUfDo

9

A umidade do ar favorece a adesão. O fenômeno de adesão está relacionado com o fenômeno de tensão

superf ici al e com as chamadas fo rç as de Van de r Waals .

2.3.3 Densidade

A densidade de uma par tí cu la formada por d ispersão de um sólido será a mesma do mater ia l que a

riginou.

Quando, porém, diversas partículas sólidas não-porosas se juntam, a partícula resultante terá uma forma

geométrica diferente e que inclui espaços vazios. Por este motivo, a massa específica da partícula resultante

será menor que a das partículas originais. A massa específica de um conglomerado de partículas pode ser

até 10vezes menor que a domaterial que a formou devido a essaporosidáde.

2.3.4 Adsorção

É a adesão ou concentração de partículas dissolvidas ou dispersas sobre a superfície de um corp~. É

um fenômeno de superfície que severifica na camada que separa dois meios diferentes.

Partículas sólidas e líquidas de dimensões muito pequenas se apresentam recobertas por uma película

superficial de gás, a qual é mantida pela ação de forças elétr icas de atração ou pelas condições de valência

químicaoriginadasnacamadasuperfidal dasmoléculas. ,

Esta formação de camada adsorvente de gás sobre a superflcie de uma partícula depende do grau de

concentração do mesmo no ambiente, e a quant idade de gás que é adsorvido é função da superfície externaa partícula.

Quando Ocorre adsorção de gases sobre a superfície de partículas, várias características superficiais das

mesmas, tais como a evaporação, adesão molecular e carga elétrica, sofrem alterações.

Designam-se por adsorvedores substâncias ou equipamentos capazes de extrair certas impurezas gasosas

oua umidade do arpor efeito do fenômeno de adsorção São por isso usadas em fil tros e em secadores

2.3.5 Carga eletrostática

O contato, a separação, o choque ou atrito entre aspartículas emum meiogasoso provocam a transferência

deelétrons l ivres, o que comunica às partículas uma certa carga elétr ica. A difusão de íons l ivres no meio

gaso so também in flu i na c ar ga da s pa rtí cu las . Assim, a s c arg as de s ina l el étr ic o + e as de s in al

-

se distribuem

quase que igualmente entre as pequenas partlculas que vão ficar contidas no ar, de modo que, conquanto

cada partícula possa individualmente estar com alta carga elétr ica, o aerossol, em seu conjunto, pode ter

umacarga resultante bastante pequena, devido ao equilíbrio dascargas eletrostáticas de sinais opostos.

Quando as partículas são submetidas a uma carga pela ação de um campo eletrostático, as forças que

atuam sobre as partículas modificam suas condições de escoamento, podendo, desse modo, provocar a atração

e a ag lu ti nação das mesmas. A carga e lét ri ca receb ida pel a par tl cu la é proporc iona l ao seu t amanho , e

nestefato se fundamentam os precipitadores e classificadores eletrostáticos, conforme veremos oportunamente.

2 .4 PROTEÇÃO DO MEIO AMBIENTE CONTRA A POLUIÇÃO.

A Lei Federal n° 6938, de 31 de agosto de 1981,dispõe sobre a Pol lt ica Nacional do Meio Ambiente

oBrasil.

Esta lei foi regulamentada em 1°de junho de 1983pelo Decreto n°88.351, que conferiu ao Ministro

de Est ado do Inte ri or a coordenação geral da pol íti ca nac iona l do meio ambient e. Em 15de março de

98 oicriadoo Ministériode DesenvolvimentoUrbanoe MeioAmbiente.

'

O Sistema Nacional do Meio Ambiente (SISNAMA) tem como órgão superior o Conselho Nacional

doMeio Ambiente (CONAMA), cujo Regimento inicial foi ~lterado em 03de junho de 1985.

Cabe ao CONAMA, entre outras atribuições, asseguintes:

- Es tabe lec er , com o apoi o t écn ic o da Secre ta ria Espe ci al do Me io Ambi en te (SEMA), no rmas e cr ité rio s

gerais para o licenciamento das atividades efetiva ou potencialmente poluidoras.

- Determinar, quando julgar necessário, antes ou após o respectivo licenciamento, a realização de estudo

das a lt erna tivas e das possíve is conseqüências ambientai s de proje tos públi cos ou privados de grande por te .

- Est abele ce r, com ba se em es tudos da SEMA, norma s, c rit éri os e padr õe s r el ati vo s ao contr ol e e à manu ,-

t enção da qualidade do meio ambiente.

O Decre to , em seu art igo 9 , cr iou vá ria s Câmar as Técn ica s coor denada s pel a SEMA, sendo uma dela s

aencarregada dos assuntos rel at ivos à qualidade geral do ar a DIPAR.

Cabe aos Estados e Munic íp ios a regiona li zação das medidas emanadas do SISNAMA, elaborando normas



10


e padrões supletivos e complementares.

O órgão es tadual do meio ambiente em São paulc(é a CETESB, e no Es tado do Rio de Janeiro é

a FEEMA - Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente

-

e a SEMA, esta em caráter supletivo.

Determinarão, sempre que necessário, a redução dasatividades geradoras de poluição, para manter asemissões

gasosas ou efluentes líquidos e resíduos sólidos nascondições e limites estipulados no licenciamento concedido.

O Decreto citado prevê multas a quem causar poluição atmosférica que provoque a ret irada, ainda

que momentânea, dos habitantes de um quarteirão urbano ou localidade equivalente .

A Associação Brasi le ira de Meio Ambiente e a Fundação Brasi le ira para a Conservação da Natureza

defendem o meio ambiente contra a poluição e a predação ecológica.

2.5 VALORES LIMIARES DE TOLERÂNCIA

São muitos os poluentes que resul tam de operações e processos industria is. O organismo humano, os

animais e os vegetais podem vir a ser gravemente afetados, caso o grau de concentração desses poluentes

no ar venha a ultrapassar certos limites de tolerância.

Na prá ti ca , não exi st e a pre tensão de se a lcança r uma pur if icação tot al do a r, mas a tingir um grau

de pureza que não ofereça riscosà saúde e à ecologia nem a médio nem a longo prazo.

Pesquisas quanto à suscetibi lidade dos organismos à ação de agentes poluentes têm sido e continuamsendo levadas a efeito por várias organizações de Saúde Pública e higienistas em todo o mundo.

O levantamento das observações e os resultados apurados permitiram a elaboração de tabelas indicativas

dos limites de tolerância do organismo humano a um considerável número de poluentes industriais.

Assim, por exemplo, a American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) publica

periodicamente uma tabela dos chamados valores limiares de lolerlJncia Ihreshold limit va/ues

-

TLV . A

de fin iç ão cor ret a do s limi are s de t ole rân ci a pe rmiti rá o c ál cul o d o limit e to tal p ermi ssí ve l de emis são d e

um det ermin ad o p ol ue nte . A p art ir d aí p od erã o s er est ud ad os os méto do s de red uç ão da emiss ão , da col eta

d os p oluent es , d o t ra tamento p ar a a p ur if ic ação d o a r e e st ab el ec id os s is temas d e con trol e d o t eo r d o p oluent e.

O

Valor do limiar de loler lJnc ia

(YLT) cor re sp on de a uma con cent ração méd ia d e sub st ân ci as suspensas

o u d ispe rs as n o a r d e um cer to amb ient e d e t raba lh o, em um det erminado int erva lo d e t empo , e q ue r ep re sent a

condições para as quais se pode presumir com cer la segurança q ue q uas e to dos os tr l ba lha do re s po ss am

est ar e xp os tos a e sse a r s~m qu e o co rra a manif est aç ão d e u m ef eit o a dv er so em se u or ga nismo.

Exi st em t rê s v alor es l im ia re s d e tol er ân ci a mai s con hecidas e q ue são :

a) TLY-TWA Threshold Limil Value - Time Weighted Average . Corresponde a concentrações ponderadas

pelo tempo, para uma jornada de trabalho de 8 horas e uma semana de trabalho de 40 horas e para

a s qu ais t od os o s tr ab alh ad or es p od em se r e xp os tos r epe tid amen te dia ap ós d ia, s em efe ito adv er so .

b) TLY-8TEL

Threshold Limit Value

-

Short Term Exposure Umil . Ê

a con cent ração p ar a a q ua l o s t raba lh a-

d or es p od em ser exp os to s con ti nu ad amen te , p or um cur to i nt erva lo d e t empo , s em sof re rem:

1. Irritação das mucosas e da pele;

2. Dano crônico ou irreversível de qualquer tecido;

3 . Narcose em grau ta l que possa aumentar a possibi li dade de um ac iden te ou reduz ir a capac idade de

autodefesa, ou ainda, o rendimento no trabalho.

Trat a- se de um parâmet ro que suplementa mas não exc lu i o TLY-TWA e se apl ica a casos em que

se saiba que existem conseqüências graves provocadas por substâncias cujos efeitos sâo primária e normal-

mente de natureza crônica.

Um STEL se def ine como a concent ração duran te um in te rvalo de t empo de 15minutos e que não

deve ser excedida em nenhum tempo durante um dia, supondo que a concentração ponderada diária

esteja dentro dos limites de TLY-TWA.

As exposições correspondentes ao STEL não devem exceder 15 minutos e não podem ser repet idas

mais de quatro vezes aodia.

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

c)TLY-C

Threshold Limil Va/ue-Ceiling .

Vem a ser a concentração que

não deverá serexcedida

em qualquer

tempo da jornada de trabalho. Corresponde pois a um teto ou limite superior que não deve ser atingido.

Sempre que possível, devem ser realizados estudos aprofundados para a fixação dos limites de tolerância,

uma vez que a capacidade de defesa e a resistência dos organismos. variam muito e é sempre conveniente

trabalhar-se com boa margem de segurança.

Segundo a entidade que publica os valores , os TLYs devem ser usados como guias no control e do

risco à saúde e não como seconstituíssem limites precisos entre concentrações seguras e perigosas.

Para o ar ambiente exterior à indústria , respirado pela população na vizinhança, os valores devem ser

muito mais baixos, pois o ar poluído será respirado durante as24 horas do dia.

A Tabela 2.2 indica os valores dos TLY-TWA e TLY-STEL para os casos de alguns produtos químicos

mais usuais.

.,

~

AR ATMOSFÉRICO E AR POLUÍOO

11

Tab el a 2 .2 Yalor es l imi te s máximo s p ar a p oe ir as , f umaças e n eb li na s t óx icas , s eg un do

a ACGIH - American Conference o f Governamental Industr ial Hig ienists - Industrial

Yentilation, ed. 1985-1986

TLY-TWA

Substâncias

Acetaldeído

Acetato de etila

Acetato de metila

Acetato de vinila

Acetato n-propil

Acetona

Acetonitrila

Ácido acético

Ácido tricloroacético

Ácido fórmico

Ácido crômico e cromatos

Ácido fosfórico

Ácido nítrico

Ácido pícrico (efeito sobre a pele)

Ácido sulfúrico

Acetileno (tetrabrometo de)

Acroleína (aldeído acético)

Acrilato de etila (pele)

Acrilato de metila (pele)

Álcool alOico(pele)

Álcool n-butOico (pele)

Álcool etOico (etanol)

Álcool meUlico(metanol) (pele)

Álcool propOico (pele)

Aldrin (hexacloro) (pele)

AmÔnia

Anidrido acético

Anilina (pele)

Antimônio

Arsenato de chumbo

Arsênico e compostos

Arsina

Bário (compostos solúveis)

Benzemo (benzol) (pele)

Benzila, cloreto de

Berílio

Bióxido de carbono (COz)

Boro, óxido de

Brometo de metila (pele)

Brometo de hidrogênio (ácido bromídrico)

Bromofórmio (pele)

Butadieno (1,3 butadieno)

Butilamina (pele) (valores teto)

Butano

Cádmio, óxido de (fumo)

Cálcio, carbonato de

Cálcio, óxido de

Cánfora

Carbono, suIfeto de

Carbono, monóxido de

Celosolve (2 etoxietanol)

Chumbo

Chumbo, arseniato de

Chumbo, tetraetila (pele)

Cianetos, pele

Cianogênio

Ciclo hexanol

Cloreto de alila

Cloreto de etila

aoreto de hidrogênio (ácido clorídrico)

ppm

100

400

200

10

200

750

40

10

1

5

1

0,1

5

10

2

50

1.000

200

200

25

5

2

5.000

5

3

0,5

1.000

5

800

2

20

50

200

10

50

1

1.000

5

2

0,05

10

1

-

TLY-STEL

mglm3

ppm

mglm3

ISO

150

270

1.400

-

-

610

250

760

30

30

60

840

250

1.050

1.780

1.000

2.375

70

60

105

25

150

270

7

9

0,5

1

-

3

5

4

10

0,1 .

-

0,3

1

-

-

15

1,5

20

0,25

0,3

0,8

20

25

100

35

-

-

5

4

10

150

1.900

260

250

310

500

250

1.050

0,25

-

0,75

18

35

27

20

-

-

10

5

20

0,5

0,15

0,2

0,2

0,5

30

25

75

5

0,002

9.000

10

-

20

20 15

60

10

5

2.200

1.250

2.750

15

1.900

0,05

-

0,2

-

-

20

5

-

-

12

3

18

30

-

-

55

400

440

740

-

-

0,15

-

0,45

0,15

-

-

0,1

-

0,3

5

20

200

3

2 6

2.600

1.250

3.25.0

7



.

I

12


AR ATMOSFÉRICO E AR POLUtDO

13

Além da tabela de TLV como indicação do limite de tolerância dos organismos a uma substância ou

produto químico, encontram-se tabelas que aplicam outras referências baseadas na experiência das entidades

que as publicaram ou na de seus autores. As maisconhecidas são:

Toxic limits

(TL) - da Uni ted Sta tes Publi c Health Service (USPHS) ;

Maximum acceptable concentration (MAC) - concentração máxima aceitável, da American Standard

Association (ASA);

Recommended maximum concentration (RMC) - concent ração máxima recomendada , da American Indus-

trial Hygiene Association (AIHA);

Tabe la 2.2 ( cont. ) Valo re s limite s máx imos ta ra poe ira s, fumaça s e neb lin as tóxic as ,

segundo a ACGIH

-

American Conferenc of Governamental Indus tr ia l Higieni st s

- Industrial Venti lation, ed. 1985-1986

TLV-TWA

TLV-STEL

Substâncias

ppm

mglm3

ppm

mglm3

Cloreto de metila

50

105

100

205

Cloreto de metileno (diclorometano)

100

350

500 1.740

Cloreto de vinila (cloroetileno)

5

10

-

-

Cloro, 6xido de (CI,o)

0,1

0,3

0,3 0,9

Cloroacetaldeído (limites máximos)

1

3

Clorobenzeno

75

350

Clorodifenil (54 cloro)

0,5

1

Cloroetileno (cloreto de vinila)

5

10

Clorof6rmio (triclorometano)

10

50

50

225

Cloroprene

10

35

Cobalto

-

0,1

Cobre(fumos)

-

0,2

Cianamida

-

2

Cobre(poeirase neblinas)

1

-

-

2

Cromo

0,5

-

Cresol(e todosos isOmeros)pele)

5

22

DDT [2.2-bis(p-clorofenil)-tricloroetano]pele)

-

1

-

3

Clorodifluorometano

1.000

3.500

1.250

4.350

Dicloreto de propileno

75

350

110 510

Dimetilamina

10

18

- -

Dinitrobenzeno(e todosos isômeros)(pele)

0,15

1

0,5

3

Dinitrotolueno(pele)

-

1,5

-

5

Di6xido de enxofre

2

5

5 10

Di6xidodenitrogênio

3

6

5

10

Di6xidode titânio

-

-

-

20

t

Enxofre, hexaflubreto de

1.000

6.000

1.250

7.500

Enxofre, pentafluoreto de

0,025

0,25

0,075 0,75

Estanho (compostos inorgânicos)

-

2

Estanho (compostos orgânicos)

-

0,1

Estricnina

-

0,15

-

0,45

Etanol (ver álcool etílico)

Éter etílico .

400

1.200

500

1.500

Éter isopropílico

250

1.050 310

1.320

Etila, brometo de

200

890

250

1.110

Etila, cloreto de

1.000

2.600 1.250

3.250

2 Etoxietanol (pele)

5

19

-

-

Fenil-hidrazina (pele)

5

20

10

45

Fenol (pele)

5

19

10

38

Ferrovanádio,poeirasde

-

1

-

3

Flúor

0,1

0,2

-

-

Fluoretode hidrogênio(ácidofluorídrico)

3

2,5

6

5

Fluoretos

-

2,5

Fosgênio

0,1

0,4

Formaldeído

1

1,5

2

3

F6sforo (amarelo)

-

0,1

-

0,3

F6sforo (tricloreto de)

0,2

1,5

0,5

3

Gás carbônico (CO,)

5.000

9.000

15.000

27.000

Fumos de 6xido de magnésio

-

10

-

-

Furtural (pele)

2

8

10

40'

Gasolina

330

900

500 1.500

GLP

1.000

1.800

1.250

2.250

Hexana (n-Hexane)

50

180

Hexona (metil-isobutil-cetona)

100

410

Hidrazina (pele)

0,1 0,1

,.Hidr6xido de s6dio ou potássio

-

2

lodo

0,1

1

(socianetodemetilenobiofenil(MDI)

0,02

0,05

Lítio,hidreto

-

0,025

Magnésio,fumosde 6xidode

-

10

Manganês

-

5

Tabela 2.2 (cont.) Valores limites má.x1mospara poeiras, fumaças e neblinas tóxicas,

segundo a ACGIH - American Conference of Governamental Industrial Higienists

-

Industrial Ventilation, ed. 1985-1986

TLV-TWA

TLV-STEL

Substâncias

ppm mglm3 ppm

mglm3

Mercúrio(compostosorgânicos)(pele)

-

0,05

Metilmercaptan

0,5

1

Metilcelosolve(pele)

25

80

Molibdênio(compostosinsolúveis)

-

10

-

20

Molibdênio(compostossolúveis)

-

5

-

10

Monocloreto de enxofre

1

6 3

18

Naftaleno

10

50 15

75

Neblina de 61eo(mineral)

-

5

-

10

Nicotina(pele)

-

0,5

-

1,5

Níquelcarbonila(comoNi) 0,05

0,35

-

-

Nitrobenzeno (pele)

1

5 2

10

Nitrogênio, di6xido de 3 6 5 10

Nitroglicerina (pele)

0,05

0,5

Nitrotolueno, pele .2 11

Óxido de cálcio

-

2

Óxido de cloro (CI,O) 0,1

0,3

0,3 0,9

Óxido de etileno

1

2

Óxido de propileno

20

50

Óxido de zinco (fumos)

-

5

-

10

Ozônio

0,1 0,2

0,3

0,6

Percloroetileno (tetracloroetileno)

50

335

200

1.340

Pentacloretode f6sforo

0,1

1

-

-

Pentaclorofenol(pele)

0,1

0,5

-

1,5

Pentafluoreto de enxofre

0,025

0,25 0,075

0,75

Per6xido de hidrogênio, 90

1

1,5

2

3

Piretro

-

5

-

10

Piridina

5

15 10

30

Platina (sais solúveis)

-

0,002

-

-

Propileno, dicloreto de

75 350

110 510

Quinona

0,1

0,4

0,3

1

S6dio, hidr6xido de

-

2

-

-

Sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico)

10

14

15

21

Sulfeto de carbono

1(1

30

-

-

Sulfuril, fluoreto de

5

20

10

40

Tetracloreto de carbono

5 30

20 125

Titânio, di6xido de

-

-

-

20

Tolueno (toluol)

100

375

150

560

Triclorometano (clorofórmio)

10

50 50

225

Tricloreto de f6sforo

0,2 1,5 0,5 3

Trinitrotolueno (pele)

0,5

-

-

3

Urânio (compostossolúveise insolúveis)

-

0,2

-

0,6

Vanádio(V,O,

- fumos)

-

0,05

-

-

Zinco, 6xido de (fumos)

-

5

-

10

Zircônio,compostosde

-

5

-

10

1ppm = 1pane de vapor ou gás por milhão de panes de ar, por volume, a25 Ce 7fI JmiUmetros de mercúrio.

1 ppm = \0-. m /m

1mglm' = 1 mil ig rama desubs tânc ia por 1metro cúb ico de ar

1 de volume

=

10.000ppm



14


Hygienic Standard for Daily Inhalation - Padrrs higiênicos para a inalação diária, doDr. Henry Field

Smith Jr. .

Nest e capít ul o f ar emos r ef erê nc ia e speci al a dois polu en tes à ba se do ca rbono e que são oCO, monóx ido

de carbono, e o CO2, anídrido carbônico. No Capo 13 trataremos dos óxidos de enxofre, e no 14, dos óxidos

de nitrogênio, altamente poluidores.

2.5.1 Monóxidode carbono. CO

o CO é um gás incolor e inodoro . Possui uma,afinidade com a hemog lobina do sangue maio r que

o oxigênio e forma a carboxiemoglobina, a qual reduz a capacidade tran~portadora de oxigênio pelo sangue

até ascélulas. É, portanto, um gás insidioso e venenoso, podendo ocasionar a morte.

A poluição com monóxido de carbono se deve principalmente à combustão de hidrocarbonetos com

deficiência de oxigênio e portanto, aos veículoscom motores de combustão interna que trafegam nas cidades,

notadamente os de motores diesel.

Como se observa na Tabela 2.3, a Secretaria Especial de Meio Ambiente

-

SEMA, de São Paulo,

est abelece para o monóxido de carbono:

-

uma concentração máxima, em 8 horas, de 10.000microgramaslmJ, que não deve ser excedida mais de

uma vez por ano;

-

uma concentração máxima horária de 40.000 microgramas/mJ, que não deve ser excedida mais de uma

vez por ano.

- uma concentração de4.000ppmdurante 30min pode ser fatal .

Tabela 2.3 Padrôes de qualidade do ar recomendados pela Portaria SEMA N. 23 e pelo Decreto-lei n .

8468do Estado de São Paulo

a.

Partículas em suspensão:

a.I Uma concentração média geométrica anual de 80 microgramaslm',

a.2 Uma concentração máxima diária de 240microgramaslm' que não deve ser excedida maisde uma vez por ano.

b. Dióxido de enxofre (SO,):

b.I Uma concentração média aritmética anual de 80 microgramas/m'.

b.2 Uma concentração máxima diária de 365 microgramaslm' que não deve ser excedida maisde uma vez por ano.

c.

Monóxido de carbono

(CO):

c.I Uma concentração máxima de 8 h de 10,000microgramas/m', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.

c.2 Uma concentração máxima horária de 40.000microgramaslm'. que não deveser excedida mais de uma vez por ano.

d. Oxidantesotoquímícos:

.

d.l Uma concentração máxima horária de 160microgramaslm', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.

o CONAMA- Conse lho Naciona l de Meio Ambiente - prevê que a evolução tecnológica dos veículos

com motor de combustão interna , a través de aperfei çoamentos e a lt erações de proje to , com injeção e le trônica

ou aerodinâm ica, melhor combustão, filtragem em certos casos, poderão em 10 a 12 anos reduzir os níveis

de poluição dos gases de carbono e nit rogênio causados pelos veículos a valores ace it ávei s.

A tualment e o s í nd ice s máximos permitidos são, no c as o de ve ícu lo s, p ar a c ada qui lôme tr o rodado:

24gdeCO

2 ,1 g de h id ro car bone to s (HC)

2 ,1 g de óxidos de n itr ogêni o (NO, )

Espera -s e, c om a lguns dos aperf ei çoament os menc ionado s, r eduzir , dentr o de a lguns ano s, es se s í ndi ce s

para:

12g de CO/km rodado

.1,2 g de HC/km rodado

1, 4 g de NO, /km rodado

Numa bem-suc edi da s ér ie d e ape rf eiç oamento s, e spe ra -se em uma déc ada , ou pouco mai s, ch ega r a

2 ,0 g lkm de. CO

O,3,g lkm de HC

0,6 glkm de NO,

Os vei cu lo s a á lcool ap res ent am menore s indic es de polu iç ão que o s a ga sol in a.

2.5.2 Gás carbônico - C01

Resulta da combustão do carbono quandohá excessode oxigênio,comoocorre nas queimadas , incêndios,

queima de lenha, de petróleo, decarvão, de metano etc. .

AR ATMOSFÉRICO E AR POLuíDO

,15 (

\

Não constitui propriamente um gás venenoso . Entretanto, o excesso de CO em ambientes confinados

produz asfixia e na atmosfera ocasiona o chamado efeito estufa que se apresenta com os seguintes graves (

inconvenientes: (

a ) Impede que o calor i rrad iado da ter ra para a a tmos fera se di ssipe . Poderá , no futuro, vi r a a lt erar as

temperaturas, fundir os g elos e elevar o nível dos m ares, com terríveis conseqüências. (

b) Altera o nível do ozônio (OJ) na atmosfera. Numa camada relat ivamente pequena, o ozônio impede

que grande parte da radiação ultravioleta chegue até nós, o que, se ocorresse, ocasionaria danos nos (

seres humanos (câncer de pele, por exemplo). O ozônio é um gás tóxico, formado nas camadas baixas

da atmosfera, quando emissões de hidrocarbonetos, como combustíveis não-queimados totalmente, reagem (

na presença de radiação solar com produtos de combustão.

c) Aprisiona os raios infravermelhos emitidos pelo sol, aquecendo a Terra alémdo desejável.

2.6 CONSIDERAÇÕES BREVESSOBRETOXICOLOGIA INDUSTRIAL

2.6.1 Toxicologia

É o estudo das ações nocivas de substâncias químicas sobre os IIlecanismosbiológicos.

A toxicologia pode ser encarada sob vários aspectos. O que nos interessa neste estudo é a toxicologia,

ambiental industrial, assunto apresentado, de modo excelente, no extenso capítulo do livro Engenharia de

Ventilação Industrial de A.L.S. Mesquita, F.A. Guimarães e N. Nafussi. (

A toxicologia ambiental é o ramo da toxicologia que trata da exposição casual do tecido biológico do

homem a produtos químicos basicamente poluentes do seu ambiente e de seus alimentos. É o estudo das(

causas, condições, efeitos e limites de segurança, para tais exposições. Trata da poluição, dos resíduos e

da higiene industrial. (

Toxicidade é a propriedade de uma substância que se manifesta em ambiente fisiológicovivo, produzindo

uma alteração indesejável do mesmo. Em outras palavras, é a propriedade de uma substância sob cuja ação,

pode vir a ocorrer dano a umorganismo.

Sinergismo é o aumento de toxicidade acima daquela comumente verificada e que ocorre quando o.

agente tóxico é aplicado em combinação com outras substâncias.

Antagonismo é uma ação oposta à toxicidade e pode ocorrer quando duas ou mais substãncias estão

presentes no organismo. A ação antagônica pode resultar na completa neutralização e eliminação dos efeitos

tóxicos, ou a toxicidade pode ser apenas parcialmente reduzida.

2.6.2 Agentestóxicos

Os agentes tóxicos podem class if icar -se em:

(

Irritantes. São corrosivos e vesificantes (produzem bolhas e vesículas na pele e nas mucosas). Existem

osque afetam principalmente o tratorespiratóriosuperior nariz,traquéia, faringe(porexemplo,

os aldeídos, poeiras e névoas alcalinas, amônia, ácidocrõmico, ácidoclorídrico, ácido fluorídrico,

fluoreto de hidrogênio, dióxido de enxofre, acroleína e outros); os que afetam

também os

pulmões:

bromo, cloro, óxidosclorados, flúor, iodo, ozônio, ácidosulfídrÍco, tricloreto de fósforo

e alguns dos acima mencionados, quando concentrados ou respirados durante longos períodos

de tempo; e osque afetam principalmente o tratorespiratório inferior:NO , fosgênio, tricloreto

de arsênico etc.

Asfixiantes. Interferem na oxidação dos tecidos, diluindo ou reagindo com o oxigênio atmosférico, ou

impedindo seu transporte pelo sangue. Podem ser simples - CO2, etano, hélio, hidrogênio

metano, n it rogênio, óxido nit roso; qu{micos - i socianato de met il a, fosgênio, CO, c iane to

de hidrogênio, ani lina , met il anil ina, n it robenzeno. Este últ imo e o sul fe to de hidrogênio (H2S)

formam metemoglobina e subseqüente redução da pressão sangüínea , podendo provocar parada

respiratória.

A falta de oxigenação dos tecidos pelo sangue chama-se anóxia anoxêmica. É produzida

pel os venenos hemát ic os , en tr e o s qua is CO, H2S, As, Pb, NOJ, C6H6( benzeno ).

Narcóticos. Funcionam como anes té sic os em seu es tá dio ex tr emo de a ção. É o ca so dos h idr oca rbonet os

ace ti lênicos e olefíni cos; do é ter e tí li co , do é ter i sopropíl ico, dos hidrocarbonetos paraf ín icos ,

das cetonas e álcoois alifáticos.

Tóxicos sistêmicos.

São agen tes de natu re za qu ímic a t al , que a tu am mai s d ir et amen te s obr e al gun s ó rgão s

ou si st emas , mas a cabam por comprome te r t odo o o rgani smo.

a) Afetam as vísceras: a maioria dos hidrocarbonetos alógenos (que contêm um dos elementos F, CI,

Br e I).

--1-

---



Tab el a 2 .4 P ar te s d o o rg an ismo humano a fe tadas p elos con taminant es mai s

usuais e valores l imites crí ticos de tolerância (TLV-TWA)

OLHOS

1 . Gases e vapores

Cresol

Quinona

Anidrido acético

Acroleina (aldeido acético)

Cloreto de benzina

Álcool but/lico

2 . Poe iras t óx icas , neb li nas, f umaças

Hidroquinona 2 mglm3

CÉREBRO OU SISTEMA NERVOSO CENTRAL

1 . Gases e vapores

Benzeno (benzol)

Tet raclor eto de carbono

Sulfeto de carbono

Butilamina

Gás sul f( dr ico, SHz

Chumbo tetraetila

Acetaldeído (aldeído acético)

Nitrobenzeno

2 . Poe iras t óx icas , neb li nas, f umaças

Manganês

Mercúrio

Chumbo

16 VENTII.AÇÃO INDVSTRIAI.

i

l

I.

:1

b)

Afetam a formaçüo Lsangue:

bcnzeno , fenóis, tolueno , x ilol e naf taleno .

A emanação d e b en zeno n as i nd ús tr ia s s id erúrgi ca s p ro vo ca aleucopenia,

is to é, r edu çã o n a ta xa d e g lób ul os bra nc os n o sa ng ue.

c) Afetam o sistema nervoso: d issu lfato de carbono , álcoo l metnico (metano l) .

Const ituem também tóx icos causadores de dano sis têmico progressivo :

a) Metais tóxicos: chumbo, mercú ri o, ant imônio, cádmio, manganês, b er il o e tc .

b)

Não-metais tóxicos inorgânicos:

compostos de arsên ico, fósfo ro , selên io , enxofre, nuo retos, d issu lfato

de carbono , tet raeJoreto de carbono .

- Ma/erialparticulado nüo constituindo propriamente tóxicosistémico:

::I

a) Poeiras que produzem fibrose: silício, asbestos (amianto).

b) Poeiras inertes: carbo rundum, carvão.

c) Poeiras que produzem reações alérgicas: pólen , serragem, resinas e muitas outras poeiras o rgân icas.

d)

Pós i itantes:

sais, ácidos, álcalis, nuoretos, cromatos. .

e)

Bactérias

e outros microorganismos.

'11

I

I

I

2,6.3 Classificaçãodas substâncias segundo seus efeitostóxicos

a)

Venenos por concentração:

Produzem um efeito proporcional à quantidade que já estiver presente

no organismo:

1 fisicamente tóxicos

-

óxido nitroso, éter etílico, narcóticos em geral;

2) farmacologicamente ou bióquimicamente tóxicos - compostos o rgân icos fosfo rados, que permitem

acúmulo de grandes quant idades de aceti lcol ina

no organismo;

3) fisiologicamente tóxicos - Butilcelo so lve, que causa anemia hemofil ít ica (frag il idade dos g lóbu los

vermelhosdo sangue). .

PULM6ES

1. Gasese vapores

Níquel carbonila

Gás sulí{drico

Cioreto de alila

Dicloretil-éter

Dióxido de nitrogênio

2. Poeiras tóxicas, neblinas, fumaças

Compostos de cromo

Ber/lio

3. Poeiras minerais

Quartzo e cristabolita, calculados

250

I.

b)

Venenos crónicos:

tetraeloretro de carbono, que causa cirrose do fígado; benzeno, dissulfato de car-

bono;

c) Venenos cumulativos: que se armazenam no organismo quando atingido o l imite de tolerância do

sangue (chumbo, núor, DDT).

d) Venenos aditivos: cada molécula que entra noorganismo produz efeito permanente irreversível. Podem

produzir cãncer.

Exemplos: oníquel-carbonila e a benzopireno produzem câncerno trato respiratório.

2.7 AGENTES QUÍMICOS E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS PREJUDICIAIS

pela fÓrmula

SiOz+

I

I

II

'I

~,

Entre os numerosíssimos produtos químicos capazes de causar danos a células, tecidos, órgãos, aparelhos

e sistemas do organismo humano, existem alguns que pelo seu largo emprego devem ser mencionados como

um aler ta e um dado no estudo das condições de h ig iene indust ri al e no pro je to de uma ins ta lação de

ventilação adequada.

Existe uma idéia simplória , ingênua e às vezes irresponsável , de achar-se que, para evi tar danos aos

olhos, basta colocar óculos especiais; para defesa do sistema circulatório e respiratório, basta colocar uma

máscara; e que, para proteger os tecidos cutâneos, são suficientes luvas compridas. Esses recursos de defesa

são m;cessários

mas, dependendo do grau de poluição, podem

não ser suficientes

para evi tar que, embora

mais lentamente, as doenças acabem por se instalar no organismo. Roupas especiais, tipo escafandro, podem

ser necessárias numa emergência e em trabalho de extremo risco, como no caso de haver radiações, mas

não como indumentária para um trabalho rot ineiro prolongado. É necessário que sejam removidas do ar

as substâncias tóxicas por métodos que veremos adiante, de tal modo que o nível de toxicidade fique abaixo

dos limites considerados aceitáveis para que os operários que trabalharem sob aquelas condições não estejam

com sua saúde e sua vida ameaçadas. Em certos casos, mesmo com captação local do poluente as operações

podem exigir o uso de másCaras, óculos e luvas, dada a proximidade do operador com os produtos tóxicos,

sua manipul ação e a té mesmo o r isco de uma eventual parali sação no sis tema de captores , por fal ta de

energia elétr ica. É o caso da decapagem de metais, jateamento de areia e pintura a pistola . A Tabela 2.10,

ao final deste capítulo, indica algumas substâncias.empregadas nos filtros de máscaras e os produtos que

os mesmos retêm ou neutralizam.

Quando se t iver que fazer um projeto para combater a poluição por alguma substância ou produto

não const an te das Tabe las 2 .2 , 2 .3 e 2 .4 , deve-se consul tar um químico e um médico que conheçam as

propriedades do produto e seus efeitos sobre o organismo humano.

OR ÇÃO

1 . Gas es e v apo re s

Anilina 2

SISTEMA RESPIRAT6RIO SUPERIOR

1. Gases e vapores

Ozônio

Dimetilsulfato

Anidrido acético

Acroleína

Gás sulfídrico

Acetaldeído (aldeído acético)

Álcool butaico

2. Poeiras t6xicas, neblinas,fumaças

Composto de cromo (como cr03)

FfGADO

1. Gases e vapores

Cresol (todos os isómeros)

SRica amoría

Mica (abaixo de 5 de silicalivre)

Talco

~

AR ATMOSFÉRICO E AR POLUjDO

17

5

0,1

5

0,1

1

50

ppm (partes por milhão)

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

10

5

10

5

10

0,2

100

~

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

mglm3

ppm

ppm

5 mglm3

0,05 mglm3

0,15 mglm3

0,05 ppm

10 ppm

1 ppm

15 ppm

3 ppm

0,5 mglm3

0 ,0 02 mgl m3

20

20

20

mppcf (m.p.p.ft3)

mppcf

mppcf

ppm

. 0 ,1

1

5

0,1

10

100

50

ppm

ppm

ppm

ppm (fabricação de resinas sintéticas)

ppm

ppm

ppm (dissolvente de vernizes)

mwm3

,1

5

ppm




Tabela 2 .4 (cont .) Par tes do organismo humano afe tadas pelos contaminantes

mai s usuai s e valores l imit es crí ti cos de tolerância (TL V-TW A)

Dimetilsulfato

Clorofórmio (triclorometano)

Tet raclor eto de carbono

Dicloroetileno

Tolueno (toluol)

RINS

1 Gases

e

vapores

Clorofórmio

Dimetilsulfato

2 Fumos tóxicos

Mercúrio

P

1 Gases

e

vapores

Álcool butRico

Níquel carbonila

Fenol

1

10

5

10

100

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

10

1

ppm

ppm

0,05 mglm

50 ppm

0,001 ppm

5 ppm

Tabela 2.4a Algun s agent es químico s, as i ndú str ia s que o su tili zam e osó rgâos do corpo humano mais af eta do s

Agente

OLHOS (oftalmoconioses)

. Fumos metálicos

Cresol

Quinona

Hidroquinona

Anidrido acético

Acroleína

Cloreto de benzila

Álcool butRico

Acetona

Indústria

Fundição de metais, linotipos

Fabricação química, refinação de óleo

Fabricação química

Ind. de corantes sintéticos

Fabricação de tecidos

.Fabricação química, resinas sintéticas

Ind. de corantes sintéticos

Ind. de lacas e tintas

Ind. delacas e tintas

SISTEMA RESPIRATÓRIO SUPERIOR - MEMBRANAS MUCOSAS

Fumos metálicos Fundição de metais, l inotipos

Ozônio Operações de solda elétrica

Dimetilsulfato Fabricação química, indo farmacêutica

Cromo Fabricação de cromato, cromagem

Anidrido acético Fabricação de tecidos

Acroleína Ind. qu(mica

Sulfeto de hidrogênio Ind. de r aion: tratamento de r esíduos de esgotos sanitários

Álcool butRico Fabricação de lacas e tintas; dissolução de vernizes

Acetaldeído Fabricação química, fabricação de tintas

Acetona Fabricação de lacas e tintas; dissolução de vernizes

PULMÕES

Níquel

SRicacristalina (produz a pneumoconiose)

Asbesto (produz a asbestose)

Berílio

Cromo (pode provocar câncer pulmonar)

Sulfeto de hidrogênio

Cloreto de ali la

Dicloroetil-éter

Mica

Talco

Isocianeto de metila

Dióxido de nitrogênio

Aldeído acético

Processos de refinação metalúrgica

Ind. de mineração; indofundição

Ind. mineração; indotecelagem

Ind. fundição; indometalúrgica

Fabricação de cromatos

Ind. de raion viscose

Tratamento de resíduos industriais

Fabricação de plásticos

Fabricação de inseticidas; ref. de óleo

Ind. borracha; indoisolantes; indomineração

Fabricação química de plásticos

Fabricação química, decapagem de metais

Fabricação química; fabricação de tintas

Tabe la 2 .4 a ( cont. ) A lgun s agente s químicos, a s indú st ria s que o s u ti li zam e os ó rgão s do cor po humano

mais afetados

Agente

Indústria

F{GADO

Cresol

Dimelilsulfato

Clorofórmio


Tricloroetileno

percloroetileno

Tolueno

Fabricação química; refinação de óleo

Fabricação química; indofarmacêutica

Fabricação química; fabricação de piásticos

Fabricação química, limpeza a seco. Extintores

Fabricação química, desengraxe de metais

Fabricação química, limpeza a seco

Ind. borracha, indode plásticos

PELE

- As lesões na pele, apesar de não serem produzidas por poeira, chamam-se

dermaroconioses

Álcool butílico Fabricação de produtos químicos, lacas e vernizes

Níquel Processos metalúrgicos de refinação

Fenol Fabricação de plásticos

Tricloroetileno Fabricação de produtos químicos. Desengraxe de metais

Isocianeto de metila Fabricação de produtos químicos plásticos

CÉREBRO OUSISTEMA NERVOSO CENTRAL

Benzeno Ind. de borracha, fabricação química

Tetracloreto de c arbono Fabricação de solvente, limpeza a seco

Sulfeto de c arbono Fabricação raion, viscose; fabricação de borracha

Butilamina Fabricação de corantes sintéticos. Ind. farmacêutica

Sulfeto de hidrogênio Ind. de raion viscose

Chumbo tetraetila Fabricação química

Manganês Mineração. Processamento metalúrgico

Me rcúri o (h id rar giri smo) Oit en ta indús tr ia s d if er ent es . Fab ri caç ão de equip amen to el étri co. Ser viç os

de laboratório

Fabricação de automóveis, de baterias. Refina-

çãode minérios metálicos

Fabricação química

Fabricação química, tintas, vernizes

Fabricação de corantes sintéticos. Pastas para sapatos

Fabricação de pesticidas. Fogos de artifício

Chumbo (saturnismo ou plumbismo)

Dimetilamina

Acetaldeído

Nitrobenzeno

Tálio

CORAÇÃO

Anilina

Fabricação de corantes sintéticos. Fabricação de tintas.

Indústria de borracha.

RINS

Clorofórmio

Mercúrio

Fabricação química. Fabricação de plásticos

Fabricação de equipamentos elétricos.

Laboratórios científicos

Fabricação química. Ind. farmacêutica

imetilsulfato

SANGUE

Nitrobenzeno

Anilina

Arsênico (com arsina)

Benzeno (produz leucopenia)


Fabricação de cor~ntes sintéticos

Fabricação de tintas. Ind. de borracha

Decapagem de metais

Fabricação química. Ind. de borracha. Ind. siderúrgica.

Ind. de tratamento térmico

Serviço de automóveis; oficinas de reparo de veículos

Fabricação tintas; fabricação de borracha

olueno

Tabela 2 .4b Concent rações consideradas como

f ata is a o homem exp res sa s em ppm

Dióxido de carbono (C02)

Dióxido de enxofre (502)

Amônia (NH,)

Gás sulfídrico (H,S)

Ácido clorídrico (HCI)

Óxidos de nitrogênio (NO + NO,)

Ácido fluorídrico -

100.000

400

750

750

500

250

100




Tabe la 2 .5 Órgãos af et ados , doenç as e ou tro s male s causado s por a lguns pr odu tos químicos la rg amen te

fabricados e empregados

I.

HIDROCARBONETOS ALlFÁTlCOS

Metano .........................

Propano TLV

= 1.000 ppm

Butano .........................

GLP (gás liquefeito de petróleo)

Acetileno

2. HIDROCARBONETOSAROMÁTICOS

BenzenoTLV

=25 ppm GV

Nafta (alcatrão de hulha) TL V = 100 ppm . O -N -G

EstirenoTLV

=

looppm O-N-G

Voláteis de alcatrão TLV = 0,2 mglm' O-N-G

3.

HiDROC R ONETOSCLOR DOS

Cl or et o d e met il a TLV =100ppm, F.O-N-G

ClorofórmioTLV = 50ppm ,.. F

Tetr ac lo re tode ca rbonoTLV = 10ppm F-P -R

HexacloroetanoTLV

=

1ppm P-F

Cloreto de vinila TL V = 5 00 p pm

4. ÁLCOOiS, FENÓiS, ÉTERES

~Icool metOico(metanol) TLV = 200ppm. O.N.G

AlcooletOicoTLV =1.000ppm O.N.G

Álcoolpropl1icoTLV=200ppm O.N-G

FenolTLV =5ppm P-O-N-G-F-R

ÉteretOicoTLV= 400ppm O-N-G

5. ALDEIDO CETONAS

AldeídofórmicoTLV=5ppm O-N-G-B

Aldeídoacé ti coTLV' 200ppm O-N-G-B

AcetonaTLV=

400a 1.000ppm O.N-G

6. ÁCIDOS ORGÂNICOS ANIDROS

Áci do f órm ic o TLV =5ppm .

Ácido acético TL V = 10 ppm

asfixia

narcose

narcose

narcose

asfixia

asfixia

narcose, anemia

narcose

câncer

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

narcose

alergia

edema pulmonar

narcose

O-N-G

O-N-G

7. COMPOSTOS METÁLiCOS FUMOS, POEiRAS

AntimônioTLV = 0,5mglm' Açãosobreo coraçâoe os rins

ArsênicoTLV = 0,5 mglm' Distúrbios gástricos, pele, pigmentação

Cádmio(poeira)TLV = 0,2 mglm' Vômito, cãibras abdominais.

Cádmio (fumos)TLV =0,1 mglm' Vômito. pneumonite, rins

ÓxidodecálcioTLV = 5ppm Irritação dos olhos, nariz e garganta

Cromo (metal e insolúvel) TLV =1mglm' Rins, cãncer pulmonar

Saiscromosoe crômicoTLV

= 0,5mglm' Rins,câncer

Ácidocr ômico.croma to sTLV =0 ,1mg lm ' l rr ita ção do nariz . R in s; c ãncer pulmonar ; a umen to donúmer o

de GV. Hipertrofia do baço

Cobalto (metal, poeira)TLV =0,1 m glm' Policitemia, pneumonite, rins.

Cobre (poeira) TLV =1 mglm' Irritação do n ariz. distúrbios gástricos. rins. anemia

Cobre (fumo)TLV =0.1mglm' Idem.idem.

Óxidos de ferroTLV = 10mglm' Febre de fumo ( depósito nos pulmôes)

ChumboTLV

=0.2 mglm' Anemia. rins

Mercúrio TLV = 0 ,1 mglm' Pele. SNC. tremores; rins; a parelho digestivo; vias r espiratórias

NíquelTLV =0,1 mglm' Coração, rins, fígado

Prata (metal. solúvel)TLV =0.1mglm'.. Depósitosnegrosna pele

ChumbotetraetiloTLV =0.075mglm' Pele. depósitos nos pulmões

Estanho (inorgânico.exceto óxido)TLV = 5mglm' Rins; anemia

Óxido de zinco TL V = 5 mglm' Câncer intestinal; febre de fumo; vias r espiratórias.

8. GASES E VAPORES lNORGÂNlCOS

Ozona (ozônio)TLV

=

0.1ppm

Óxido nítrico TL V

=

25 ppm ....

Dióxido de n it rogênio TLV = 5ppm

Amôn ia TLV = 50 ppm

O-N-G-B-A

O-N-(J-B-A

O-N-G-B-A

O-N-G-B

' '-

AR ATMOSFÉRICO E ARPOLUÍDO

21\

Tabela 2 .5 (c ont .) Órgãos a fet ados, doenças e out ro s male s causados por al guns p rodu to s químicos

lar~amente fabricados e empre~ados

CloroTLV= 1ppm : O N G B

BromoTLV=0 1ppm O.N-G-B

IodoTLV

=0,1ppm O.N.G-B

Cloretodehidrogênio(HCI)TLV=5ppm O-N.G.B

Brometode hidrogênioTLV= 3ppm O-N.G-B

F1uoretodehidrogênioTLV

=3ppm O-N-G-B

Ácido nítricoTLV =2ppm O-N-G-B

DióxidodeenxofreTLV =5ppm O-N-G-B

Dióxidode carbonoTLV = 5000ppm....................

MonóxidodecarbonoTLV = 50ppm O-N-G.B

C iane to d e h id ro gêni o TLV = 10ppm

CianogênioTLV = 10ppm .............

Sulfeto de hidrogênio TLV = 10ppm

(

\

asfixia

asfixia química

asfixia química

asfixia química

paralisia respiratória

9. PARTlcULAS iRRiTANTES

Negrode fumoTL V = 3 5 mglm'

Hid ró xi do d e só dio TLV = 2 mglm'

Ácido sulfúrico TLV

=

1mglm'

10. POEiRAS

Cristalinas

SOicaalta (acima de 50 de Si02 livre)

TLV = 5mppcf Fibrose pulmonar progressiva

SOicamédia (5 a 50 de Si02livre) TLV = 20

mppcf ............

Poeiras amorfas, incluindo terras diatomáceas TL V =

20mppcf Fibrose pulmonar progressiva

Asbesto (amianto)

TLV = 5mppcf Fibrose

pulmonar progressiva

Pedra-sabão, talco e

micaTLV = 20mppcf Fibrose

pulmonar progressiva

Cimento poltland TLV = 50mppcf Fibrose pulmonar progressiva

Fibrose pulmonar progressiva

breviaturas

O = olhos N = nariz G = garganta B = brónquios A = alvéolos pulmonares PS

pressãosangüíneaSNC= sistema

.ervosocentral: GV

=

glóbulos vermelhos; F

=

ffgado; P

=

pele;R

=

rim I

2 .8 ATUAÇÃO DOS CONTAMINANTES NO ORGANISMO HUMANO

2.8.1 Penetração de contaminantes através da pele

A camada externa da epiderme é constituída de queratina, uma proteína sulfurada que resiste à águal

aos ácidos diluídos, aos raios ultravioletas e a danos físicos. Pode, entretanto, ser danificada pelos álcalis,

pelos detergentes e solventes e pela ação prolongada de água quente. Sobre a pele, existe um verdadeiro'

manto de ácido protetor, com pH da ordem de4, e que representa uma primeira linha de defesa doorganismo.

Irritante primário é uma substância que, permanecendo em contato com a pele, produzirá uma alteração~

visívelsobre ela.

2.8.1.1 Meiosde atuar do irritante

o agente contaminante pode atuar:

- como

solvente de queratina.

É o caso do h id r6xido de s 6d io (s oda c áu stic a) e de po tá ssi o;

-por

dissolução de óleos e gorduras.

É o modo de ag ir dos s olv ent es o rgânic os . Podem causa r in fl amaçóe sl

graves na pele. Exemplo: á lcal is e detergentes ;

- por desidratação. A pele fica seca, fissura e fica sujeita a uma eventual infecção secundária: ácidos inorgânicos',

e anidridos;

- por oxidação. Ocorre quando se verifica uma excessiva exposição a alvejantes, como os per6xidos e'

o cloro. Causam distúrbios no balanço fluido da camada de queratina; ,

-

por precipitação da proteina. Certos elementos, o oo arsênico, o cromo e out ros metai s pesados , a lt eram\

a e str ut ura b ioqu ímica da pele , c au sando u1ce raç ão; - po r redução. A redução vem a ser o aumento

da valê nc ia po sit iv a ou a d iminu ição da nega tiv a de qual que r e lement o químico em uma subst ância _~

O ácido sa li cí li co , o á ci do oxá lic o e outr os ác idos r eduzem quimic amen te a c amada mai s exte rn a



24

VI::I TILAÇÁOINDUSTRIAL

Tabela 2 .7 (cont .) Concenl ração máxima para I hora deexposição e máxima

admissíve l para expos ição prolongada (part es por 10.000 par tes de ar)

I

I

Substância

Concentração máxima

para I hor ade

exposição

Concentração máxima

para exposição

prolongada

Fumos ( vapor ) de chumbo

Gasolina

Metanol

Nitrobenzeno

Óxido de carbono

Sulfeto de hidrogênio

Sulfureto de carbono

Terebintina

retracloroetano


Tolueno

Xileno

IIJJ\

111

2-3

5

10

30

30

5-6

10

2

lI.n02

0.5

I

n.z

2

1.5

5

2

I

Tabela 2 .8 Substâncias comprovadamente cancerígenas e valores

cor respondentes do TLV (ACGIH - revisão de 1985-1986)

Substância TLV

Amianto

- Amosite

- .Crisólito

- Out ra s fo rmas

Benzopireno (queima de óleo diesel)

Cloreto de vinil .

Cromato (processamento do minério cromita)

Cromo (compostos solúveis)

Éter biclorometí1ico

Sulfato de níquel (fumo ou poeira)

Voláteis de alcatrão

n.5 fibra/em'

2 fibra/cm

Z fibra/em'

5ppm

0.05 mglm-'como Cr

0.05mglm' como Cr

0.001 p~m

I mglm' como Ni

0 .2 mglm' como solúvei s de benzeno

Tabela 2.9 Substâncias suspeit s de serem

cancerígenas (ACGIH -revi são de 1985-1986)

Substância TLV

Acrilamida

Acrilonitrila

Benzeno

Berilo

Brometo de vinil

Butadieno (1,3)

Clorofórmio

Cromato de Pb, Zn (como cromo)

Dimetil hidrazina (pele)

Formaldeído

Hidrazina (pele)

lodeto de metila (pele)

.Nitropropano

Tetracloreto de carbono (pele)

Tolidina (pele)

0,03

2

10

2

5

10

10

0.05

0,5

I

0,1

2

10

5

2

ppm

ppm

ppm

.glm-'

ppm

ppm

ppm

mglm'

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

ppm

AR ATMOSFÉRICO E ARPOLUÍDO

2~

(

.....

Tabela 2 .10 Substâncias usadas nos f il tros das máscaras prote toras indus t~ia is

~Iiminar Substância do filtro (

a) COloCI, formol, ácido fórmico. ácidos clorí- Soda cáustica fundida sobre pedra-pomes

(

drico, cianídrico e sulfídrico. NO , SOl ' SO,.

Concentraçâo máxima de2% no ar

\

b) Amônia NH,

Sulfato de cobre sobre gel de sí1ica, com fil tro de algodâo

(

,

Mistura de óxidos de manganês, cobre, prata e cobalto. É umcatali- (

sadorquetransformaCO emCO

d) Cetona.benzeno,anilinas,SOl' hidrocarbo. Carvâodemadeiraativado.seco,emgrânulos.Adsorveassubstância'

- ~

(

c ) CO( at é 3%)

2.8.5 O ozônio

\

Na estratosferae na troposfera existeuma concentraçãode ozônio (03) que protege os seres vivos

ao fil trar os raios ultravioleta provenientes da radiação solar, os quais podem provocar câncer da pele J

doenças nos olhos. Essa camada de ozônio tem sido ameaçada pela presença, na atmosfera, de c1orofluorcar(

bonetos , que reagem com o ozônio. É grave a ação do CFC (c1orof luorcarbono) usado em

spr ys

e do

'freon (dic1orofluormetano) usado em geladeiras,

freezers

aparelhos de ar-condicionado, sistemas de refrige-

ração, fabricação de espuma sintética etc. (

~e, por um lado, a existência da camada de ozônio na estratosfera e troposfera é necessária, o excesso

deozônio nas camadas inferiores da atmosfera é prejudicial à saúde, dada sua atividade de oxidante.

Uma concent ração de 1 mm cúbico de ozôn io por metro cúbico de ar p rovoca i rr it ação dos olhos e

dasmembranas e perturbações circulatórias. \

\

.

..a



,i

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I::

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3

.I

II

li

I

feito do Movimento do ar Sobre o

onforto de uma Pessoa

3.1 SENSAÇÃODEFRIO E CALOR. CONDIÇÕES DE CONFORTO

É sabido que o movimento do ar aliviaa sensação de calor, uma vez que o mesmo abaixa a temperatura

da pele. É importante que se façam umas considerações sobre asperdas de calor sofridas pelo corpo humano,

para uma melhor compreensão do conforto relativo que se pode alcançar com a ventilação.

A assimilação dos alimentos após as transformações biológicas realizadas, fornece continuamente o calor

necessário ao equilíbrio metab6lico do organismo. Essa quantidade de calor produzida aumenta conforme

os esforços despendidos. Assim, um homem em repouso (sentado, parado) desenvolve cerca de 100 kcallh,

ao passo que em march.a rápida, digamos a 6,S km/h, desenvolverá cerca de 3S0 kcallh. O corpo humano

não tem porém condições de armazenar calor à medida que o mesmo vai se produzindo, uma vez que

a temperatura interior ou subsuperficial deve situar-se pr6ximo a 37 C,e a superficial, a 36,S C.

Deverá portanto haver uma permanente eliminação do excesso de calor formado, o que ocorre através

da pele, e esta eliminação deve fazer-se à medida e tão rapidamente quanto o calor vai sendo produzido.

É necessário que isto aconteça para que a temperatura do corpo não seeleve a ponto de ameaçar o organismo

\:Omum acidente circulat6rio-respiratório. Quando no ambiente local faz frio , a perda de calor do corpo

se processa rapidamente, mas se a temperatura ambiente for elevada, o corpo humano passa a aquecer-se.

O ar em movimento favorece a trans fe rênc ia de calor a través da pele, de modo a e liminar o excesso de

calor produzido pelo corpo ou adquirido pelo mesmo em conseqüência do calor reinante no ambiente.

Para que, em um clima tropical, seja possível trabalhar em condições ambientais necessárias primordial-

mente à saúde e secundariamente à produtividade, deve-se procurar atender a condições adequadas de ventila-ção. Às vezes se imagina que o problema da venti lação industrial se relaciona apenas com a remoção de

substâncias nocivas ao organismo, as quais possam encontrar-se no ar.

Entretanto, é preciso atentar para o fato de que condições ambientais adversas de calor, traduzidas

por uma tempera tura e g rau de umidade e levados ou uma secura excessiva do ar e ba ixa tempera tu ra ,

podem, em prazo maior ou menor, minar e abalar a resistência do organismo, favorecendo o estabelecimento

de uma série de doenças.

3.2 FORMAS DE TRANSMISSÃO DE CALOR

Para uma melhor compreensão do modo segundo o qual o ar em movimento é favorável ao conforto

ambiental , convém lembrar que a temperatura do corpo é regida por três processos fís icos de transmissão

decalor: a

radiação,

a

convecção

e a

evaporação.

A liberação de calor porconvecção e evaporação é considera-

velmente influenciada .pelo movimento do ar.

3.2.1 Radiação ou irradiação

O co rpo humano tr an smit e ou r ec ebe c alo r po r r ad ia ção , c on forme sua tempera tu ra s ej a maio r ou menor

que a s d as s upe rf íc ie s ex ist en te s no amb ient e. Ass im , s e a s p are des do amb ient e fo rem f ri as , o co rpo humano

EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA 27

perderá calor por radiação ou irradiação (como às vezes se diz) para as mesmas. Se as superfícies forem

mais quentes do que a pele, a temperatura do corpo aumentará por efe ito da rad iação. A t rans fe rênc ia

de calor por radiação depende pois das temperaturas do corpo e dassuperfícies circundantes, masnão necessita

da movimentação do ar para que se processe, uma vez que a propagação se realiza sob a forma de energia

radiante. Quando esta energia radiante atinge a superfície do corpo, transforma-se em calor.

A emissão de calor por radiação pode ser calculada pela equação

I

Q d = a,ad S d P

(lho-t.r) I

sendo

Q d

arad

S d

P

a emissão de calor por radiação (kcal lh);

o coefi ci en te de t ransmissão de calor por radiação pelo homem ves tido (kcal lm2h q;

a super fí ci e do corpo (m2) efi caz para a radiação;

a relação de ângulos da radiação do homem sobre o volume ambiente total (coeficiente de

radiação) ;

a t empe ra tu ra super fi ci al méd ia do homem vest ido; e

a t empe ra tu ra super fi ci al méd ia d as s uper fí ci es do l oc al ( C). .

tho

t

A radiação se realiza sob forma de ondas do tipo das eletromagnéticas e não necessita de ar nem outro

qualquer meio intermediário para se propagar.

Para se evitar a incidência da radiação proveniente de massas de metal ou vidro em fusão, colocam-se

anteparos entre a fonte emitente e o trabalhador. O anteparo reduzirá o efeito do calor radiante, pois refletirá

a maio r par te do mesmo para o ambien te , reemi tindo sobre o operador apenas pequena par te do calor

radiante que foi absorvido. .

3.2.2 Convecção

Quando a temperatura do ar amb iente é infer io r à da pe le , p roces sa-se uma perda de calor do corpo

para o ar por efe ito de condução e de convecção. A condução se dá pelo con ta to do corpo com a pelí cu la

de ar que o envolve. Isto porque, na condução, o calor se propaga de molécula a molécula sem transporte

de massa.

Quando o corpo humano se encontra em repouso e o ar circundante se acha tranqüilo , o ar que estiver

imediatamente em contato com a pele se aquece, de modo a ficar com a temperatura da pele. Inicialmente,

verifica-se um fluxo de calor através dessa camada de ar por condução. À medida que isto vai ocorrendo,

a t rans fe rênc ia de calor da pe le para o ar vai se amortecendo. Se o ar aquecido pela pe le for removido

por uma corrente de ar, estabelece-se como ar ambiente umacorrente de convecção; a velocidade da convecção

aumentará e a temperatura do corpo irá diminuindo. Isto explica por que a corrente de ar proporcionada

por um venti lador produz sensação de frescor. Convém repetir que se a temperatura ambiente do ar for

inferior à da pele, haverá uma transferência de calor por condução e convecção para o ar. Se entretanto

a temperatura do ar for sens ive lmente maior que a da pele, o calor do corpo sofre rá um aumento por

efeito da convecção.

As correntes de ar po r convecção se rea li zam porque o ar quente, s endo de menor densidade que

o ar f rio, t ende a e levar-se , à medida que o ar f rio, mais denso, desce, ocupando o espaço do ar quente

ascendente.

3.2.3 Evaporação

Nem sempre a perda de calor do corpo humano po r radiação e convecção é suf ic iente para regular

a temperatura do corpo. Então, entram em atividade asglândulas sudoríparas , de modo que o corpo possa

vi ra perder calo r po r efe ito da evapo ração da umidade que se forma na pe le . S imul taneamente com a

transpiração, ocorre um fenômeno de mudança de estado fís ico, com a transformação do suor em vapor

d água. Mas para que isto aconteça, é necessário que ocorra uma certa absorção de energia.

Essa energia é fornecida pelo calor da superfície da pele, cuja umidade está sendo evaporada, e vem

a ser o

calor latente de vaporização.

De um modo s imples podemos dizer que à medida que a umidade



'

I

'

.

~

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I lil

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I

E

I

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i

1m,

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i~',

I~

ImlII


:r

I:,

I,

I

11

evapora sobre uma superfície quente, extra i calor , res fr iando a superfície. O corpo e limina quantidades variáve is

de água, e em casos extremos e que só podem ocorrer excepcionalmente, pode chegar a eliminar até 3

I e m uma hora e um total máximo de 6 I p or dia.

Convém recorda r que calor latente é calor aplicado na mudança de estado fís ico, sem que ocorra s imultanea-

mente variação da temperatura, e que

calor sensivel

é aquele que se manif esta pela exi stência de uma cer ta

t emperatura ou po r uma var iaç ão d a mesma.

A e liminação desse calor laten te docorpo se real iza portanto pela evaporação do suor da pele. A veloc idade

segundo a qual o calor é eliminado depende da rapidez com que se processa a evaporação, a qual por

sua vez depende da capacidade que o ar possui de eliminar a umidade que nele vai se formando com a

evaporação.

Quando o ar se encontra parado, a camada do mesmo em contato com a pele e a que fica entre a

roup a e a pe le f icam prat icamen te s aturada s de umida de , e po rt an to n ão po ss uem mai s êond iç õe s de ab so rv er

a umi dade existent e na pel e. Por consegui nt e, o suor evapora mais lentamente do que vai sendo formado,

e a pe le f ic a molha da d e suor . Nes sa si tu aç ão , h á uma t ran sferên ci a de ca lo r p or c ondu çã o at rav és d a camada

s up er fi ci al d e a r s ob re a pe le .

Fazendo-se i ncidi r cor rentes de ar sobre a pele, a camada de ar j unto à mesma, saturada de umidade,

dispersa-se, e portant o a per da de calor por evaporação mel hora. Desde que o ar do ambi ente não estej a

ex ce ss iv amen te impregnado de umidad e, e, ev id en temen te , n ão e st ej a s aturado, um mov imento d e a r, c om

certa veloci dade, conseguir á evaporar o suor sobre a pele mais rapidament e do que o mesmo está sendo

produzido , conduzindo a uma sensação de certo bem-estar .

Resumindo: O m ov im en to do a r t em po r ef ei to;

a) acelerar a perda de calor por convecção;

b) auxiliar o corpo a dissipar o c alor for ne cido p or c on du çã o n a c amad a d e a r s up er ficial d a p e le ;

c) a ux il ia r a p er da d e c alor p or I ra ns pira çã o p er mitind o a o h omem s up or ta r tempe ra tu ra s a té c er to p on to

elevadas.

O movimento do ar é necessário não somente para remover o calor por evaporação, mas também para

controlar a intensidade da transpiração. Uma transpiração excessivadebilita o organismo humano, principal-

mente devido à perda de sais minerais. Até mesmo em temperaturas moderadas é conveniente provocar-se

um cer to movimento de ar para ace lerar a perda de calor do corpo po r convecção, de modo a reduzi r

a tr~~piraçã~.

Em locais onde a temperatura varia de 21

a U C

um deslocamento de ar com velocidade de 12m/min

provoca uma sensação refrescante, confortável, desde que as pessoas estejam realizando atividades fracas.

Em locais mais quentes, proximidade de fornos, estufas etc. ou onde se realizem trabalhos mais intensos,

a velocidade do arpoderá ter que chegar a 30e até 130m/min e até maispara que sepossam obter condições

suportáveis.

A Fig. 3.1 mostra a zona de bem-estar considerando a temperatura do ar local e sua velocidade, segundo

o autor Roedler. O gráfico não considera porém a umidade relativa do ar no recinto.

Se o ar se encontrar com elevada umidade, mesmo que se aplique ventilação comvelocidade considerável,

não será possível conseguir a evaporação nas condições necessárias. O conforto ambiental só se tomará

possível com a remoção da umidade do ar, e esta remoção constitui um dos objetivos básicos das instalações

de climatização, isto é, de ar condicionado, embora em certos casos de venti lação industrial também se

aplique

Para uma umidade relat iva do ar moderada, pode~se ter uma idéia do bem-estar proporcionado pelo

ar em movimento comparando e exprimindo seu efeito em função da diminuição da temperatura do ar

(medida com o termõmetro de bulbo seco) que produziria o mesmo efeito refrescante caso este est ivesse

calmo.

Ass im, se o ar ambiente se deslocar , por exemplo, a uma ve loc idade de 2,2 m/s em contato com a

pele, produzirá o mesmo efeito que o ar parado com uma temperatura de'S'C maisbaixa que a do ambiente.

Segundo a ABNT, para ambientes normais a velocidade do ar em determinadas zonas nos recintos

deve estar compreendida entre

1 S

e 1Sm/mino Se houver captores de poluentes no recinto , no local

de captação a velocidade do ar ambiente deverá ser no máximo de 15a 22m/min (50 a 75 fpm).

A emissão total de calor por uma pessoa trabalhando em um escri tório com temperatura de 20'C e

umidade relativa de 40a 60 se compõe de:

'\1

~I

, t

Emissão de calor por irradiação 54 kcallh

Emissão de calor por convecção e condução 26 kcal/h

Emissão de calor por evaporação 23 kcal/h

Emissão total de calor 103kcallh

EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA

29l I

50

(

(

\

~

S

,

Temperatura do ar local(OC)

Flg. 3.1 Zona de bem-estar para valores da temperatura doar local e velocidade do ar, segundo Rocdler.

Tabela 3,1

Velocidade do ar

m/s m/min ftlmin

Sensação de resfriamento

equivalente

0,1

0.3

0,7

1,0

1,6

2,2

3,0

4,5

6,5

6

18

42

60

96

132

ISO

270

390

20

59

138

197

315

432

590

885

1.279

O'(ar parado)

I'

2'

3'

4'

5'

6'

7'

8'

A Fig. 3 .2 permite obter os valores aproximados das quantidades de calor emitidas por uma pessol.

numambiente sob certa temperatura e de acordo com sua ocupação.

t

EXEMPLO 3.1

Qual a emissão de calor de uma pessoa num recinto a 25'C, realizando um trabalho leve?

Solução

Ent rando no gr áfi co da Fig. 3. 2 com

temperatura do local =

25 C

vê-se, pelas linhas tracejadas (qu1

correspondem a traba lho moderado), que teremos :

80 k ca l d e c alor emi ti do po r c onv ec çã o e i rr ad ia çã o e

225 - 80 = 14S kca l para emissão de calor por evaporação na transpiração,

225 kca l para emissão total de calor (soma de Q.. ,p + Q,onv .'ÇIO+ irrad iação).

.

40

.....

..

I I DESAGRADÁVEL

e 30

u

11:

g 20

bI

Q

Q

g

10

..J

111

>

o

12 14 16

18 20 22 24

26

28



l

i

i

il

i

.

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.

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I

I

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IJ

I,

I~

. I.

~\

<

30


o

1<&

1ft

'

:&

111

Fig. 3.2 Emissão de calor por pessoa em função

da temperatura local , para ocupações diversas

(VDI, Dusseldorf, 1968).

liSO

- TRABALHOESADO

-- TRABALHOLEVEOUMODERADO

SENTADO,EM REPOUSO

250

~

,

'ii

200

(,)

~

--

11:

50

o

.J

C(

u

1 I100

50

O

O 5 10 15 20 25 30

TEMPERATURA DO LOCAL (O C)

35

3,3 UMIDADE ABSOLUTA E UMIDADE RELATIVA

.,

A unidade de med ição da umidade absoluta i sto é , da quantidade total de umidade p resente no ar,

é o grama. Nos EUA e em outros países, emprega-se como unidade de umidade o grain ou grão medida

ant iga de peso , rel ac ionada ao peso de um grão de tr igo . Uma l ib ra de água contém 7.000 grãos. Um

quilograma de água corresponde a 15.542grãos.

A umidade que geralmente se cons idera na prát ica é a umidade relativa ou seja, a relação entre o

número de gramas de umidade existente em um m3de ar num determinado ambiente e numa determinada

tempera tura, e a quant idade máxima de gramas de umidade que o ar nessa mesma tempera tu ra poderá

conter quando estiver saturado.

Ass im, po r exemplo, um met ro cúbico de ar a 27 'C pode con te r, no máx imo, 25 ,4 g ramas de água .

Se contiver 12gramas e a temperatura for a mesma, a umidade relat iva será de

12

= 0,47 ,ou seja, de 47%.

25,4

A umidade re la ti va aumenta , port an to , com o con teúdo de água no a r e com a d iminuiç ão da temper at ura

amb ient e. Quanto mai or a umidade r ela tiva do ar , ma is l en to s e t or na o p roces so de evapor ação e , port an to ,

menor será a taxa com a qual o suor evapora do corpo, e chegando à saturação, o ar não terá mais condições

de possibi li tar a evaporação do suor.

Considera.se como faixa de conforto a que corresponde à temperatura entre 22 e 26'C e umidades

re la ti va s entre 45 e 50%.

3,4 TEMPERATURA EFETIVA, T I

A temperatura efetiva é uma grandeza empírica capaz de exprimir em um único índice a sensação de

calor, combinando a temperatura do ar, a umidade relativa do mesmo e sua velocidade.

Suponhamos uma certa temperatura de bulbo seco, uma certa umidade relat iva e uma determinada

velocidade do ar. A temperaturaefetiva correspondente a essascondições seria a temperatura do ar praticamente

parado (10 cmls) , s aturado de umidade e que provocari a a mesma sensação de calor ou frio que aque la

verificada nas condições dadas.

EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA 3J

Vê-se, portanto, que a temperatura efetiva não pode ser medida diretamente com instrumentos. Uti li -

zam.se, para sua determinação, diagramas, nos quais, entrando-se com os valores das temperaturas dostermô-

metros de bulbo secoe de bulbo úmido e davelocidade doar, obtém-se o valor da temperatura efetiva,

Empregam-se duas escalas de temperaturas efetivas:

-

a da temperatura efetiva normal aplicável ao homem vestido (Fig. 3.3);

- a da temperatura ef etiva básica; correspondente ao homem sem roupa da cintura para cima (Fig.

3.4).

EXEMPLO 3.2

Qual a temperatura efetiva, sabendo-se que a temperatura do termômetro de bulbo seco é de 24,4'C

( ..76'F) e a do termômetro de bulbo úmido é de 16,7'C (=62 'F ), admit indo uma veloc idade do ar de 0 ,50

mls (30,0 m/min = 98,4pés/min) e supondo a pessoa normalmente vestida?

Solução:

No ábaco da Fig. 3.3, ligando-se os valores76'F e 62'F por uma reta, encontra-se na linha correspondente

120

110

100

íP40

1 pli/min. = 0,3048 m/mino

= 0,005 m/s

Flg. 3.3 Escala de

temperatura efetiva normal

para pessoas em repouso e normalmente vestidas.

3

l2

8

4

3

90

-

..

..iJ-

H/IX1

.

..

-

o

o

i

o:>

80 o

..

...

:>

..

..

o

:

:>

..

..

a:

..

..

:li

..

60 ..



~i

Q

31


à velocidade aproximada de 100 pés/min um ponto que pertence à reta de temperatura efetiva de 69°F ==

ZOOc.

EXEMPLO 3.3

Se o operário estivesse trabalhando sem camisa, nas mesmas condições do Exemplo 3.3, qual seria

a temperatura efetiva?

Solução:

Uti li zando o ábaco da Fig. 3.4 e ent rando com os valo res 76'F (bulbo seco) , 62 'F (bu lbo úmido) e

v = 100 pés/min, achamos a temperatura efetiva de 65'F (18,3'C).

~

li,

°

R

~--......

---...........

--

li,

°

o

Q

i

.:;)

80 o

ID

..J

:;)

ID

1&1

Q

70 a:

2

1&1

...

60

50

40.

30

Fig. 3.4 Temperatura

efetiv ásic

(para homens sem roupa da cintura para cima).

EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE UMA PESSOA -- 33(

(

3,5 VENTILAÇÃO PARA O CONFORTO TÉRMICO

A compreensão dos benefícios da ventilação para o conforto humano supõe o conhecimento de certos(

fatos relacionados com o comportamento do organismo humano em face de variações da temperatura. Nã~

abordaremos a questão naprofundidade e extensão queo estudo de instalações de ar condicionado aconselharia,

mas apenas enfocar emos o ef eito da ventilação na promoção do confor to térmico para o homem. \

Os mamíferos e, portanto, também o homem são homotérmicos, isto é, conseguem, até certo ponto,

manter uma temperatura relativamente constante para seu corpo, independentemente da temperatura dor

ambiente em que se encontram.

Como sabemos, a temperatura média superficial do corpo humano é de 36,5'<: , admitindo-se mesmo

que até 36,8'<: se possa considerãr normal a temperatura. .

Para que o homem possa manter o equilíbrio térmico é necessário quea temperaturà interna seja aproxima\

damente I'C acima da temperatura superficial do corpo.

Podemos exprimir o equilíbrio térmico no organismo pela igualdade: quantidade de calor produzido{

pelo corpo = quantidade de calor despendido pelo mesmo para atender ao metabolismo + quantidade perdida

pelomesmo para o exterior. A quantidade de calor trocada entre o corpo humano e o ambiente depende: .

-

da diferençade temperaturasentre os dois;. '

-

da pressão de vapor d'água do ar ambiente próximo à superfície da pele.

35°

o~o o'

'0

,,0

r '

i

~oolo

..0°\0

,~oo'

.,polo

0.

.\

u

~ 30°

g

i

-:I

o 25°

m

..J

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ID

I I 20°

°

11:

...

1&1

a l5°

<o

a

11:

1&1

I-

o 10°

Q

111

...11:

g

5°

~

10° 15° 20° 25° i Ia o 35°

VALORES DOTERMÔMETRODE8ULBO SECO (OCI

40°

rJ8

~

ZONA MÉDIA DE BEM-ESTAR NO INVERNO

ZONA MtDIA DE BEM-ESTAR NOVERAo

BEM- ESTAR ÓTIMO NO INVERNO

BEM

-

ES TA R ÓT IM O NO VER lO

ZONA DE BEM-ESTAR NO VERAD

ZONA DE BEM-ESTAR NO INVERNO

PERCENTAGEM DAS PESSOAS OUESE SENTEM M

TEMPERATURAS EFETIVAS

UMIDADE RELATIVA

. (

A

B

C-O

E

F

Flg. 3.5 Zonas de bem-estar (segundo Yaglou).

I

't

'I

1'1

I

::I

r



~

Li

I

~ i

..

'

~

':

::

l

I

i

I

,

l~

t .~

.

,

.1

,~

;t,

;. tI

I : I :

1\ l

il

,

34


o o rgan ismo humano poss ui um mecani smo de au to -re gul ar iz ação, n ec ess ár io par a que poss a adap ta r- se

a condições ambientais desfavoráveis.

O comando re sponsável p el o con tro le de t ermo rr egu la riz aç ão é pr opo rci onado pel o hipotálamo que

por sua ação sobre a hipófise controla t ambém as a tividades vasomotoras , hormonais , humorai s e metaból icas .

Para manter o caror do corpo em um ambiente frio, realiza-se uma vasoconstrição periférica, de modo

que o o rganismo não tenha t endência a uma el evada d is si pa ção de c alo r. Com o abaix amen to da tempera tu ra

da pele , f ic a re duzid a a perda de ca lor do o rganismo par a o ex ter io r.

Quando, pelo contrário, o ambiente é quente, para realizar uma dissipação de calor pelo efeito da

evaporação do suor rea li za-se uma vasodil at ação cutãnea . As glândulas sudor íparas , est imuladas pelas ramif i-

cações do sistema neurovegetativo, secretam o suor, cuja evaporação reduz a temperatura superficial do

corpo.

,

A

evapor aç ão do suor é o mei o pe lo qual o o rgani smo se p ro te ge con tra um calo r exces sivo do amb iente ,

mas uma sudo res e exc es si va pode te r, como de sfe cho, um acid ent e c ir cul at óri o, fa to que tem oco rr ido com

operários que t raba lham em alimentação de cable iras , fornos e estufas .

A Fig. 3.5 apresenta o gráfico de Yaglou publicado pela Sulzer e que permite conhecer as zonas de

conforto

ou bem-estar no verão e no inverno, supondo o arparado, par tindo do conhecimento das tempera turas

dos te rmômet ro s de bulbo s eco e de bulbo úmido (e , po rta nto , da temper at ura e fe ti va normal ).

°F

CARTA DE CONFORTO DO AR PARADO

80

26 1oC

...

;;;

I

It

' 70

~ 21,l°C

o:

C>

::E

...

o

c

~

80

r~'60CI

c

..

o:

:;) ~o

~ 10°C

o:

~

::E

'

...

j

l

i,

60 70 '8Ó 90

l5 aGe tI loe 26 7oC 32~oC

TEMPE RA TURA DO B UL BO S ECO E M G RA US FAHRE NHEIT

100°F

37 8°C

~

f[JJ}JJJJJJ

ZONA DECONFORTO

MÉDIO NO INVERNO

- LINHA DE CONFORTO

IDEAL NOINVERNO

- ZONADE CONFORTO

MÉDIO NO V ERÃO

-

UNHA DECONFORTO

IDEAL NOVERÃO

---

Flg. 3.6 Á baco de Houghten de con forto para verão e inverno,

,-

EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE-UMA.PESSOA 35

Pelos

g ráf ic os A e B, nas e sc al as C e D vê -s e a per centa gem de pess oa s que p res umivelmen te se sentir ão

bem nes sas condições .

EXEMPLO 3 .4

A temperatura do bulbo secoé de27'C, e a do bulbo úmido é de 18'C. Quais osvalores da temperatura

efetivae da umidade relativa? Qual a percentagem de pessoas que se sentirão bem nessas condições?

Solução:

Entrando comosvaloresde27'C (bulboseco) e de 18'C(bulboúmido),obtemos o ponto P (não representado).

Seguindo a linha inclinada que passa por

P

achamos à direi ta uma umidade relat iva de 42 . Na escala

E, vemos que a tempera tura efe tiva é de 23 'C. No gráf ico A, escala C, vemos que, no verão, 70 das

pessoas se sentiriam bem nas condições propostas. No gráfico B correspondente à zona de bem-estar no

. inverno, vemos, na escala D, que ninguém se sentiria confortável nessascondições.

Pode-se também usar o ábaco de conforto térmico para verão e inverno, proposto por Houghten, muito

uti lizado em projetos de conforto ambiental , no qual as temperaturas são expressas em graus Fahrenheit

(Fig. 3.6). Entrando-se com as temperaturas dos termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido, verifica-se

secorresponde à zona de conforto no verão ou no inverno, conforme o caso. Acha-se também a umidade

relativa e a percentagem de pessoas que se sentiriam confortáveis.

3.6 METABOLISMO

É definido comoo conjunto das transformações que os organismos vivos provocam nas moléculas de

seus alimentos, quer para construir suas próprias estruturas celulares ( anabolismo ), quer para libertar

a energia necessária ao seu funcionamento vital ( catabolismo ).

O balanço energético desse conjunto de transformações é que na realidade constitui o metabolismo

saldoentre a assimilação e a desassimilação.

Metabolismo basal é a produção calórica por metro quadrado de superfície corpórea de um indivíduo

,

em repouso, em jejum e em equil íbrio térmico com o meio exterior. Corresponde à quantidade mfnima

de energia despendida para a manutenção da respi ração, c irculação sangüínea , per is ta lt ismo, tono muscular,

tempera tu ra corpora l, a ti vid ade gl andula r e outr as funções do o rgani smo. É dete rminado em cl ín ic a méd ic a,

porque fornece indicação sobre a importância das combustões, as quais estão ligadas ao funcionamento da

g lându la ti re óid e; su a med ida permite apre ci ar a s di sf unçõe s, pa ra mais ou para menos, do funci onament o

da ti re óid e. Sua ava lia ção s e mede em qu ilo ca lo ria s por metr o quadrado de super fí ci e co rpo ral e por hora ,

e s eu val or se s it ua em t orno de 37 qu ilo ca lo ria s pa ra o homem adult o e de es ta tu ra méd ia .

Segundo Missenard, o homem padrão , conforme a atividade que desempenha, emite uma certa quanti-

dade de c al or cujo valo r aproximado s e encon tra na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 Em issão média de calor por um homem

de por te médio , segundo Missenard

Deitado

Sentado e imóvel

De pée imóvel

Vestir-se e despir-se

Pequena atividade de pé

Escrever à máquina (depressa)

Executando um trabalho pouco fatigante, de pé,

atrás de um balcão

Encadernador

Trabalho leve de bancada

Carpin teiro

Empregado de mesa

Marcha, velocidade de 5 kmlh

Dança oumarcha a uma velocidade de 6.5 kmlh

Pedreiro, canteiro

Operário serrando madeira

Corrida a uma velocidade de 8.5-9 kmlh

Esforço máximo segundo a força e resistência

individuais

kcallh

74

96

108

118

140

142

150

155

215

240

250

270

350

375

450

580

75011 200



36


<.

\

4

entilação eral

c..

Para efe ito do cálculo do calor metaból ico, o homem padrão vem a ser : jovem; f ís ico e saúde super iores

ao normal e ac lima tado ao c al or ; pe so: 70 kg f; a lt ur a: 1,73 m; super fí ci e do corpo: 1,86 m2.

Para a s mul he re s, a emi ss ão de ca lo r a tinge 85% dest es valo re s; pa ra as c ria nç as, 75%.

A Tabela 3.3 apresenta indicação do suprimento de ar externo necessário por pessoa. de acordo com

o t ipo de local ou ocupação.

Tabela 3.3 Quantidades recomendadas de ar externo por pessoa

Pés'/min/pessoa

Tipo de espaço ou ocupação.

locais de grande pé direito. tais como auditórios. lojas de departamento.

salas com proibição de fumo

Apartamentos, salas com pouco fumo

lanchonetes. cafeterias, escritórios, salas dejantar públicas. restaurantes:

salas com fumo moderado

Escritórios particulares, salas com fumo abundante

Sala de conferéncias; salas cheias de pessoas fumando abundantemente

Para não-fumantes

Para fumantes

- r

4.1 CONCEITUAÇÃO

A venti lação geral consiste na movimentação de quantidades relat ivamente grandes de ar através dJ

espaçosconfinados, coma finalidade de melhorar as condições do ambiente graçasao controle da temperatura(

dadistribuição e da pureza do ar e, em certos casos, também da umiclade. Costuma-se classificar a ventilação

geral em: (

4.1.1 Ventilação geral para manutenção do conforto e eficiência do homem

I

Res ta bel ec e, p ar a is so , a s condiçõe s dese jáveis pa ra o ar , a lt era da s pela pr es enç a do homem; pe lo aquec i-

mento devido a equipamentos ou a condições c limatéri cas; ou pelo res fr iamento do ar devido a cer tas ins ta lações

ou ao c lima. É de signado t ambém como

ventilação. geral de ambientes no.rmais.

(

4.1.2 Ventilação geral visando à saúde e à segurança do homem

Controla a concentração ambiental de gases, vapores e partículas. É o que se pretende nos ambiente~

industriais para diluir contaminantes gerados em um recinto quando não é possível capturar o contaminante

antes que o mesmo se espalhe, e, por isso, é conhecida como

ventilação geral diluidora,

ou

ventilação po.~

diluição.

Pode-se realizar a ventilação geral por um dos seguintes métodos: (

-

admissão e exaustão naturais do ar;

-

insuflação mecãnica e exaustão natural;

- insuflação natural e exaustão mecãnica;

- insuflação e exaustão mecânicas. É o

sistema misto.

(

Veremos em que consistem estes métodos, mas trataremos neste capítulo apenas do primeiro método

mencionado. (

4 .2 ENTRADA DE AR E EXAUSTÃO NATURAIS

(

A vent il ação natural consi st e em proporcionar a ent rada e a safda do ar de um ambien te sob uma

formacontrolada e intencional graças a aberturas existentes para esse fim, como é o caso de janelas, porta Í

elantemins.

A ventilação natural é objeto das considerações que se fazem na elaboração do projeto de arquiteturi

esebaseia nas constatações de que:

.

r

a)

O fl uxo de a r que penet ra ou s ai p el as abe rt ura s de um pr édi o por ven ti la ção natu ra l d epende :

- da diferença entre aspressões existentes noexterior e no interior do prédio ou recinto;

-

da res is tênc ia oferecida à passagem do ar pelas aberturas .

c

- -

- -- - --

--

5~0

10-15

15-20

20-30

30-60

5-7.5

25-40

-Não s e prevê uso de equ ipamento de l impeza de ar. O espaço não deve s er inf er io r a 150pés\ /pes~oa

ou ISpés'/pessoa.

. .O l im it e i nfe ri or é o m ín imo e o l im ite su pe ri or é o re comend ado ( Pany . F .. Indu.uriul Hygi~n *

and To:xicology,

2ttdedition. Interscience Publishcrs. 1967).

Tabela 3 .4 Pad rões de vent il aç ão ge ra l

pés'/min/pessoa

pés'/min/pé2 de

piso (mínimo)

0.25

1.0

4.0

1,25

(Carrier Air Conditioning Cu..

Hundbook of Air Comlilioll;ng Systtm f ts;gn .

Aplicação

Fumo

Recomendado

Mínimo

Bares american bar

muito

30

25

Corredores

-

-

-

Salas de diretoria

Excessivo

50

30

lojas

Considerável

10

7.5

Fábricas (geral)

nenhum

10 7,5

Garagens

Cozinhas e restaurantes

laboratórios Algum

20

15

Salas de reuniões

Excessivo

50

30

Escritórios gerais

Algum

15

10

Restaurantes (cafeteria)

Considerável

12

10

Restaurantes (salas de jantar)

Considerável

15

12

Salas de aula

Nenhum



38


> 1.3-2.0H

H

a ~

Chaminé a lta e en tra da d e a r pe to t t o

DEFICIENTE

Chaminé com peqlJeno altura em relac;iro ao prédio entrado pelo

te to e p el as J an el as

Fig. 4.1 Venti lação natural em prédio (ACGlH). Efeito de t iragem com chaminé.

b) A di ferença de p ressão é uma conseqüência da ação d ireta do

vento

sobre as paredes e cober turas e

da

diferença entreas densidades

do ar noexterior e nointerior doprédio (efeito dechaminé).

As posturas municipais em geral estabelecem algumas exigências mínimas para orientação do projeto

arquitetõnico, entre as quais citamos:

- A superfície i luminante natural dos locais de trabalho deve ser no mínimo de um sexto ou um quinto

do total da área do piso (conforme o município).

- A área de ventilação natural deve corresponder no mínimo a 2/3 da superfície iluminante natural .

Denomina-se

ventilação por gravidade

o sistema de venti lação natural pelo qual o deslocamento do

ar é provocado por aberturas situadas na parte superiqr do ambiente ou da edificação (lanternins, p . ex.)

e pela diferença de densidade do ar. Aplica-se a edifícios industriais, ginásios desportivos, garagens, salas

de aula e até mesmo a edifícios públicos e habitações.

Quando não for possível adotar o sistema de ventilação natural, seja pelas características das atividades,

presença de poluentes, exigência de que o ambiente seja fechado, seja por imposição arquitetõnica, que

não aceite lanternins,

brise-soleil

e outras aberturas, tem-se que adotar a ventilação mecânica.

Observações:

- Qualquer que seja o sistema de ventilação que se aplique, deverá prever a remoção do ar contaminado

do recinto, mas de modo a não causar prejuízo à vizinhança.

- A d iferença de e levação ent re a a ltura média das tomadas e das sa ídas de ar ( jane las) em relação

ao piso do prédio deve ser a máxima possível, para que o resultado obtido seja bom.

Pode-se dividir o estudo da

ventilação natural

em três partes:

-

venti lação devida à ação do vento;

- ventilação devida à diferença de temperaturas;

- vent il aç ão pel a a ção comb inada da a ção do vento e da d if ere nç a de temper atu ra s.

Conforme o projeto, a localização e a posição do prédio, dependendo das condições atmosféricas e

climáticas, poderá haver predominância da ação do vento ou do movimento do ar decorrente da diferença

de. tempe~at~ra. Sob certas c?ndições, estas ações se somam. O projeto de localização de aberturas como

. brlS~-solells, }ane la s e l an te rnl ?s deve se r f ei to pr ocu rando cons egu ir que o s ef eito s f avorávei s à vent il aç ão

devidos à aç ao do ven to e da d if er ença de tempera tu ra s s e somem e não s e contr aponham.

Vejamos os t rês casos acima refer idos :

VENTILAÇÃO GERAL

39

4.3 MOVIMENTO DO AR DEVIDO AO VENTO

Para que se possa tirar partido da ação do vento devem-se projetar as aberturas de entrada do vento

volt ad as, ev identement e, p ar a o la do dos ven to s p redominan tes ( zona de pressão positiva .

As saídas de ar d .evem ser colocadaS\em regiões de baix~ pressão ex.te rior , como por exemplo:

- nas paredes lat erai s à fachada , que rec 'e .be a ação dos v<; rt tospredommantes ;

-

na parede oposta àquela que recebe a açã~dos ventos predominantes.

As saídas podem consist ir em lanternins e-clarabÓias venti ladas, colocadas em locais dos telhados e

coberturas onde a pressão é mais baixa, por ser maior aí a velocidade do vento.

As chaminés representam a solução para a saída de gases ou ar em temperatura tal que sua densidade

menor permita. sua elevação até a atmosfera exterior.

Como se sabe, as condições do vento não são sempre as mesmas, variando em intensidade e direção

ao longo do ano e mesmo no decu rso das 24 horas d iári as . Por is so, a vent il ação natural pe la ação do

vento não oferece garantia de uniformidade, o que não invalida sua adoção em muitos casos, desde que

o ar interno não contenha poluentes. Conhecendo-se a velocidade média sazonal dosventos locaise adotando-se

50% de seu valo r como base para cálculo, pode-se de terminar a vazão Q de ar (pés cúb icos po r minu to)

que ent ra em um rec into a través de aberturas de área total

A

(pés quadrados), quando a velocidade do.vento for igual a

v

(pés/min). Para o cálculo de

Q,

usa-se a fórmula 4.1, com as unidades referidas:

I

Q=~ A v

I I 4.1 I

A grande za r pé um f at or que depende das c ara ct er ís ti ca s da s abert ur as . Pode- se adota r:

rp = 0, 5 a 0,6, considerando ventos perpendiculares à parede onde estão as aberturas, e

rp = 0, 25 a 0, 35, quando os ventos forem diagonais em relação à empena.

12 coso

VENEZIANA

32 cos o

P QU O

COLCHAo

DEAR QUENTE

1-

AR QUENTE

62 coso

SAloA AONlvE OA AJE ou fORRO.

REDUZ COLCHÃOE AR QUENTE

SUPERIOR.

FIg.4.1 Casostípicos de ventilação natural em galpões.

211 coso

42

coso

72 CO SO

:~:~~~::~MM ~g~~H cJ~:~R

QUENTE

52 cos o

82 c oso

J AN E L A S N A MES MA A LT UR A

E LANTER flN



li'

111:1

I

;

~

'

I

Ir'

i 1

,

1

,

itul

I

40


EXEMPLO 4.1

Qual a vazão de ar que penetra em um recinto perpendicularmente a uma parede onde existem quatro

aberturas de 4 m x 1,50m, sendo a velocidade média sazonal dovento de 2,0 m/s?

Solução

A área

A

é igual a 4 x (4 x 1,50) = 24 m2

ou 24 x 10,7 ... 258 p és2

A velocidade

v

é 0,5 x 2,0 m/s ou.196,8pés/min

Adotemos para , o valor 0,5 (ventos perpendiculares à parede).

A vazão de ar que entra no recinto será:

Q

=

'

.

A

.

v = 0,5 'x 258 x 196,8= 25.287pés3/miri

= 716 m3/min

4.4 MOVIMENTO DO AR NOS RECINTOS EM VIRTUDE DA DIFERENÇA DE

TEMPERATURAS

A menor dens id ade do ar quent e f az com que o mesmo s e e le ve e te nda a e sc apa r po r abert ur as co lo cada s

naspartes elevadas, emlanternins etc. Esse escoamento se realiza pelo chamado

efeito de

h miné

e proporciona

uma vazão dada po r

I

Qc

=

9,4 A Vh Tj- T,)

I I

4.2 1

sendo:

I~I

Qc

= vazão de ar (pés cúbicos/min

-

cfm)

A

= área livre das entradas ou saídas supostas iguais (pe2)

h = distância vertical entre as aberturas de entrada e saída = diferença de alturas (pé)

Ti = Temperatura média do ar interior à altura das aberturas de saída (oF)

T,

= Temperatura do ar exterior (oF)

9,4 = constante de proporcionalidade, incluindo o valor correspondente a 65% para levar em conta

a efetividade das aberturas. Deve-se reduzir este valor para 50% (a constante passa a ser 7,2)

se as condições de escoamento entre a entrada e a saída não forem favoráveis.

4.4.1 Caso de aberturas de tamanhos desiguais

IIi1

il

:11

As'equações acima indicadas se referem a aberturas de igual tamanho, e é nestas condições que se

veri fi ca a maio r vazão de ar por un idade de área. Quando as áreas não forem iguais , deve-se fazer uma

O/o

40

I? 30

z

...

:I

:>

c(

...

Q 20

a

11

j:

z

~IO

IE

2

o

I

2 3 4 5

RELAÇ, tOArDA / ENTRADAOU VICE-VERSA

Fi g. 4 .3 C orr eç ão p ara o c a so d e abe rt ur as d e ent ra da

e saída desiguais Fan Engineering, R. Jorgensen).

6

VENTILAÇÃO GERAL

41<.

correção. Faz-se o cálculo, considerando-se menor das áreas depassagem do ar, e acrescenta-se um aumento (

devaz ão que pode se r obti do com consul ta ao g rá fi co da F ig . 4 .3.

Ass im, s e a r el aç ão ent re a s ár eas fo r 2, v emos que o a cr ésc imo de vaz ão s erá de 27%, cons id er ando-s e

a

áre menor s janelas. '\

4.5 COMBINAÇÃODOSEFEITOS DAAÇÃODOVENTOCOM O EFEITO DECHAMINÉ \

No livro Fan Engineering, de R. Jorgensen, encontra-se o gráfico da Fig. 4.4. aplicável à correção parar

efeitos combinados.

Calculam-se as vazões devidas à ação do vento e devidas à diferença de temperaturas. Somam-se as(

duasvazões e obtém-se OT Acha-se a relação entre Q vazão produzida pela diferença de temperatura,

e

QT

vazão total . Ent rando-se no gráf ico com esse valor da relação, acha-se o fator pelo qual se deve<

multiplicar a vazão devida ao efeito de temperatura para se obter a vazão real dos dois efeitos combinados.

(

,

T

=

Q.

+

Q,

EXERC íc IO 4 .2

Em uma pequena fábrica medindo 30m x 10m x 5 m existem equipamentos dissipando uma quantidade'

decalor igual a 3.000 Btulmin, em uma operação industrial. A temperatura exterior é de 26,7°C (80°F)

e a interior deve ser mantida igual a 32,8 C (910F). . . \

A área das aberturas de ent rada é de 7 m2(75,32 sq .f t) e a das aberturas de saída é de 12m2(129,12

sq.ft). \

O vento sopra perpendicularmenteà fachada,com uma velocidadede 3 kmlh (ou 50 m/min = 164

ftlmin). Pergunta-se: \ (

- Oual a vazão Q necessária para a remoção do calor g~rado no ambiente?,.. .

-

Ouais as vazões correspondentes à ação do vento

Q.

e'à'diferença de témperaturas

Q,?

(

-

Oua l a vaz ão corr es ponden te à a ção s imul tâ ne a do ven to

é

da diferença de temperaturas Q,?

- Quala vazãototalreal QT,? \

- A ação comb inada do vento com a da varia ção de temper at ura se rá su fi ci ent e para r emover a quan tid ade

de calor produzida? {

Solução

1.A vazão Q (pés3/min)necessária para remover o calor ambiente é dada por

I

I C, I I I'

Q

=

[cfm] 4.3

Cp. P '60(Ti- T.J {

7

. (

)

I

(

(

..J

Õ~5

1oI..J

Q~

i~4

cr-

u

: ; . ..

:03

1-&

5~

a.

I Io :t

101

&

~:Sl

~i

.

9-

(

\ ,

o 20 40 10 80

VAZ).ODEVIDAi\ DIFERENÇADE

TEMPERATURA í% DOTOTAL)

Flg .4 .4 Cor reção dos efe itos combinados do vento e da diferença (

de temperaturas Fan Engineering, R. Jorgensen).

100

--J

--

:/

V

/

/

1/

\

\

\

\

\

\

'\

r-....

r---.

--



I'

Ir: \

1m

i

f

li/

IUI;

L I

; I

l ;

I I~ ~I:

42 VENTILAÇÃO INDUSTRIAl.

VENTILAÇÃO GERAL

43

I,

As: 12m2

-

1 . Vazão real QT ,

Temos que fazer a correção levando em conta a simultaneidade dos efeitos da pressão do vento e das

temperaturas. Para isto, entramos no gráfico da Fig. 4.4 com o valor

Q, = 0,34e achamos2,2comoofator

QT

peloqual deveremos multiplicar Q, para obtermos a vazão total real Qi,

QT, = 2,2 X4 .253 = 9.357 c fm

8. A guantidade de calor a ser removida é, conforme o item I, de

Q ' 15.151 cfm.

Mas a ação do vento e o efeito chaminé têm condições de remover apenas 9.357 cfm.

Logo, deverá ser estudada ventilaçãoforçada no recinto, para atender à diferença

15.151- 9.357 = 5.794cfm

I

\

Q,

4.253

- = - = 0,34

QT 12.406

-- -

v : 60 m/min

. .

=---

7 m2: Ac

Im~

ti : 33° C

( 91,40F)

10m

t~ : 26° C

(78,8°F)

5m

, I

;~ ~ ~ \

~ o : . . '~ -. . T~ 0 '0:~~~~T]7...i~.~~:~r

Flg . 4 .5 Dados doExemplo 4 .2 .

sendo

c,

Cp

p

- quantidade de calor a ser removida (Btulhora)

.

c alor e sp ec íf ico a pres sã o c on st an te = 0 ,24 Btul lb. 'F

- massa específicado ar = 0,075 Ib/pé3

3.000x 60

Q=

0, 24 x 0, 075 x 60(91 - 80)

=

15.151cfm

2. Vazão de ar devida à I?ressão do vent o

Cons id eremos p rime ir amen te o s v ão s d as j ane la s de e nt rad a e s aída do ar c omo se ndo igua is :

Q.

rp

A

v

Q.

= <pA .v.

= O,55-vento perpendicular à parede

=

7 m2 = 75,32sq.ft

-

é a menor das duas áreas de janelas

= 164ft/min

= 0,55x 75,32x 164= 6.794cfm

3. Vazão de ar devi da à dif er ença de t emperaturas pel o

efeito chaminé.

Como vimos (fórmula 4 .2 )

Q, = 9,4 . A . Vh (T, - T,) (h. empés)

Q, = 9,4x 75,32x v'3,28(91

- 80) ';; 4.253cfm

h

é o desnível entre as aberturas de saída e de entrada (em pés). Na Fig. 4 .5 vemos que

h

=

1 m = 3,28

pés.

4 . Co rreç ão d a va zã o d ev id a a o v en to l ev ando em conta qu e as a be rturas de e nt rad a e saída s ão de sigu ai s.

A, (área de saída)

A, (área de entrada)

129,12 = 1,714

= 75,32

Ent rando com est e valor no gráfico da Fi g. 4. 3, vemos que a percentagem de aument o é de 20%.

Teremos, portanto:

Vazão devida ao vento

== 1,2. Q. == 1,2 x 6.794 == 8,153cfm=

Q~

5. Vazão total (técnica Q dev ida à ação s imultãnea do ven to e da d iferença de tempera tu ras

QT

=

Q;

+

Q,

=

8.153 + 4.253

=

1 2. 40 6 c fm

6. Relação entre



I

I

I.

I

I;

I'

,

i

I

I

1

1

'

II

5

sicrometria

Psicrometria é o e st udo das p rop rie dades e c ar ac ter ís tic as do ar e da de terminação das mesmas.

Em Venti lação Indus tr ia l são fei tas referências ou uti li zadas grandezas denominadas psicromét ri cas, r azão

pela qual serão apresentadas as informações que se seguem. Em instalações de conforto ambiental e ar

c ondi ci onado , a p sic rome tr ia se acha s empr e pr esente na e la bor ação de pr oje to s e na execução e manutenção

das ins ta lações . Rememoraremos a lgumas noções que explí ci ta ou impli ci tamente seacham contidas na essência

das quest ões re la cionadas com o re sf ri amen to e o aque cimen to do a r, umid ifi ca çãq e de sumid if ic aç ãQ e tc .

5 .1 RECORDAÇÃO DE NOÇÕES FUNDAMENTAIS DE CALOR E TERMOLOGIA

5.1.1 Calor

I

\11

É uma forma de energia, podendo de certo modo traduzir o estado vibratório molecular de um corpo.

Transmite-se de um corpo a outro, quando entre eles existe uma diferença de nível energético térmico.

Quando se aplica energia calorífica a umasubstância, a energia interna das moléculas da mesma aumenta.

Isto provoca um aumento da velocidade de deslocamento ou vibração das moléculas, havendo em con~e-

qüência aumento na intensidade de calor. A grandeza que mede essa intensidade ou qualidade que um

corpo quente possuimais do que umcorpo frio denomina-se temperatura.

A -273'C (zero absoluto) cessa o movimento molecular, deixando de existir calor.

Não devemos confundir quantidade de calor de um flu ido com sua temperatura. O mar possui imensa

quantidade de calor, porém sua temperatura é pequena. Para compreendermos como isto pode acontecer,

imaginemos dois recipientes: um pequeno, com água a ferver, e um maior, como, por exemplo, um balde

con tendo água fria . Podemos derre te r um pedaço de parafina na água do rec ip iente com água a ferver,

mas não na água fria contida no balde. Concluímos que aquela pequena quantidade de água a ferver possui

uma

qualidade

que a grande quantidade de água chamada

fria

no balde não possui.

Suponhamos, agora, que coloquemos 1 quilograma de gelo na água do balde. O gelo funde lenta mas

completamente. Peguemos um outro bloco de gelo também de 1 quilograma no qual praticamos uma pequena

cav idade e nela despe jemos a água a ferver do pequeno rec ip iente. A fusão do gelo, de início, é ráp ida,

mas apenas parcial ; cessa completamente antes de ser atingida, digamos a metade do quilograma de gelo.

Logo, a água do balde, qualificada de fria, possui alguma coisa a mais do que a águafervendo da pequena

vasilha.

Exprimimos estes fatos dizendo que a água a ferver no pequeno recipiente possui temperatura mais

elevada, porém menor quantidade de calor do que a água contida no balde.

Em outras palavras, o calor é o agente, ao passo que a temperatura é uma qualidade do corpo aquecido,

um modo deser,um estado, um grau, uma intensidade de calor no corpo.

I

I~I

5.1.2 Unidade de quantidade de calor

~

I

i

Usam-se asseguintes unidades para medir a quantidade de calor:

- Qui loca lori a (kcal ou Cal ): é a quant idade de calor necessári a para e levar a t empera tura de 1quilograma

de água de 14,5'C a 15,5'C.

1 kcal equivale a 427 kgm (que é o chamado equivalente mecânico do calor).

No Sistema Internacional a medida é o Joule = Newton x metro.

PSICROMETRIA 4S

- BritishThermalUnit (Btu):é a quantidadede calor necessáriapara elevara temperaturade uma \,

l ib ra de água de 63 'F a 64'F ( 14,5 a 15,5'C) .

1Btucorrespondea 0,252kcalou a 1.055r '

1 kcal c orr es ponde a 3 .968 Btu

1 Btullb/ 'F cor responde a 1 kca l/g/ 'C

- Termia é igual a 1()6cal = 1()3kcal.

- 1kcal= 4,1866kJ(quilojoule)= 4.186,6 = 1.163Watt.hora.

- 1kJ = 0,238kcal.

- 1joule.= 0,238cal.

\

/

5.1.3 Capacidade térmica C

(

É a quantidade de calor necessária para produzir um determinado acréscimo de temperatura numa dada

massa. É expressa pela razão entre a quantidade de calor fornecido AQ e o aumento de temper atura AT (

correspondente, isto é,

\

[ C

~

I k~oo wr

Is. I.

I

5.1.4 Calor específico

c deuma substância

É a razão ent re a capacidade térmica do corpo dela cons ti tuído e a massa m do corpo cons iderado (

( ou o peso, segundo alguns autores).

\

I '

~

(k~kW~) I S.2

I

;

ou

I

' ~

I I

S.3 I'

O calor especifico da água é i gual a 1 kca l/ kg/ 'C , ou 1 Btu llb J' F, ou 1c al lg /' F.

No S is tema In te rn aci ona l (S I) a un idade é j oul e por qui lograma por g rau Cels iu s

J/kg C).

5.1.5 Modalidade de calor específicodos gases

Para os gases , há doi s calores espec íf icos a considerar:

- Calor específico a volume constante c.: representa a energia térmica aplicada na elevação da temperatura,

is to é , no aque cimen to do gás , c ons erv ando-s e cons ta nte seu vol ume. Para o ar e gase s d ia tômi co s,

c. = 0,0939kcal/kg'C = 0,1689Btullb'F.

- Calor específico a pressão constante cp:

representa a energia térmica aplicada ou fornecida ao gás

para produzi r aquec imento (el evação de tempera tura) e t ambém t raba lho de expansão, conservando-se

constante a sua pressão .

Para o ar e gases dia tômicos,

cp = 0,1321kcallkg'C = 0,2375Btu/lb'F.

A relação entre cp e cu' designada pela letra k, é uma grandeza importante no estudo da evolução

térmica de um gás em máquinas térmicas.



i 11

1 :

, ;

I'

; 111

.

1

i i ~~

I '

i.

I

I

I

1

I

l

I

1 ~

~

~II

46


Par a o a r e ga ses d i atômi co s s eco s,

Cp 0,1321

k=-=-=1406 14

C, 0,0939' ,

5.1.6 Evaporação e ebulição

Evaporação é a formação mais ou menos lenta de vapores à superfície de um líquido. É um fenômeno

f ís ic o de mudança do es ta do l íquido par a o e st ado ga sos o.

A água abandonada ao ar livre vaporiza-se gradualmente e acaba por desaparecer. Pode-se pois dizer

que

evaporação

é

vaporização sem aquecimento adicional.

A veloc idade de evaporação var ia d iret amente :

a) com a

volatilidade do llquido;

b) com a superfície de evaporação;

c) com a

temperatura;

d) com a diferença (h'má. - h,) entre a pressão (ou tensão) máxima h'má' do vapor e a pressão reinante

h,

des te mesmo vapor n a atmosf er a. Par a que um líquido pos sa vapor iz ar, é pr eci so que a a tmos fe ra re in an te

n ão e ste ja s at ura da de sse mesmo vapo r; em outro s te rmos , é n ec ess ário que a p res sã o h, do vapor j á exi st en te

n a a tmos fe ra s ej a i nfe ri or à tensão elástica máxima h.ma. do mesmo, na mesma tempera tura .

Po rta nto , a e vapo ra ção depende da d if er en ça

h.

á -

h...

Se

h,

for nulo, a evaporação será rápida'

se for igual a h.má., a atmosfera já estará saturada de vapdr e a evaporação se torna, portanto, impossível. '

Em processos de secagem indus tr ia l, para seconsegui r maior rap idez na operação procura-se obter pressões

r eduz id as , is to é, v ácuo par ci al n a câma ra de s ecagem, com o que a vapor iz ação s e r eal iz a em tempera tu ra

d e t al modo bai xa , qu e não p roduza dano ao pr odu to em fabri ca ção .

O calor necessário para a vaporização no fenômeno da evaporação é subtraído do meio ambiente ou

dos corpos c ircundantes. Em conseqüência disso , o meio ou os corpos res fr iam-se durante essa evaporação;

e) com a agitação do ar. A velocidade de evaporação é tanto maior quanto menor a pressão reinante, e

esta se reduz quando o ar se encontra em movimento.

É para consegui r evaporar o suo r e po rtanto baixar a tempera tu ra da pele que aspessoas se abanam

ou procuram ficar próximas a um ventilador.

A ebulição é a passagem .tumultuosa de um líquido para o estado de vapor; ou, ainda, uma vaporização

rápida caracterizadapela constãncia da temperatura e produção de vapor na massa líquida.

A temperatura de ebulição de um líquido sob a pressão atmosférica de 760 mmHg chama-se ponto

de ebulição normal do llquido.

Para a água, é de l00 'C; para o álcool, 78'C; e para o éter, 35'C.

Durante a ebulição, 'a tensão do vapor saturante que se forma é igual à pressão da atmosfera ambiente

acima do líquido. Um aumento de pressão sobre a superfície do líquido faz com que seu ponto de ebulição

tse e lev e. Ass im , no c as o da água, se t iv ermos uma p re ssã o p = 2 atm, t será 120'C;se p = 3 a tm, t = 133'C;

e assim por diante.

A diminuição da pressão reinante ocasiona o abaixamento do ponto de ebulição, conforme se observa

na Tabela 5.l.

Assim, sob a p ressão de 17 ,4 mmHg (0,236 mca), a água tem seu ponto de ebul ição igual a 20 '. Se

a pressão for de 31mmHg (0,421mca), ela ferverá a 30', e assim por diante. Isto explica a razão da utilização

do vácuo na secagem industrial.

5.1.7 Calor sensívele calor latente

Calor sensível é o que se manifesta por um certo nível de temperatura. É medido com um termômetro

de bulbo seco (termômetro comum). Representa o nível energético de um fluido ou um corpo, de forma

per ceptí ve l e men su rá vel , e por is so o nome sensível.

Calor latente é o que c aus a mudança de ~st ado fí si co s em a lt er ação na temper at ura e p re ssã o. Chama- se

também calor de vaporiz,ação. O calor sensível corresponde à quantidade de calor necessária para mudar

a t empe ra tur a, sem que ocor ra mudança do es ta do fís ic o.

Tabela 5.1 Temperatura de ebulição da águaem função da pressão

'I

~

rI

(

PSICROMETRIA 47

Podemos definir calor latente, calor de vaporização ou calor latente de vaporização de um líquido a

t ' como sendo a quant idade de calo r absorvida pe la un idade de massa desse líquido para que o mesmo

setransforme em vapor, mantendo constante a temperatura t de ebulição durante todo o tempo de duração

de evaporação.

Ao condensar-se à mesma temperatura t, o calor de vapor ização é , por ass im dizer, l ibe rt ado: é o

calorde condensação ou liquefação, o qual é numericamente igual ao calor de vaporização.

O calor latente de vaporização da água vem a ser a quantidade de calor necessária para transformar

água a 100'C em vapor nesses mesmos 100'C. .

Enquanto aquecemos água até l00'C (em condições ambientes normais de temperatura e pressão), sua

temperatura se eleva. O calor se manifesta sob forma sensível, e pode-se ver, com o auxílio de umtermômetro,

comoa temperatura vai se elevando até atingir l00'C. A partir desse valor da temperatura, a água vaporiza,

e a temperatura não continua a subir. Isto significa que o calor que está sendo comunicado à água é aplicado

emrealizar a mudança de estado da mesma, de líquido par a vapor. Dizemos que o calor se acha sob a

formade calor latente, isto é oculto na água.

O líquido, para chegar a vaporizar, necessi ta receber uma

quantidade total

de calor , que resul ta da

soma do calor sensível graças ao qual sua temperatura se eleva, com o calor latente, com o qual se rea li za

a vaporização.

O vapo r gerado possui essas duas parcelas de calor , s endo a quant idade de calor latente maior que

a decalor sensível. Por exemplo, a 15'Ce sob a pressão absoluta de 17,4mm de coluna de mercúrio (0,236

roca),a água possui 15,04 kcal/kg de calorsensível, 588,80 kcaVkg de calor {atente, e portanto 603,84 kcaVkg

de calortotal.

Na pressão atmosférica normal, ao nível do mar, o calor latente de vaporização da água a l00 'C (212'F)

é de

540 kcaVkg ou 2.268 kJlkg

(2.268 quilojoulelkg)

1 kcal

= 3,968Btu

18 tu = 0,252 kcal

1 k cal = 4,20 kJ

ouainda,

970 Btu/lb.

No caso do a r, e ss as c on sid era ções podem apl ic arse à umidade nele conti da .

Quando ocorre evaporação da umidade no ar, sem que sua tempera tura est ej a aumentando, está sendo

agregado calor {atente ao ar.

Quando se remove calor latente, o conteúdo de umidade diminui (e vice-versa), porém a temperatura

doar se mantém constante.

Podemos, pois, dizer que quando seprocede a uma condensação da umidade do ar, sem alterar sua

temperatura,

está se extraindo calor latentedo mesmo.

O corpo humano emi te e recebe do exter ior calor sensíve l e calor la tente, que é o calor neces sário

paravaporizar o suor e a água da respiração. Cada grama de suor evaporado resfriaa pele de aproximadamente

536calorias (ver Tabela 5.2).

Calor total = Calor sensível + Calor latente.

A quantidade de calor sensívelé calculada por

[Q, =

m' c(t - t) I I

5.4

I

sendo

Q, =

m

c.

(

t

Quantidade de calor sensível (kcal ou Btu);

massa do material, em kgou lb;

= calor específico (kcallkg.'C) ou Btu/lb.'F. Para água, c

= temperatura noestado final ( 'C ou 'F);

= temperatura noestado inicial ( 'C ou 'F).

A quantidade de calor latente é dada po r

= 1;

~, =m À I

kcal ou Btu I 5.5 I

#

Pressão

p

(mmHg)

4,6 9,2 17,4

31

55 92 149

233

355

525 760

Temperatura de

ebulição t ('C)

O' 10' 20' 30'

40'

50'

60-

70' 80' 90' 100'



I1

~

m:

I

'111

I

I

'I~

I

h .'

I

1

.

i'

t

48


PSICROMETRIA

49 (

Tabela 5.2 Entalpia do vapor saturado seco de água em função da temperatura

Observação:

I kJlkg = 0 ,238 kca ll kg = 0 ,424 B tu llb

1 B tu ll b = 2 ,32kJ lkg

1 kcallkg = 4,20 kJlkg

sendo

À

= calor l at en te de vapor ização ou condensação , kca llkg ou Btullb.

r

- I rr adi aç ão

ou

radiação.

Sob a forma de energia radiante, por ondas do gênero das eletromagnéticas.

Não há t ranspor te de massa, e a p ropagação serea liza a té no vácuo , e , quando noar , não o aquece <-

diretamente. Ao atingir uma superfície ou massa densa, a energia radiante se transforma em calor.

Conveeção calor passa de um corpo a outro por meio do fluido que os envolve. A transferência \

de calor se realiza de molécula a molécula e verifica-se simultaneamente transporte de massa, isto

é, as moléculas frias do fluido, aquecendo-se, deslocam-se para regiões cada vez mais quentes , e \

as moléculas quentes, esfriando, vão para regiões cada vez mais frias.

O calor p ropaga-se então como que por correntes de ar, de água ou out r( ) f luido que esteja \

sendo aquecido. E o que ocorre noar ambiente de um recinto aquecido por radiadores. No radiador

ocorre condução térmica , mas o ar aquec ido pelo radiador t rans fe re o calor que recebe para o ambiente, ,

por convecção. A convecção que se verifica unicamente pela diferença de densidade de partículas

é chamada

conveeção livre

ou

eonveeção natural.

- Co nd uç ão.

A transferência de calor se faz de molécula a molécula, sem que haja transporte dessas

mesmas moléculas . O calor é como que conduzido ou transportado ao longo de um corpo e (

de umcorpo para outro contíguo, ou deum corpo para o ar parado que o envolve.

Em unidades do Sis tema Internacional , t emos

11

Q

joules (J)

m...

kg

c

J Ikg . C

1 kcal

= 4,1866kJ

À = Jlkg.

5.1.10 Intensidade de calor

\

Comonão se pode medir diretamente o calor comoenergia em si, mede-se o nívelde intensidade

docalor,e o mesmosedesignapor t,::mperatura.

Conversão de escalas t ermométr icas para medição da tempera tura .

grau Celsius

grau Fahrenheit

5.1.8 Pressão de vapor

A pressão sob a qual, numa determinada temperatura, um líquido vaporiza em ebulição chama-se pr ssã

de vapor do líquido naquela temperatura.

A pressão de vapor d água a l00 C (212 F) é a pressão atmosférica (ou pressão barométrica, igual a

1 ,033 kgf. cm-z , ou 14,7Ib /poF , ou 10 ,33 mca ao n ív el méd io do mar ).

5.1.9 Transmissão de calor

Acre scentamos mai s al gun s dado s ao expos to no it em 3.2.

O calor se t ransmi te ou propaga das seguintes manei ras:

(

r <> -; (-F - 32) I F =

+

( C + 32) I

5.6

I

5.1.11 Temperatura de bulbo úmido

É obt ida com um termômetro em cujo bu lbo é colocada uma gaze umedecida e que se faz g irar ou

sacudir,provocando a evaporação da água colocada na gaze. Pode serdeterminada também como

psicrômetro,

I

instrumento que se vê na Fig. 5.1.

5.1.12 Umidade absoluta

É o peso real da um idade (ou vapor d água) contida em um m3, pé3 ou lb de mistura de ar.

Em a r cond ici on ado , é e xp res sa em g rã os p or lib ra ou grãos por pé cúbico grainslcf) .

I lb c ont ém 7.000 gr ãos

1 kg contém 15.542 grãos

5.1.13 Umidade relativa

É a relaçãoentre o pesode vapord águad existenteem 1 kg(ou I mJ)de arúmidoa umadeterminada

temperatura e o peso da umidade d algue deveria existir se o quilograma de ar (ou o mJ) estivesse saturado

,

de umidade na mesma temperatura. As vezes se define também como a relação entre a pressão real do

vapor d água h. .1 e xistente em certo volume (ou peso de ar), a uma determinada temperatura, e a pressão 1

devapor d água 11..., que dever ia exi st ir se a mesma quant idade de ar est ivesse saturada à mesma tempera tura .

\

[u~

= ~

= h-I I 5 1

I

~ ~ .

{

A umidade re la tiv a é também de signada na p rá ti ca po r grau higrométrico ou grau d e s a tu ra çã o d o a r.

~

Calor sensível Calor total

=

entalpia

Líquido saturado

Calor latente

vapor saturado

Temperatura

<D

(l)

0>= <D+ (2 )

F

-C Btullb

kJ/kg

Btu/lb

kJ/kg

Btullb

kJ/kg

32

O

0,0

0,0

1 075.8

2 502,2

1 075,8 2502,2

34

1,11

2,02 4,69

1 074,7

2 499,6

1 076,7

2 504,2

36

2,22

4,03 9,37

1073,6

2 497,0

1 077,6 2 506,3

38

3,33

6,04 14,04 1 072,4

2 493,3

1 078,4

2 508,2

40 4,44 8,05

18,72 1 071,3

2491.7

1079,3

2 510,3

45

7,22 13,06

30,37 1 068,4

2 484.9

1 081,5 2515,4

50

10,0

18,07

42,02 1065,6

2 478,4

1083,7 2 520,5

55

12,7

23,07

53,65 1 062,7

2471,7

1 085,8 2525,4

60

15,5

28,06 65,26

1059,9

2465,2

1 088,0

2 530,5

65

18,3

33,05 76,87

1 057,1

2458.7

1 090,2

2535,6

70

21,1 38,04

88,47

1 054,3 2 452,1

1 092,3 2 540,5

75

23,8 43,03

100,08

1051,5

2 445,6

1 094,5 2545,6

80 26,6 48,02 111,68 1 048,6

2438,9

1 096,6 2 550,5

85 29,4

53,00 123,27

1 045,8 2432,4 1 098,8 2555,6

90

32,2

57,99 134,87

1 042,9 2425,6

1 100,9

2 560,5

95

35,0

62,98 146,48

1 040,1

2419,1

1103,1

2565,7

100 37,7

67,97

158,09

1037,2

2412,4

1105,2

2 570,5

110

43,3

77,94 181,28

1 031,6

2 399,3

1 109,5 2 580,5

120

48,8

87,92 204,49

1 025,8

2385,9

1 113,7

2 590,3

130

54,4 97,90

227,70

1 020,0

2 372,4

1 117,9

2600,1

140

60,0 107,89

250,94 1 014,1

2 358,6

1 122,0 2 Q09,6

150

65,5

117,89

274,20

1 008,2

2 344,9

1 126,1 2619,1

160

71,1

127,89 297,45

1 002,3

2331,2 1130,2

2628,7

170

76,6

137,90

320,74

996,3

2317,2

1 134,2 2 638,0

180 82,2

147,92 344,04

990,2

2303,1

1 138,1

2647,1

190

87..7

157,95 367,37

984,1

2288,9

1 142,0 2656,1

200 93.3 167,99

390,72

977,9

2 274,4

1 145,9

2 665,2

212

100,0

180,07 418,82

970,3

2 256,8 1 150,4

2675,7

250

121,1

218,48

508,16 945,5

2199,1

1 164,0 2 707,3

300

148,8

269,59

627,03

910,1

2 116,8

1 179,7 2743,8




Tabela 5.3 Conversão de temperatura

Exemplo: 60'F (coluna do meio) = IS,6 C

6O'C(coluna do meio) = 140'F

1-'.,

10,

lI

1iI' ,

I~

i

I

fi1

..ii

I \1

,2

O

8

6

4

2

O

8

6

.4

2

O

,8

,6

4

2

O

8

6

4

2

O

8

6

4

.2

O

8

6

,4

,2

,O

,8

,6

,4

r~

Tabelas 5 .3 (cont .) Conversão de tempera tura

Exemplo: 60'F (coluna do meio) = 15,6 C

60'C (coluna do meio) = 14O F

5,1.14 Ponto deorvalho

PSICROMETRlA

51

É a temperatura sob a qual o vapor d 'água contido na atmosfera condensa. Percebe-se que o pont >

deorvalho num ambiente foiatingido quando, por exemplo, uma vidraça começa a ficar embaciada.

5,1,15 Pressão atmosférica

Hb

Pode-se exprimir a pressão atmosférica em unidades de pressão ou em unidades de altura de uma coluna

líquidaque exerce em sua base a pressão considerada. Ao nível médio do mar a pressão atmosférica é

guala .

H~

= 1,033 kgf

.

cm.,2 = 14,7

psi pound per square inch

= 10,33 mca (metros de co luna de água

ou 100kPa ( qu ilopasc al ) ou 34 pés ca ou 760 mmHg .

Fig. 5.1 Psicrómetro.

'

1

,,

1 il

,

i

'

'li

,:1;~I

~

C

,jJ.

'p C

,jJ.

'p C

,jJ.

'p

-21,1

-6

21,2

26,7

80

176,0

74,4

166

-20,6

-5

23,0 27,2

81

177,8

75,0

167

-20,0

-4

24,8

27,8

82

179,6

75,6

168

-19,4

-3

26,6 28,3

83

181,4 76,1

169

-18,9

-2

28,4 28,9

84

183,2 76,7

170

-18,3

-1

30,2 29,4

85

185,0

77,2

171

-17,8

O

32,0 30,0

86

186,8

77,8

172

-17,2

1

33,8 30,6

87

188,6 78,3

173

-16,7

2

35,6

31,1

88

190,4

78,9

174

-16,1

3

37,4 31,7

89

192,2

79,4

175

-15,6

4

39,2 32,2

90

194,0 80,0

176

-15,0

5

41,0 32,8

91

195,8

80,6

177

-14,4

6

42,8 33,3

92

197,6 81,1

178

-13,9 7 44,6 33,9 93 199,4 81,7 179

-13,3

8

46,4

34,4

94

201,2

82,2

180

-12,8

9

48,2

35,0

95

203,0 82,8

181

-12,2

10

50,0 35,6

96

204,8

83,3

182

-11,7 11. 51,8

36,1

97

206,6 83,9

183

-11,1

12

53,6 36,7

98

208,4 84,4

184

-10,6

13

55,4 37,2

99

210,2 85,0

185

-10,0

14

57,2 37,8

100

212,0

85,6

186

- 9,4

15

59,0

38,3

101

213,8

86,1

187

-

8,9

16

60,8 38,9

102

215,6

86,7

188

- 8,3

17

62,6

39,4

103

217,4 87,2

189

- 7,8

18

64,4

40,0

104

219,2 87,8

190

- 7,2

19

66,2 40,6

105

221,0 88,3

191

- 6,7

20

68,0 41,1

106

222,8

88,9

192

- .6,1

21

69,8

41,7

107

224,6 89,4

193

-

5,6

22

71,6

42,2

108

226,4 90,0

194

- 5,0

23

73,4 42,8

109

228,2

90,6

195

-

4,4

24

75,2

43,3

110

230,0

91,1

196

-

3,9

25

77,0 43,9

111

231,8 91,7

197

-

3,3

26

78,8 44,4

112

233,6 92,2

198

-

2,8

27

80,6 45,0

113

235,4 92,8

199

- 2,2

28

82,4 45,6

114

237,2 93,3

200

- 1,7

29

84,2 46,1

115

239,0 93,9

201

-

1,1

30

86,0 46,7

116

240,8 94,4

202

- 0,6

31

87,8 47,2

117

242,6 95,0

203

O

32

89,6

47,8

118

244,4

95,6

204

0,6

33

91,4 48,3

119

246,2 96,1

205

1,1

34

93,2 48,9

120

248,0 96,7

206

1,7 35 95,0 49,4 121 249,8 97,2 207

2,2

36

96,8

50,0

122

251,6 97,8

208

2,8

37

98,6

50,6

123

253,4

98,3

209

3,3

38

100,4

51,1

124

255,2 98,9

210

3,9

39

102,2 51,7

125

257,0 99,4

211

4,4

40

104,0 52,2

126

258,8

100,0

212

5,0

41

105,8

52,8

127

260,6

100,6

213

5,6

42

107,6 53,3

128

262,4 101,1

214

6,1

43

109,4

53,9

129

264, 2 101,7

215

6,7

44

111,2 54,4

130

266,0 102,2

216

7,2 45

113,0 55,0

131

267,8 102,8

217

7,8

46

114,8

55,6

132

269,6

103,3

218

8,3

47

116,6 56,1

133

271, 4 103,9

219

8,9

48

118,4

56,7

134

273, 2 104,4

220

9,4

49

120,2

57,2

135

275, 0 105,0

221

10,0

50

122,0

57,8

136

276,8

105,6

222

10,6 51

123,8

58,3

137

278,6

106,1

223

11,1

52

125,6

58,9

138

280, 4 106,7

224

11,7

53

127,4

59,4

139

282,2

107,2

225

12,2

54

129,2

60,0

140

284,0

107,8

226

12,8

55

131,0

60,6

141

285,8 108,3

227

13,3

56

.132,8

61,1

142

287,6

108,9

228

C

,jJ.

'p

C

,jJ. 'p

C

,jJ.

13,9 57

134,6

61,7 143

289,4

109,4

229

444,2

4,4 58

136,4

62,2

144

291,2 110,0 230

446,0

15,0

59

138,2

62,8

145

293,0

110,6

231

447,8

15,6 60

140,0

63,3

146

294,8

111,1

232

449,6

6,1 61

141,8

63,9

147

296,6

111,7

233

451,4

6,7 62

143,6

64,4 148

298,4

112,2

234

453,2

7,2 63

145,4

65,0 149

300,2

112,8 235

455,0

17,8 64

147,2

65,6

150

302,0

113,3

236

456,8

8,3 65

149,0

66,1 151

303,8

113,9

237

458,6

18,9

66

150,8

66,7 152

305,6

114,4 238

460,4

9,4 67

152,6

67,2 153

307,4

115,0

239

462,2

20,0 68

154,4

67,8

154

309,2

115,6

240

464,0

20,6

69

156,2 68,3 155 311,0 116,1 241 465,81,1 70

158,0

68,9

156

312,8

116,7 242

467,6

1,7 71

159,8

69,4

157

314,6

117,2 243

469,4

22,2

72

161,6

70,0

158

316,4

117,8

244

471,2

22,8

73

163,4

70,6

159

318,2

118,3

245

473,0

23,3 74

165,2

71,1

160

320,0

118,9

246

474,8

3,9 75

167,0

71,7

161

321,8

119,4

247

476,6

4,4 76

168,8

72,2 162

323,6

120,0

248

478,4

5,0 77

170,6

72,8 163

325,4 120,6 249

480,2

25,6 78

172,4

73,3

164

327,2

121

250

482

26,1 79

174,2

73,9

165

329,0

127

260

500



; 111 ,

I I

~

i '

I

11' I, '

1

11,

';m'

,1,111

lfJ I

i

I

1

I

II I

I

I

I

i~li I

I~II

I

,.,11

1

1

' ,

I'

52

VENTILAÇÁO INDUSTRIAL

53

f

SICROMETRIA

5.1.16 Entalpla

Tabela 5.4 Propriedades das misturas de ar e vapor d'água saturado à pressão

atmosférica normal (760 mmHg)

1,1

A entalpia corresponde ao calor que entra na formação de um vapor, considerando-se como ponto

de partida a fase líquida. na zona de saturação a o-C. É uma função do estado de um fluido e tem pOr

expressão

'

I H = U pv I I~

sendo U a energia, p a pressão e v o volume do fl ui do . T raduz a med ida de seu c alo r to tal .

Encontram-se tabelados valores da entalpia, às vezes des ignada por

calor IOlal,

em função da temperatura,

p ara o vapo r sa tu ra do se co (Tabe la 5 .4 ).

Pode-se calcular a var iação da entalpia, quando ocorre apenas uma var iação de tempera tura , pela fórmula

(5.4), que repetimos:

Q = m' c (( - I)

Quando ocorre variação de calor sensível juntamente com calor latente, acha-se a entalpia na cana

psicrométrica, como veremos adiante.

5.1.17 Leisdos gases

,L' Lei : lei de Gay-Lussac

Os volumes ocupados por uma mesma mas sa degá s,

sob pressão conslante,

são diretamente proporcionais

às t empera turas absolutas . Es ta l ei é t ambém conhecida como lei de Charl es .

I

~-~I G

)

TI

=

I1+ 273'C

T2

=

11+ 273'C

2.' Lei :

lei de Gay-Lussac

(também chamada

lei de Amonlons

. .As pressões adqui ridas por uma massa de gás sob

volume conslanle

são proporcionais às suas temperaturas

absolutas.

I

~-~I

G

Pode-se escrever sob out ra forma, mui to usual :

I P

= P. ( + aI) G

sendo

a =

~

= O,003666'C.1

273

a tem o mesmo va lo r pa ra todos o s' g ase s d ito s perfeilos.

3.' Lei: lei de Boyle-Mariolle

.-.

Peso do vapor

Entalpia da mistura

Temperatura

satugdreso

Entaia do

de1 lb de a r se co

vapor turado com v apor saturado

'F

C

grãosllb

gIkg

Btullb

kJlkg

Btullb

kJ/kg

40

4,44

36,49 5,21

5,662 - 13,16

15,230 -

35,42

41

5,00

37,95

5,42

5,849

-

13,60

15,697

-

36,50

42

5,56

39,47

5,64

6,084

-

14,15

16,172

-

37,61

43

6,11

41,02

5,86

6,328

- 14,71

16,657 - 38,74

44

6,67

42,64

6,09

6,580 - 15,30

17,149

-

39,88

45

7,22

44,31

6,33

6,841

-

15,91

17,650

-

41,05

46

7,78

46,06 6,58

7,112 - 16,54

18,161

-

42,24

47

8,33

47,88

6,84

7,391

-

17,19

18,860

-

43,86

48

8,89

49,70 7,10

7,681 - 17,86

19,211 - 44,68

49

9,44

51,59 7,37

7,981

-

18,56

19,751 - 45,93

50

10,00

53,62

7,66

8,291 - 19,28

20,301 - 47,21

51

10,56

55,65 7,95

8,612

-

20,03

20,862 - 48,52

52

11,11 57,82 8,26 8,945

-

20,80

21,436

-

49,8553 11,67

59,99

8,57

9,289

-

21,60

22,020

-

51,21

54

12,22

62,23

8,89

9,644

-

22,43

12,615 - 52,60

55

12,78

64,61

9,23

10,01 - 23,28

23,22 - 54,00

56

13,33

67,06

9,58

10,39 - 24,16

23,84

-

55,44

57

13,89

69,51

9,93 10,79

- 25,09

24,48

-

56,93

58

14,44 72,10

10,30

11,19 - 26,02

25,12

-

58,42

59

15,00

74,83

10,69

11,61 - 27,00

25,78

-

59,96

60

15,56 77,56

11,08

12,05

-

28,02

26,46 - 61,54

61

16,11

80,43

11,49

12,50 - 29,07

27,15 - 63,14

62

16,67

83,37 11,91

12,96 - 30,14

27,85 - 64,77

63

17,22

86,45

12,35

13,44

-

31,26

28,57

-

66,45

64

17,78 89,60

12,80

13,94 - 32,42

29,31

-

68,17

65

18,33

92,82 13,26

14,45 - 33,60 30,06 - 69,91

66

18,89

96,18 13,74

14,98 - 34,84

30,83 - 71,70

67

19,44

99,68 14,24

15,53 - 36,12

31,62 - 73,54

68

20,00

103,3 14,75

16,09

-

37,42

32,42 - 75,40

69

20,56

107,0

15,28

16,67

-

38,77

33,25 - 77,33

70

21,11

110,7

15,82

17,27

-

40,16

34,09 - 79,28

71

21,67

114,7 16,39

17,89

-

41,61

34,95 - 81,29,

72

22,22

118,8 16,97

18,53 - 43,09

35,83

-

83,33

73

22,78

123,0

17,57

19,20 - 44,65

36,74

-

85,45

74

23,33

127,3 18,19

19,88 - 46,23

37,66

-

87,59

75

23,89

131,7

18,82

20,59 - 47,89

38,61

-

89,80

76

24,44

136,4 19,48

21,31 - 49,56

39,57 - 92,03

77

25,00

141,1 20,16

22,07

-

51,33

40,57 - 94,36

78

25,56

146,0 20,86

22,84

-

53,12

41,58

-

96,71

79

26,11

151,1

21,58 23,64 - 54,98

42,62 - 99,12

80 26,67 156,3 22,33 24,47

-

56,91 43,69

-

101,61

81

27,22

161,7 23,10

25,32

-

58,89

44,78 - 104,15

82

27,77 167,2 23,89

26,20

-

60,93

45,90 - 106,75

83

28,33

173,0 24,71

27,10 - 23,03 47,04 - 109,41

84

28,88

178,9

25,55

28,04 - 65,21

48,22

-

112,15

85

29,44

184,9

26,42 29,01

-

67,47

49,43

-

114,96

86

30,00 191,2

27,31

30,00

-

69,77

50,66

-

117,83

87

30,56

197,7 28,24

31,03

-

72,17

51,93 - 120,78

88

31,11

204,3 29,19

32,09

-

74,63

53,23 - 123,80

89

31,67

211,2

30,17

33,18

-

77,17

54,56

-

126,90

90

32,22

218,3

31,18

34,31 - 79,80

55,93 - 130,08

91

32,78 225,6

32,23

35,47

-

82,49

57,33 - 133,34

92

33,33

233,1

33,30

36,67 - 85,29

58,78

-

136,71

93

33,89

240,9 34,41

37,90 - 88,15

60,25 - 140,13

94

34,44

248,9

35,56

39,18

-

91,12 61,77

-

143,67

95

35,00

257,1

36,73

40,49 - 94,17 63,32 - 147,27

96

35,56

265,7 37,95

41,85

-

97,33

64,92

-

150,99

97

36,11

274,4 39,20

43,24 - 100,57

66,55

-

154,78

98

36,67 283,4 40,49

44,68

-

103,92 68,23

-

158,69

99

37,23

292,7 41,82

46,17 - 107,38 69,96 - 162,71

100

37,78

302,3 43,19

47,70

-

110,94

71,73 - 166,83



\

\

58


5.1.20 Volumede ar para remover calor 11ente

Neste caso, determinam-se:

1 .' Quant idade de calor l at ente , C'a te .. . (Btu/h)

2 . Grã os p or l b

de diferença de conteúdo de umidade do ar exterior e do ar interior nas condições

f ixadas pelo proje ti st a para a exaus tão.

3 .' Calc ula -s e a vaz ão

Q(p.ra

remove r. lo r, ). p el a f órmula 5.19

As quantidades de ar calculadas pelas duas equações acima

não devem ser somadas

para se chegar

à vazão de ar requerida. Adota-se o

maior

dos valores encontrados, uma vez que o calor sensível e o calor

latente são absorvidos simultaneamente. Além disso, note-se que, na maioria dos casos, a carga de calor

sensível excede amplamente a carga de calor latente, de modo que quando isto acontece no projeto, pode

ser calculado apenas em base do calor sens{vel.

5.1.21 Tonelada de refrigeração, TR

Os compressores de frio empregados em instalações de ar cQndicionado e refrigeração em geral são

especificados pelos fabricantes, em seus catálogos, em toneladas de refrigeração , TR, unidade prática

que corresponde à quantidade de calor a ret irar da água a O Cpara formar uma tonelada de gelo a O'C ,

em cada 24horas .

1TR co rr esponde a 3 .333 kcal por hor a

1 kcal 3 ,9685 Btu

1 TR

12.000Btu/h toneladaslandardcomercial

americana de refrigeração)

5.2 CARTAPSICROMÉTRICA

5.2.1 Significado e emprego

O

diagrama

ou

carta psicrométrica

relaciona várias grandezas que seconsideram em instalações de venti lação

e, principalmente, nas de ar condicionado. Corresponde, em princípio, ao chamado diagrama de Mollier

para o ar úmido. A carta psicrométrica foi elaborada referida à pressão do nível do mar, ou seja, de 7(/J

mm de mercúrio, e pode ser usada com suficiente exatidão para pressões compreendidas entre 736 e 78'1

mmHg.

Exi st em diversas car tas psi cromét ri cas, publi cadas pela Car ri er , pela Trane Company, por out ras empresas

fabri cantes deequipamentos de ar condicionado e pela ASHRAE (Amer ican Socie ty for Heating , Ref rigera ting

and Air Condi tioning Engineers , lnc .)

As grandezas representadas nas car tas cos tumam ser :

a) temperatura lida no termômetro de bulbo seco (TBS);

b) temperatura lida no termômetro de bulbo úmido (TBU);

c) umidade relat iva (UR). É determinada a partir dos itens a e b;

d) umidade espec íf ica, expres sa em grãos de umidade por lb de ar seco ou gramas de umidade porkg

de ar seco.

e) volume específico(volume de unidade de peso de ar), expresso em pé cúbico por lb de ar seco ou metro

cúbico por kgde ar seco;

f) entalpia ou calor total , expressa em Btu por lb de ar seco e umidade combinados. É também designada

como entalpia de saturação;

g) ponto de orvalho (PO) ou temperatura de saturação, que,'como vimos, é a temperatura com a qual

o vapor d'água contido no ar se condensa sobre uma superfície;

h) pressão de vapor , i sto é , pres são reinante sobre a água numa determinada tempera tu ra , aba ixoda

qual a mesma ent ra em ebul ição. É expressa em po legadas de coluna de mercúr io ou mm de coluna

de mercúrio.

~

o

~~

r 4~~0

00 8&(~

u '''o'

o

o

:

=1

t

~

..

e

õADO

TEMPERATURA

80°F

26.7°

DE UL O SE O

F lg . 5 .1 I nd ic aç ão quant o ao modo d e u ti li za r a c ar ta p si cr omét ri ca d a T ra ne C ompany .

PSICROMETRIA

59

~

..

c

1 :

..

..

f

~

o

C

Q

i

..

..

~

~

115

110°F

43,30C

Consideremos a car ta psi cromét ri ca da

Trane Company

(Fig. 5.2).

Conhecidas duas grandezas, podem-se, pela carta, achar todas as demais. Na carta encontram -se as

seguintes escalas:

-

l inha de t empe rat ur a de bulbo s eco; (1 )

- l inha de umi dade es pec íf ic a ( grãos de umidade por Ib de ar se co ; (2 )

-linha de umidade relat iva ( ); (3)

-linha de temperatura debulbo úmido; (4)

- li nha de volume e spe cíf ic o (p és cúbi co s por l b de a r s eco ); ( 5)

-

escalasde entalpias (Btullb de ar seco e umidade combinadas); (6)

- e sc al a de tempera tu ra do ponto de o rvalho; (7 )

-

e sc al a de p re ssão de vapo r; (8 )

-

escala de razão ent re calor sensíve l e calor tot al

Q/Q,.

(9)'

5.2.2 Emprego da carta da Trane Company

Par a uma melhor compre ens ão das vanta gen s da u ti liz ação da ca rt a p si cromé tri ca, consi de remos a F ig .

5.2, na qual se acham indicadas as escalas mais usadas em Ventilação Industrial. Façamos um exemplo

numér ic o. O le it or pode rá o ri en ta r-s e pela c ar ta , F ig . 5 .2, e pa ssa r d epois pa ra a F ig . 5.3.

EXEMPLO 5.6

Suponhamos conhecidos os seguintes dados :

-

temperatura de bulbo seco

t,

= 8Ü F= 26 ,7'C;

- temperaturade bulboúmidolu = 70 F= 21,1.C

Podemos calcular, ent re out ros valores , os seguintes (Figs . 5 .2 e 5.3):

---

.1

'J

,

, I:

.,

.' fi

, II

i iI'

I I

'

i1 Il

I)

. I i

I

:' :

C(Btolbora)decalorlatente

[cfm]

5.19

Q pJc.latente =

0 ,67 X g rãos ded if ere nç a de

conteúdo de umidade

8

i

8

o

c

o

i

o

«

'i:

:5

'

.

..

..

Q

C

.

00

Q

2

..

c

..

.

..

66°F

.

..

o

..

z

..

Q

f

..

::>

..

..

..

o

f

ai

..

C

t>

o

8

o



,

j

lj

,

'

,

l

'I

I,

I;'

I:

,j

~j

t

i

,

'

' :

i

J

,

1 ~

11

1

':

fil

I:

ii~

'

IR

I:

,

i~;'

61


1;:1

~

I~

ijl

rf

° 5 10 15 20

TEtl,~:TURA DEB~~~ SECO°c 0;825

VOLUME ESPEciFICO

m3/~o

Flg. 5.5 Carta psicrométrica da Carrier.

Ir

li

~

'.1.

35

~ 15.

i

J:).

>:

:Ji.

-.

o

25

35

\

0 87 5

30

\

85

0,775

TEMPERATURA DE BULIO SECO 30°C \

,

VOLUME ESPECiFICO I ..3/.., 0,860 0,900

\

Flg. 5.6 Aplicação da carta psicrométrica da Carrier.

\

.

r

o,&:>

,5

0 65

'14

o,7\)

0 75

2 ~0,80

1 ~0,&5

0,90

0.95

40

9

8

~

7 g

. ~

5

~~

. o.

-

3 0°

.:J

2 , 'O

1 ~~

o u'

\

0,900

26°

o o

OU

. :> . ..

... ..

>-..

~ ..

U ...

o

~

';o

10 3 t /Kg DE R sE O

PSICROMETRIA 63

@

~

p

T&S

TBS

Flg.5.7 Adiçãodecalorlatente:

umi.

dificação.

Flg. 5.8 Remoçãode calor latcn-

tc: desumidificação.

5.2.4 Aquecimento e resfriamento do ar

Quando se adiciona calo r sen síve l ao ar, sua tempera tu ra se e leva , i sto é , o ar se aquece sem que

o

conteúdo de umidade absoluta

seja alterado (Fig. 5 .9). A umidade relat iva porém varia, pois passamos

deumpontoda curvaA de umidaderelativaUR, paraa curvaB de umidaderelativaU'R'. ,

Observa-se na F ig. 5.9 que o ponto de orvalho PO não muda quando se adiciona calor sensível, mas

aTBS aumenta.

A Fig. 5 .10 mostra que o resfriamento corresponde a uma remoção de calor sensível sem redução da

umidade absoluta e do ponto de orvalho.

A umidade relativa porém diminui, pois ospontos A e B se acham em curvas de UR diferentes. Diminui

tambéma TBS.

5.2.5 Resfriamento comdesumidificação

Em i nst al ações de ar condi cionado, par a se conseguir obter uma temper at ura de bulbo seco mai s baixa,

t oma-se n ece ssá rio rec or rer a um res fr iamento c om ret ir ada d e calor senslvel e também de calor latente.

Pa ra c ons egu ir o resf ri amen to u sa -s e uma s erpe nt in a d e resf ri amen to (com água ge la da em c ircu laç ão,

po re xemplo) ou s is tema de c iclo t érmico de um gás ref rige ran te (Freon) .

Conside remos a Fig . 5 .11.

As condições i niciais do ar corr espondem às do ponto A, com calor total C temper at ur a de bulbo

seco 11 umidade rel at iv a UR , pon to d e o rv alho PO e ca lo r l at en te C /. P ret endemo~ que a nova tempe ra tu ra

de bulbo seco venha a ser ~, correspondente a um calor total C'2 'Trata-se de passar do ponto A ao ponto

C.

Peloponto A traçamosuma reta vertical,e pelo ponto C, uma horizontal.As duas se encontramem

B.

o segmento

AB

i ndica a quant idade de calor l at ente C /a remover, e o segmento

CB,

a quantidade

decalor sensível C. a retirar.

Vemos que o ponto

B

sesi tua na curva de umidade relat iva URB,e C,na URc.

A variação de calor total, ou seja, da entalpia, isto é, da quantidade total de calor r emovido, é a

hipotenusa

CA

do triângulo

ABC,

isto é

C, = C/I

-

C'2

~

=>

-' ,

01-

=~

,et>

°ã

; u

I:

..

8

'

CI

g

i

,=>

Flg . 5 .9 Adição de calor sensíve l:

aquecirnen/odo ar.

Flg . 5 .10 Remoção de calor sensí-

vel: resfriamento

do r

,

I

i i

,

i

I

,

i l

11.

I

I

ri I

d

I

.11



l

r

lli :1

;111

r 1~

i ~I

~

64


'

%

de ...fL

Ct

Ct, - Cti =

Ct

- ESCALA DA RELAÇÃO ENTRE

CALORSENSlvEL E CALORTOTAL

t2

tl

BULBO SECO

i

I

I~

I

I

I

i

li'

,I

I

I

I

11

I

Flg. 5.11 Resfriamento com desumidificação.

Esta diagonal prolongada (denominada linha de fator de calor sensível) determina, na escala à direita

da Fig. 5.11, a relação entre o calor sensível e o calor total sob forma percentual.

C,

%de-

C,

Na prática pode-se usar o método apresentado acima oudeterminar nográfico os~ento C/I

-

CI2

= C.

Liga-se C a A por uma reta, que determina, na escala correspondente o valor % ... . ..

. ~

Como se conhece C c al cu la -s e en tã o C ,.Com C,e C , t e rí amos ev id en temente o c alor l at en te

C,

= C, - C,

5.2.6 Resfriamento evaporativo

~

I

f

i,

' I

I:~

o processode resfriamentoindustrialsegundoo qual se retira do ar calorsensível e calorlatentee

se adiciona umidade denomina-se resfriamento euaporativo.

Para rea lizar esse t ipo de res fr iamento, o ar deve ser insuf lado a través de um chuve iro ou de água

pulver izada por aspersores. Ao at ravessar a água pul veri zada o ar cede calor à mesma. Esse aquecimento

faz com que parte da água vaporize, e, com isto, retire o calor do ar. O ar com o vapor formado se torna

mai s f ri o e mai s úmido .

./1;

c(

()

ii:

ti

~

UEe

..

w

UEA

o

c(

o

;

::>

t2 tl

BULBO SECO

Flg. 5.U Resfriamento evaporativo.

PSICROMETRIA

65(

~o

'Q, ~

o

..11:

:c(

ww

00

.c.c

=<

. .

.

u

,,

~OS

::I

0,0034

(

(

,

(

30,5

O,OO34(

flg. 5.13

Fig. 5.14

\

EXEMPLO.8 {

Aquece-se ar, a 1 atm, de 4O-F (4,4 C ) T, (temp. de bul bo seco) e 35'F ( l,7'C) Tu (temp. de bul bo

úmido) , a té a t empe ra tu ra d e 70'F (21 ,1 C)

T,. \

Achar, pela carta psicrométrica da Carrier:

a ) a umidad e rel at iva e a a bs olut a a nt es e d epoi s do a que cimen to ;

b ) a t empe ra tu ra do ponto d e o rva lh o an te s e de poi s do aquec imento;

c) a temperatura do bulbo úmido do ar aquecido; .

d) o volume específico de ar antes e depois do aquecimento (baseado em 1 libra de ar seco); (

e) se a pressão de vapor de água saturada a 4O-F é 6,35 mmHg, qual será a pressão parcial de vapor nas

condições iniciais?

Solução

São dados:

Ara1atm

{

T, = 40'Fé aquecido aoestado 2 T,

4,4 C

T ' 35'F

I 1,7 C

= 70'F

21,1 C

a) Um / Umidade absoluta antes do aquecimento

Pe la ca rt a p si cromét ri ca (CP) da Car ri er , a ch amos à d ir ei ta V,In/ = 0,0034 lb de vapor d'água por Ib

de ar se co . Achamos t ambém, p ara a umida de rel at iv a a nt es do a qu ec imen to , U..,/ = 70% (Fig. 5.13). .

Depois do aquecimento, estado 2. (

Com os valores T, = 70'F e Vub, = O,OO34lbde vapor d 'água por Ibde a r seco, seguindo horizon ta lmente ,

obtemos na curva de umidade relat iva

U 2 = 23% (Fig. 5 .14)

b)Temperatura de orvalho (ponto de orvalho) (Fig. 5.14)

Com o valor Uubl/= 0,0034 Ib de HzO por Ib de ar seco, e seguindo horizontalmente, encontramosj

parao ponto de orvalho, o valor 30,S'F

(

r P ai = Tp02 = 30,5'F

c)Temperatura de bulbo úmido após o aquecimento.

Entrando na carta psicrométrica com os valores

r = 70'F e Vm, = 23%, obtemos, à e sque rd a, t emperatura d e bulbo úmido igua l a 50,5' F.

d) Volume específico de ar (tomando como base I Ib de ar seco) antes e depois do aquecimento (Fig.(

5.16).

Do valorT'1 = 4O-Fseguimos verticalmente até a curva da U I = 70% e, emseguida, pela reta inclinada

até o val or de

-----

-



I:il

I

(I

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li li

)

I

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I

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I li,'

\


'

0,0034

0,0034

Fig. 5.15 Fig. 5.16

v .

= 12,65pés3/1b

De modo análogo, com T, = 70 F e V 1z = 23%, obtemos:

VlU'2= 13,38 pés3/1b

e ) Conhec emos o valor da press ão d e v apo r d 'água s aturad a a 4O F , e qu e é d e 6,35 mmHg (dado do p roblema)

Quer emos saber a

pressão parcial de vapor d água

nas condições iniciais, isto

é, p.o..

V /I =

p.o. (4O F)

p.o ,., (40 F)

p

' I

= 70% = 6,35

Portanto,

p.o.

= 0,7 x 6,35 = 4,45mmHg.

EX EMP LO S .9

Qual a quantidade de calor consumida no processo considerado no Exemplo 5.8?

Entrando na carta psicrométrica com os valores de T, = 40 F e T, = 70 F,correspondendo o primeiro

valor a V d = 70% e o segundo a V = 23% e seguindo em l inha inc linada a té a escala de entalpia de

saturação, achamos

C l

= 20,7Btullbdear seco

C'I = 13,5Btullbdearseco

o calor consumido foi

I,

I: i

i

Iil

I:']

IJf

} '

,

~Il

i~.

I.,

\1:

I'

E

= C l

-

C,. = 20,7

-

13,5 = 7,2Btullb.

A quant idade de calor insuf lado é dada por q, = 4,5 . Q . E (ver fórmula 5.20). Se insuflarmos, por

exemplo, 10.000cfm de ar a 70 F(BS) e 50,5 F (BU), a quantidade total de calor insuflado será

q,

= 4,5 x 10.000x 7,2 = 324.000Btu/h

Flg. 5.17

PSICROMETRIA

67

Em toneladas de refrigeração:

~ = 27TR.

12.000

EXEMPLO 5.10

No mesmo problema, deseja-se agora uma umidade relativa de 60% no ar aquecido. Quanto de umidade

deveser adicionado por libra de ar fornecido, e quanto calor será necessário para produzir essa evaporação

(porlibra de ar seco)?

Solução

Para obter uma umidade relat iva de 60% no ar aquecido, nos termos do exemplo 5.8 , deveremos ter

umaumidade absoluta de V h 3 = 0,0094lb devaporl lb de ar seco (Fig. 5 .18).

Como temos

VOh l= 0,0034Ib de vaporllb de ar seco, teremos que fornecer

b.Voh, = 0,0094 - 0,0034 = 0,006 Ibde água /lbde ar seco .

Mas, 0,006 Ib de água por 1 Ib de ar seco correspondem a 42 grãos ' de umidade /lb de ar seCo(Fig.

5.19).

Desta forma, necessi tamos de C = 0,3 Btu Ibde ar seco para evaporar a umidade. Este valor é obtido

nacarta psicrométrica (Fig. 3 .4), entrando-se com o valor 42 grãos de umidadellb de ar seco e com 0,006

lbde águallb de ar seco, e a curva de umidade relat iva é igual a 60%.

EXERClclO 5.11

Pretende-se resfriar o ar, na pressão atmosférica, de modo que a temperatura de bulbo seco T,

(86 F)baixe para T, = 23,9 C(75 F).

Nas condições iniciais, a temperatura de bulbo úmido é de Tu = 22,8 C(73 F).

Achar, pela carta psicrométrica da Carrier:

= 3O C

a ) a umidad e a bs olut a e a rel at iv a a ntes e d epo is do resf ri amen to j

b ) a t empe ra tu ra do ponto d e o rva lho antes e d epo is do res fr iamento;

c) a t empe ra tura d e bulbo úmido do a r resf ri ado;

d) o vol ume especí fi co do ar ant es e depoi s do aqueciment o (baseado em 1 libr a de ar seco);

e) usando a carta de Trane e vendo que a pressão de vapor d'água saturado a 20 C (68 F) é de 0,69 de

mer cúri o ( 17, 8 mm de mercúri o) , qual ser á a pressão parci al de vapor nas condições fi nais, i st o é, sem

saturação?

Solução

São dados:

Estado iniciall

T,; = 3O C(86 F)

Tu; = 22,8 C (73 F)

Como res fr iamento, o bteremos o e st ado f in al 2

T I = 23,9 C (75 F)

0,0094

0,0034

70°F

Fig. 5.18

~



i~ i~

i

Ii

,

'

r

,

I II

'''

,

:.

::1 li '

li

~ 'i

il~ :

li

t

I

1

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I

j

i

r

íl,'

I

I.

I

I


GRÃOS

DEUMIDADE POR RbDE

AR SECO

0 006 11>DE Á GUA/tI> DE

AR SEGO

~ DE ÁGUA POR 1 1>DE

AR SECO

Flg. 5.19

a) Umidade absoluta antes do res fr iamento Uob'.

Pela carta psicrométrica da Carrier , ,achamos à d irei ta a umidade absoluta ou espec íf ica U.b,. = 0,0146

lb de umidade por lb de ar seco.

Achamos também a umi dade r elati va antes do resf riamento, pela curva de UR que passa pel o ponto

p,

Uni.

= 55%

Depois do resfriamento, chegamos ao estado 2. (Fig. 5.21).

Com os valores

T,

= 23,9'C (75 'F ) e

U.b,

= 0,0146 Ib de umidade/ lb de ar seco, de te rminamos o

ponto M,pelo qual passa a curva de UR de 7S%. Portanto, a

U 1z

= 7S%.

b)

Ponto de orvalho

Com o valor

Uob'.

= 0,0146 lb de unidadenb de ar seco e seguindo horizontalmente, encontramos

para o

ponto de orvalho

o valor 67,S'F = 19,5'C

c)

Temperatura de bulbo úmido apóso resfriamento

(Fig. 5.22)

Ent rando na car ta com os va lo res T, = 75'F e UnI = 7S%, obtemos,à esquerda, a temperatura

do bulbo úmido.

T.

= 69,5'F= 20,S'C

II

~ I

li

d)

Volume especlfico de ar

(tomando como base Ilb de ar seco), antes e depois do resfriamento. (Fig. 5.23).

Pelo ponto

P,

já achado na Fig. 5.20 (condições iniciais), passa a reta inclinada correspondente a

14,OSpés3nb. . '

Pelo ponto M correspondente ao ar resfriado, passa a reta inclinada de 13,56pésflb.

e) Conhecemos o valor da pressão de vapor de água saturada a 2O'C(6S'F)

Pu

e que é de 0,69 polHg

(17,6 mmHg). Trata-se de determinar a pressão parcial do vapor d'água quan doa umidade relativa do

ar for de 7S% e não de 100%, como ocorre quando o ar se acha sa turado de umidade . Queremos ,

pois, obter

Pua2.

A umidade relat iva sendo 7S%, podemos esc reve r:

~I

:

.

1'

11

11'

I

It

l

il

eI

a: u

o

iA:

D

t °ld

<l~Q.

gl413

za:w

::lei o

eI

00 o

J:I.Q

i

01-(::1

0,0146

8&°'

t300CI

Flg. 5.20

-

PSICROMETRIA

69{

,

(

0,0146

75°'

23 90CI

75°,.

(U,90CI

flg. 5.21

Flg. 5.22

\

U I =

Pu8/.a 6S'F

P

u8/ . 'ur .d. a 6S'F

= 0,7S.

Mas,

PU8 l. sBu ra do = 0 ,6 9

Logo,

PU8/.= O,7Sx 0,69 = 0,53SpolHg = 13;6mmHg.

EXEMPLO.U (

Considerando o exemplo 5.11, deseja-se saber qual a quantidade de calor que deverá ser extraída quando

ascondiçõesiniciaisforem T = 3O'C(S6'F)e T. = 22,S'C (73'F), para que seobtenha a condição

T

=

23,90{'

(75'F).

Solução

Entrando na carta com osvalores T = S6'Fe

T.

= 73'F, obtemos o ponto

P,

correspondendo a um

umidaderelativa

UnI

= 55%. (Fig. 5 .24).

Por

P

traçamos ~ma horizontal até encontrarmos a vertical a partir de T,

= 75'Fem M. ,

Seguindo as linhas inclinadas, que passam por

P

e M respectivamente, obtemos, na escala da entalpia

desaturação, as quantidades de calor

\

C'I = 36,7Btuf lb de arseco

C'2 = 33,SBtuflbde arseco

)

1

I

8S0,

FIg.5.23

Flg.5.14

\

l

(

..-...



11'

1

'

,.

'

.

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)

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.

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1

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I

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.

:

.

jl I i

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.

,

.

nl '

70


A quantid ade de c al or C extra ída co rr esponde à vari aç ão de enta lp ia E

C

= E = C'l

-

C,z= 36,7

-

33,8 = 2,9 Btullbde arseco.

A quanti dade de c alo r to ta l re ti ra do C ,pode se r c al cu lada t ambém pela f órmu la :

I C, = 4,5xQxE I I~

sendo

C,

Q

E,

=

' a quantidade ~I de calor removido dorecinto em uma hora (Btu/h);

= a vazão de arinsuflado em cfm para seobter Tq

= 23,9 C(75'F);

= entalpia por lbde arseco.

Suponhamos, por exemplo, que desejemos remover C, = 162.000 Btulh do recinto, nas condições do

problema.O volumede ar a insuflarserá

162.000 = 124.610 cfm.

4,5x E

Se divid irmos C,por 12.000 obteremos o número de toneladas de ref rigeração cor respondentes à quant idade

de calor que pre tendemos remover

162.000

-......

12.000

13,5TR.

EXEMPLO 5.13

Consideremos o 'mesmo problema do exemplo 5.11. Desejamos uma umidade relat iva não de 78% no

ar resfriado, mas de 60%.

Solução

Para termos uma umidade relativa de 60% com

UQb = 0,0112 lb Hp por T, = 75'F. (Fig. 5.25).

Temos, então:

= 75'F, deveremoster uma umidade absolutade

U.b 3

= 0,0112lbH20/lbde ar seco

Uabq = O,Ol46lb Hpl lb de ar seco

Variação de umidade absoluta:

U.b, = 0 ,0146

-

0,0112 = 0,0035 Ib Hpllb de ar seco.

A este va lo r U.b, corresponde, na escala de g rãos de umidade por Ib de ar seco , o va lo r de 25 grãos

de umidade por Ibde ar secoe que devem ser removidos.

Entrando no gráfico da Carrier, indicado na Fig. 5.26, com o valor 0,0035Ib HzO/lb de ar seco, vamos

a té a curva de 60% de U,de obteremos o ponto N.

A curva que fornece Btullb e passa por N corresponde a 0,18 Btullb de ar seco.

,I

;til'

Ji;

Irt

J

ItJ

Fig. 5.25

0,0146 1b 20 POR '11 DE A R SECO

0 ,0112 111 20 POR . .t il DEAR SECO

75.1'

PSICROMETRIA

71

OEAR

SECO

O,0035RI I DEÁGUA/ lb DE AR SECO

Ib DE

ÁGUA

POR 111DE AR SECO

Fig. 5.26

EXEMPLO 5.14

O total de calor sens ível l iberado em um rec into é de 130.000Btulh. A temperatura de bulbo seco

do inter ior é de 86'F (3Ü C), e a do ar de insuflamento é de 68'F (20'C) . Qual a quantidade de ar que

deverá ser insuflada pelo ventilador para remover o calor à medida que o mesmo for sendo liberado?

Solução

A quantidade de ar a ser insuflado é calculada pela fórmula 5.18.

Q = c,

20,10

(li

- I ,) (m3/min)

sendo,

C, = a quantidade dt; calor sensível a ser removida;

'I = a tempera tu ra do a r no r ec int o (,C);

I, = a temperatur a do ar exterior (,C);

Q = a vazão de ar (mcm, met ros cúbicos por minu to) .

Podemos também calcular em unidades inglesas pela fórmula 5.17

C

Q

= '

(cfm)

1,08 (ti - I,)

sendo 'i e I, expressos em 'F; Q em cfm e C, em Btulh

Apl icando, por exemplo , a expressão 5.17, t eremos :

Q =

130.000

1,08 (86 - 68)

= 6.686cfm

EXEMPLO 5.15

A quantidade de ar que pode ser insuflada por uma instalação de ventilação em um recinto ,é de 6.500

c fm.O in te ri or d eve se r mant ido a 80'F ( 27 C) e o a r pene tr a nele com a tempera tu ra de 6Ü F (15,6 C).

Qual a quantidade de calor que

po

ser absorvida pela circulação do ar?

Solução

A quanti dade de c al or s en sív el a s er rem.ov id a pe lo ar pode s er c alc ula da pel a f ónnu la 5 .17.

C, = 1,08Q(li

-

I,) = 1,08x 6.500(80- 60) = 140.400Btulh

EXEMPLO 5.16

Qual a quantidade de calor total que pode ser removida de um recinto insuflando-se ar, sabendo-se

queo volume de ar insuflado é de 15.000cfm.

Q = 15.000 cfm

As condições do rec in to são:

..-...



'

72


.,..,....

{

,

I

\

)

6

Ventilação Geral Diluidora Obtida

Mecanicamente

-

(., ,

,

~

\.

)

(

(

\

É usada quando a ventilação natural não possuir condições de confiabilidade e eficiência para atender (

àvazão,temperatura e umidade desejadas.

6 .1 INSUFLAÇÃO MECÂNICA E EXAUSTÃO NATURAL

Nesta modalidade de venti lação geral diluidora, um ou mais venti ladores enviam ar exterior para o

(

interiordo recinto. Como a pressão

p,

no recinto se torna maior que a pressão exterior

P..

o ar insuflado

saipor outras aberturas existentes, produzindo os efeitos desejados de diluição dos contaminantes, de ~aixa-

mento,de temperatura e de arejamento. '

A insuflação mecânica permite um bom controle da incidência do ar e um melhor controle da pureza

doar insuflado do que no caso da venti lação natural . Usa-se, também, quando é necessário impedir que (

oarcontaminado de um outro recinto penetre naquele que se está pretendendo ventilar.

Na insuflação ou ventilação por insuflamento, como foi dito acima, estabelece-se no recinto uma pressão (

p,maiorque a do ambiente exterior p Deve-se portanto verificar inicialmente a necessidade e a conveniência

(

demanter a pressão do ambiente acima da pressão externa ou dos ambientes adjacentes, pois o ar expelido,

poderáser deslocado para um outro recinto no qual não se possa admitir o ar nas condições com que sai

dolocalventilado. (

Deve-se localizar a abertura de admissão de ar para o venti lador numa plirede, a fim de que a tomada f

dearse efetue livremente. Quando for necessário fazer-se uma tomada de ar em local afastado, deve-se ~

instalarum duto ou plenum até o venti lador, ou do venti lador até o recinto. É necessário, em qualquer

caso,garantir um fluxo de ar adequado, livre de concentração anormal de agentes contaminantes externos, (

(

(

(

(

\

'\

~

(

- Temp.bulboseco = 82'F

- Temp.bulboúmido= 68'F

e a s cond ições do a r in su fla do s ão:

I

I~

rll

~ f1

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Illi :

h

ii~

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,~

~

I

\,

1h

:~I

,I

li

,

,I

,

~i'

Ili

I:

- Temp.bulboseco = 54'F

- Temp.bulboúmido = 43'F

VENTILADOR AXIAL

~

.~:~~~~

Alh,not iwo te)

Solução

Pela car ta psi cromét ri ca , t emos nas escalas inc linadas que dão a entalpia de saturação (ca lor tot al ):

- para as condições do rec in to (82 'F e 68'F) : entalpia

= 37,5Btullb

-

para as condições do ar insuflado: entalpia

= 17,2Btullb

A var ia ção de en ta lp ia do a r de in suf lamento s er á

E

= 37,5- 17,2 = 20,3Btullbde arseco,

'.

O cal or to tal ( pa ra os 15 .000 cfm de a r) se ca lcu la pela fó rmul a 5 .20

c,

= 4,5' Q . E

ouseja, \

, = 4,5 x 15.000x 20,3= 1.370.250Btulh.

Para t ermos o númer o de tonel adas de r ef ri ger aç ão, dever emos di vid ir e ss e va lo r por 12 .000 :

1.370.250

=

114TR.

12.000

--

p,

1II ão

rna)

P.

P, > P.

pnuóo

no

r.clnto)

r::;::cr

.;.. ... ' ., '.,.. ~

. .. . p t i

~ : .~ .

AIt.rnativa A}

i'Ig. 6.1 Insuflaçâo mecânica e exaustâo natural.

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.

IW

~.~

~:

.

74


Nas aberturas para tomada de ar exterior deve-se garantir a impossibilidade de penetração de corpos

estranhos e animais, por meio de telas, e de água de chuva, construindo platibandas, marquises etc.

Prevê-se, quando necessário, a instalação de filtros adequados para a tomada de ar exterior, escolhidos

em função das condições estabelecidas para o ambiente.

Na Fig. 6.1 vemos duas alternativas para remoção do ar insuflado no recinto:

a) existem janelas na direção do fluxo do ar incidente, de modo que ocorre uma exaustão favorável

da camada de ar quente superior no recinto;

b) não há possibil idade de se colocarem aberturas nas ou tras paredes, de modo que a sa ída do ar se

fará por abertura em nível inferior ao do ventilador,

6 .2 INSUFLAÇÃO NATt, lRAL E EXAUSTÃO MECÃNICA

Um ou mais exaustores (ventiladores axiais, por exemplo) removem o ar do recinto para o exterior,

A pressão no interior baixando devido a essa exaustão, estabelece-se através de aberturas um fluxo de ar

do exterior para o interior do recinto, e deste para o exterior, e portanto a pressão externa P. será maior

que a interna p no recinto.

Isto evita que o ar contaminado do ambiente em questão passe para recintos vizinhos mas permite

que , eventua lmente , ocorra o contrár io .

Embo ra em ge ral se ja de menor cust o que a i ns ufl aç ão mecâni ca , e ss e si st ema não pe rmit e um contr ole

adequado da qual id ade do a r que pene tr a no r eci nt o, sa lvo s e f or em ut il iz ados f ilt ro s nas entr adas de a r.

Usa- se es se método na ven ti la ção de sanit ár io s, d e coz inha s, a lém, nat ura lmen te , n a de muito s r eci nt os

indus tr ia is onde não há poluentes em grau de toxidez inace it ável .

Na ven ti la ção por exau stã o, c omo d is semos a cima , es ta be le ce -s e no re ci nto benef ic ia do uma pr ess ão

menor que a do amb ient e ex te rio r. Deve- se pr evi amen te ve rifi car s e há conveni ência ou mesmo nec es si dade

de manter a pressão do ambiente abaixo da pressão externa ou dos ambientes adjacentes. A tendência é

de que o a r dos compa rtimen to s vi zi nho s ent re no re cin to pela s po rta s ao s er em a s mesmas abe rta s.

J:. recomendável verificar a possibilidade de a admissão de ar efetuar-se livremente no ambiente através

de portas e janelas, e isto, naturalmente, quando o ar exterior não for contaminado. Devem-se prever,

se necessár io , aberturas de admissão de ar em paredes externas, a f im de que a tomada de ar se efe tue

livremente e o mesmo possa ser filtrado, se poluído oli contaminado. Quando for necessária uma canalização

de ar, executa-se a mesma através de dutos, poços ou

plenum

até o exaustor. Em qualquer caso, deverá

ser garantido o fluxo de ar necessário, livre de concentração anormal de agentes contaminantes externos.

No caso de aberturas, deve-se garantir a impossibilidade de penetração de corpos estranhos, insetos e água

de chuva.

Pode ser necessár ia mais de uma abertura de admissão do ar, o que depende da maneira como as

mesas de trabalho ou os equipamentos se distribuem no recinto.

Deve-se prever a instalação de fil tros adequados para a tomada de ar exterior, escolhidos em função

das condições estabelecidas para o ambiente.

No caso de o ventilador exaustor ser do tipo axial, deverá ser localizado na parede oposta à de admissão

de ar e em níve lo mais a lto possíve l em relação ao p iso . Quando não for poss íve l a ut il ização da parede

oposta à da admissão do ar, deve-se considerar a utilização de redes de dutos.

A Fig.6.3 mostra umventilador de cobertura no qual o motor ficaisolado do ar removido e é venti lado

pelo ar exterior. É da Loren Cook Company, Ohio, USA. A NEU Aerodinâmica, Ind. Com. Ltda. , fabrica

um exaustor de telhado sob o nome de Extractair Centrifugo em capacidades de 1.000a 14.000mJ/h e pressão

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Flg. 6.2 Insuflação natural e exaustão

mecânica.

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VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE 75

Motorexternamente à correntede ar

Sardatipoventurl favorece o

escoamento de dentroparafora

Suprimento de arparao motor

Sustentação do motorformada

por amortecedores o ar da ventilação do motor

é Induzidoa sair

Roíorde ventilador para

pressões moderadas

Tubo de suporte

Flg. 6.3 Venti lador de exaustão para cobertura

-

TheLorenCook Company

-

Berea, Ohio, USA.

de70mm ca. A GEMA os fabr ica para vazões de 70 mJ /min a 250 mJ/min em pol iéster reforçado com

fibradevidro (PRFV). A STRINGAL Equipamentos e Revestimentos Industriais LIda. fabrica o ventilador

detelhado VTS para até 228 m3/min.

6.3 INSUFLAÇÃO E EXAUST ÃO MECÂNICAS

Neste caso, há ventiladores que insuflam o ar e ventiladores que removem o ar do recinto, quer sejam

colocados d ir etamen te no r ec in to, que r s ej a a tu ando at ra vés de si st emas de du to s.

Consegue-se, assim, uma ventilação mais controlável tanto em relação à qualidade do ar que entra,

quanto à dis tr ibuição do mesmo no rec in to .

Tra ta -se, por tanto, de um sis tema mis to de venti lação, que uti li za a combinação de venti lação por insuf la -

mento e por exaustão.

Quando ocor re pass agem d ir et a do a r de uma aber tu ra de admis são par a a sa íd a, c au sando a es ta gna ção

do ar em parte do ambiente ventilado, diz-se que ocorre curt o c ir cu it o de ar. O sis tema mis to consegue,

quando bem proje tado, evi ta r essa c irculação paras it a do ar.

Tra tando-se de um sis tema mais dispendioso que os anter iores, o s is tema mis to , evidentemente , só deverá

ser adotado quando a venti lação não puder ser resolvida sat is fa tori amente por um deles i so ladamente.

A Fig . 6 .5 apresenta indicações da ACGIH quanto a local izações inadequadas e adequadas dos venti ladores,

p ara d iv ers as h ipóte se s com r ela ção à entr ada de a r no r eci nt o. Vê-s e que a u tili za ção de uma câma ra g rande

com ampla área de saída para o ar atende a condições mais favoráveis, conquanto seja de maior custo.

Pode-se, escolhendo adequadamente os ventiladores, conseguir que a pressão no recinto seja maior,

i gua l ou menor que a r ei nante no exte ri or .

Na Fig . 6 .6 percebem-se s ituações sat is fa tóri as e s ituações insat is fa tóri as devido â formação de regiões

mor tas , i sto é , de est agnação.

A i ns tal aç ão de i ns ufl aç ão e exau stã o mecâni ca s em sua fo rma mais comple ta pode pe rmit ir a capta ção

doar em local não-poluído, realizar a filtragem do mesmo, caso necessário, e realizar o insuflamento

em

bocas di spos tas convenientemente ao longo de um ou mais dutos (Fig. 6 .7).

O ar contaminado no rec in to poderá ser l ançado no exter ior l ivremente, em cer tos casos , por venti ladores

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Flg. 6.4 Insuflação e exaustão mecâni-

cas.

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16


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Entrada de ar

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LOCAlI ZACÕES INADEQUADAS PARA OS VENTILADORES

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de ar

Melhor entrada

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800 entrada

de ar

Melhor e.austôa

local

LOCALIZAÇÕES ADEQUADASPARA OS VENTILADORES

Fig. 6.5 Indicações quanto à localização dos ventiladores segundo a ACGIH, para ventilação diluidora.

nas paredes ou no teto, e, se necessário, deverá ser tratado , isto é, despoluído. antes de descarregado

na atmosfera.

Chamemos de Q'nl a vazão de ar que ent ra ins\ lf lado. e de Q..ldna vazão de ar exaur ido. A pressão

p, no recinto dependerá da relação entre Q.., e Q ,ldu'Assim, se

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Qr

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QJaitla

Qenf =

Qsalda

Qen,

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QJalda

p,

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Pm

p, = Pm

p, < Pm

sendo Pm a pressão reinante no exter ior

11.11

Em muitos casos se considera

Q,n'

= 1,15

Q..ldn

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AR INSUFLADO

17 ( i

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VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE

AR INSUFLADO

.0 U E NT E FRIO

Alimentação de

baixo

por im

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Transversalmente

porcimae saído

parede oposta

Lateralmente

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Teto com

g ra de to ta l

Transversalmente

Aerofuse

(Anemostoto)

E .ous tôo pelo

teto

Conduçõo de

cimo poro cimo

lateralmente

Alimentoçõo de

cimo parobaixo

m

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Transversol

direta

Entrado lateral

por cimoe saída

por baixo

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Pelo t et o com

aerofuse de

entrado e retorno

FIg.6.6 Alternativas de insuf]ação de ar em um recinto.

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INSUFLAMENTO

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BOCA DE

INSUFLAMENTO

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MOTOR

COM

VENTILAÇÃO

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VENTILADORES

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lg.6.7 Ventilação geral diluidora completa (mista).

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78


6.4 VENTILAÇÃO DE AMBIENTES NORMAIS

6.4.1 Natureza da questão

Existem, nas indústrias, locais onde não são instalados equipamentos industriais e onde não existem

substâncias poluidoras tóxicas, pois nos mesmos funcionam apenas escritórios, auditórios, restaurantes Ou

almoxarifados de produtos não-contaminantes. O único agente de contaminaçâo, nesses casos, é próprio

do homem, e, como se procura proporcionar condições favoráveis de trabalho ou até mesmo de lazer no

local, a ventilaçâo que realiza pelo menos em parte esse objetivo denomina-se

ventilação para conforto

Ou

ventilação ambiental.

Nos escri tórios das fábricas, por exemplo, o calor sensível irradiado pelo corpo humano, os odores

do corpo e a fumaça de cigarros podem estabelecer condições ambientais do maior desconforto para os

que trabalham naqueles ambientes. Pode-se pensar em duas soluções para o estabelecimento de condições

adequadas do meio ambiente de trabalho.

A pr imei ra solução é a

climatização do ar,

ou seja, a execução de uma instalação que renove e fil tre

o ar. forneça-o numa temperatura de conforto, realize o insuflamento com velocidade que não incomode

e corrija a umidade do ar. Estas exigências ou condições sãoatendidas, como já foimencionado, nas instalações

de

ar condicionado.

Não trataremos deste assunto especializado neste livro. Instalações de pequeno porte

em salas pequenas e isoladas se resolvem com pequenos ou médios cIimatizadores constituídos de unidades

compactas ou

self containers

com condensação a ar ou a água , e as ins ta lações de médio e grande portes

sãoda alçadade firmasespecializadas em ar condicionado. A Fig. 6.8mostra um

selfcontainer

ou condicionador

de ar t ipo gabinete, da Hitachi - Line Industria Elétrica S.A. Os modelos com condensação a ar vão de .

14.200kcal/h até 39.900kcallh, e os de condensação a água vão de 15.800kcal/h até 61.800kcallh.

Unidades similares são fabricadas no Brasil pela LUWA Climatécnica; Arbrás - Engenharia de Condicio-

namento de Ar; Coldex-Trane, Carrier, Sulzer, Philco, Springer, Brastemp e outras no ramo.

O gabinete pode insuflar o ar diretamente no recinto ou através de uma rede de dutos (Fig. 6.8a).

A segunda solução resolve apenas em parte as exigências do conforto térmico, utilizando a ventilação

para reduzir a temperatura ambiente, movimentar o ar no recinto, reduzir em parte a umidade e remover

fumaça de cigarro e odores conseqüentes do suor. Não viabiliza uma redução na temperatura e uma correção

da umidade do ar ,no modo e no grau como o consegue fazer uma insta lação,de ar condicionado , mas

pode ser a maneira de, economicamente, estabelecer condições ambientais de trabalho razoáveis. Alguns

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Flg. 6.8 Condiciona dor de ar tipo gabinete , com COD '

d en sa ção a águ a, d a H ita ch i. ( I) S aí da d o a r cQndi ci o-

nado - a direção de saída do ar pode ser regulada.

horizontal ou verticalmente pelo s imples posicionameD'

t o d as v en ez ia na s d ir ec io na is . ( 2) T ampa do compa ro

t imen to d o v en ti la do r - P od e s er fa ci lmen te r emov id a.

(3) Gradil de entrada do ar - Pode s er f ac ilmente

removido. (4) Tampa do painel de controle - De fácil

acessoao painel de controle. proporcionado pelo fecho

magnético. .

( 5) Tampa do compart imento inf er io r

-

pode s er f ac il '

mente removida. retirando-se os parafusos da parte u.

perior da tampa. facilitando o serviço de manutençao.

(6)Câmarade condicionamentodo ar

-

Totalmente

isolada térmica e acusticamente. (7) Abertura para

T

ada do ar exter ior - Podeser instaladaa tomaa ,

de ar exterior. tanto pelo lado esquerdo ou direitodo

gabinete. (8)Painéis laterais.

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VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA OBTIDA MECANICAMENTE

79

Flg . 6 .8a Condicionador compacto com duto (sugestão da

Hitachi).

autores a des ignam como ins ta lação para controle do calor . Conforme as c ircuns tânc ias, pode-se rea li zá-Ia

po r um ou mai s de um dos pr oce sso s de ven til ação por d ilu ição que a cabamos de examinar.

6.4.2 Condiçõesa serem atendidas

Na venti lação de ambientes normais ou onde se possam concentrar muitas pessoas (auditórios, salas

dereunião, salas de projeto, de contabilidade etc.) devem-se considerar os contaminantes produzidos pelo

homeme as exigências de conforto impostas pelo mésmo.

Oscontaminantes humanos se reduzem a:

-

odores;

-

fumaçade cigarros;

- CO2 exala do dos pulmões pela re spi ra ção ( ce rca de 0 ,02

m3/h

por pessoa).

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300 400 560 600 700

PÉs CÚBICOSDE ESPAÇO POR PESSOA

FIg.6.9 Volume de ar exterior/minlpessoa em função da quota de volume de recinto por pessoa.

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20000

800 900 1000

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Tabela 6.2 Renovações de ar recomendadas

l

Poroutro lado, para a realização do metabolismo, o homem tem necessidade de consumir, pela respiração

cerca de 0,025 m3de oxigênio por hora, o qual é fornecido pelo ar que se faz passar pelo interior do recinto.'

O gráfico da Fig. 6 .9 , publicado no

Industrial Ventilation

13' edição, 1974, apresenta as demandas de

ar de diluição, istoé, o volume do recinto correspondente a cada pessoa (pé3/pessoa).

- A curva

A

indica o volume de ar de que cada pessoa necessita para obter o oxigênioindispensável.

- A curva

B

mostra o ar necessário para evitar que a concentração de COz no ambiente ultrapasse

0,06%.

- A curva C revela o ar necessário para remover odores do corpo de adultos sedentários.

- A curva D representa os mesmos dados da curva C aumentados de 50% para prever uma atividade

física moderada.

Recinto a ser ventilado

Duração em minutos de

cada renovação de ar

Renovações de

ar por hOl 'd

Auditórios

Salas de conferência

Restaurantes

Escritórios

Oficinas-

Cozinhas

Fundiçócs

Casas de caldeira

Sanitários

6-3

2,4-1.7

10-3

10-3

7,5-5

3-2

12-3

3-2

7.5-3

10-20

25-35

6-20

6-20-

8-12

20-30

5-20

20-30

8-20

(

(

(

(

Ob a do: O. valoresmais elevadosconstantesdesta tabela aplicam-sea

casosemclimasquentese ondehajafumaçadecigarros.

Tabela 6.1 Necessidade de ar externo para diluição

de odores corporais

Tabela 6.3 Renovações de ar recomendadas

(American Society of Heating and Air Conditioning

Engineering, Guide and Date Book)

olume de espaço

m'/pessoa

Suprimento de ar

exterior m'/minlpessoa

Tipo de ocupante

Adultos sedentários




Recinto a ser ventilado

Renovações p/h

CFM p/pessoa

2,8

5,6

8,4

14.0

0.70

0,45

0,34

0,19

Escritórios

Salas de conferência

Pequenas oficinas

Salas de depósito

Cozinhas

Garagens

Equipamentos mecânicos

Fundições

Pinturas e polimentos

Restaurantes

Sanitários

6-20

25-30

8-12

2-15

10-30

6-30

8-12

5-20

18-22

6-20

8-20

10

.40

EXEMPLO 6.1

Qual deverá ser o suprimento de ar para diluição de odores corporais em uma sala onde se encontram

15pessoas adultas sentadas, trabalhando? A sala mede 5 m x 8,4 m x 3 m. Usar a Tabela 6.1 .

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.

I

jjí'

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'

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Solução:

Volume da sala: 5 x 8,4 x 3 = 126 m3

Taxa de ocupação: 126.;- 15 = 8,4m3/pessoa

Exigência de suprimento: aproximadamente

0,34 m3/minlpessoa x 15pessoas = 5,1 m3/min

= 180cfm

Tabe la 6 .4 Pad rõ es d e ve nt il aç ão g eral , segundo o

Handbook of Air Condilioning

System Design da Ca rr ier Ai r Cond it ion ing Co.

EXEMPLO 6 .2

Um reci nt o mede 5 m x 12 m x 3 m e nele tr abalham, em r egime de ati vi dade moder ada, 12 pessoas.

Cal cul ar o sup rimen to d e ar pa rá remover odores e ev en tu ai s fumaça s de cigar ro .

: \.

Solução:

Usaremosa curvaD do gráficoda Fig.6.9.

Volume de ar do recinto: V

=

5 x 12 x 3

=

180m3

=

6.354 cf.

Volume de recinto por pessoa: 6.354 .;-12

= 525cfm.

Com este valor, vemos pela curva D da Fig. 6 .9 que serão necessários 10cfm por pessoa, portanto,

um tot al de 10 x (12 pessoas)

=

120 cfm de ar exterio r.

;

I

li

i:

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i,

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Jtl

6.4.3 Ventilaçãode ambientes normais, compoucas pessoas

No caso de ambientes normais, com poucas J;lessoasno recinto, onde a ventilação visa apenas ao conforto,

podemos, além do emprego dos gráficos da Fig. 6.9e da Tabela 6.1, vale~-nosdos seguintes critérios:

a ) usa r t abelas que indiquem o número de renovações completas de ar áo recinto por /tora (Tabelas

6.2 e 6.3);

b) usar uma tabe la que forneça o número de m3fhou cfm por pessoa , de modo a remover odores

e.fumaça (Tabelas 6.4e 6.5).

As tabelas se referem a vazões tais que a velocidade de escoamento no recinto não seja muito pequena

(d~ve ser > 1,5m/min), nem excessiva (deve ser < 10m/min) a fimde não provocar desconforto nos ocupantes

do local.

Tabela 6 .5 Ar externo necessá rio,

segundo o A SHRA E Han db oo k

olFundamentals 1972

A r e xfer no n ec es sá rio e m mJ/h

por pessoa

EXEMPLO 6 .3

Par a o caso do Exemplo 6.2, admit amos que se trata de tr abal ho moderado e o local seja uma oficina.

Suponh amos 10 renova çõ es por ho ra (of ic ina ), p or tan to com du ra ção d e 6 minutos c ad a (Tabe la 6 .2 ):

6.354 cf x 10

=

63.540 cflhora

ou 63.540 . ;- /60

=

1.059 cfm = 30 m3/min.

Porpessoa

Não fumando

Fumando

Preferível Mínimo

13

68

8

42

...1000..-

Vazão por pessoa

Recomendado

Mínimo

m3/h

m'/h

CFM por pé2

Utilização Fumo CFM

CFM

de piso

Salas de diretoria

Excessivo 50

85

30 51

-

Salas de reuniões

Excessivo

50

8S

30 51

1,25

Escrit. públicos

Algum

15

25,5

10

17

-

Escrit. privativos

Nenhum 25

12,5

15

25,5 0,25

Escrit. privativos Considerável

30 51 25 42,5 0,25Corredores

- - - - -

0,25

Restaurante,refeitório

Considerável

15

25,5

12

20,4

-

Coz. de restaurantes

-

-

- -

-

4,0

Laboratórios

Algum

20

34

15

25,S

-

Garagens

-

-

- - -

1,0

Fábricas (geral)

Nenhum

10

17

7,5

13

0,10

Sanitários (exaustão)

-

-

- - -

2,0



82


Vê-se que o va lo r obt ido usando a curva D da Fig. 6.9 é muito menor que o obtido com a Tabela

6.2, que especifica a finalidade do recinto.

Na dúvida sobre as porcentagens de fumantes e não-fumantes, costuma-se adotar 50 m31hpor pessoa

no caso de auditório e salões de conferência.

EXEMPLO 6.4

Deseja-se realizar uma instalação de ventilação com exaustão mecãnica (ventilação induzida) em uma

sala de uma indústria onde trabalham 22 funcionários (escritório, sala de contabilidade, por exemplo).

A sala mede 20 m x 8 m x 3,50 m (pé direito = 3,50 m ).

A entrada do ar se faz por ja nelas amplas em uma das extremidades. A r emoção do ar se fará COm

dois venti ladores axiais na parede oposta. Determinar a vazão necessária à obtenção de um razoável nível

de conforto.

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20.00m

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PLANTA

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==T0'30m

~.20m

ORTE

A-A

Flg. 6.10 Sala

com ventilação por exaustão mecãnica.

Suponhamos que 40% das pessoas fumem.

1 p roc ess o: B as ea do n o nú me ro d e r eno vaç ões p or h ora

Volume dorecinto: V

=

20x 8x 3,50 = 560m3

Pelas Tabelas6.2 e 6.3, encontramos,paraescritórios,6 a 20renovaçõespor hora. Adotemoso valor

10.

Volume de ar necessário em cada hora:

Q = 560 x 10

=

5.600 m3/h

A seção livre de passagem do ar nasala, considerando vigas de30em de altura, será:

S = 8 ~ x 3,20 = 25,6m2

VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA M~CANICAMENn:

H \

A velocidade média

aproximada

de e scoamen to ao longo da sa la s erá :

v = Q

s

5600

25,6

= 218,7 mlh ou3,64 m/min

Como a velocidade ambiente está compreendida entre os valores 1,5 e 10m/minopodemos considerar

avazão aceitável.

A vazão em m3/min será:

5.600 + 60

= 93,3m3/min

Usando dois venti ladores, cada um deverá ter capacidade deordem de 50mJ/min. O,catálogo da Metalúrgica

Venti S ilva Ltda., por exemp lo , i nd ica venti lado r axi al Mod. E 40 T6P, com

Q

= 55 m.l /min, pressão estát ica

7mmHp, diâm. 400 mm, motor trifásico 220/380 V ou monofásico 110/220 V, N = 1/4 HP.

7:Processo: Baseado no número de m l h por pessoa

Pela Tabela 6.5, t emos:

Não-fumantes:

Fumantes:

0,60 x 22 p essoas x 13m)/h = 171,6 m)h

0,40 x 22 p essoas x 68 m )/h = 598,4 mJ/h

TOTAL = 770,0m3/h

j'

Ve locidade de e scoamento ao longo da sa la

770 (m3/h) = 30 m/h , ou 0 ,5 m/m in

=

25,6(mZ)

Com a vazão ob tida pelo 2. p roces so , te rí amos uma vel oci dade de ar mui to r eduz ida no reci nt o.

Podemos usa r as r ecomendações da NB-IO/1978 da ABNT ind ic adas na Tabela 6. 6, par a de te rm inação

davazão de ar necessária para a venti lação.

Tabel a 6 .6 Vazão de ar necess ária par a a vent il aç ão

Quando se faz insuflamento de ar diretamente sobre os operários a fim de dissipar calor pelo aumento

~ evaporação e da convecção, pode-se chegar a temperaturas ambientes relativamente elevadas, como de

S'C~até 36.C, desde que a temperatura do termômetro de bulbo úmido não seja elevada. Recomenda-se,

todaVIa,rocurar que a temperatura do termômetro de bulbo seco no ambiente não seja maior que 27'C.

~,

o que entretanto, para determinados processos industriais, é inviável. Haverá portanto necessidade

Ins, flarar em temperaturas de 26 Ca 28 Cpara que haja um alíviotérmico considerâvel.

ATabela 6.9 apresenta valores da velocidade de ar aceitável conforme a nature~do trabalho realizado

peloperário. '

,,'-

: i

A

I 1111

L

SALA I

= t 20 mZ

:

<

;

.,

-

-

\. 4liI'o.........,.,....;,;>,,;i . ,...a

-; . -.

;,

\:

m'/pessoalh

Porcentagem de

Local

Recomendável

Mínima

pessoas fumando

Escritórios

25

17

Baixa

Escritórios

50

25

Grande

Sala de diretores

85

50

Muito grande

Restaurante

25.35

20

Considerável

Salas de reunião

85

50

Muito grande

Salas de reunião

35

25

Baixa

Salas de aula

50

40

Nenhuma



,

,.

11

.

,

.

I

j

I

1

1

'

ir

l I

li

I~

<'li

~i '

I:I

';1

': 'f

.

I

l

II

'1,

.1.:,1

tJi

:;1,

84


Tabela 6.7 Vazão de ventilação geral por área do piso

Ventilação

Tipo de local ou processo

Indústrias em geral que não contenham fontes emissoras

de poluentes tóxicos, irritantes, inflamáveis ou explosivos

Armazéns ventilados

Ginásios

Salas de banho e toaletes

Cargas de baterias

Pequenas oficinas mecãnicas

Grandes salas de jantar

Pequenas salas de jantar

Cozinhas espaçosas

Cozinhas de restaurantes (médias)

Pequenas cozinhas

Cabines para solda a arco voltaico

Cabines para jateamento de areia e spraymetálico (o opera-

dor deve usar proteção respiratória adequada)

(Pa1ty.F.. Imluslria{H}'giem:mdTo:ck g) .2.~edição.Intersciencepublishers.1967.)

pé'/minlpé'

pé'/hIpé'

60

I

1,5

3

2

3

1.5

2

2

4

10

50

100

60

90

180

120

180

90

120

120

240

600

3.000

6.000

Tabel a 6 .8 Troca s de ar pa ra venti la ção do ambien te

(Patty, F..

I1,dusrrialHygi<lle allClToxicology,

2.' edição, Interscience Publishers. 1967.)

Tabela 6,9 Movimentação de ar aceitável sobre o t rabalhador

(ACOIH, Industrial Ventilation)

I Velocidade do ar (pés/min)

Exposição contínua

Local com ar condicionado

Local de trabalho fixo comventilação geral

ou sopro sobre o local

Exposição intermitente

Pouca carga calórica e pouca atividade

Moderada carga calórica e atividade moderada

Forte carga calórica e grande atividade

50-75

75-125 (sentados)

1.000-2.000

2.000-3.000

3.000-4.000

,= .


8s(

~

6.4.4 Ambientes normais, comelevado número de pessoas

(

Algumas indús tr ia s possuem audit ór io s, s al as de confe rênci as , s al as de au la pa ra s eus empregados, de

plodo que, quando por motivos de ordem econômica não for viável uma instalação de ar condicionado,{

deve-seao menos dotar o recinto de uma instalação de venti lação, de modo a ser obtido um razoável grau

deconforto. Uma ins ta lação des ta natureza deverá resolver as questões referentes a:

a) eliminação da fumaça de cigar ro, cujos inconvenientes são reconhecidos pelos própr ios fumantes;

b) odoresdo corpodevidos ao suor provocadopelo calor numambiente de elevada temperaturae,

cujo elevado teor de umidade relativa dificulta a evaporação do suor da epiderme;

c) Calorsensívelliberado pelas pessoas. Este calor sensível eleva a temperatura do ar ambiente. Quanto'

ao calor sensível devido ao calor solar, a equipamentos, motores , lãmpadas etc., t rataremos mais

~~; I

d) calor Ia/ente liberado pelas pessoas com a evaporação do suor e que é responsáve l pe la e levação

da umidade do ambiente. ~

Os i tens a e b são a tend idos pe lo método descri to no i tem 6.4.3 . Vejamos como se calcu la a vazão

dearnecessária para manter a elevação da temperatura provocada pelo calor sensível conseqüente ao metabo,

lismodocorpo humano, dentro de limites aceitáveis, e como atenuar o efeito do calor latente.

O corpo humano libera calor para o ambiente. Essa quantidade de calor dissipado é expressa em Btulh.

oukca1lh .Devem-se procurar em tabelas apropriadas (p. ex. , a Tabela 6.10) os valores do calor sensível

edo calor latente, correspondentes à temperatura do recinto em consideração. I

Tabela 6.10 Calor l iberado por pessoa (Btulh. ). (Handbook of Air Condi tioning Sys tem Design, Carrier

Air Conditioning Company)

Oburvaç40: 1 Btulh = 0,252 kcallh

CJ = calor sensível

C, = calor latente

Usando uma conceituação simplificadae parcial, podemos caracterizar ometabolismo pelo teor de produçãL

decalorpelo corpo. Para que haja equil íbrio térmico, é necessário que o corpo perca calor, exatament~

segundoo teor com o qual o vaiproduzindo.

Chamemos de C, a quantidade de calor sensível e de C,a quantidade de calor latente, l iberados pelíl~

~~ I

.

A quantidade de calor a extrair do recinto corresponde à que foi proporcionada pelo calor sensív~1

Uberado.Se n é o número de pessoas presentes no recinto , a quantidade total de calor sensível a extrai.

será:

.-.

~

Trocas dear p/hora

N. de min/troca

Tipo de sala ouocupação

Baixa

Alta

Lenta

Rápida

Auditório e salas de reunióes

4

30

15

2

Padarias e confeitarias

10

60

6

1

Salas de máquinas e caldeiras

4

60

15

1

Corredores e ha/ls de espera

1

10

60

6

Fundições (ferrosos)

4

30

15

2

Fundições (não-ferrosos)

6

60

10

1

Garagem e estacionamentos

3

20

20

3

Oficinas mecânicas'

6

30

10

2

Cozinhas comerciais

10

60

6

1

Laboratórios

6

30

10

2

Lavanderia com passagem de roupa

10

120

6 0,5

com tábuas a vapor

Armazéns

2

15

30

4

Pequenas oficinas

3

20

20

3

Escritórios

2

30

30

2

Restaurantes

4

30

15

2

Residências

1

6

60

10

Lojas

6

20

tO

3

Salas de fumar

10 60 6 1

Banheiros e lavabos

10

30

6

2

Salas de espera

3

10

20

6

Lojas de ferragens

1

6

60

10

Temperatura do bulbo seco da sala ( 'C)

27,7'

26,7'

25,5' 23,9' 21,1'

Taxa

metabólica

(adultos

Aplicação C,

homens)

Atividade

típica

Btu/h

C,

C, C,

C, C,

C,

C,

C,

C,

Btulh

Sentado,

Salas d e aula 175

175

195 155 210 140

230

120

260

90 390

emrepouso

e conferência

Sentado,

Escola

180

220 195 205 215 185

240 160 275 125 450

trabalholeve

secundária

Empr.de

Escritório

180 270

200 250

215 235 245 205 285 165 475

escritórios

Trabalholeve Fábricas

190 560 220 530

245

505

295 455

365

385

800

combancada

(trabalhos

leves)

Andando,3

Fábricas 270 730 200 700 330 670 380 620 460 540 1.000

milhaslh

(trab.

Trabalho

pesado)

Fábricas

450 1.000 465 985

485 965 525

925 605 845

1.500

muitopesado



86


I

C'T= n . C,

I I 6.1

I

A vazão de a r par a r emover o cal or s ens ível pode se r ca lculada pel as f órmu la s 5 .17 e 5. 18, que s ão :

Q

- C(Btulh)quant. de calor sensível)

(paracalorsensível) -

1,08 ( ltF - I ,' F)

[cfm)

e

Q (p ar a c al or s en si cl ) =

C(k ' h)(quant. de calor sensível)

[m3/min]

2 0,10 l tC - ';C)

sendo

i

a t empera tu ra do a r no i nt er io r no r ec int o med ida com o t ermôme tr o de bulbo seco;

I ,. a t empe ra tur a do a r exte ri or ,.med ida do mesmo modo .

Na prática . calcula-se o valor da vazão Q considerando separadamente:

.

os casos a e b por uma das Tabelas 6.2, 6.3 e 6.5 e as fórmulas 5.17 e 5.18;

.o casoc.

Adota -s e, en tão, o ma io r valo r encon trado pa ra Q.

Quanto 'ao calor latente liberado por efeito de evaporação do suor, procura-se atenuar seus efeitos

adotando velocidades de escoamento mais elevadas e, em certos tipos de trabalho, fazendo incidir sobre

o operário uma corrente ou s opro que evapore o suor do corpo, melhorando a sensação de bem-estar.

Velocidade de 1,0 m/s até 1,5 m/s são usuai s. Velocidades excessivas incomodam. A solução def init iva exigi rá

ent re tanto a redução da umidade do ar, o que se pode conseguir com desumidif icadores .

Para remove r o cal or l at en te, a vazão Q poder á s er c alcul ada pe la fó rmu la 5 .19.

Calor latente (Btu/h)

Q(cfm)

=

0,67 (gr/lb) de diferença

EXEMPLO 6.S

Uma indústria possui um auditório onde são realizadas palestras e conferências. A capacidade é de

200 pessoas sentadas, havendo fumantes . As d imensões são de 10 m x 22 m x 4 m. Dete rminar a vazão

de ar a ser insuflado e removido mecanicamente. O ar insuflado entra com a temperatura do exterior, que

é de'25 <:,e deverá sair no máximo a 28 <:.

Solução:

t.

' 2S0C

t i = S C

,\OUTO

r

CORTE

A- A

Fig. 6.11

I' critério.

R en ov aç ão p ar a d iluir fumaç as e o do re s

a) com base no número de m3/h de ar ~r pessoa (Tabela 6.5):

200 pessoas x 50 m3fh = 10.000 m /h = 167 m3/min;

b) com base no número de renovações por hora:

volume do auditório V

=

10 x 22 x 4

=

880 m3


87

Pela Tabela 6.2, vemos que o número de renovações varia de 10 a 20 por hora, sendo o segundo valor

r ecomendado par a c limas quen te s e com muita f umaça. Considerando 15 r enovações por hora , t er emos

880 m3 x 15renov. lhora

=

13.200 m3/h

=

220 m3/min.

2' critério.

Renovação para impedir elevação exagerada de temperatura.

O ar externo se acha a 25 <: e se deseja que no interior do recinto a temperatura se eleve no máximo

de 3 C,

t, = 25 <: 'i = 28 <:

ou

t, = 77'F

ti = 82,4'F

O calor sensivel a 27,7 C para uma pessoa sentada é, segundo a Tabela 6.10, C, =

O calor sensivel total no auditór io

C T

será

C T

= 200 pessoas x 175 Btu/h = 35.000 Btu/h

175Btulh.

ou

35.000 x 0 ,252 = 8 .820 kca llh .

Para calcularmos a vazão de ar necessária para remover essa quantidade de calor sensível, podemos

usar as fórmulas 5.17 ou 5.18. A~sim,

Esta vazão p ropor ciona ria 8 .776 + 880 m3

=

10 renovações horárias.

Ver if ica-se que o número de renovações achado por esse método de cálculo é menor do que nos anter iores,

os quai s p rev iam a pre sença de fumante s no l ocal.

Em geral há uma certa fuga de ar por frestas, portas que abrem para deixar entrar e sair pessoas,

de modo que, se chamarmos esta vazão de

vazão áe fugas Qf.

e se qui se rmos usa r exaus tão mecânic a,

porém mantendo uma cer ta pressão posit iva no auditór io , os ventt ladores de exaus tão deverão ter uma capaci- '

dade Q, igual a .

Q, = Q - Qf

Qf vem a ser a vazão que se verificaria naturalmente, sem o emprego de exaustores, com o ar saindo por

portas e frestas. Na falta de dados mais precisos, admite-se que a.troca nalural horária de ar com o exterior

seja igual a 1/2 a 3/4 da capacidade do recinto . Se admitirmos 3/4 do volume do recinto de troca por hora

(existência de várias portas com dificuldade de serem mantidas fechadas), teremos para esta vazão por efeito

de escoamento natural pelas portas e frestas:

Q, = 3/4 x 880 m3/h = 660 m3/h

10.6° 91.4°

11.6°.F

°F

Fig. 6.12 TBS e TBU damistura dear de retorno com

ar de reposição.

amJ

= <=

mm

mm

4m

ti : 2Soc

5A LÃO

I

22 m

I

Q =

C T

35.000 Btulh

= 6.001cfm

1,08 ti- I,) 1,08(82,4 - 77,0)

ou

Q=

C T

8.820 kcallh

=

= 146m3/min= 8.776m3/h

20,10 li- t,) 20,10(28- 25)



,~Ii

li

ill)

I

1

I '

\

1

':

I

I

88


F-


89(

Como e st ão s endo i ns ufl ados Q = 13.200 m3fh(calculado pelo 1°cr it ér io , i tem b) e est ão escapando Q, = 660

m3fh , o s ven ti la dor es de exau st ão deverão at ende r a

Q. = 13.200 - 660 = 12.540 m3fh

Deve-se procurar fazer com que haja p ressão posit iva no rec into, para evi ta r que o ar exter io r pene tre

pe las por tas e f restas, o que acon tecerá se a pres são inter io r for nega tiva em relação à exterior , i stoé

se removermos mais ar do que aquele que for insuflado. '

6.5 MISTURA DE RETORNO COM AR EXTERNO

Em ce rta s i ns ta la çõe s de venti la ção com re sfr iamen to ( ar c ond ic ionado ) re ci rc ula -s e uma par te do a r

já in suf la do no re ci nto , c ondic ionando p rev iamente sua temper at ura e umidade, comp le ta ndo- se . a ssimo

ar que escapa em frestas e portas que abrem e fecham, com ar vindo do exterior. Este suprimento de

ar exterior é necessário para complementar o suprimento de oxigênio que vai sendo consum ido no recinto

no p roc ess o r es pira tó rio e com a f ormação de CO2 .

O volume de ar externo (de reposição) é da ordem de 10 a 15% do volume total de ar necessário.

Por ta nto , o a r r ec irc ul ado va ria rá de 90 a 85% do a r in ter no .

Deve-se determinar a temperatura média do ar recirculado com a do ar externo. Fica-se em condiçõe

de saber se as condições em que o mesmo se encontra satisfazem, ou se é necessário recorrer a algulII

t ra tamento adicional de res fr iamento para que sejam obt idas .

Podemos us ar a c ar ta p sic romé tr ic a da Trane na de terminação da t empe ra tu ra méd ia , c on fo rme indic ado

no exemplo a segui r.

X MP O

Sejam:

Q, = 25.000m3fha quantidade total de arnecessário;

Q, = 22.500m3fha quantidade de arde retorno, isto é, a ser recirculado

Q

= 2.500 m3/ha quantidade de ar externo,

de reposição

Temperaturas:

Ar externo:

TBS

= 33'C(91,4'F)

TBU = 25 'C (77'F)

Ar de retorno:

TBS = 27°C(80,6'F)

TBU = 18 'C (64,4'F)

Determinar a temperatura média de bulbo seco e de bulbo úmido para a mistura.

Solução:

a) Marcamos na carta os pontos

A

(TBS = 91,4'F;TBU = 77'F)e

B

(TBS

para as coordenadas das temperaturas TBS e TBU.

b) Ligamos os pontos

A

e

B

c) Calculamos a porcentagem de ar de retorno em relação ao ar total.

= SO,6'F;TBU = 64,4'F) ,

g)

Marcamos o valor 81,6'F no eixo das temperaturas de bulbo seco. Elevamos uma vertical até encontrar

<

emC o segmento

AB

obtido no item b. (

b)Seguimosa reta de temperatura de bulbo úmido que passa pelo ponto C e lemos, na escala à esquerda,

atemperatura de65,6 'F = 18,7 C.

i) Astemperaturas do ar de mistura são, portanto, (

reS = 27,6'C

reu = 18,7'C

6,6 REMOÇÃO DA UMIDADE DO AR

(

Certos ambientes de trabalho ou locais de guarda de.documentos, microfilmes, aparelhagem eletroele-

uônica,bibliotecas, além de certos locais de processamento industrial, necessitam de ar com baixo teor I

deumidade, sem exigirem uma instalação de ar cqndicionado completa. É o caso, por exemplo, de certas

indúStriasuímicas, farmacêuticas, óticas, fotográficas, de papéis, alimentos, cigarros, plásticos, cervejarias, \

gráficastc.

A remoção da água contida no ar pode ser realizada de maneira simples pelos processos indicados

aseguirpelos fabricantes dos aparelhos e equipamentos desumidificadores.

a)DesumidificadorMACLAM ou similar. Opera pelo princípio de circulação forçada do ar ambiente atraves- I

sandouma serpentina evaporadora de gás de refrigeração, que, estando com a temperatura abaixo do

pontode orvalho, retém a umidade por condensação.O ar vaiperdendoumidadeaté o limitesituado I

entre.60e 40%, dependendo da temperatura e das condições de infiltração de umidade no local.

A águacondensada é recolhida em umreservatório com capacidade útil de 5 a 7 litros.

A Fig. 6.13 mostra o desumidificador referido, fabricado pela MACLAM - Indústria e Comércio de

Refrigeração Ltda.

Ventilador

Flg. 6.13 Desumidificador de ar MACLAM -

esboço esquemático.

ar de retorno = 22.500 = 0,9ou90%

25.000

r total

ili

d) Calculamos a diferença I:: Tnt re a s t emper at ura s de bul bo s eco do ar ext er no e do ar de re to rno con fonne

os dados do exercício.

Condensador

r '

r

'

, ,

Arúmido

I1T

= 33'

-

27°= 6'C

e) Mul tipl icamos I :: ..Tpelaporcentagem de ar de retorno.

I1Tx 0 ,9 = 6 x 0,9 = 5,4'C

f) Subtraímos do valor da temperatura de bulbo seco do ar externo o valor 5,4 obtido no item

e

33,0 - 5,4 = 27,Ó'C(81,6'F)

N~

~

~

r--

Serpentina

evaporadora

Moto

compressor

Reservatório

d'água

b) Desumidificador Honey Combe com os desumidif icadores Cargoca ire da Higrotec. A par te fundamental

dosistema é o cil indro

Honey Combe

Este c il indro contém f inas l âminas de amianto cor rugadas, enroladas

emespiral , formando est re itos canai s no sentido axial .

O cilindro de amianto é impregnado com um composto higroscópico à base de cloreto de lítio e gira

l entamentedando sei s vol tas em uma hora. Completam o s is tema um venti lador e motor de desumidif icação

ede re at iv aç ão ; e o aque cedor de a r, que pode s er el ét ri co ou a vapo r.

OsCOmponente s s ão i ns ta lados em uma e st ru tu ra úni ca com repar ti çõ es ta is que fo rmam doi s c irc uit os

separados: o de desumidificação e o de reativação. Setenta e cinco por cento da área da face do cilindro

~rt~nc em ao c ir cu ito de de sumid if ic aç ão, e o s 25% r es ta nte s, a o de r ea ti vaç ão do mate ri al h igr oscópi co : I

;Vtdo. à rotação, o

Honey Combe

é conti nuamente re gene rado , e a cada c anal úmido que ent ra em p roce sso

rea tivação cor responde um canal seco que ent ra em processo de desumidif icação do ar.

AFig. 6 .14 é um esquema dos e lementos const itut ivos do desumidif icador Cargocaire da Higrotec.

I

~- J1

-



90


Q)

@

j

@

@

[

-@

@

Fig. 6.14 Desumidificador Cargocaire Honey Combe da Hi-

grotec. (1) Ent rada do ar rea tivação. (2) Saída do ar seco.

(3) Aquecedor do ar de rea tivação. (4) Venti lador do ar

seco. (5) Área de reativaçáo. (6) Desumidificador

Honey

Combe. (7)Saída do ar úmido. (8)Ventilador de reativação.

(9) Entrada do arúmido. (10) Motor.

6.7 RESFRIAMENTO DO AR

Existem equipamentos que realizam de forma satisfatória o resfriamento do ar sem se constituírem a

rigor em aparelhos de ar condicionado . São muito empregados em instalações industriais, valendo assim

uma referência aos mesmos. Consideraremos um desses equipamentos, que é o Econoc1im, da DELTA

NEU.

Neste equipamento, o resfriamento do ar resulta da sua passagem através de uma manta umedecida,

onde o calor devaporização da águaé retirado do ar.

Uma bomba recalca a água de umreservatório, e pormeiode tubos distribuidores, umedece uniformemente

as mantas. O ar ao atravessar as mantas, através de venezianas de aspiração, é aspirado por um ventüador

centrífugo. O ar assim resfriado é em seguida distribuído no ambiente, por uma caixa difusora ou uma

rede de dutos.

Existem quatro modelos, com vazões de 2.000 a 34.000 m31h,e podem ser colocados no telhado ou

em parede externa.

A Fig. 6.15 mostra umresfriador Econoclim colocado sobre um telhado.

Consegue-se uma redução de 7 a 10 Cde temperatura em relação ao ar do exterior, e uma fil tragem

com renovação do ar circulante.

TIPOT

-t>

1

---

---

-- --.-

-- ---

--

---

--

---

-- ---

--

---

--

---

--

---

<J-

--

---

--

---

--

-----

---

-- ----

--

---

-- ---

--

--

---

--

--

---

--

---

~

~

~

~

\

Fig. 6.15 Resfriador Econoclim de DELTA

NEU com dutos e bocas de insuflamento.


91

I

,

i

,

6.8 COMp ARTIMENTOS LIMPOS OU PURIFICADOS

Certos recintos, por sua natureza O -,pc:lasoperações que neles se processam, necessitam de ar com

elevado grau de pureza. É o caso de saIaSde operação, centros cirúrgicos, laboratórios farmacêuticos e

de análises e pesquisas no campo químico e bioquímico.

O ACGIH recomenda nessescasos o

filtro absoluto

HEPA

High-Efficiency ParticulateAir ,

de altíssima

eficiência na detecção de partículas contidas nó ar. Consegue-se uma eficiência, com os filtros HEPA, acima

de 99,97%. Em geral, empregam-se pré-filtros e mesmo ultrafiltros de menor eficiência, para uma depuração

preliminar e redução na carga do fil tro HEPA. O pré-fil tro reduz de 60a 90% o pó contido no ar, ficando

a cargo dos fil tros HEPA a purificação final . Entre outras empresas, a LUWA fabrica no Brasil os fil tros

HEPA.

A esteril ização do ar contra certas bactérias e vírus se realiza com a aplicação de 'raios ultravioletas ,

com lâmpadas germjcidas. .

A Fig. 6.16 indica algumas das soluções que têm sido uti lizadas e mostra que a melhor consiste no

lançamento do ar uniformemente distribuído pelo teto, onde são colocados fil tros HEPA. A saída do ar

seefetua pelo piso gradeado sobre um plenum e, daí, a dutos de exaustão.

Vê-se na Fig. 6.17 um esquema de sistema de condução e tratamento do ar de recintos limpos, com

filtr ,sHEPA.

I

I

1

\

.

I

I

SOLUÇÃO RAZOÁVEL

~ Grelho de Exoustóo

- -

f~-

I I

- 'I

./

\..

/

'- -

I

.I

H.E.P.A filtros-

BOA SOLUÇÃO

Piso Gradeado

MELHOR SOLUÇÃO

Fig. 6.16 Escoamento de ar emcompartimento limpo com fil tro HEPA.

t..

- - P ré . F il lr o de Alt a E fi ci ênci a

AO

Compar'lmento

limpo

.

Fig. 6.17 Sistema de condução de ar para compartimento l impo .



I

,I

I1

---

7

Ventilação Geral iluidora para Redução

de alor Sensível

7.1 CONSIDERAÇÕESPRELIMINARES

No Capo 6 vimos que a venti lação geral diluidora, além de proporcionar um grau admissível

para

o

n íve l de po lui çã o ambi en tal , re duz também a t empe ra tu ra do l oc al, embo ra não con sig a r ea li za r uma per fe ill

cIimatização, uma vez que não faz parte de seus objetivos reduzir a umidade do ar, com o rigor com que

o faz uma instalação de ar condicionado. -

Cons id eramos, no r ef er ido c apí tu lo, ap enas a ca rg a té rmic a devid a à s p ess oas p re sen te s no ambi ent e

e, assim mesmo, apenas o calor sensível proveniente das mesmas. Entretanto, além do calor sensíveldevido

às pessoas (e évidentemente também o calor latente devido ao suor evaporado), devem-se, num cálculo

mais rigoroso, considerar também:

-

o ca lo r s en sív el devido à irradiação solar sobre os vidros e paredes externas e cober turas;

- o c alo r se nsí ve l d evi do à condução pelas paredes , p isos , t etos , v idros e tc .;

- os calores sensível e latente decorrentes da infiltração do ar exter ior pelas por tas e j anelas ;

-

o calor sensíve l cor respondente à carga de energia elétrica dissipada no rec in to nos apare lhos de i luminação

e acessórios. Assim, no caso de iluminação fluorescente, deve ser computado o calor produzido pelos

reatores;

- calor sensíve l devido a motores elétricos

-

calor sensíve l devido a outros equipamentos eventualmente existentes no recinto.

A p rimeir a p rovid ênc ia a s er t omada no p roj et o d e ven ti la ção di lu idora é a dete rmin aç ão da denominada

carga térmica p roven ie l te da s f on tes d e c al or que a cabam de se r menc ionada s. Conhec id a a c ar ga t érmi ca ,

calcula-se a vazão de ar necessária para reduzi-Ia a um valor correspondente a um nível razóavel de

conforto ambienta .

7.2 CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE CONFORTO

Conquanto nem sempre seja possíve l conseguir -se apenas com a venti lação os nivei s ideai s de tempera tUfl

de bulbo seco e de um idade relativa, indicaremos, para servirem de referência, os valores considerados

Tabela 7 .1 Condições ambientai s de conforto

Recomendável

Máxima

~

VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL

Local

Temp. bulbo seco ( C)

23a25

24 a 26

24 a 26

Temp. bulbo seco ( C)

26,5

27

27

93\

(

eral como recomendáveis e máximos, para os casos mais diretamente relacionados com ambientes de \

~; strias(verTabela7.1). . (

(

7.3 TAXAS DE OCUPAÇÃO DOS RECINTOS

Para salas de escri tório, contabi lidade e tc .

Auditórios, salas de conferência

Restaurantes

6 mZ~/pessoa

1 ,5 m p/pessoa

2 mZp/pessoa

Escritórios

Auditórios

Restaurantes

il

1

.11

.J L ~I'

(

7.4 .CALOR LmERADO POR UMA PESSOA

(

Con fo rme f oi menc ionado ante ri ormen te , a in sta la ção de vent il aç ão p ro cu ra p rimo rd ia lmen te re duzi r

calor sensíve l do ambiente, embora em determinadas condições ambientai s possa melhorar o grau de umidade (

o lat iva,r eduzindo o calor l at en te . Apresenta remos, ent re tanto, a Tabela 7 .2 , onde é indicado o calor l iberado

~r pessoa (kcallh) sob as formas de calor sensível e de calor latente, para vários valores de temperatura I

dotermômetro de bulbo seco.

ATabela 6.10, do capítulo anterior, é análoga, porém com a quantidade de calor expressa em Btulhora.

Para

uma primeira avaliação quando faltarem dados precisos sobre o valor da temperatura de bulbo

seCO,ode-seadotar parao calortotal: .

- Parapessoas em movimento len to ou sentadas: 100 kca l/h (400 Btulh).

- Parapessoastrabalhando: 166kcaL'h(660 Btu/h).

7 .SCALO DEVIDO À PENETRAÇÃO DO EXTERIOR PARA O RECINTO, POR CONDUÇÃO,

EMRAZAO DA DIFERENÇA DE TEMPERATURAS ENTRE O EXTERIOR E O INTERIOR

DO MESMO

Esta c ar ga t érmic a de c alo r se nsí ve l d ev ido à penetr aç ão do c alo r pode s er c alc ul ad a pela fó rmul a

I Cp = k. S t - t~ I

I

7.1 I

sendo

S

= área das paredes, piso ou teto (mZ);

k

= coeficiente de transmissão de calor através de paredes, piso ou teto, expresso em kcal/mZ . h .

'C.

o valo r d e k é encontrado em tabelas de l ivros de ar condicionado.

Para cálculos de ventilação apenas, podemos calcular de um modo aproximado o calor que penetra

Tabe la 7 .2 Calo r l ib era do por p es so a s ob .a f orma de c alo r se nsí ve l e la te nt e

s ~ calorsensível

--

L

= calor l at en te

(kcallh)

-- - - - -- -- - .JiIIO

Temperatura de bulbo seco

.C)

28. 27. 26.

24.

21.

Local

Metabolismo médio

S + L (kcallh)

S L S L

S L S L

S

L

Escritórios

113

45 68 50 63

54 59

61

52

71 42

Restaurantes

139

48 91

55

84

61 78 71 68

81 58

Fábrica .

189

48 141 55 134

62 127 74

115 92

97

(trabalhoeve)

Fábrica

252 68 184

76 176

83

169

96 156

116 136

(trabalhopesado)

Auditórios

113

45 68 50 63

54 59

61 52

71 42

--



I

li

1

~~ '

expostasao sol(m2);

7.9 CARGATÉRMICA DEVIDAA EQUIPAMENTOSEM FUNCIONAMENTONORECINTO

S = ár~adaspa:e~emperaturaequivalente,representativado efeitode insolação.Dependeda latitude

I

6.t = dIf erençah e a do t ipo de superfície e da proteção da mesma contr a os raios s olares. i Existe uma grande variedade de aparelhos e equipamentos cujo funcionamento acar reta uma dissipação

. local, da or , r de calor para o ambiente. Limitar-nos-emos, na Tabela 7.9, a m'encionar alguns, de uso mais comum nas

I

po

r est e método, recor re -se a tabelas apresentadas em l ivros ou manuais de ar condicio-

1

~ dependências industriais, cozinhas e laboratórios.

Quando ~ calcua

\

~


. .

I

. ndo a área da superfície através da qual passa o calor por um coeficiente A indicado

por conduçao multlPIca

naTabela 7.3.

S=A S

Tabela 7 .3 . :valores do fator A

Temper al ur a de bu lbo se co , e xt er na 9O'F(32 C) 95 'F ( 35'C)

Janelas na sombra 12 17

Paredes, alvenaria pesada. 3 5

Paredes, alvenaria média 4 5

Paredes 2 3

Paredes, com revestimento médio 4

5

Divisórias, r eveslimento simples 7 10

Divisórias, revestimento duplo 4 5

Divisórias de vidro 14 17

Tijolo de vidro 5 8

Piso 3 4

Teto sob recinto não-ventilado 12 13

Teto sob recinto ventilado 9 11

Tetosobtelhado 14 16

Teto sob piso ocupado 3 5

Observação:

Se o tctotivcrisolamentode I' de isolantesusuais,muhiplicar

por0,4;se do2 ,multiplicarpor0,3;sedo 4', multiplicarpor0,2.

7.6 CARGA TÉRMICA DEVIDA À INSOLAÇÃO

. . d vidaexclusivamente ã radiação solar sobre a superfície exposta aos raios solares.

Esta carga térm~ca e- e a ra a q ual se acha v oltada a p arede ou as j anelas. .

Deve-~ verificar a ~1f~çaoPara as várias direções dos pontos cardeais, os valores do fator B pelos quais

A Tabela 7:4.mdl~~'á~eas das superfícies expostas ao sol, para obtermos o ganho de calor do recinto

deveremos multiplicar asjanelas em questão.

a que pertence a parede ou

Tabel a 7 .4 Val ore s do f at or B. Ganh9devido à insolação diret a

:..o~

. 'd à insolação, isto é, à incidência solar direta sobre par edes e cobertura, tem

A carga térmica de~ a O problema de isolamento térmico, podendo em certos casos exigir, mesmo,

um efe ito importante so red

a instalação de ar cond~cion~r~jetosde ar condicionado, ao invés de emprego dos fatores

B

indicados na

Quando se proce ela lar a quantidade de calor que penetra no I~cinto por meioda fórmula 7.2:

Tabela 7 .4, prefere-se ca cu .

lC = k .S .~ I I 7.2 I

VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL

;

i 95 )

/

nado, para se obterem os valores de k correspondentes ao ganho de calor pelos telhados, pelas paredes,

de acordocomo tipode material dos mesmos, a lat itude local e a hora de insolação durante o dia.

1I

.J,

7 .7 CARGA TÉRMICA DEVIDA À ENERGIA DISSIPADA PELOS APARELHOS DE

ILUMINAÇÃO

A carga térmica é uma função da potência dissipada pelas lãmpadas e pelos reatores (quando ~ tratar

de iluminação fluorescente). Pode-~ calcular a potência dissipada (watts/m2) por unidade de área de piso

do rec into, em função do índice de i luminação que deverá ser p revis to para o mesmo e a natureza do

trabalho a ser executado, cujo grau de precisão influencia o nível de iluminação exigido.

A Tabela 7.5indica a potência dissipada, para o caso de alguns recintos. O exame do projeto de instalações

elétricas de iluminação, baseado nas exigências de iluminamento, fornecerá, com suficiente precisão, os apare-

lhos de iluminação com suas respectivas potências.

1.

Tabela 7 .5 Potência dissipada

~

Observação:

Os valores de dissipação daslâmpadas fluorescentes já incluem osreatores.

Para obte rmos o ca lo r devido ã energ ia d is sip ada pela s lâmpada s e re ato re s, podemos adot ar o s va lo res

da Tabela 7 .6 .

I

I

I

I

.

I.

Calor emitido (kcallh)

7.8 CARGA TÉRMICA DEVIDA AO FUNCIONAMENTO DE MOTORES ELÉTRICOS

Quando há motores de diver sas potências funcionando no rec in to , pode-se , num primeiro cálcu lo , cal cu la r

o ca lo r d is si pado mul ti pl ic ando a potê nci a to tal expre ss a em hp por 2 .800 par a s e obt er o c al or em Btul h.

Para um cálculo mais rigoroso, podemos usar a Tabela 7.7, na qual o ganho de calor do recinto devido

ao s mot or es é expr es so em Btu lh. Para exprimirmos em kcaVh , d eve remos mult ip li ca r o s v alo re s d a Tabe la

por 0,252. .

Podemos usar a Tabela 7. 8 para obtermos a carga térm ica em kcallh em função da potência nominal

dos motores elétricos.

t

Janolavoltada r

SE 1..(Et. NE N NW

W

SW

Vidro'simplese duplo, semproteção

110 180

160 105

160

180

110

Veneziana com toldo, .

30

50 45 30

45

50 30

Cõrtina colorida ou venezlna mtema

6 110 95

60 95

110

65

Tijolo de vidro semproteçao 44 72 64 42 64 72 44

Nível de Poténcia

Local

Tipos de iluminação

iluminação (lux)

dissipada W/m )

Escritórios Fluorescente

1.000 40

Restaurantes Fluorescente 150

15

lncandescente

150

25

Auditórios:

a) Tribuna

lncandescente

1.000

50

b) Platéia

lncandescente 500 30

c) Sala de espera

Incandescente 150 20

Salas de reuniões:

a) Platéia

lncandescente 150 20

b) Tablado

lncandescente

500

30



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1

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11

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1

1

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1

.

'1'

I,

r

J

96


Tabela 7 .7 Carg a té rmic a devid a a mot ore s e lé tr ic os em ope ra ção contí nu a

Carrier Air Condition ing Sys tem Des ign Handbook

7.10 CALOR DEVIDO À VENTILAÇÃO OU INFILTRAÇÃO DO AR PARA O AMBIENTE

Na maio ria dos casos, o ar externo é conduz ido para o rec in to a ser vent ilado. Este ar externo vai

substituindo o ar que por infiltração escapa do recinto através de frestas, portas giratórias e exaustores.

Embora o cálculo possa ser fei to com relativa. precisão, o que se procura conseguir em projetos de

ar condicionado, para o caso de venti lação é aceitável proceder-se de um modo mais simples e prático na

determinação da carga térmica a considerar para atender às exigências da ventilação-infiltração. Vejamos

este método.

Tabel a 7 .8 Carg a t érmic a devi da a moto re s

elétricos (ABNT)

~

~ - ,

VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSíVEL

f

Tabela 7.9 Carga térmica de vários equipamentos

7.10.1 Calcula-se o volume total dear necessáriopara seobter uma boa ventilação

Para isto, fazemos:

- Númerode ocupantes x 7,5 = cfm

~

caso de nãohaver fumantes)

- Número de ocupantes x 15 = cfm casode fumo moderado)

- Número de ocupantes x 40 = cfm casode fumointenso)

7.10.2 Calcula-se a vazãode infiltração aproximada

Esta vazão é dada por

(comp.x largox altura) x I

cfm =

60

Observações:

a) As dimensões são dadas em pés.

b) I = 1 (para uma só parede externa);

I = 1,5(paraduas paredesexternas);

I

= 2 (para três oumais paredes externas).

Tabela 7.10 Mu lt ip li ca do r do fa tor d e in fi lt ra çã o ou venti la çã o par a v ár io s v alo re s d e

tempera tura de bulbo úmido

T emp. (B U) . F

FatorG

67

5

68

8

69

11

76

33

71

37

66

3

70

14

71

17

72

20

73

23

74

27

75

30

..10...-

9{

(

(

(

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\

r.

(

(

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78

41

79

45

t

. (

80,

~(

~

Localização do equipamento com relação ao ambiente

Motor e máqui-

Motor dentro e

na dentro

máquina fora

hp x 254 .500

Motor fora e

hp x 2 .545 (100 - %., ,)

Rendimento do motor

máquina dentro

Po tên cia (hp) a p le na c ar ga . ,, (%)

.

hp x 2 .545

%..

Btulh

(1 Btulh = 0,252kcal/h)

0,05

40

320 130

190

0,08

49

430

210

220

0,12

55

580

320

260

0,16

60

710

430

280

0,25

64

1.000 640

360

0,33

66 1.290

)

850

440

0,5

70

1.820 1.280

540

0,75

72 2.680

1.930

750

1 79 3.220 2.540 680

1,5

80 4.770 3.820

950

2 80

6.380

5.100

1.280

3

81

9,450 7.650

1.800

5

82

15,600 12.800

2.800

7,5

85

22.500

19.100

3.400

10 85

30.000 25.500

4.500

15 86

44.500

38.200

6.300

20

87

58.500

51.000

7.500

25

88 72.400

63.600

8.800

30

89

85.800 76.400

9.400

40

89 115.000

102.000

13.000

50

89 143.000 127.000

16.000

60

89

172.000

153.000

19.000

75 90 212.000

191.000

21.000

100

90

284.000 255.000

29.000

125

90

354.000 318.000

36.000

150

91

420,000 382.000

38.000

200

91

560.000

510.000

50.000

250

91

700,000 636.000

64.000

Potência

Rendimento kcallh

nominal

aproximado (%)

por cv

Até 1/4cv

60

1.050

1/2a 1cv,

70 900

11 /2 a 5cv

80 800

7 1/ 2 a20cv

85 750

Acima de20 cv

88 725

Carga térmica (kcal/h)

Equipamentos diversos

Sensível

Latente

Total

Equipamentos elétricos

Aparelhos elétricos, por kW

860

O

860

Forno elétrico - Serviço de cozinha, por kW

690 170

860

Torradeiras e aparelhos de grelhar, por kW

170 90

860

Mesa quente, por kW

690 170

860

Cafeteiras, por litro

100

50

150

Equipamentos a gás

GLP 50% butano + 50% propano por m'/h

5.540 770

6.240

GLP (50/50%) por kg

9.800

1.200

11.000

Bicode Bunsen - t amanho grande

835

215

1.050

Fogão a gás - serviço de res taurante por m2de

10.500

10.500

21.000

superfície da mesa

Banho-maria

Por m2de superfície superior

2.130

1.120

3.250

Cafeteira, por litro

150

50 200

Equipamentos a vapor

Banho-maria por m2de boca

1.125 2.625 3.750

Alimentos

Por pessoa (restaurante)

7

7

14



1,1.,

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.,I\,li

ill III

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I

::11

I 'i :~

f, ,. 11 d

98


Ao maior dos valores calculados acima, isto é, obtidos nos itens 7.10.1 e 7.10.2, denominaremos de \

fator F

\

7,10.3 Multiplica-se o fator F pelo fator G, obtido na Tabela 7.10

. .-

a fator G é o multiplicadordo valor da infiltraçãoou da ventilaçãocorrespondentea váriosvalores

de temperaturado termômetrode bulboúmido,considerado,parao ar exterior.

7,11 CARGATÉRMICA TOTAL

A carga térmica total é ob tida somando-se as cargas parciai s, ou seja, os valo res dos i tens 7 .4 , 7.5,

7 .6 ,7 .7 ,7 .8 ,7 .9 e 7.10.

EX EMPLO 7 .1

Uma sala de escritório mede 22 m x 10 m x 3 10 m e situa-se no último andar de um prédio. O .,

horário defuncionamento é de 8 às18horas. As salas c~ntíguas são climatizadas com arcondicionado. .

I

A par~de externa com 22 m de largura acha-se vo ltada para les te (E) e possu i j anelas envidraçadas

comvenezIanase20m x 2,0m.

A parede e~terna de 10 m está voltada para o norte (N) e possui uma janela de vidro de 8 m X

2,0 m com venezIanas. As demais paredes são internas.

As paredes são de alvenaria, de espessura média.

Na sala exi stem 110 lâmpadas de 40 W e máquinas de escrever, to ta li zando 1 ,5 hp . A i luminaçãoé

fluorescente.

Trabalham sentadas 16pessoas e circulam, em geral, 15outras. Pode-se considerar como leve a presença

de fumaça de cigarros.

Temperatura de bulbo seco é de 26 C (79 F). A tempera tu ra se refere ao ar exter io r. A tempera tu ra

BS para o ar no rec into é de 3O C.

Deseja-se determinar a carga térmica de calor sens íve l e o vo lume horário de ar a ser insuf lado para

remover o calor produzido na sala. .

Solução:

A.

Ganho de calorpor condução

1. Janelas na sombra:

8 x 2,0 m = 16m2 =.172 sq.ft

Fator

A

= 12 (Tabela 7.3)

172 x 12 = 2.064 Btulh

2. Paredes e divisórias (sem incluir janelas)

3,10 x [2 (22 + 10») - 16 (janelas) =

Fator

A

= 4 (Tabela 7.3)

1.963 x 4 = 7.850 Btulh

182,4 m2 = 1. 963 sq.ft

3. Piso

22 x 10 = 220 m2 = 2.370 sq.ft

Fator

A

= 3 (Tabela 7.3)

2.370 x 3

=

8.110 Btulh

4. Teto

22 x 10 = 220m2= 2.370sq.f t

Fator A = 12

2.370 x 12 = 28.440Btu/h

5. Total: 2.064+ 7.850+ 8.110+ 28.440 = 48.528Btulh

B.

Ganho de calor devido ao sol

6. Janelas expostas ao sol (leste, E)

20 x 2 = 40 m2 = 430 sq.ft

Fator

B

considerando veneziana: 110

430 x 110 = 47.300 Btulh

(Tabela 7 .4)

C. Ganho de calor d ev ido à s p es soa s

7. Pessoassentadas: 16x 400

= 6.400 Btulh

P

VENTILAÇÃO GERAl . DlLUlDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSÍVEL 99

1;1

x. Pessoas andando: 15 x 600 = I.()OOBtu/h

I. Total do item C: 6.400 + 1.000 = 15.400 B tu /h

D.

Ganhor de calor dn ido a apare lhos e lé tr icos e luminár ias

( ti . Total em wat ts

(Tabela 7.6)

f

3,4 = Fator deconversão

W Btu/h

\10 l âmpadas x 40W x 1,2 x 3.4 (fator) = 17. 152Btu/h

E.

Outras fontes

(no caso. motores e lé tr icos de máquinas de escrever)

11. Total do item E; 1,5 hp

NaTabe la 7 .7 vemos que, p ara 1 ,5 hp , tem-s e 4 .770 Btu /h

.F. Ventilação ou infiltração

No it em 7.10 .1 vemos que se pode consi der ar t ax a de 15c fm por ocupant e.

Ven/ilação

31ocupantes x 15(fumo moderado)

=

465cfm

Infiltração

Fator

1=.1,5

(para o caso de duas paredes externas) (item 7.10.2)

. .~. .

cfm =

72,16 x 32,8 x 10,17

60

x 1,5 = 602cfm

Usemos o maio r dos val ore s a cima obti do s, is to é , 602 c fm.

12. Para a temperatura de bulbo úmido igual a 80 F, a Tabela 7.10 de fatores G nos indica o fator

. =49para det ermina ção da quan ti dade de c al or.

602 x 49 = 29.498 Btulh

t

G.

Cargatérmica total

É a soma dos i tens 5 ,6,9,10 ,11 e 12, ouse ja . 48.528+ 47 .300 + 17.952+ 4.770 + 29 .498 = 146.908

Btulh.

H. Tonelas de refrigeração TR

146.908

= 12,3TR.

12.000

I. Volume de ar a ser insuflado para remover o calor formado no rec in to

O resfriamento com insuflamento de ar exterior para o recinto só será possível sem o emprego de

re sf ri ado res de a r se a tempera tu ra do ar exte ri or fo r in fer io r à que r ei na r no re cin to .

. Pa ra r es olv er e st e p robl ema, d eve remos conhecer :

- tempera tu ra de buls o s eco do a r de i nsu fl amen to. No cas o, é de 79 F (26 C);

- temperatura de bulbo seco no recinto: 86 F.(30 C).

O diferencial de temperatura do ar de insuflamento será

ti - t.= 86 - 79 = 7 F

A Fórmula 5 .17 nos fornece a vazão

Q

para atender a uma quantidade de calor sensível total C ota

quandose pretende reduzir a temperatura de um diferencial ti

- t. . .

No

caso,

CSMal

= 146.908 Btul h

= 7 F

ti

-

t.

Jiô§



100


C 146.908

Q

= '.o.al = = 19.300cfm

1,08 li

-

I.)

1,08 x 7

ou 19.300 + 35,3 = 546, 7 mcm (m3/min).

7,12 MÉTODO APROXIMADO PARA AVALIAÇÃO DE CAR~A TÉRMICA E DO VOLUME

DE AR DE INSUFLAMENTO PARA REMOÇAO DA MESMA

A Tabe la 7.11 f ornece val ore s que pe rmitem uma aval ia ção da c arga té rmic a de verão, p ar a as s egu int es

condições:

-

ar exterior:

t ermômet ro de bulbo s eco

=

95'F (35 C)

termômetro de bulbo úmido = 75 a 78'F (23,9 a 25,6'C)

-

ar interior:

t ermôme tr o de bulbo s eco = 76 a 80 F ( 24,4 a 26,7'C )

umidade relativa = 50%

Como o ar ext er io r s e encon tra em t empe ra tu ra mai s e le vada que a do a r in te riL , d eve rá s er emp regado

apare lhamento de res fr iamento, cuja capac idade é expressa em toneladas de ref rig1ação.

EXEMPLO7.1

Qual a carga térmica aproximada de uma sala de escri tórios, com os seguintes dados: comprimento

=

15m, largu ra = 6 m?

O escritório pode ser considerado como comportando instalação de padrão médio.

Solução:

Para uma primeira avaliação, podemos usar a Tabela 7.11. Considerando uma instalação de padrão

médio , encont ramos 462 ,86 Btu/h po r mZ,de modo que a carga térmica será 462 ,86 x (15 x 6) = 41.657

Btulh

41.657

ou - = 3,47(toneladaserefrigeração).

12.000

Encont ramos, n a mesma t abela , o valo r 15,07 c fm/mz, p ara o a r de in suf lament o.

O total de ar de insuflamento será (15 m x 6 m) x 15,07 = 1.366 cfm.

O númer o t ot ai de pe ssoas que se s en tiri am bem no amb iente pode t ambém ser c alc ul ado com o empr ego

da mesma tabela, onde temos 3,5 pessoas por tonelada de ref rigeração.

3,5pessoasITR x 3,47TR = 12

pessoas.

Tabela 7 .11 Carga térmica de verão aproximada

f ' ' \

10\

~L07.3 (

Considerando o salão de escritórios referido no Exemplo 7.1, calcular a carga térmica pelo método(

,oximado, supondo as duas hipóteses de padrão elevado e de padrão médio.

ap

VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSÍVEL

SOIU~o:

Área: 22 x 10 = 220 m2

(

.>~

~~\'\AI.. ~

i .' ,,~ .I~

...~ '

lJ

URI{

'~4

{

Carga térmica para escri tórios em geral , padrão elevado (Tabela 7.11),

B tu lh lmZ = 775 .

por tanto, 220x 775 = 170.500Blulh.

Paraescri tório de padrão médio, t er íamos, pela Tabela 7 .11,

Btulhlm2

=

462

220 x 462 = 101.640 Blulh.

o valor146.900 Btulh obtido no Exemplo 1.1 se situa entre esses dois valores encontrados, isto é, ao qu/correspondea padrão médio e ao padrão elevado.

7,13 VENTILAÇÃO DE SALAS DE MÁQUINAS OU RECINTOS INDUSTRIAIS

Em diversos rec in tos indus tr ia is pode haver máquinas e equipamentos que i rradiem quant idades grandes(

de calor sensível, capazes de gerar o desconforto e até de impedir a permanência de operadores no local,

além

de sacrificar o b om funcionamento e a d urabilidade das instalações e equipamentos. \

I st opode oco rre r quando o s equip ament os são i ns ta la do s em r eci nt os onde não haj a ven til aç ão natu ra l

su fi cie nt e. Torna-s e nec ess ár io , e ntã o, re aliz ar a remoção do ca lo r sensí ve l e xce ss ivo, por meio de uma '

venti laçãomecânica adequada. É o que sucede às vezes com as ins ta lações de motores e lé tr icos , compressores,

bombas,caldeiras, fundições, tratamentos térmicos etc. I

Nes se s c as os, não há nec es si dade de le var em cont a o c alo r sensí ve l dos operador es dos equ ipamento s,

nem do calor de lâmpadas, quando os valores dos mesmos forem muito pequenos em comparação com

ocalorirradiado pelos equipamentos principais.

A Tabela 7 .12 mos tr a o volume de a r de exau st ão nece ssá ri o, d e acordo com o ti po de re cin to indus tr ia l

;

(lohnD. Constance, revista

Power,

setembro de 1963).

EXEMPLO.4

Numa oficina mecânica funcionam 10 motores de 1 cv, 4 de 2 cv, 3 de 0,5 cv e 3 de 5 cv, estes operando

com80% de sua c apaci dade, e t ra bal ham 25 oper ário s. P re te ndendo -se que a e le vaç ão de t empe rat ur a s ej a

de3'C, qual deverá ser a vazão de ar para a necessária renovação? ,

Tabela 7,12 Ar de exaust ão pa ra r ec in tos indu st ri ai s

I Ar deexaustão (cfmlpézde

área bruta de piso)

climafrio

I

clima quente

ipo de recinto industrial

Fabricação de produtos leves de aço

Montagem de máquinas

Oficina de reparos

Local de chaves elétricas de controle

Fabricação de motores

Estampagem de aço

Casa de bombas de água

Casa de bombas de refinaria; óleo frio

Casa de bombas de refinaria; óleo quente

Sala de tratamento térmico

Casa de compressores

Casa de caldeiras

Fundição

2

2

3

3

3

3

3

6

10

12

4

6

6

3

3

4

4

5

5

4

8

15

15

8

10

8

.

~

\

...

il l l;

li

I

I

j II

I

:

r

Arde

Total

Pessoas

insuflamento

mZpor

Watts

Recinto

Categoria

Btulhlmz

por TR

cfm/mz

pessoa

p/mz

Escritórios

Baixo

236,81

1,2

1.54

2,91

69.40

Médio

462,86

3,5

15.01

9,16

135.66

Alto

115,03

6,3

23,68

25,83

221,16

Restaurantes

Baixo

661,38

3,4

8,61 0,83

195.60

Médio

1.231,89

1,0

22,61

1,61

362,82

Alto

2.798,11

11.1

40,90

2,91

820,31



102


a ) Cal or em iti do pel os mo to re s s egundo a Tabela 7 .7 :

1 c v - 10 motores: 10 x 3.220 Btulh x 0,252 (kcallpor Btulh) = 8.114 kcal/h

2 cv - 4 motores: 4 x 6.380 Btu/h x 0,252 (kcal/h por Btu/h) = 6.431 kcal/h

0,5 cv x 3 motores: 3 x 1.820 Btu/h x 0,252 (kcal/h por Bthu/h)

=

1.375 kcaUh

5 cv - 3 motores: 3 x 15.600 Btu/h x 0,252 x 0,80 = 9.435 kcallh

Para os 20 motores, teremos a soma = 33.469 kcal/h.

b)

Calor emitido pelos operários:

Numa primeira avaliação, pode-se tomar por operário, em serviços moderados , 150 kcal/h de calor sensível,

de modo que te remos

Qz = 25 x 150

=

3,750 kcallh.

O ca lo r t ota l, desp rezando tr oca s de ca lo r po r pa rede s, t et o e janel as , s er á de

Q = Q, + Qz = 33.469+ 3.750 = 37.219kcal/h.

A vazão de ar necessária para que a temperatura não se eleve acima de 3.C será dada por

I

Q

- o.~.. I (m'& h) I 73 I

37.219

0,288 x 3

= 40.077 mJ/h ou 718 mJ/min.

=

EXEMPLO

7.S

Uma casa de bombas mede 4 m x 8 m em planta. Qual deverá ser a vazão de exaustão de ar?

Solução:

Transformemos as unidades. A área será de

13, 12 ft x 26,24 ft = 344,26 ftZ

Consideremos, segundo a Tabela 7.12, 4 cfm por pé quadrado de área em planta da casa de bombas como

a vazão de ar necessária. Teremos:

344,26 x 4 = 1.377 cfm =0,650 mJ/s = 39 m3/min.

Se o local fosse para compressores, t er íamos:

344,26 x 8 = 2.754 c f~ = 1,30

m3/s

= 78m3/min.

EXEMPLO 7.6

Suponhamos um rec into indus tr ia l de montagem de a lt a prec isão. med indo 20 m x 10 m. O cálcu lo

luminotécnico, com base na exigência de um nível de iluminamento de 1.000 lux. concluiu pela necessidade

de 35 luminárias com quatro lámpadas fluorescentes de 40 W em cada uma. Qual o calor dissipado pelas

lâmpadas?

Solução:

Potência instalada P

=

35 x 4 x 40 =

5.600 W

Pela Tabela 7.6, t emos

Calor dissipado: P x 0,857 x 1 ,26 = 6 .048 kca llh.

...

VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSivEL 103

EXEMPLO 7 .7

Se, no exemplo anterior, t rabalharem no recinto 30 montadores, qual o calor total no recinto e qual

a vazão de ar de vent il ação para que o aumen to de tempera tura em relação ao exter io r seja no máximo

de 3 C?

Solução:

Calor sensível das pessoas:

30 x 150 kcallhlpessoa

=

4.500 kcallh.

Calor das lâmpadas fluorescentes

=

6.048 kcallh.

Total

=

10.548 kcallh.

Vazão de ar necessária:

10.548

V

=

-

= 12,324mJIh= 205mJ/h.

0,288 x 3

Quando a temperatura exterior (I, ) for maior que a interior ti), é necessário recorrer a uma instalação

de ar condicionado, conforme já foi dito.

EXEMPLO 7 .8

Em um recin to acham- se in st alados dois g rupos d ie sel -gerado r e lé tr ico (s endo um de

stand-bye),

ambos

de450 kVA.

Supondo a temperatura do ar exterior igual a 25 C e pretendendo que a temperatura interior seja no

máximo de 35 C, qual deve rá se r a vazã9 de a r a s er i nsufl ado, exp res sa em

mlh?

~i

~

Solução:

a ) G randeza s do gerado r e lé tr ico e do mot or d ie sel :

;1,(

-

Potência útil = Pu = 450kVA

p. = 450x 0,850 = 383kWdepotência.

- Potênciamotriz (no eixo do motordiesel)para que o gerador forneça382kW. Suponhamosque

o rendiment o t ot al do ger ado r s ej a ' I)

= 0,92

-ir

382

P,.

=

-

= 415,2kW.

0,92

I

o..

b) Quantidades do calor irradiado pelo grupo na sala:

-

Perdas no gerador elétrico

A diferença entre P,. e Pu corresponde a perdas que vão se traduzir em liberação de calor (atri to etc.).

Assim,

'

.10'....

..

415,2 - 383,0 = 33,2 kW.

Mas, 1 kWIh -> 860 kcallh.

A quant idade de calor i rradiado pelo motor elé tr ico será, por tanto,

Q, = 33,2x 860

=

28.552 kcallh.

- PerdasnomOlordiesel

Sejam:

Perdas por i rradiação e convecção

=

3%

Rend imen to to ta l ' 1)4= 35%

/



11 li

104


~

(

(

(

(

(

A quantidade de calor irradiadó será, portanto,

P

m 415,2

Q2

= 0,03

-

x 860

= 0,03 x -

x 860 = 30.606 kcal/h.

1)d

0,35

Quantidade tolal de calor dissipado:

Q= Q.

+

Q2

= 28.552 + 30.606 = 59.157kcal/h.

c ) Mass a de a r e scoada M necessária para permitir que a lemperatura da sala se eleve de 25 C para 35 C. .

A quantidade de calor para elevar a massa

M

de ar de

= 25 C para

= 35 C em uma hora

é

por

I Q = M x 0,24

li - I,)

I

sendo 0,24 = calor específico do ar (kcallkg/ C).

Podemos, então, calcular

M

M=

Q

0,24 li

- I,)

59.158

0,24 x (35 - 25)

= 24.649kglh.

8

Ventilação Industrial iluidora

(

<..

d) Volume de ar exterior a 25 C a ser insuflado durante 1 hora na sala, correspondente à massa M:

v,

=

M

. ~,

.p

(

\

\

8 .1 VENTILAÇÃO LOCAL DlLUlDORA OU GERAL DILUlDORA INDUSTRIAL

Quando , em deco rrênc ia de uma ope ração i ndusl ri al , o a r do r ec in to é a fet ado por con taminant es gerados

demodo bas tante un ifo rme , pode- se reduz ir o t eo r de sse s cont aminan tes , i st o é , d ilu ir o pr odu to , fa zendo (

pa ssa r pe lo r eci nt o uma corr en te de ar com vazão adequada. O con tamihant e, à medida que vai se fo rmando,

di lu i- seno a r e é por es te conduzi do para a a tmosfe ra exte ri or . Em ce rt os casos, p roce ss a- se um t ra tament o

do a r poluído ou contaminado antes de se proceder a esse lançamento final. As vantagens desta solução

sãoa não-inter ferência com as operações e processos indus tr ia is e o prestar -se bem quando as fontes geradoras

, depol uente s s e encon tr am d isper sa s pel o loca l de tr abalho.

. A desvantagem do sistema de diluição geral é que osgases, vapores ou fumaças que saem dosequipamentos

on esão formados, antes de atingirem o grau de diluição que Ihes confira inocuidade, podem afetar em I

maior ou menor grau os órgãos respiratórios, as mucosas, os olhos ou a pele daqueles que trab alhem no

localpor estarem os mesmos próximos aos equipamentos poluidores.

\

Quando a quantidade de poluentes gerada é grande ou sua toxicidade for elevada, não é aconselhável

enemdeve ser permitida a ventilação geral diluidora, por obrigar a quantidades muitas grandes de ar para

a diluiçãoe porque, mesmo assim, não anula a agressividade do agente poluidor se o operário trabalha

próximoà fonte poluidora.

Veremos que existe um sistema mais eficiente, que capta os contaminantes no local mesmo de sua

formação,não permitindo que se espalhem pelo recinto . Trata-se da

venlilação local exauslora,

que em

certoscasosé indispensável.

Quando, porém, o gtau de toxidez do produto o permite, usa-sea instalação diluidora por ser de custo (

bemmenor. A preocupação no caso é normalmente apenas com a remoção de contaminantes oriundos de

processosou operações físico-mecânicas ou químicas, em geral solventes de pequena toxicidade. A ventilação (

de.fumaçade cigarros, de odores, de calor sensível do corpo humano se operará concomitantemente, sem

quehaja necessidade de se somarem as vazõesnecessárias para o atendimento dos vários casos isoladamente.

Suponhamos que seforme um poluente no recinto, segundo uma vazão igual a

q

(m31h).

No recinto entram Q metros cúbicos de ar por hora. O graude concenlração C será

[c

-i

I (m /m )

I

81 I:

I Além da tabela de valores de TLV, existem tabelas que fornecem para grande variedade de substãncia~ (

eP~odutosos teores de concentração aceitáveis no ambiente, de modo a não permitir que o ar se torne

pengosopara ocupantes do recinto. (

11.A concentração em geral , ao invés de ser expressa em

m3/m3,

é expressa em

ppm

(~abela 8.1), para

qUldos,e em glm3(Tabela 8.2) ou mglm3, para poeiras e fumos. (

~

.._~ ~ ._~ u- - - - - - --

T, = 273 + 25

R = 29,27

----

p

=

pressão atm.

=

1 kgflcm2

=

10.000 kgf/m2

24.649 x 29,27 x (273 + 25)

10.000

v,

= 21.500

m~/h.

e ) A r neces sár io à combust ão do ó leo no mot or d ie sel .

O consumo médio de óleo é da ordem de 0,25 kg por kW/h. Cada kg de óleo necessita de 20 k g

de a r par a poder r ea li za r o c ic lo t érmico, de modo que para a po ténc ia

P

m = 415,2 kW, t er emos

M = 415,2x 0,25x 20 = 2.076kglh.

; ~~ I

Esta mass a gasosa sa ir á pelo cano de des car ga do moto r di es el para o ex ter io r.

f) Ar que saido recinto:

Massa:

M, = M, - M = 24.649- 2.076 = 22.573kglh

e vazão:

22.573 x 29,27 x (273 + 25) = 19.689m.l/h.

V,

= 10.000



''''''111

(

~

'J

lilljL

1'

il

'I

W

jtii 1

\tliJ

i

'

l

:

i

:

' ,'.

:

1

\1'

.

::1

. , I. ,

,I ;:~

~I~I;;~

'''[1..

,fiO:

~ilrJt

1'1:1

r'l'

li l'

I,~I

.

\1

I1

1'1

I'

'I

J

.~

106


VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DlLUIDORA

107

Tabe la S.1 Concentra ção máx ima admis sí ve l C

no ar, para a lguns solventes

C Volume de ar, em m l/h, para

(ppm) d il ui r 0 ,5 kg lh domat er ial

400-500 380-470

50-100 1.430-2.850

50-100 715-1.450

20 7.150

Solvente

A concen tr aç ão C é expr es sa , como vimos , em vá ri as un id ade s, mas devemos na f órmul a 8 .2 exprimi-I a

m

3/m3,uma vezque a vazão

Q

é dada em mllh.

eO

NotemOsque 1

ppm

(1parte por milhão

=

10-6m 3/m3

= 0,000001 m3/m3.

Acetona

Benzeno



Usa-se também exprimi r a concent ração em mpppc ,

1 rnpjJpc

= 1milh ão de pa rt íc ul as por pé cúbico (Tabela 8 .3 ),

Tabela S.2 Concent ração l imit e de poeiras

e fumos tóxicos

I Concent ração l imit e

(gim)

eem

g/rrf, conforme a Tabela 8.2, ou 1 parte de poluente por 10.000 partes de ar

=

10-. m3/m3 (conforme

aTabela 8.4).

Substância

Antimônio

Arsênico

Chumbo

Fumo de óxido de magnésio

Fumo de óxido de zinco

Mercúrio

Poeira de vanádio (V20,)

Nicotina

SRica

Fumo de óxido de ferro

8 .2 TAXA

VENTILAÇÃO

0,0005

0,0005

0,0002

0,015

0,015

0,0001

0,0005

0,0005

5mpppc

0,015

Taxa de ventilação Q

é a vazão de ar que, pela venti lação geral diluidora, é introduzida ou retirada

doatttbiente.É usualmente dada em m3/minou pés3/min. Quando, em um ambiente ou recinto de volume

V

a venti lação geral diluidora introduz num certo tempo um volume de ai igual ao volume do ambiente,

~z.se que ocorre uma

troca de ar

nesse ambiente, de modo que o número de t rocas de ar por minu to

serádado por

taxa de venti lação (m3/min)

volume de rec in to (m3)

Considera-se o número de trocas de um ambiente referido, portanto, à unidade de tempo, ou seja,

porminuto ou por hora. Quando se desejar referir a vazão em pés cúbicos por minuto, pode-se calcular

ataxadeventilação requerida para se obter uma

concentração desejadakd

pela fórmula 8.3.

om a ventilação diluidora consegue-se:

(

- proteger a saúde do t raba lhador pela redução da concent ração dos poluentes aba ixo do nível de tolerância;

-

salvaguardar o t raba lhador contra r iscos de explosões e inf lamações de cer tos poluentes , baixando o nível I

do <o,''',,,,,''' ' mmmm; ; [ I

=lh... di '''''''. o ~fn dnt..balh ' . ,I. =trok d. rem , o d. '0 (,~ ' I 10' I I

ponto)no ambiente; Q == G. - . - (cfm)

- proteger equipamentos e materiais contra efeitos corrosivos do ar carregado de certos poluentes. I Paiol

kd 8.3

Na prática não se consegue realizar uma diluição perfeita e uniforme do contaminante, de modoque

ao se calcular a vazão

Q

de ar puro a ser lançada no rec in to, ado ta-se um

fator de segurança K

variando' onde

de 3 a 10, conforme o menor ou maior grau de toxidez e a eficiência desejada na remoção do contaminante.

Temos então:

Tabela S .3 Concen tr aç ão limit e de poei ras miner ai s em

milhões de par tí culas por pé cúbico

I Concentração limite

mpppc

Q =

taxa de ventilação (pés3/min)

G

=

taxa de geração da substância que se quer diluir (lb/min)

387

=

volume de llb moi de qualquer gás a 7Q-F a 1 atm, i.é,

volume mo/e eu/ar

(cfllb)

p

moi= peso mole cu la r da subst ânci a que s e que r d ilu ir ( lb )

kd =

concentração permitida no ambiente, isto é, que não deve ser ultrapassada

~ dado em ppm, em volume. Corresponde ao limite inferior de tolerância da substância. Deve ser

inferiorao

TL V ( thresho/d Umit va/ue).

Pode- se us ar a ta be la de va lo re s de

VDC (Ventilation Design Concen-

, tration)(Tabe la 8.4) , c omo valo res par a kd, po is o VDC corr es ponde ao TLV d iv id ido por um coe fi ci en te

I desegurança

K,

mai or que a uni dade e compre endi do ent re 3 e 10 , c onf orme j á menc ionado.

\ Q o K ~ I

(m'~)

G

I

Substância

TLV

=

VDC

kd=K

,1:IJ1

Podemosscrever

50

50

50

20

5

20

20

20

Amianto (asbesto)

Cimento Portland

Poeira (argila, sem süica livre)

SOica- baixoteor(menosde5% deSiOzlivre)

SOica- médio teor (5a 50% de SiOzlivre)

Süica -elevado teor (acima de 50% de SiOzlivre)

Mica(com menos de 5% de sRicalivre)

Talco

Pedra-sabão com menos de 5% de SiOz

GOG38710'

KI I I

~ TLV. . 84

.ou

........



,1


Tabela 8. 4 Valores de VDC Ventilatíon Desígn Concentratíon) - concentração máxima

permitida, para vários solventes industriais

Tabel a 8.5 Recomendação para val or es do coef ic ie nte de s egurança K par a se r

a pli cado sobr e o VDC

Considera-s e uma subst ânci a a lt amente tóx ica quando TLV s 100 ppm, moder adamente tóx ica quando 100 <

TLV< Sooppm e levemente tóx ica quando TLV ; . Sooppm.

ão se recomenda ventilação geral ilui or p r substânciasaltamente tóxicas

Devem-se uSar valores superiores de K quando a taxa de geraçâo lia substância é variável.

Tabela 8.6 Tox idez de al guns ga ses e f umos ( em par te s por 10.000 par te s de a r, se gundo

Henderson e Haggard)

-<r

VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DILUlDORA

109( I

~. G ~7 ~ I

P voe I 85 [

8.3 CASOSA CONSIDERAR

Temos doi s casos a considerar na venti lação geral indus tr ia l d iluidora :

a ) t ra ta -se da e liminação de vapores de solventes e gases ;

b)visa- se à e liminação de par tí culas sól idas (poei ras, fumos).

VejamOSestes casos.

I ' caso: ElimInação de vapores de solventes e gases

podemos usar as fórmulas 8 .3 e 8.4 em unidades inglesas, ou o cálculo aba ixo espec if icado.

Chamemos de:

Q

= vazão de ar a ser renovado (m31h), i. é, a taxa de renovação;

K = fator de segurança (valor compreendido entre 3 elO);

q = volume de vapor de solvente liberado em uma hora;

m = mas sa de vapor do solv en te l ib er ado em uma hora (kglh );

c = concentr aç ão admis sí ve l d e polu en te no a r ( em part es por 10.000 part es =

8.6), ouem ppm.

1 ppm = 10-6 m /m3 (Tabela 8.4);

p = p re ss ão a tmos fé ri ca l oc al

=

760 mmHg.

760 mmHg x 13,6 = 10.330mmde coluna deH,O ou 10.330kgflm2;

Vm = volume molecular (m3);

M = massa molecular = 28,95(kg);

T

= temperaturabsoluta273'+

r)

em'C;

r = cons ta nte un ive rsa l dos ga ses per fe it os, igua l a 29,27 kgf. mlkg . moI , 'K .

10- m3/m3- Tabelú

Podemos e scr ever de a cor do com o que ensi na a fís ic a

p . Von= M . r

. T

Ovolume molecular será:

Vm = M . r . T

RT

P

sendo

i R = Mr = 28,95 x 29,27 = 848kgf . m/kg . moi, 'K

I

: Logo

,

[ V ~TI

I

8.6

O

volume to tal d e s olv en te l ib er ado . por ho ra é dado por

RT

m-

q=~

p

848

(pesomoI.)

10.330

8.7

m.

x (273'

~.

VDC

VDC VDC

Substância

(ppm)

Substância

(ppm)

Substância

(pprn)

Acetona

150 Acetato de amila

75 Benzol 25

Acetato de butila

75 Álcool butílico

25 Butilcelosolve 25

Éter buttlico

25 Dissulfeto de carbono

7 Tetracloreto de carbono

25

Celosolve

50 Acetato de celosolve

50

Clorofórmio 25

Cicloexanol

50 Cicloexanona

25 Ortodic lo ro -benzeno

50

Dicloroetileno

75 D icloroetiléter

10 Diclorometano 200

Dioxano

25 Éter etílico

75 Acetato de etila

75

Álcool etilico

250 Dicloroetileno

25 Isoforona

10

Acetato de isopropila

75

Álcool isopropílicO

150

Éter isopropílico

50

Mesity/ oxide

10 Metanol

100

Acetato de metila 75

Acetato de metilamina

75 Álcool metilamílico

25 Metilcelosolve

25

aoreto demeti Ia

200 Metiletilcetona

150 Met il is obuti lc et ona

150

Monoclorobenzeno

50 Nitroetano

50 Nitrometano 50

Penlacloroetano

2

Éter de petróleo

500 Nafta de PMV

200

Acetato de propileno 75 Tetracloroetano 5 Tetracloroetileno

100

Toluol

100

Tricloroetano

100 Tricloroetileno 100

Turpentina

75 Xilol

75

Tipo deentrada e

Substância

Substância Substância

saída de ar altamente tóxica

moderadamente txica

levemente tóxica

Teto perfurado para

NR

3

\ 1,5

ent rada dear

(não recomendada)

Bons difusores para

NR

3-6

'

2-3

ent rada de ar

---

Janelas para ent rada de are

NR

6-10

3-6

exaustores de parede para

saída doar

Concent ração máxima Concent ração máxima

durante 1hora de

admissível para exposição

Substância química Rapidamente fatal

exposição

prolongada (VDC)

Amônia (NH,)

50-100

3

1

Benzeno 190

31-47

1,5 a 3

Sulfureto de carbono 20

5

0,2

Anidrido carbônico CO,

800-1.000

-

-

Monóxido de carbono CO

20

10

0,5

Tetracloreto de carbono ca,

200

10

0,5

Cloro CI.

10 0,5 0,01

Sulfeto de hidrogênio SH,

10-30

2-3

1

Vapor de chumbo

-

-

5-6

Anidridosulfuroso50,

10 1

0,1



l'l

(

'

lI '

n

Illi.

.

lji

.

.

..

.'

.

.

.1

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.

i

,

I

,

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'1

1

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.

1

:t J

I

:i~

~1

11

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I:

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...

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I

'

.

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I

jj,li\,

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I. '

.

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..

.:

Ii

...1;'

lij

I:i:

,

,

~

f

O volumede ar a ser renovado Q é dado por . i

I

Q_~K

I

_-Bi

--JI

conformevimosanteriormente.

I

C é a concentração admissívcl do poluente e K o fator de segurança.

;

Dados:

i

EXEMPLO8.t I

Uma ind~ st ri a empr ega ace tona como so lvente de re si na s e p repa ro de vern iz es. A experi ência indi co I

que , por vapori za ção , oco rre uma per da d iár ia de 3 kgdess e so lven te , numa jo rnada de 8hor as. A t empera tu rU

ambiente é de 30 C. No local onde se situa a indústria a pressão atmosférica é de 750 mmHg. I ,

Pretende-se realizar uma instalação geral diluidora. I AvazãoV de ar pará manter a concentração C permitida será (fórmula 8.9):

Calcular a vazão de renovação de ar necessária.

110



IIt

gSEfdI'LOU

d

.

d

h b

.

d

.

d t d

'

r d

um s etor e uma tn ustna, o c um o e errett o em conta o com o ar, e por I erença e pesagens

chegou-seâ conclusão d: que, em 25 dias úteis de trab~lho de 8 horas diárias , houve uma sublimação de

dechumbo, convert tdo em contato com o ar em óXIdode chumbo, venenoso. Qual deverá ser a vazão

~ ~enovaÇãOde ar, em uma instalação geral diluidora, para que não haja danos â saúde dos operários

;quela seção da fábrica?

.,

60g + 25 dias + 8 h

=

0,3gIh de chumbo sublimado

=

0,0003 kglh;

~ ., 0,2

mg/m3

(verTabela8.2)- concentraçãolimite;

K .,coeficientede segurança= 5.

Dados:

m = 3 k g :,. 8 h = 0,375 kglh

P , = peso molecular da acetona = 58,08 (consulta em livro dequímica)..

p = pressão atmosférica local

=

750 x 13 ,6 = 10 .200kgf /m2

C = concentração admissível da acetona = 450 ppm (Tabela 8.1)

Mas, I ppm = 10-6m3/m3

logo 450 p pm = 4,5 x 10-4m3/m3

K = fator desegurança. Adotemos o valor 5 .

106P

5 x 106 x 0,0003 = 7.500m3fh ou 125m3/min.V.,K-=

0 2

,

Calculemos o volume de acetona evaporado

q

e que deve s er. r emov ido pel o ar (f órmu la 8 .7 )

R =

Mr = 28,95 x 29,27 = 848 kgf . mlkg . moi, K I

I

I

I

.

, EXEMPLO.3

i

Num processo, l ibera-se 0,045 lb/min de um solvente para o qual o VDC

=

150 ppm e cujo Pmoi

=

j 58,4Ib. Q ual a taxa de ventilação para que se obedeça ao valor da VDC

(Ventilation Design Concentration)?

I

Solução:

i P.oI =

58,41b (acetona)

I

I

VDC(Tabela 8.4)

=

150 ppm

G ' 0,045lb/min (taxa de geração da substância)

I Apliquemosfórmula8.5:

I

I

I

i

Vazãode ar a ser insuflado:

I

I

I

I

1

8.4TEMPOPARAO ESTABELECIMENTO DE UMDADOGRAUDE CONCENTRAÇÃONUM

RECINTO

i

I

I

i

R

848

- x(273 + 30)

58,08

10.200

m - T

0,375 x

q =

Pm

0,162 m3fh --

p

387 106

Q= G-.-

Pmol VDC

:11

A vazão Q, segundo a qual o arvaiser renovado, será:

0,162

Q =

~ =

C

= 360 m3fh de ar (fórmula 8.8)

4,5 x 10-4

106

-=

150

387

-x

58,4

r

I

Q

= 0,045x 1.988cfm.

Com o fator de segurança

K

= 5 , a vazão deverá ser

Q' = 5 . Q = 5 x 360 = 1.800

m3/h.

,.,

t:

;;;

il

ll

l

:111

li

,lI

~lii1

2. Caso: Eliminação de par tí culas sól idas

Chamemos de

Chamemos de

V ovolume do recinto (m3);

q

ades ca rga de con taminan te no r ec int o, em m3fh;

Q,adescarga de ar insuf lado do exter ior para o recinto;

I

C, aconcentr aç ão i ni cia l no in stant e em que se in ic ia o in suf lament o de a r;

. C a concentração final, após o tempo

t.

I

I Demonstra-seque o tempo t, necessário para que a concentração inicial Coatin ja o valor final C, é dado

I

pelaexpressão:

P

=

massa de poeira formada durante 1hora;

C = concentração máxima admissivel (mglm3)

I kglm3

=

106mglm3;

V = vazão de ar a ser renovado cada hora

V

=

I06P

C

~IIIJ

O'.; , '0''' ''0 omio ~,''', ça

K iE.

I I10', I

'

G ,. ~.

en

q

-

Q,c.

I '.10

=

K

C (m

Ih)

I Q,

q

- Qi . C

~.,I~



I

[

1

1'

~:

.

f

I

'

[

.

j .'

~

,;~

~.I,

'~j1

: I

I

J

t

1i

i~

l' ,.' i.

I

.

i~

.

r

~~ i

I

'ru

, ~

ht

I :I

'ti

Ullill j'

;I

.I

~

I

H

':I , I

.rl: ,

r-

I

I

Seno início do insuf lamento do ar o ar no rec in to fosse puro, teríamos Co= Oe aexpressão acima passaria

~c '

I1Z VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

I I .

I

V q

, OU

t=-.tn

.

(1 q-Q .C. Gi

Su po nh amo s q ue nu m rec in to ex is ta um a c er ta c on ce nt raç ão C . e q ue a o s e ini ciar a ins uf laç ão de ar s ei

suspendaa produçãode poluenteno local q = 0), Paraquea concentraçãoC. sereduzaao valorC

a insuflação deum volume Qi deverá ser feita durante o tempo 1dado por '

I

,=

f.

rn~

I

G

XEMPLO

8.4

Em uma salade 6 m x 4 m x 3 m, opera um equipamentodo qualescapaconsiderávelquantidade

de amônia.

Peloconsumode amônia,chegou-se conclusãode que a vaporizaçãoda mesmano ambienteéda

ordemde0,25m3/h.O sistemadeventilaçãodasalainsufla(e retira) 800m3/hdear.

Apósque tempoascondiçõesdo ambientesetomariaminsalubres?

I

I

olução:

V q

-

Q,Co

1 =-' tn.

Qi q

-

QiC

600

(

0,18 - (1.000

4 x 10-4)

)

=-.tn.

1.000 0,18 - (1.000 x 2 x 10-4)

1 = 0,6

tn

(

~

)

0,02

= 1,38h 83minutos.


Seo solvente cessassede ser lançado, chegar-~-ia ao valor de C = 2 X 10-4p/papós o tempo

V Co

t=-

.tn-

Q C

00,

600 4 x tO-<

t = - . tn = 0,41h = 25minutos.

1.000 2 x tO-<

8 .5 VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA EVITAR FOGO OU EXPLOSÃO

]D

l

(

(

Volume da sala

V

= 6 x 4 x 3 = 72m3

Vazãode ar insufladoQ/ = 800m3/h

Amônia (NHj) liberada q = 0,25m3fh

Para certos produtos químicos, o risco de inflamação ou de explosão é uma consideração da maior

importânciaquando se realiza um estudo de ventilação por diluição.

Co ns ult an do a Tab ela 8 .6, v emos q ue a c on cen tra çã o máxima d e amôn ia du ran te 1 h ora de e xp osi ção ,

em partes por 10.000partes dear, é igual a 3, ou ~ja, I

C = 3 x 10-<partesdeNH3por 1parte dear. I

No in íc io, o a r e sta va pu ro , d e mod o q ue us aremo s a f órmu la 8. 11 :

V

t

=-. tn

Q/

q

q - Q

Assim,

72

(

0,25

)

.

1

= - tn . = 0,29h 17mlOutos

800 0,25

-

(800 x 3 x 10-<)

EXEMPLO 8 .5

Num recinto de 600 m3 existe uma concentração de benzeno igual a 4 partes por 10.000partes dear .

e são vaporizados 0,18 m3fh. Se l igarmos o equipamento de exaustão, que fornece 1.000 103fhde ar,

após

quanto t empo a con cent ração a ti ng ir á o índ ice ace it áv el d e 2 p ar te s p or 1 0.00 0? ,

I

I

Solução:

Volume da sala: V

Concentração inicial: C.

Concentração de~jada: C

Vazão de ar insuflado : Q,

Vazão de benzeno vaporizado: q

= 600 103

= 4 x tO-<partes/parte

= 2 x tO-<

= 1.000m3/h

= 0,18m3/h

O temp o 1 será d ad o p ela f órmu la 8.1 0

~.

Tabela 8 .7 Concentração

máxima C (em p ar tes po r 10 .00 0

p ar te s d e a r) p ar a exp os ição

pro longada (segundo Henderson

e Hagga rd ) (VDC)

Substância

Anidrido sulfuroso

Amônia

Anilina

Benzeno

Arsina




aoro

aorofórmio

Éter (etllico)

Aldeído fórmico

Gasolina

Sulfato de hidrogênio

Vapor de chumbo

Metanol

Ácido hidrofluórico

Brometo de metila

aoreto de metila

Fumos nitrosos

Fosgênio

Fosfeno

Tetracloroetano

Tolueno

Terebintina

Xileno

C

0,1

1

0,1

1,5a3

0,01

0,2

0,5

0,5

0,01

1

4

0,2

10

1

5-6

2

0,03

0,5

10

0,1

0,01

0,02

1,5

2

2

1

\

\

\

\

(

.(

\

(

(

...



1111

:ii~

;

1

, jl;

,/

i~~

I,:

~i

.

1

.

'

;~

-11;'

.

1.'

1

1

II J

~

I

, .

1'.1li:

li~.

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il

l

~11~

11::111

I i

~

';

.

'

.1 .

.~

:1I.I~

.

iI-,ijl

114


o valor kd da concentração do produto no ambiente deverá ser inferior ao chamado l imite inferi

de inflamabilidade ou explosividade . Or

Chamemos de

kd

o valor da concent ração desejada;

LEL

-

o

Limite Inferior de Explosividade,

expresso em porcentagem

kd

deve ser infer ior ao LEL)'

{, um fator de segurança que depende da porcentagem do LEL necessária para que ocorram condiçõe

I

de segurança. Verifica-se que, na maioria dos fomos e secadores , a concentração de vapores nã~

cos tuma ser superior a 25% do LEL. Em fornos cont ínuos , bem vent il ados , adota-se { , = 4, e em

fornos intermitentes, t, varia de 10 a 12; I

Em fornos sem circulação de ar ou fornos intermi tentes , ou, a inda, em fornos contínuos inadequadamente

I

ventilados, pode vir a ser necessário adotar maiores valores para {,. I

q ou G'a taxa de geração da substância que se quer diluir. I

B é uma constan te que leva em conta o fato de que o LEL diminui quando a tempera tura aumenta'

Assim, .

B

= 1paraT< 250'F

e

B

= 0,7 para> 25O P.

Os valo re s dos l imi te s de to le rânc ia (TLV) são sempre in fe rio re s aos ní ve is in fe rio re s de exp los iv idade

(LEL).

A vazão necessária para atender aos valores de LEL, {, e B pode ser calculada pela expressão:

,~j

I

3~I~f l

G

= G . - . - . - 8.\3

Pmol LEL B

i

I

. 8.6 MISTURA DE SOLVENTES

I

Quando houver mais de uma substância poluidora no ambiente, deve-se levar em consideração seus

efeitos combinados. Na ausência de informação em contrário considera-se a

soma

dÕ5efei tos das d if er en te s

substãncias. '

Chamemos de C aconcentração da substância noar ambiente, determinada exper imentalmente ou avaliada,

e

TL V,

o valor do limiar de segurança correspondente.

, ~

i~

f

Ii

Calculemos:

I

~

+ 5L Lu. + 5L I I 8.141,

LV\ TLV2 TLV. I

,

,

Se a soma for maior que a unidade, é sinal de que o valor l imiar de segurança foi excedido. Calcula.se

a quantidade de ar necessária para diluir com segurança cada componente isoladamente e se somam as

vazões, a fim de seter a vazão damistura.

Havendo duas ou mais substâncias poluentes e sabendo-se que os efeitos das mesmas não são adi?vOS,

mas que agem independentemente em diferentes órgãos do corpo humano, calcula-se a ventilação diluldon

necessária para cada um dos poluentes componentes e adota-se o maior dos valores encontrados comoI

taxa de ventilação diluidora.

EXEMPLO.6

.

Em uma operação de pintura indus tr ia l, estão sendo empregados s imul taneamente dic lorometano (cloreto

de met il eno) e metanol (álcool met íl ico) , ambos de propr iedades narcotizantes .

Nas análises, verificaram-se as seguintes concentrações:

c lo ret o de me ti leno 300 ppm

metanol 100 ppm

Ver if icou-se uma evaporação de 0,683 l lh de álcool met íl ico e 0,840 l /h de clore to dc met il cn.. ..

f'le

VENTILAÇÃO Il'iDVSTRIAL DILUIDORA 115

Consu lt ando a Tabela 2. 9, vemos que osTL V para as subst ância s consi de rada s s ão

íL de álcool mct11co. 200 ppm

íf.l/ d e c lo[ (~ ) de meuleno 500 p pm

Aplicandua expressão R.13,temos

\OU .100

-+ -~I.I

200 500

Como obt Jvemo~ val or mai ur que a unidade, vemos que o TLV da mis tu ra ro i u ltr apa ssado.

Calculemos enrão. separadamente. as taxas de dilUição. Podemos aplicar a rórmula da ACGIH para

obtermosa taxa de diluição em

1m.

403 x (densidade do liquido. 10 . K . pinrs

por hora)

Q

Peso molecular do líq. x TL V x 60

K

fator de segurança

Adotemos:

K 4para o cloreto de metileno

K 6 para o álcool metílieo

Notemos que 1

pint

(medida norte -ame ric ana) é igual a 0 ,473 I.

0,683Vh -+ 1,444

pints

de álcool metílico

0,840Vh

-+ 1,775pints de cloreto de metileno

Pesomolecularde álcool metílico: 32,04 Ib

Pesomolecular do cloreto de metileno: 84,94 Ib

Densidade do álcool metílico: 0,792

Densidadedo cloreto de metileno: 1,336

(

Podemos, agora , calcular as taxas de diluição

403 x 0,792 x 106 x 6 x 1,444

Qi coo

metRico

=

32,04x 200 x 60

7.192cfm

ou

431545 c{hora

~ IO d eme ti lc no

-

403 x 1,336 x lQ6 x 4 x 1,775

84,94 x 500 x 60

= 1.500cfro

ou

90.000 c{hora

Taxa

ded ilu iç ão para a mis tu ra, em cond içõe s norma is de temper at ura e p re ss ão

cntp):

Q = 7.192 + 1.500

=

8.692 cfm

ou

Q

=

8. 692 x 0 ,028 = 243 m)/min pa ra a d il ui ção nece ssá ri a.

ATabel a 8 .8 f ornece a i nd icação do número de c fm (a r em condições norma is de tempera tu ra e p re ss ão,

CIIlpnecessáriospara conseguiruma diluiçãocorrespondenteaos valoresdo TLV (coluna 1). A coluna

(2)serefere a

pints

e a (3) a

libras

de produto evaporado.

i EXEP. PLO.7

i

Suponhamos que se ja evaporado 0, 683 Vh de á lcool me tíl ico, is to é , 0 ,683 + 0 ,473 = 1 ,444

pinto

A coluna (1) da Tabela 8.8 indica 49.100 cf para a diluição de 1

pinto

Para 1,444

pint,

teremos

1.444x 49.100 = 70.900cf.



116


Mas essa diluição ocorreu em 1 hora = 60 minutos , de modo que o vo lume de ar por minuto será

de

70.900 . ;. 60 = 1.180 cfm.

Adotando um fator de segurança K = 6 , pa ra es ta rmos bem l onge do l imiar d e to le rã nci a, obte remos

.Q = 1.180x 6 = 7.080cfm.

valor bem próximo ao calculado no exerc íc io anter ior.

Tabela 8.8 Volume de ar em pés cúbicos em condições normais de temperatura e pressão (cntp) para diluir

1pinl

(0,473 I) ou 1 libra de poluente evaporado

Os valores tabelados dc\'cm ser multiplicados pelo fator de segurança

K

t~;

,

i .

~II

9

i

1

I

::i'J.

i

Dutos para ondução do r

'~I

I

9.1 DIVISÃO DO ASSUNTO

li

Vimos que em cenos casos pode-se ou deve-se insuf la r ou remover o arde um rec in to colocando venti ladores

ax ia is n as paredes , que normalmen te são a s ex ter io re s. Mu it as ve zes es ta so lu ção não é pos sív el ou mesmo

conveni en te, h avendo nece ssi dad : d e re co rre r a duto s com bocas de i ns ufl amen to ou de exau st ão, confo rme

o cas o. Ess es duto s conduzem o a r gr aça s à ener gi a que é comunic ada ao mesmo ou à r are fa ção, p rovoc ada s

po r um ven tila do r lo cal iz ado , em ger al , em l oca l s eparado e at é a ra zoável d is tâ nc ia do r ec in to a ven ti la r.

Por meio de boc as de i ns ufl amen to ou de c ap taç ão adap tadas ao s dut os pr in cip ai s ou a suas rami fi ca çõe s,

pode-se conseguir um adequado insuf lamento ou uma sat is fa tóri a captação, sob o ponto de vis ta de dis tr ibuição

de va zão e de vel oc id ade de e scoamen to no amb iente .

O si st ema de duto s para vent il aç ão é e studado sob do is as pec to s:

-

o do escoamento do ar no inter ior dos dutos, desde sua cap tação a té sua expulsão. É o aspecto que

in te res sa d ire tament e ao dimens ionamen to e ao p roj et o da rede de dut os e seus a ce ssó ri os;

- o dos mater ia is const itut ivos dos dutos , das peças e equipamentos complementares ao s is tema de dutos .

-

~.

Vejamos estas duas panes, separadamente.

ki

9.2 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES QUANTO AO DIMENSIONAMENTO DOS DUTOS

PARA INSUFLAMENTO E ASPIRAÇÃO

9.2.1 Equação de continuidade e equação de conservaçãoda energia

1

~,

O sistema de dutos de venti lação vem a ser uma disposição de tubulações para a condução do ar sob

pressão pouco elevada, onde, ponanto, a compressibilidade do ar pode ser desprezada, não ocorrendo no

escoamento os fenõmenos termodinâmicos que se verificam, por exemplo, nas linhas de ar comprimido e

de vapor.

O dimensionamento, qualquer que seja o método adotado, baseia-se na

Equação de Continuidade

e

no

Princípio de Conservação da Energia paraos Fluidosem Escoamento

traduzida pela equação de Bemoulli.

A Equação de Con tinuidade mos tra que o valo r de vazão é ob tido pelo produ to da área da seção

normal aos filetes líquidos em escoamento pela velocidade média na mesma seção

I

Q = S .

V I I

9.1

I

sendo,

Q, a vazão, expressa em m3/sou metros cúbicos por minuto (mcm), ou em pés cúbicos por segundo (cfs);

ou ainda em pés cúbicos por minuto (cfm);

S, a área transversal da seção de escoamento, em m' ou pés quadrados (fi', sq. ft);

V

a velocidade média de escoamento do ar em

m/s

ou fps (pés por segundo) ou ainda fpm (pés por minuto).

'.

Pés cúbicos de ar (cntp) necessários para diluição aos

valores do TLV

P/I

pint

evaporado

TLV

(1 pint = 0,473I)

Por libra evaporada

Líquido

<D

<2>

Q)

Acetona

1.000

5.500

6.650

Acetato de amilo-n

100

27.200

29.800

Álcool isoamilico

100

37.200

43.900

Benzol

25

Não se recomenda ven . diluidora

-

Álcool butilico

100

44.000

52.200

Acetato de butila-n

150

20.400

22.200

Butil celosolve

50

61.600

65.600

Dissulfeto de carbono

20

Não se recomenda

-

Tetracloretodecarbono

10

Nãose recomenda

-

Celosolve (2-etoxietanol)

200

20.800

21.500

Acetato de celosolve (2-etoxietil-acetato)

100

29.700

29.300

Clorofórmio

25

Não se recomenda

-

1-2 Dicloroetano

50

Não se recomenda

-

Dicloroetileno

200

26.900

20.000

Dioxano

100

47.600

'43.300

Acetato de eti la

400

10.300

11.000

Álcool etilico

1.000

6.900

8.400

Éter etilico

400 9.630

13.100

Gasolina

Requer estudos especiais

-

Acetato de metila

200

25.000

26.100

Álcool metilico

200

49.100

60.500

Metil butil cetona

100

33.500

38.700

Metil celosolve 25 Não se recomenda

-

Acetato demetilcelosolve

25

Nãose recomenda

-

Metil etil cetona

200

22.500

26.900

Metil isobutil cetona

100

32.300

38.700

Metil propil cetona

200

19.000

22.400

Nafta (pixe)

100

30.000-38.000

40.000-50.000

Nafta de petróleo

500

Requer estudos especiais

-

Nitrobenzeno

1

Nãose recomenda

-

Acetato de n-propila

200'

17.500

18.900

Álcool isopropi1ico

400

13.200

16.100 .

Éter isopropilico

500

5.700

7.570

Solvente Stoddard

200

15.000-17.000

20.000-25.000

1,1-2,2 Tetracloroetano

5

Não se recomenda

-

Tetracloroetileno

100

39.600

23.400

Toluol (tolueno)

100

38.000

42.000

Tricloroetileno

100

45.000

29.400

Xilol (xileno)

100

33.000

36.400



118


EXEMPLO .

Num duto de ventilação industrial devem passar 2.400 pés cúbicos de ar por m inuto (68 mJ/min), com

uma velo ci dade de 600 pés por minuto (183 n /min ). Qua l o d iãmet ro do duto no tr echo?

Solução

Pela Equação de Continuidade:

Q 2.400

S = - = - = 4 pés quadrados ( sq . f i) = 4 x (144)

=

576sq . inou576 x 6,451= 3.716emz

V

600

Diâmetro: d

~:

11

4 x 576

= 27

Usando duto circular, teríamos um diâmetro de 27 (68,6 cm).

A equação de.Bernoulli nos revela que, se considerarmos a unidade de peso de fluido escoando entre

dois pontos

a

e

b

de um dispositivo de escoamento, a energia no ponto

a

é igual à que haverá em

b

mais

a perda de energ ia ( perda de carga ) no escoamento ent re

a

e

b.

Além disso, mostra que a energia da

unidade de peso do fluido

(P = 1),numa

posição desse peso do fluido em escoamento, é constituída

por três parcelas:

a)

energia de posição,

expressa pelo número que mede a cota do ponto em relação a um nível de referência

arbitrário. É a cota h. Est a g rande za, impo rt an te no c as o de lí qu ido s, em in st al aç ão de ven tila ção , t em

valor desprezível;

b)

energia de pressão

ou pressão expressa em unidades de altura de um líquido escolhido, e que no caso

da ventilação costuma ser

milímetros de coluna de água

(mm ca ou mmHzO), ou

polegadDsde água.

A

grandeza éo termo

L

, d esi gnado também por pressão estática P. ou PE, onde 'Y é o peso específico do

'Y.

ar = 1,2 kgflmJ(em condições normais de temperatura e pressão);

c)

energia cinética

da unidade de peso, expressa em unidades de altura de coluna de água.

V2

i

Corresponde ao termo - , o qual é designado também por

altura representativa da velocidade,

ou por

2g

.

pressão de velocidade ,e m esmo,por pressãodinâmica . .

A n rgi

total H

da

unidade depeso

do fluido em escoamento, em uma determinada posição em relação

a um p lano de re fer ência , s er á, po rta nto , e xpr es sa por

I H

-

h

+

~

+

~ I I

92

I

o

desnível energético

da unid ade de pe so de f lu ido entr e dua s posi çõe s

a

e

b

de um sis tema de tubulações

ou dutos de escoamento vem a ser a perda de carga J .-b en tre os mesmos e é ca lc ula do po r

J.-b =

(h. + ~

'Y

V2

+ -'

2,

) (

Pb V2b

)

hb+ -; + ~

9.3

Dividindo-se essa perda J. -

b

pelo comprimento retilíneo do trecho

a

- b, obtém- se a perda de ca rga

unitária

correspondente às condições propostas.

Para que o ar escoe ao longo de um duto, é mister fornecer-lhe essaenergia J. -

b

a f im de que possa

chegar ao ponto

b

situado numa cota

hb,

com uma pressão

Pb

e uma velocidade

Vb

Em geral o-desnível

topográfico

(h.

-

hb)

é desprez ível , de modo que podemos escrever:

DUTOSPARA CONDUÇÃO DO AR

119

I

J.~-~ +

Sf 1 . I

9'

I

Est a ener gia deve rá s er pr opo rci onada por um vent il ador, e d everá s er c alc ula da a fim de que s e pos sam

especificar os dados dessa turbomáquina operatriz.

É necessário t er presente que carga s igni fi ca nível energét ico e é dada pelo t rinômio de Bernoul li .

A energia dissipada, isto é, a perda de carga, ocorre em razão do atrito do ar ao longo da extensão

do duto, nas curvas, nas mudanças de direção e de seção e nas derivações. Ocorre, também, em virtude

do at ri to in te rno do f lu ido e de a lte rações na s t ra je tó ri as e nos tu rb il honament os da s par tí cu las , que ocor rem

principalmente nas bocas de toma<ki e saída de ar, em grelhas, filtros, registros e nas próprias peças de

concordância.

..il

i

.TI .

prueóo a tmos féri ca

rn ao atmosférica

Flg. 9.1 Diagrama de variação das energias em uma instalação com dutos e bocas de insuf1amento.

i

,

Consideremos a Fig. 9.1. Nela vemos esquematicamente representada uma instalação de insuflamento

mecânico de ar. O ar passa pe lo f il tro

A,

penetra com uma vazão

Q

no venti lador em C, onde recebe

energia graças à ação das pás do venti lador, saindo em

D.

Com a energia recebida , o ar, com a mesma

vazão

Q,

se desloca ao longo de um duto, . do qual saem, suponhamos, três ramificações com as vazões

Q..

Qz e

QJ

cuja soma, obviamente, é igual a Q.

O d iagrama (a ) da F ig . 9 .1 mos tr a como va ria a ener gi a de p re ss ão L que já designamos também corno

. 'Y

pressão estática (Pcs'ou

PE).

Na boca de entrada do venti lador, esta pressão é inferior à atmosférica, o

que toma possívela entrada doar no ventilador. Graças à energia de pressão

PE,

comunicada pelo ventilador,

o ar escoa no du to. Mas essa energia va i ba ixando em vi rtude das res is tênc ias que se'o ferecem ao seu

escoamento, i sto é , das perdas de carga , de modo que na ú lt ima boca de insuf lamento a p ressão é igua l

à da atmosfera reinante. O mesmo ocorre, aliás, nas saídas das outras bocas de insuflamento.

O diagrama (b) mostra que o ventilador comunica ao ar uma certa velocidade de escoamento sob certa

pressão e, portanto, uma determinada energia cinética para manter a vazão ao longo do duto. A velocidade

do ar no duto é escolhida de acordó com dados obtidos de instalações bem-sucedidas, isto é, que foram

bem projetadas e executadas. A velocidade não deve ser elevada demais, pois se o fosse, além de reduzir

a parte correspondente à energia de pressão, produziria vibração e ruído nos dutos. Como foi mencionado,

,

li

1

1i

';1

;t

1i

,

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~i

,

~

I

nTflO

A

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PE

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I 'i

l

j

:', i

l

:'

,I ,

l'

1 20 VENTILAÇÃO INDUSTR IAL

a energia cinética é denominada também de pressão dindmica PD), embora fosse mais correto designá-I

por energiadindmica expressaem coluna de um liquido especificado (mmca, mca etc.). a

Para se manter a PD constante ao longo do duto de insuflamento, deve-se ir reduzindo sua seçãoà

medidaque forem proporcionadas saídasde ar pelas bocasde insuflamentoou dutosde ramificações secundárias

O diagrama (c) representa o traçado da linha energética total ou da pressão total PT, cujas ordenad~

são obtidas considerando-se a soma algébrica das parcelas de energia de pressão (pressão estática PE) e '

,::nergiacinética (pressão dinâmica PD). Vê-se que, nofinal doduto, o ar sai com uma certa energia cinética

,to é, tem uma pressão dinâmica residual; de modo que penetra no recinto com uma certa velocidade.

I

Embora o dimensionamento dos dutosse correlacione como problema da escolha do ventilador, costuma.seI

prática separar as duas questões para maior simplicidade, embora aquilo que venha a ser estabelecido

n relação aos du to s afete o va lor da pressão total e os valores de suas componentes e, portanto, o t ipo

.

ltência e as características do ventilador. .

A NB-I0 /1 978 d a ABNT c la ss if ic a a s pres sõ es se gundo a s quai s o a r e sc oa em dutos em

ixapressão:

dia pressão:

pressão:

pressão estática até 50 II lmHp e velocidade de até 10 m /s

pr essão estática até 150 inmHIO e v > 10 mIs;

pr essão est át ica entre 15~ a 250 mmHIO e v > 10 m/s.

9.2.2 Perd~e carga emdutos circulares

= 186fpm;

O cá lc ulo d a pe rd a d e ca rg a, o u s ej a, de en ergi a em dutos c ir cu la re s pode se r r eal iz ado u sa ndo a fórmula

universal de Darcy e Weisbach ou di agramas baseados no empr ego de dutos de determinado materi al COm

rugos idade defin ida e válidos para o ar de determinada densidade .

O primeiro método é geral, aplicável quando se conhece a rugosidade do material do duto, o pesoI

es~ecífico da mistura gasosa e a viscosidade da mesma. Vejamos como se procede na aplicação do ét ~

I

universal.

Aplica-se a fórmula

I.. o

I.

+ ~ ). y I

P,-

I 9.S

r

1

A perda d e ca rg a n es ta fórmu la é express a em Pas ca l, po rque o termo ent re p arên te se s es tá mul ti pl ica do

pelo peso específico 1. Notemos que:

1 Pa cor responde à pressão de 0,1 mm de col una de HIO, ou 1 N /mI;

1 b ar, a 10' Pa ou 100 kPa;

1 a tm , a 101.325 Pa ' 1 01 kPa;

10 mca , a 101kPa ;

1 mca, a 10 kPa;

10 cmca, a 1 k Pa.

,'r

, I

DUTOS PARA CONDUÇÃO DOAR

121l

(

pde v é o coeficien te de v iscosidade c inemática em micropascal

.

segundo (p.Pa.s) (Tabela 9.1). .

o Para o ar à pressão atmosférica normal, temos os valores da viscosidade e do peso específico indicados

(

)

p' Tabela 9.1.

Tabela 9 .1 Peso espec íf ico 1e v iscosidade c inemática 11do ar

Tempera tura Pesoespecí fi co1

Viscosidadeinemática

('C) (kgflm') microPa .s

O 1,2922 17,780

10 1,2467 17,708

20 1,2041 18,178

30 1,1644 18.648

40 1.1272 19,118

50 1,0924 19,588

(

(

(

€ (

Calculadas as grandezas

-

e Re, pode-se usar a fórmula de Colebrook ou o diagr ama de Moody (Fig.

d

1

9 .2)pa ra obter o coeficien te de a tr ito f. Obtido f, têm-se todas as grandezas para calcular a perda de carga

Ap,também des ignada pela letra J .

EXEMPLO.2 K

Ca lc ul ar a pe rd a da c arga em um du to ret il íne o d e pol ip ro pi le no (€

2Smde exten sã o e conduzindo 1 ,1 00 m3/ s de a r a 30'C.

Ir

c

~ 0,05

'

~

I .

,

: 0,04

r

0,03

I

= 0,00015 m), de 45cm de diâmetro'j

ES O M

0,1

0,09

0,08

0,07

0,06

A fórmula 9 .5 deve ser aplicada com as seguintes unidades:

1 - comprimento do duto, em metros; ./

d - diâmetrodo duto,em metros;.'

v - vClocidade,mmetrospor segundo; /'

1 - p es o e spe cí fi co do ar (ou out ro g ás ), em qu ilog rama- fo rç a (qu ilog rama-pe so ), p or met ro cúbico .

I ~ 0,015

A grandeza f é o coeficiente de atrito ou de resistência ou de per da de c ar ga e d ep ende d e dua s g rande za s: r

p

~

0,01

0,009

0,008

- rugos idade relat iva das paredes doduto ~ , s en do € a rugosida de ab solut a e

d

o diâmet ro do duto.

d

Para dutos de chapa de aço galvanizado, € = 0,00015 m;

- número de Reynolds Re, definido por

I

R.o ~.y

\ G I

, &

0,025

~ 0,02

r

~

c

~~

10' 10' 10'

10?

;r10'

. .d

NUMERO REYNOLOSR.' 7

FIa..2Diagramade Moodyparadeterminaçãodo coeficiente deperdade carga.

\

10.

\

,._ - .- . - _..-

\ I I I I I

I I 1 I I

\

TU

LiM I OMPLET

CANO. .PEAO.

\

-

E

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l'---2

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CANO' LI.O

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-

........

I

'181111 --

..........

UA ULU O

.............. r-...

'-

r--.....

-

...

,

..

2 5 2

5

2

5

(

(

0,05

r

0,03

0,02

(

0,015

(

0,01

0,006

(

'I...

0,004

\

0,002

{

c

0,001

C>

(

I:)

0,0004

(

0,0002

0,0001

{

0,00005

\

0,00001

(

. (

(

{

(

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I,

1

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I

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J.

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illlt .~~~'jIj,

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i

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I~

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I :I t I

IIII : i


Solução

a) Velo cid ade de e scoamen to no duto

I

I

I

I

I

\.

Q

Q

1,100

v

=

-

TI cP

4

'TI'X 0 ,452 = 6,91 m . s -t

4

s

b)

Peso específ ico do ar

a 30'C (Tabela 9 ,1 )

'Y= 1 ,1644 kgf Jm-3

c) Viscosidade cinemática do ar a 30' (Tabela 9.1)

v = 18,648JLPa,s= 0,000018648Pa . s

.

/1;1

/ t. , ( .

.

{.,.

...>

. ')

)

Número de Reynolds

v.d

Re = -' 'Y

v

J)

6,91 x 0,45 x 1,1644 = 194.661

0,opoo18648

/ / . I.

2 00.000 ou 2 x tOS

I (

. i'~.

.11:-

~\. :

e)

Rugosidade relativa

~ = 0,OOOI5 ~0,00033

d

0,45

f} '

/V: r' .

,

;

~ .

ti

. ).,

-., ,

f) Coeficiente df atrito f

Entr ando no d iag rama deMoody (Fig . 9 .2 ) c om ~ = 0~6033 e Re = 2 x 10S,obtemos f = 0,0185

d/.

g) Perda de carga

25 6 912 .

:J.p= 00185

. - .

~ x 1,1644= 28,57Paou,emmmdecolunad'agua

, 0,45 2

28,57x 0,1 2,857mmHp.

9.2.3 Velocidadede escoamento do ar

A Tabela 9.2 fornece os valores usuais de velocidade de escoamento de ar em dutos, para o casoIk,

edificios públicos e o de indústrias de ummodo geral.

I

No caso de

plenuns,

isto é, de dutos que conservam a mesma seção transversal ao longo de todaSUl

[

'

ex ten são , n ão obst an te f orn ec erem r amif ic ações par a bocas de in suf lamento ou de en tr ada de ar con fo (( l1 /

o caso, adota-se 5 a 5,3 mls para duto s de in suf lament o e 0 ,85 a 1 ,20 mls no s de r et orno.

A velocidade terminal , isto é, do ar ao atingir o local do recinto onde foi lançado através de unII

boca de i nsu fl amen to, ao a ti ng ir c er ca de 1 ,5 m ac ima do p is o, co stuma s er de

1 mls

-

para indústrias

I

0,75 m/s

-

para escritórios

I

A Tabela 9.3 fornece os valores recomendados pela NB-10/1978da ABNT para velocidades de escoamento

em dutos de ar e s istemas de baixa pressão. .

I

r

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t

I .


123

Tabela 9.2 Velocidade do ar nos dutos e difusores

j

I

, .

I

I

~.

I

.\

ó'

Tabela 9.3 Velocidades recomendadas e máximas para dutos de ar e equipamentos de

sistemas de baixa pressão (NB-I0/1978)

i

I.

9.2.4 Caso do ar contendo partículas em suspensão

de Osgr áf ic os para det erminação da perda de c ar ga re fe rem-s e ao ar l impo , 'Y = 1 ,2 kg fJm3e na t empe ra tu ra

de 10 a 32'C. Quando a mesma contiver material em suspensão, deve-se fazer uma correção para a perda

carga ,pois a mesma se torna maior ,

Determina-se:

A

=

peso do material transportado

peso do ar l impo transportador

1 V2

:J.p=f - i(- Y

I

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Indústrias

Edi fí cios públi cos (m/min)

Designação

(m/min)

(m/s)

Ent rada dear noduto

150-270

150-360

I

2,5.6,0

Eiltros

I

90-110 110-120

1,8-2,0

Lavadorde ar

I

150-210

I 150-210

2,5-3,5

Aspiração do ventilador

I

250-300 300-430

5,0-7,2

Saída do ventilador

600-660 720-840

12-14

Dutos principais

I

390-480 540-600

9-10

Ramais horizontais

270-390

180-540

3.9

Ramais verticais

I

210-360

I

240-480

4.8

Difusoresou bocasde insuflamento I

30-120

60-300

1-5

Recomendadas (m/s)

Máximas (m/s)

Escolas,

Escolas,

Resi-

teatros e edifícios Prédios Resi-

teatros e edifícios

Prédios

Designação

dências

públicos

i ndust ri ai s d ência s

públicos

industriais

Tomadase ar exterior

2,50

2,50 2,50

4,00

4,50 6,00

Serpentinas - resfriamento

2,25

2,50 3,00

2,25

2,50 3,60

- aquecimento

2,25

2,50 3,00

2,50

3,00 7,50

uvadorcs de ar - borrifa-

2,50

2,50 2,50 3,50

3,50

3,50

dor

-

altave-

- -

9,00

-

-

9,00

locidade

Descargao ventilador mín 5,00

6,50 8,00

-

-

-

máx

8,00

10,00 12,00 8,50 11,00 14,00

Dutosprincipais

mín

3,50 5,00 6,00

- - -

máx

4,50 6,50 9,00

6,00 8,00

10,00

Ramaisorizontais

mín

-

3,00 4,00

-

-

-

máx

3,00

4,50

5,00 5,00

6,50 9,00

lUziwserticais

mín

-

3,00

- - -

-

máx

2,50

3,50 4,00

4,00

6,00

8,00



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125 ( ,

UTOS PARA CONDUçÃO DOAR

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I

arga para ar contendo material parti.

culado. ,

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900

aoo

700

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3

A

5

6 8

10

9

Peso do mater lQI transportado

Peso do ar transportador

I'

I

No grá fi co da Fig . 9 .3 , para o valor de A, obtém-se o valor de 8, que vem a ser o fator pelo qu

se deverá mul ti pl ic ar a perda de ca rga cal cu lada para o a r limpo, para se obt er a perda de carga CODl'

ar carregando partículas.

1100

400

I

I Jarcompar , .a= 8 . J .r puro I 13 ;

:

300

2001

9 .3 DIMENSIONAMENTO DOS DUTOS

c

i

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....

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on sideremo s p rimei ramen te os t rec ho s ret il fn eos dos dutos e de terminemos a s dimen sõ es d as se çõ es

t ra ns ver sai s do s mesmos. Para i sto, em inst al açõ es puramen te de ve nt il aç ão , r ec or re- se a o

método dindmico

ou ao método de igualperda de carga. \ 1

I '

100:

90,

80

70'

60

9.3.1 Métododinâmico

9.3.1.1 Dutosde seçãocircular

110

'1',

Es co lhe -se a v elocidad e no s d iv er sos t re cho s, c om ba se n as Tabe las 9 .2 e 9.3, d e modo que a v elocidad e

seja máxima nos troncos princ ipais e reduz ida nos trechos ou ramais secundários .

Conhe cendo -se a v az ão em cad a t re cho e h av endo sido es colhida a v elocidad e, pod e- se de terminar I

:

seção transversal do dut o e, a par tir desse val or, determina-se o di âmetr o do duto ou os lados do retângu~

,

correspondente a ,essa área. I

Para isto, numa primeira aproximação pode-se apl icar a equação de continuidade e achar a áreadir

s eç ão c ir cu lar d e um duto e s eu d iâmet ro.

Por exemplo:

ZO

40

30

Dados V

=

8 m .S-I

Q

= 4

m3 . S-I

Q - ~ = 0,50

m2

S = V - 8

10 --

0,01 ,OZ ,os

p4 /J6P8~

,2 ,3

PEROApaI. d, HzO/IOO4,)

I

t ,. ' .4 Perda decarga em dutos retos circulares.

8 8.0

4 .6 8 I Z 3 4

{TS(4XQ,5

d= -:;;:-= ,,~ = 797

m ... 31,3

Usando o gráf ico d a F ig. 9.5a, ent rando no eixo ve rt ical com Q

=

4 m3 .S-I e seguindo a reta inc linadJ

I

.

de V =

8 m .

S-I, obtemos, na reta inclinada dos diâmetros, d = 790 mm. aJ

As Figs. 9.4 e 9.4a (em unidades do sistema inglês) e 9.5 e 9.5a (no sistema métrico) permitem, jixaJ f

duas dentre as quatro grandezas Q, V, de J (perda da carga unitária), achar-se as outras duas grandezas.

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126


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127

UTOS PARA CONDUÇÃO DOAR

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0.005

PERDA (pol.dlllzO/loop.11

Fig. 9.4a Perda de carga emdutos retos circulares.

-

~

PIRDA DE CARG MtOI.

(

~I, 9 .5 Perda de carga por a tr ito em mmH20/m. Baseada em ar srandard com 1,201 kgUm', escoando em duto limpo

Qrtularendo cerca de 1junta por metro. Válido para I = 10a 32'<:.



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UTOS PARA CONDUÇÃO DO AR

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Flg . 9 .5b Perda decarga por a tr ito

emmmHzO/m.Baseadaemar

s/ano

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Duto limpo, circular.

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0,007

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EM DUTOS RETOS

1 .5 2 ,0 2 .' ' .0 4 1J 5 ,0 e p' .o e. 09PIO

PERDA DE RG

~

..~o.

~o,

.

9.3.1.2 Dutos de seção retangular

Em instalações de venti lação industrial, quando o pé direito do recinto é suficientemente grande, costuma-se,

usar

dutos de seção circular. Quando tal não ocorre, convém usar dutos na seção retangular, em geral com

olado menor na vertical.

Podemos ter doi s t ipos de problemas :

a)Conhecem-se os lados

a

e

b

do du to e des ej a- se sabe r o di âmetro equ iv al en te do dut o ci rc ul ar d a mesma,

vazão.

b) ~ onhece-se o diâmetro e se procura determinar os lados

a

e

b

do duto retangular de igual vazão e,

Igual perda de carga.IROA 01 CAR8A(m.

H.o/..

r

Flg . 9 .58 Perda de carga por a tr ito em mmHzO/m. Baseada em ar

s/andard

com 1,201 kgf/m', escoando em duto

limpo \

circular tendo cerca de I junta por metro. Válido pa ra /

=

10 a 32'C.

Na primeira hipótese, pode-se calcular o diâmetro equivalente pela fórmula 9.8 .

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b)

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Lado d o dut o ( ti ) 1Mpa l' Ioda

OFICINA

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11 4,5 Hl ',5 Gl ',0 FI

20 NCM 20 20 20

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I

F lg . 1 1. 68 Dut o r et ang ul ar e qu \v z.

lente ao circular (mesma vazão c ,

mesma perda de carga).

Flg. 11.7 Ins talação de insuflamenlO

de ar.

r

DUTOSPARACONDUÇÃO DOAR J33 I

c;sideremos seisrenovações horárias (Tabela 6.2), cada uma serealizando, portanto, durante 10minutos<

ravésde quatro bocas de insuflamento.'

(

A v~o dea r necessár ia seráde

(

00m3

aI = - = 80 ml/mio

10min

Cad a b oc a ins ufl ará 80 + 4 = 20 m3/min

b)

Fundição

Volume Va = 20 x 10 x 4 = 8 00 m3

t

{

Pel a T ab el a 6 ,3 , ado ta remo s 1 2 reno vaçõ es d e 5 m in utos d e d uração cad a.

8 00 m3

aa = -:- = 160m3/min

5mm

\.

d b oc a i ns ufl ará 160 + 4

=

40 m3/min

2)Seções dos dutos:

Trecho AB do duro princ ipal . Dev e a tend er à v azão , to ta l

a = QI + Qz = 240 m3/min = 14.400 m3fh = 4 m3

.S-I

Velocidade admissivel

V =

8 m /s

=

480 m /m in (Tabe la 9 .2 )

14.400 m3fh = 0 ,50 mZ

Áreada seção de A até B: S = 8 x 3.600 -::;:::::.-

~

XO,5

d = -

= O,797m= 31,3

1T .--

o \

Sequisermos usar duto retangular equivalente, isto é, que dê a mesma perda de carga unitária, podemos

usaro gráfico (Fig. 9.6a). Com d

= 31,3 = 795mme fixandoo lado

b = 109 em, acharemos o lado

a = 50em.

PelaTabela 9.4, obteríamos, para d = 80 em, a = 60 em e b = 90em. Adotemos a = 50 em, b = 109 im DOtrecho AB.

TrechoBC do duroprincipal

Q

=

180 m3/min

=

10.80 0 m3 fh -b

ql; . r

,

,

2 <t

} - ': ,,~. ~, .

Como o trecho se acha um pouco afastado do venti lador, podemos admit ir no mesmo uma velocidade

menor,digamos de 7 m/s.

Ss- c =

10.800

7 x 3.600

= 0,428mZ

d .. ~

4xO,428= 0,738m = 29

\

NográficoFig. 9.6, com d = 29 e mantendoa altura b = 50em (19,7 ),achamosa = 38 (96,S\

III).

- Trecho CD do duroprincipal

Q

= 120 m3/min = 7.200 m3fh

<

IIt:...

- -'o _ ._ --

(

- I



134


Adotemos v

=

6 m/s , reduzindo a velocidade

7.200

-

Se - D= 6 x 3 .600

= 0,333m2

)1/)

,rI

,í{)

IV

),

f 4x0,333

d = Y = 0,651m = 25,6

Pela Fig. 9.6, mantendo b = 50cm(19,7 ), achamos a = 2S = 71,1 cm.

- Trecho DE, f inal do dUloprincipal

Q

= 6O m3/min

= 3.600 m3/h

Adotemos uma velocidade ainda menor nes te t recho, digamos

v = 5m/s

SD - E

3.600

= 0,200

m2

-

5 x 3.600

f 4 x 0,200

d =

Y-;--

= 0,504m = 19,5

Mantendo a mesma altura de 50cm (19,7 ) do trecho

CD,

teremos (usando a Fig. 9 .6) para a largura,

17 = 43,2em.

- T re chos de der iv aç ão l at er al E M, D L, C K e B J

Q = 40m3/min = 2.400 m3/h

Podemos ado ta r uma velocidade de 3 m/s (ISOm/min)

2.400

SE

- M

=

3 x 3.600

= 0,222

m2

f

4 x 0,222

d

=

Y-;--

= 0,532m = 20 ,9

Se adotarmos uma altura de 30 cm = 11,8 para o du to, a la rgu ra será (Fig. 9 .6 ) de 2S = 71,2 cm,

portanto, 71,2cm x 30cm.

- Tomada de arexterior,antes do ventilador duto de aspiração)

Vazão total Q

=

240 m3/min

=

14.400 m3/h

Ve loci dade de entr ada de a r no du to (Tabe la 9 .1 ).

Ado temos 4 m/s , compreendido entr e os val ore s 2, 5 m/s e 6 m/s da Tabela 9.1.

Seção do tr echo do duto a té a boca do ven tilado r

14.400

-

4 x 3.600

= 1 m2

cnt rada

f4Xí

d

= Y~

= l,128m = 44,4

DUTOSPARACONDUÇÃO DOAR

135

/

O du to de ent rada terá 10 .000 cm2 ,com redução a té a boca do venti lador . Adotando

b =

109 cm

(42,9 ), acharemos, pela Fig. 9.6a, a = 98cm (3S,6 ).

- Áreadosfiltros

Se o local da fá,bricaest iver sujei to a muita poeira, pode vir a ser aconselhável uti lizar um fil tro antes

da tomada de ar pelo duto de aspiração.

A velocidade de passagem ~través do f il tro é da ordem de 1,8 a 2,0 m . çl. Adotemos v = l,S m . S-I.

A área t ransversal do f il tro será:

S6 .

=

14.400 ~ = 2,22 m2

l,S x 3.600

Ascélulas de f il tragem podemser do tamanho padrão de 60 x 60 x 5 cm, demodo que teremos \

2,22 + 0,36 = 6,167

ou sej a, aproximadamen te s ei s cé lu la s, - fo rmando um painel de l, SO x 1 ,20 m, com ár ea de 2 ,16 m2 .

\

. O f il tro metál ico 44 -8 da Higrotec , de 600 x 600mm e 50 mm de espessura, p roporciona uma vazão \

norma l de 3 .030 m3/ he máxima de 4 .040 m3/h com perdas de ca rga re spect ivamen te de 3 ,05 e 5, 34 mm H20.

Com os s eis fi lt ro s, a vazão se rá de lS .lS0 m3/h .

~

\

9 .3.2 Método de igua l perda de carga

Começa-se pelo t recho f inal do duto ( trecho EM).

Arbit ra-se a velocidade de escoamento, baixa nes te t recho (Tabela 9.1). No caso do exemplo, adotaríamos

3 m/s.

Calcula-se a seção de escoamento necessária, t al como no 1.° método.

7

-~/h

E-M= = O,222m2

3 x 3.600

Diâme tr o de um duto c ir cu la r com est a s eção

t4

=

J4:S

J

4

x 0,222 = 0,532 m

=

1T

No diagrama da Fig. 9 .5 , entrando-se com d = 0,53 m e Q = 2.400 m3/h (0,666 m3. çl), acha-se

uma perda de carga unitária i gua l à J . = o ,o rs mmde coluna de água po rmetro de tubulação e velocidade

de2,Sm.s~l. I

A partir desse valor para a perda de carga unitária, impõe-se a exigên~ia de que, ao longo de todos

os trechos ret il íneos de duto, a perda de carga unitária tenha sempre esse valor, isto é, que em cada metro

deextensão de duto ocorra uma perda deenergia correspondente a401tl~e coluna de água. Calculemos

osdiâmetros que deverão ter os restantes trechos de dutos.

- TrechoDE 7

~:

3 .600m3fh = 1 m3/s

Entr ando no g ráf ico (F ig. 9 .5a ) com es se va lo r e com a pe r< la de car ga ~~ it ár ia

J. = 0,01SmmH20,obtemoso diâmetro

D = 620mme

V

= 3,3m/s



11)

1',

j .

II~

~

i~

rl,

'

:

I

~

- Trecho CD

D

= 820 mm

= 32,2

' deq

= 1,30 (0,30x 0,76)°,625=

\

( 0, 30 + 0 ,7 6)° .2 5

ObtemosanaJogamente,pelaTabela9.4 . . I

Comoa tabela não vai alémde d = 77,2 cm, usemosa parte da tabela aCImada lanhaqu~brad~

I

Nográficoda Fig. 9.5a, entrando com

considerando va lo res de 8,2 ao invés de 82. Acharemos , para o s lados , 8 x 7, que correspondena a

x 70. Com estes valores, a fórmula de Huebscher confirmaria: Q

= 1,80m3/se d = 0,508m,obtém-se

136


'l;I: ,

DUTOSPARA CONDUÇÃO DOAR

J37

( 1

Observação: Pelo 1.' método, havíamos achado D = 532.mm, mas a velocidade admitida fora de 5 m/s.

- Trecho CD

Q =

120 m3/min

= 7 2

m3fh

=

2 m3/s

Com J. = 0,018 mmH20, obtemos analogamente,

D = 820mme V = 3,9m/s.

- Trecho B C .

Q

=

180 m3/min

=

10. 800 m3f h

=

3 m3/s

Com J. = 0,018 mmH20, obtemos

D = 930mme V = 4,3m/s.

- . .rechf ~1i

Q

= 240m3 /min = 14 .400m3Jh = 4 m3/s

'-...

- TrechoBC

D = 930mm

Acharemos duto de 90 x 80 cm.

(

Com J. = 0,018 mmH20, obtemos

D = 1.080mme V = 4,7m/s.

Vej amos a s d imensões dos duto s re tangu la res equ iva lente s, ap lic ando o mé todo de

igual perda de carga .

I

- Trecho EM

.

~

.

'

.

f

~

D = 530mm = 20,9

Usando a Tabela 9.4 , vemos que, para o diâmetro de53,2 cmpode-se usar duto de72 x 34cm.

Podemos uti lizar a fórmula de Huebscher, que exprime o diâmetro

d

do duto circular equivalente ao

retângulo de lados

a

e

b

e baseada no qual foi elaborada a Tabela 9.3.

- TrechoAB

D =

1.080 mm

I

ACha:emos duto de 110 x 90 cm.

ObsefVaçoes:

\ .Pelo2. ' método, como foi adotado no trecho EM a velocidade de 3 m . S.I como ponto de par tida,

asvelocidades nos demais trechos assumiram valores bem menores que os do 1.' método, resultando

daídimensões maiores para os dutos.

2.poderáser conveniente fixar um dos lados do duto retangular. Pela fórmula de Huebscher, pode-se chegar I

a calcular o out ro lado . Po r exemplo, se qui se rmos que o t recho

BC

tenha a mesma largura de 110

emque tem o trecho

AB,

acharíamos para o outro lado 67cm, correspondentes a um diâmetro de 931

mm.

t Quando o ventilador, em sua boca de saída, expele o ar com velocidade elevada, como acontece com

osventi lado res cen tr íf ugos de al ta r ota ção, é nece ssá ri o que s eadapt e, entr e a boca de s aí da do vent il ador

eo duto , uma peça de concor dância com al ar gamen to . Is to porque uma ve locidade de i nsufl amento g rande

noduto conduz ir ia a um valo r el evado para <>te rmo da ene rgi a c inét ic a. Como v imos , não é conven ient e

uma ve locidade exce ss iva de es coament o do a r no dut o, devi do à sperdas de carga exager adas e à vi br ação

queprovoca. ° alargamento fazdiminuir o termo

~

, aumentando conseqüentemente o termo. , o qual

~ y

re sponde p reponderantement e na supera ção das perdas de car ga no duto , ou se ja , na ap li ca ção de ene rgi a

paravencer as res is tências que se opõem ao escoamento do f luido.

Esse alargamento do tubo deve realizar-se de um modo suave, com ângulo interno pequeno, para diminui r

a perda que tem lugar no próprio alargamento. Como a peça de alargamento faz aumentar a energia de I

pr ess ão (embora d imi nua a ener gia c inét ic a) , e la é desi gnada pelo nome de

recuperador

ou

expansor.

Tudo

se passa, então, como se o ventilador recebesse um acréscimo de energ ia de p re ssão ne sse a la rgament o.

Ess eac ré scimo cor re sponde à d if erença ent re a s energ ia s c inét ic as no i níc io e no final do al ar gamento ,

menos perda de carga nesta transformação, que, aliás , é pequena. Voltaremos a tratar desse fato no item

9.5.

X MP O.4

Qual a perda de carga em um duto retangular de chapa de aço com 25 m de compr imento e lados

de76eme 30cm, com vazão de 1,8 m3/s?

Soloção

a

= 3 0 cm 12

b = 7 6 e m 30

Diâmetro equivalente

0,397

1,30

- = 0,508m.

1,015

d = 1,3 8

(80 x 70) = 81,76 820mm

(80 + 7W

- velocidade

v

= 8,6 m/s

- perda de carga unitária

J.

= 0,15mmH20/m.

~

--- - - .....

d

= 1,3 8

ab»

a

+

b)2

Assim, com os va lor es 72 cm e 34cm, obte remos

(72x 34»

d

= 1,3

~8J

= 53,3cm.

(72+ 34?

- TrechoDE D = 620mm = 24,4

:1

1;1

~

I

1

I1

Ir

l

Pela Tabe la 9 .4 , ob temos , para 621mm, retângu lo de 68 x 48 cm. Com esses valores , pe la fónnul l

9.9, obteríamos 622 mm para o diâmetro.



138


A perda ao longo dos 25 metros de duto será

J =J.x

I

= 0,15x 25 = 3,75mmH20.

-17

9.4 PERDASDE CARGAEM PEÇAS ESPECIAIS

Vimos como se calcula a perda de carga em dutos de seção circular e como se pode passar para ullla i

s eç ão re ta ngular de e fe ito equ iv al en te no es coamen to , se se p re fe ri r u sar dutos com es sa f orma de se ção.

Mas , ao longo do du to da in st al aç ão de vent ila ção fo rç ada, e xi st em peça s que contri buem para aumenta r

a per da de c ar ga do si stema, em ra zão do at ri to , d as t ur bu lê ncia s e da s var ia ções na ve lo ci dade que p rovocam

As principais dentre essas peças são:

. ;

iJ

- bocas de cap tação ou tomadas de ar

- bocas de saída

-

grelhas de insuflamento sem registros ou comregistros de regulagem de vazão

-

curvas e cotovelos

-

alargamentos graduais ou expansões

-

ieduções

-

fi tros

J

,I~

;

,

i

I

Poder -se- ia fazer como em hidrául ica: calcula r o compr imento equivalente de um duto de mesmo diâmetro í

que a pe ça . Somar -s e- iam os comprimen to s v ir tu ai s c orre sponden te s a toda s a s peç as ao comprimen to re al

I

'

do du to e se calcular ia a perda para esse du to de comprimento tota l. Embora esse método seja usado ,

como veremos no item 9.6, na prática de venti lação é mais usual determinar individualmente as perdas

cor re sponden te s a c ada pe ça , e xp rimindo -a s em P9~e~adas de co luna de água ou em mm de co luna de

água

t

Para isto, C

~

hecendo-se a velocidade médi~e escoamento na peça, calcula-se a altura representativa

'

I

da velocidade{

h.

ou se ja , a pres são dinâmica expres sa em pol .H20 ou em mmH20. Assim, a pressão

dinâmica em'pC?egadas de água é dada por

~-

I

I I woIH,O) I 90 [,

. =

:õõ5z

vem

pés/min) .1

I

I

ou, em mm de H20~ i

.

I

I

?~ r~:;- c'

[3

I

h. =

- 9.1 I

242,22

vem

m/min)

,

li:

I

ir

Consultam-se tabelas adequadas, onde, para cada tipo de peça, se enc~ntra um coeficiente:'~ que,

multiplicadoporlÍi),fornecea perdade cargaempol.H20ou emmmHzO .

I

Pode-se usa(-;(.rórmula com

v

em

m/s

e

h ,

pressão

dinlJmica

ou

cinética,

em mmH20, consideranOO

I

o pe so es pe cí fic o do ar igua l a 1,2 kgf/m3.

I

~

(2x 9,80) .;.1,2 = 16,34

I

I h.

-

h I (mmH,O) D

Para calcular a perda de carga

6.P

na peça, basta multiplicar o v alor d@belado po@sto é:

~~~M~

I

J

l

l

~

~

~

( .D-

,',' v

' .- .f' ,~

Y;u'

r .

~

~J (rI..

U ...

K . h. I

(mmH20 ou pol.HP)

I

9.13

I

r

conforme a tabela que for usada .

DUTOSPARA CONDUÇÃO DOAR 09

+-,~

~.~

.0,9

,~ v ~-

Perda li Intr ldado duto

-h

V ~ -b--L-+

K.',O

K.,

~

~J

FIa.9.8 Valores de

K

para cálculo de perda de carga.

G,.'ha .0.. 0''''.'01

sup., .'. 11.,. K

70°/0

60 %

50%

2

:5

5

'EE3-~

~ ~

Grol h .0. . O '' '' ÇrOI

Sup.,lIel . 11.,.

/D

0,2

0,4

0,5

0,6

o,,

0,9

K

2,6

2,5

',75

',5

0,7

0,2

K

70%

60%

60%

:5

4

6

PtrdOl do ..,ga à oalda do dulo

K

D/d

I~

0 0

o~

~.

o~

1 2 ~ ~ I~

~

Sup.,/rç', 11... K

d. lalda

100%

5

1500/0 2

O(, . '

..I,

\.

«..

' 20

0(



140


Ili

~

I

I:,

1 1

o~

W

~

1\

1

,1

li

H

li

.

Soç1l0 Circular

R/O R \

q)

o

0,25

0,5

1,0

0,8

0,4

-

0,5

0,25

0,16

~

R

aoçla ..Ian,u ar 1

~l í>21

1= ;=1

~

45

K=O,IO

t~

0,5 .

lil

iIi

~I,

Mudança. do dl..ção. Cunao o colove o.

~rD ~tD

~

~ Al~ L~~~~~

R R;

, Ro V .J....--

L K R

~

R --L A

O ( ur o 0,62 N6..,,0 . 2

--.-

O 0,68 d_~u- R/A K K.. 0,1

S. houver di, . .. .

~..

nal curvos

K.. 0,19

~

~

Lr

otOV OI

~

<.

90°

60°

411°

30°

0,85

0,65

0,44

0,22

O

~

Curva Com

doi. 0 0 to O

Fig . 9 .9 Valores de para curvas e cotovelos,

§C{J

otovllo C.Ift

palholao

Ângulo rolo

K = 0,8

Cur.,.das

JC::I O

D. rolo du,lo

K.. O

*= Fr~-

ErtB

.r tlllco V., cur'a

E3B- EEa

<z 0 06 V curyo B

Alargamtnto

I Cx Qnl~ I) . .

.t'litom' 'OI

w

....

I

R O

~..-~u-;.a ~ ~

.to

DI,'voç' I...

DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR

141 ,

\

K

o,,

.o A

0,-

\.

O,,

0,2

D/d

.

,I

,0

(roduçõ ,

I >2d -1

-

~

- -, --D-

/ ,

.

/

Y

0(.0

I(

Perda d. carga a','burda 80 romo '.,undárfo (derlvaçõo)

1.,2_..

0,5

0.3

0,13

A

BIFURCAÇÕES

11c,9.10Valores de para alargamentos, derivações e bifurcações.

I

~

Nlo ,..,or I... cO cIeroqlo

a re cup.ro910 d ,. da ao

olor,IIm. to

-

R/O

A /B = I I

:l 3

I

4

K

O

1,0

0,9

0,8 0,73

0,25 0,4 0,4 0,39 0,32

0,5

0,2

O ,2 0,19

0,16

1,0

0,13

0,3

0,13 0,10

1

0,2.5 0,15

2

0,20 0,12

3

0,111 0,10

R/O

K

3 p o cao

5

poçao

0,25 0,8 0,5

0,5

0,4 0,5

1,0

0,3 0,2

R/O

I(

K

Q(. . . 900

o( = 4 50

O

1,0

0,60

0,25

0,5

0,35

0,50

0,3

0,20

1,00

0,2

0,15

o<.

K

K

O

C

900

1,0

1,11

1350.

0,6

0,9

0(.0

K

/5°

0,09

20°

0,12

300

O , li

450

0,28

500

0,32

60°

0,44

90°

,00

R/O

Ot.::

900

0(, .= 1350

0,25

0,43

0,30

0,211

0,28

0,18



1\

142

'11

r 1

\.

li

l..

I:

'f

,

:1:

1

I,

~'

t\


I

2 o

---:

o

v

- -j--

Perda de cor g a no ch a p'

Pchap..=K.h.

rnD

/'::

~

/

K: 1.5

Regl.t,o de venl l ona.

1fII}

: :: J

.

Á,.a 11.,. d.

,...ag8M do ar, 6e

80 a 90a/o

v ~ .4 a 5 m

.ã'

Fig . 9 .11 Valores de

K

para chapéu de chaminé e venezianas.

1---

I

--'---1

i J

--O

I

Cha ,lnf .0' chapbu

IJ

: 1,5

V,, .. ,lof to 8'1t .

10.;' d. 1I,.a 11...

K: ',2

Gre lha 11 , ,, ,. .

~

_.

/7-

K: 0,30

T,an, lç1ia ca ,

,18t,O

~ 'ST'O DE.AL [TAS

li ji]

: 1,5

Gr.lho com '8,fltro

,~;


143

~:I

i

lr

lU

9.5 EXPANSÃO OU ALARGAMENTO GRADUAL

Quando ocorre um aumento gradual de diâmetro, à medida que a energia cinética diminui (porque

dilDinui).a energia de pressão aumenta. Daí, o dizer-se que no alargamento ocorre uma

recuperação

:aenergia de pressão , representada por

p,.

Simultaneamente, ocorre uma perda de carga I o.Pcarg..ue,

dependendodo ângulo

a,

é em geral pequena.

A Fig. 9.12 mostra essas variações.

A Tabela 9.5. referente à Fig. 9.12, fornece valores do

fator de recuperação R,

que multiplicado pela

diferençaentre as energias de pressão dinâmicas

h'l

-

hll2

fornece a energia cinética transformada em energia

de pressão I o.p

~ 4d

O(

-,-

@-o

h

pressllo totol

pressóo estóti co

.-r .Dcargo

1íiv. ...L

1\

P'I

l i p S Aumen to d .

energia d~ press60

(, .cuperaçeSo)

PS.

Perda de carga 6.p carga = K ( h v,

-

h v 2 )

Fig . 9 .12 Var iação de energia numa ex-

pansão gradual.

Tabela 9.5 Valores do coeficiente de

recuperação

R

(ver Fig. 9.12)

Tabela 9.6 Valores

do coeficiente

K

de perda de carga

(ver Fig. 9.12)

't'O>..'

ir

.

I'

Alt.'a

Coeflele t, de ,.rda

H K

I, O. O 0,10

O , 711. O

0,18

0,70. O

0,22

0,65. O

0,30

0,80. O 0,41

0,115. O 0,58

0,50.0 O , 73

0,45.0 1,00

Ângulo a

Relação Dld

1,25:1 1.5:1

2:1

2,5:1

5' 0,88 0,84 0,76 0.68

10-

0.85 0.76 0.63

0,53

15'

0.83 0,70 0,55 0,43

20-

0.81 0.67 0,48 0,43

30'

0.79 0,63 0.41 0.25

Ângulos

K

5'

0.28

10-

0M

15'

0,58

20-

0,72

25'

0,87

. 30-

1,00

+ de30'

1.00




EXEMPLO 9.5

Na Fig. 9.12, suponhamos

D = 2 m, d = 1m ea = 1S'

1T X 12

TJ

1T

s.

=

= =

4 4

1TD2

1T

. 22

S2 =

-=-='Ir

Ir'

li

4 4

A vazão Q é igual a 6,28m3/s.

As velocidades serão

'1

~,1

,)1:

6,28

Q

-

-

VI = SI

8m's-.

'Ir

4

6,28 = 2m.s -1

'p'l

Q

V2= S;

'Ir

~I

~

As pressões dinãmicas são, pela fórmula 9.10,

I'.

0..

I

16,34

82

=-

16,34

l =

\1 22

h 2

= 16,34 = 16,34

64- 4 60

h'l

-

h 2

= 16.34 = 16,34 =

13,67 mmH20

: I;III

A recuperação da parcela de energia de pressão será

âp, = R (h l - H J

Na Tabela 9.5 , vemos que o coefi ci ente de recuperação R, para

a = 15'e

D/d

= 2,é iguala0,55

âps

= 0,55x 13,67= 7,52mm

A perda de carga

âp ,.

é dada pela fórmula 9.11:

I âpc. . = K (h'I - h,1 I G

li

I

NaTabela 9.6, ob temos , para a = 15' ,

K

= 0,58. Logo,

âPca,..

= 0,58 x 13,67 = 7,93 mm

Com a diminuição da energia cinética, houve uma recuperação da energia de pressão de um valor igual

a 7,52mm, quase igual à perda de carga (7,93 mm).

.11

11

l

, I

1~

U

-17 9.6 COMPRIMENTOS EQUIVALENTES EM PEÇAS i

Podem-se calcular as perdas de carga correspondentes a curvas, reduções e outras peças eXPrimindO

essas perdas emmetros oupés deduto de igual diâmetro e que provoca a mesma perda que a peça considerad3.I

Designa-se essecomprimento por

comprimento virtual

ou

equivalente,

pois, sobo ponto de vista de escoamento,i

I

~,

r


145 ( 'j

(

apeça consi der ada equ iva le a um ce rt o compr imento de du to. Esse s comprimen tos equ ival en tes ou v irt uai s

d3Sdiversaspeças são adicionados ao cOlI primentoreal do duto, obtendo-se um comprimento total, istoé, ,/

e~:'I+

1 ~:0

(

I Umavezobtidoo

1,0

procede-secomovimosnoi tem9.3paradeterminaçãodaperdade carga. {

I

A Tabela 9.7 permite a determinação dos comprimentos equivalentes para curvas e alargamentos com

I junçãO,aiscomorepresentadasna Fig.9.13. \

As Figs. 9.14, 9.15, 9.16 e 9.17 apresentam os comprimentos equivalentes para diversas modalidades

deinserçõese derivaçõesemdutos e

plenuns.

~ '

rr

-i1

-

O --o

FIg.9.13 Comprimentos equivalentes, expressos em pésde duto retilíneo de i~ualdiâmetro. (Ver Tabela 9.7.)

I

.

Tabela 9.7 Comprimentos equivalentes

para curvas

expressos em pés, de duto

retilíneo de igual diâmetro

(ver Fig. 9.13)

Válido p r or o

s ecundário do du

1 0 ( ve r F ig . 9 .1 3)

Paracurvasde6O 0,67 x

4S

O,SOx

perdacorrespondente

a 90

perda correspondente

a 90-

perdacorrespondente

a 90

[

\.

'1

30 0.33x

- _..~ --- -

-...

Diâmetro Curva de 90-

d

R

pol.

1 ,5 d

2,Od 2,5 d

3

5 ft 3 ft

3ft

4 6

4 45 9 6

5

6

12 7 6

8

15

10 8

10

20

14

11

12

25 17

14

14 30

21

17

16

36 24

20

18 41 28

23

20

46 32 26

24 57 40

32

30 74

51 41

36

93

64 51

40

105 72 59

48

130 89 73.

Diâmetro

Ângulo de entrada

d

(polegada)

30-

45'

3 2 ft 3ft

4

3 5

5 4 6

6 5 7

8 7 11

10 9 14

12 11 17

14

13 21

16

16 25

18

18 28

20 20 32



146


1~1

'~l

.

I

.

.

~

I..

j

Ii

1'

1

':

1

q

I.,

~I

Flg. 9.13a Execução depeças conCOr.

dância

mpolipropileno daTecnoplástico

Belfano, usando soldagem rápida COmVa.

reta e ar aquecido.

t?~

13

~

,

,

«

:::

:

'

~

, 13M

~

....

, ' ,

.

IT.

' '....

M ...,

........

>0:::~

<M~

Flg. 9.14 Comprimentos equivalentes apro-

ximados nas derivações de dutos com redu-

ções. (Cortesia NESCA.) Nota: Devem-se

adicionar 8 m ao comprimento equivalente

das três conexões mais próximas à unidade

e às trê s seguintes a cada redução no duto

principal p/enum .

,o..

~

..

7m m

~~.. =.

~'i

ij

Flg. 9.15 Comprimentos equivalentes aproximados de derivações de dutos com reduções. (Cortesia NESCA.)

T-

DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 147

fII .9. l6 Derivações a parti r de um

p/enum,

para insuflação ou retorno de ar. Comprimentos equivalentes. (Cortesia

NfSCA.)

~~

,.. ~ . ~

ç

20~

~~

~

..~

.~

~

~

9.17Comprimentos equivalentes aproximados para derivações de dutos de seção circular. (Cortesia NESCA.)

Nota:

Cm-seacrescentar 8m aocomprimento equ ivalen te das trê s conexões maisprdx imas daunidade emcada ramal. .

9.7 CURVASE JUNÇÕES

F~ prática do projeto de dutos apresenta algumas recomendações expressas pelos esquemas indicados

DaIg.9.18. Vê-se que há soluções recomendadas e soluções inadequadas ou pouco recomendáveis.



~ '

148


ecr

QJ

il

]

1

.

.

1

'1'

J~

I

I

~

I

'Ji

1

1

,1;

I

Rlcom.ndado

D aconu'hada

11. I. D

CURVA

Adorar -t q,ondo

CURVA PARA

U RETANGULAR

~~

Vm= V.loc Idadt . .lnl ..a

d. t, ar.. p o,to di

contomlno t.,

Crf t r io para d lmonslonomtnfo

da poça do Inte,.oç1a

L

nadov.ada

~?

c o &v o,

Flg. 9.18 Indicações práticas para projeto de dutos.

Inadequddo

9.8 JUNÇÕES DE RAMIFICAÇÕES EM DUTO

r

I


149 (

,

'

A diferença entre asvelocidades, que eventualmente pode até ser grande, necessita de uma certa pressão (

, estáticaPE paraque possaser produzida.Quando se verificarumadiferençasuperiora 2,5 mmde coluna

I

deágua (O,r' H20) entre a pressão dinãmica no tronco principal (3) e a pressão dinâmica resultante dos (

i dOL~roncos (1)e (2), essa diferença deverá ser compensada.

Uma das maneiras de se resolver a questão consiste em considerar-se uma velocidade fictícia resultante I

I dasvelocidades dos dois troncos (1) e (2) e em calcular-se a altura representativa da velocidade ou pressão'l

I

dinâmicacorrespondente

(h,).

I

Sabemos que h,

V2

4.0052

v

(pés/min)

h,

(polegadas de água)

I Chamemos de

QI a vazão no ramo (1), em cfm;

Q2

a vazão no ramo (2), em cfm;

SI a área da seção do duto (1);

S2

a área da seção do duto (2); \

h'r a pressão dinâmica ou altura representativa da velocidade correspondente às duas vazões de ar

combinadas.

i Assim,

[

QI + Q2

]

2

h

4.005 (SI + S2)

Supõe-seque os ramos 1 e 2 se encontrem equil ibrados na junção, de modo que a pressão estát ica em,

I (1) se ja igual à pressão estát ica em (2)

I P

p. ...(I)

= P'''aI.(2),istoé,

i 1 Y

I

Se tivermos

hU)> h a diferençah,. -

h'r vem a ser a energia de pressão necessária para produzi.

I

I

oacréscimo de energia cin'ética entre h 3 e h,r '

ESla cor reção se faz da seguinte manei ra :

P2

P (J) =

p

(1)+

(

h ,..h,)

. ~ r

'

I

I

Um mesmo duto (tronco ou linha principal) pode receber a contribuição de diversos ramais nocaso

I

de sistemas de exaustão ou insuflamento de ar. Neste caso, pode acontecer que a velocidade no duto principal

logo após a inserção de um ramal seja maior do que asveloc idades nos ramais que se juntam. Nocaso

da Fig. 9.19, temos apenas um ramal de junção e .

V3

>

VI e vJ

> V2

VI

'1,111

111

Flg. 9.19 Inserção deum duto emum alargamento.

(ID

VJ.

P

Notemos que os valores a lgébri cos de p

= -

são negativos (vácuos ou rarefações) num duto de exaustão.

Y

p. ...

(J ) = Energ ia de pr ess ão no r amo 3

P (I) =

Energia de pressão noramol

=

Energia de pressão noramo2

h'J = Pressão dinâmica em 3 (altura representativa da velocidade em3)

l

EXEMPLO9.6 (Fig. 9.19)

I

I

I

I

I

Duto Diâmetro

)

1

2

3

12

4

14

I

~

-

Área (sqft)

Q(cfm)

V(ft/s) h,( HP)

p..... ( H2O)

0,785

2.747 3.500

0,764

-2,10

.(

0,087

339

3.900

0,948

-2,10

1,069

3.086 2.887

0,490



150


(2.747 + 339 )2

h =

4.0052.(0,785+0,087)2

9.523.396

= 0,78

12.196.578

P. ., .. .(3)= - 2,10+ (0,78- 0,49)= - 1,81

Houve uma redução de -2,10 - (-1,81 ) = -0,29 no valor dapressãoestát ica, por ter havido

uma redução no valor da pressão dinâmica, uma vez que a velocidade diminuiu de 3.500 e 3.900 em(I)

e (2) para 2.887 fpm em (3). Houve uma recuperação de uma parte da energia cinética em energiade

pressão, pois redução com sinal negativo significaaumento.

Vejamos o que aconteceria se mantivéssemos o mesmo diâmetro em (1) e em (3)

(2.747 + 339) 2

h = = O78

[4.005(0,785+ 0,087)f

PC .3= -2,10+ (0,78 - 0,914)= -2,100- 0,134= - 2,234

I tl

No ponto (3) a depressão deverá ser de -2,234 , isto é, o ventilador terá o acréscimo de 2,234

- 2 ,100 = 0 ,134 , no desn ív el energétic o que deve rá p rover.

Os exempl os a cima j us ti fi cam o a la rg amen to do duto quando nele é r ea li za da a in ser ção de um rama l.

EXEMPLO9.7

Com a f in al id ade de dete rminar a pot ênc ia do ven tila do r, c al cu lar a perda de carga no sistema de venti lação

com insuflamento de ar representado na Fig. 9.7, com os dados do Exemplo 9. 3.

Consideraremos a linha de insuflamento, desde a última boca (ponto M) até a tomada de ar para o

ventilador.

Marcam-se , em planta, os t rechos ret il íneos de dutos . No caso, os t rechos cor respon.dem aproximadamente

a s d ist ân cia s ent re a s boc as de sa íd a l ate ra is no a lmoxar if ado e na o fic in a.

Adot ar emos a s d imensões dos dut os c alc ula da s pel o 2 .° mét odo, ou se ja , o das i guais p erd as de c ar ga.

Boca de in suf lament o M

Usemos, n a boca de in suf lamento , gr el ha s imple s uni dir ec ional d e meno r cust o, K = 1,2 (Fig. 9.11).

Perda de carga f1PI

= 1,2' h,

V2

A altura representativa da velocidade h, pode sercalculada por h. =

-

(fórmula 9.10).

16,34

' )la r = 0 ,00129 . ' )I 'c oa

2 X 9 ,80 = 16,34

1,2

ml

.Na s aída da grelha, a velocidade pode ser adotada como igual a 4,5 m/s (Tabela 9.3). 'I

Para a vazão de 40 m3/min = 0,666 m3/se velocidade de 4,5 m/s, a área livre de saída da grelha deveráI

ser

il

~il[J

0,666 = 0,148 m2

Scrclha = 4,5

f'

,


I / I. boca poderá ser de 24 x 10 , ou se ja , de 0,610m x 0,264m = 0 ,154 mZ.

Corno a seção livre de saída é da ordem de 85% da área total, temos

151

s

= 0,85

x 0,154 = 0,130mZ

/ I.ve locidade cor rigida para essa seção l ivre será:

- ~

= 5,12 m/s , valor ace it ável numa ins ta lação indus tr ia l. Calculemos h,

p- 0,130

5,122

h = - = 1,60mmHp

, 16,34

Perdana grelha

~

Ap

=

K.h.

AP. = 1,2 x 1,60 = 1,920 mmH20

Trechoem

Duto com l = 1,5 m de comprimento.

Consideremos o t recho como de igual seção ao longo desse compr imento:

Q

= 40

m3/min

= 0,66 m3/s

o = 3m/s

Com ess es valo re s, achamos no g ráf ic o (F ig . 9 .5 ou 9.5a) uma pe rda unit ár ia Ju = 0 ,018 mmHzO/m

Para o t re cho de 1 ,5 m, te remos

Apz= JEM= 1,5 x 0,018 = 0,027 mmH20

eriv ção

do dU/o principal

para o r amo

EM

(Fig. 9.10)

R

Admitamos-

= 0,25 e a = 90 V = 3 m/s

D

ObtemosK = 0,5

32

h, =

- = 0,55mmH20

16.34

Ap3=

K

x

h.

= 0,5 x 0,55 =

0,275mmHp

rrechode ,...om l = 4 m

Q = 60m3/min= 1m3/s

V = 3,3 m/s

Ju = 0,018mmH20/m .

Ap. =

JDE = Jux I = 0,018x 4 = 0,072mmHp

Trans ição(1). Trecho de D para E

Redução com ângu lo a = 60' .Na Fig. 9.10,

K = 0,06

V = 3,3m/s

33z

h, = ~ = 0,666mmH20

16,34

Aps= K x h. = 0,06x 0,666

0,04 mmHzO

Duto Diâmetro ( ) Área (sqf t)

Q(cfm) V(ftIs) h.( HP) pcstá',( H2O)

1 12

0,785

2.747 3.500

0,764 -2,10

2 4

0,087

339 3.900

0,978 -2,10

3 12

0,785

3.086 3.289

0,914



..

'

.

.

..I

'

.

'

l

i

1

li,

1

,1'

il

l

'l,

li

~.,

.',

i

'

I

' '

~

'

,

1

'.,

...

..

~

.

,

.

:r

I ' Ir '

r

ilU,

il

152


r

DUTOS PA~A CONDUÇÃO DOAR

153 (

\

Trecho

CD

com

I

==4,5 m

Com Q == 1 20

m3/min

==2m3

.S- Ie Ju == 0,018, achamos

v

==3,9 m/s

J.

==

0,016 mmHp/m

Ap6 ==

JCD

==

Ju

x

I

Ap6 ==

JCD

==0,018 x 4,5

==

0 081 mmHp

(

~

Transcrição (2). Trecho de C para

D

(Fig. 9.10)

K

V

==0,06

==3,9

m/s

V2

72

h

:= -'Y == - ==2,998 mmH20

. 2g 16,34

I perdae carga devida ao alargamento

K

==0,3

Apn:=

K

x

h.

== 0,3 x 2,998 ==

0 899 mmH20

l

l

392

h ==- -.2 ==0,93mmHp

. 16,34

Ap7 ==

K

x

h.

== 0,06 x 0,93 ==

0 055

mmHp

Trecho

BC

com

I

==4,5 m

u sUnJasde 9() para subida do duto

e desvio na cobertura,

duto retangular A B (Fig.

9.8)

R

Com-==025

D

K ==0,4

Q ==180m3/min

V ==4,3 m/s

Ju ==0,018mmHp

Aps==JBC==0,018x 4,5 ==0 081mmHp

Trecho BA

com I == 2 m

Q == 240 m3/min

V

==4,7 m.3tmin

J.

== 0,018

mmH20

Ap9 ==

JBA

== 0,018 x 2 ==

0 036 mmHp

U

j

IIU

111;1

Cotovelo com palhetas diretrizes

(ver Fig . 9 .9)

Ângulo reto: K ==0,8

v

==4,7 mls

472

h.

== --.2 == 1,08 m mHp

16,34

àpl2 ==2

curvas

xh

x

K

==2x 1,08 x 0,4

==1,728 mmH20

rdtrode ar

Perda de carga estimada em 10mmH20

Apl3

==

10 mmH p

Venezianaexterna

com registro de palhetas ajustáveis verticais (Fig. 9.11)

Q ==240 m3/min

V ==5m1s

K

==1,5

52

h

==

-

==1 530

. 16,34 '

àp.. ==1,5 x 1,530 ==2,295 mmHp

Perdade entrada no duto (Fig. 9 .8), Boca s imples sem f lange

K ==0,9

.h.

==1,530

àpu == 0,9 x 1,530 ==

1,377

mmHp

P erd a d e c arg a t ot al Ap

l1p ==1,920+ 0,027+ 0,275+ 0,072+ 0,040+ 0,081+ 0,055+ 0,081+ 0,036+ 1,080+ 0,899 + l

+ 1,728+ 10,000+ 2,295+ 1,377 ==19,966

mmH20

A pressão total Ap, a ser fomecida pelo venti lador deverá atender à pressão estática total l1p para I

vencerasperdas de carga,e àpressão dinâmica

(

v~ - if.

)

sendo

v

e

v

as veloc idades à saída e à ent rada

2g

2g

doventiladorrespectivamente.

(

V

==7,0 mls

v.

==4,0mls

'(

,li

~ti

\11

4,?2 == 1,35 mm

k. = = 1 6, 34

V2-V2 72-4.

Av == ~ ''Y ==- x 1,2 ==2 01mmH20

2g 2 x 9,81

...li...-

Aplo==

0,8 x 1,35 ==1,08mmH20

Alargamento daboca desaída doventilador até o duto noponto

A

(Fig. 9.10).

; I

i

l

I

.

.

.

:

..

1'

I

'

I

' '

.

:

ij 'i

li'

I.II . I

D

Para

a == 30 e

- ==1,6, temos

k

== 0,3

d

Diâmetro

em

A

D

==1.080

mm (já calculado)

Diâmetro

d

na boca de saída do venti lador

D

d

== - == 675mm

1,6

Q == 240 + 60 == 4 m3/s

Fixo v == 7 m .

S-I

Achamosd

==

~4~Q

==

~ 4 x 4 == 0,853m

1Tx7



154


A pr es são to ta l ou ene rg ia t ota l s er á, po is,

Av.= Av + Av = 20,621.+2,01 = 22 63immHp

A po tência do mot or que ac iona o venti lador é ca lculada pe la fó rmu la abai xo, con forme se rá exp li cado

no item referente aos ventiladores

Q.Ap

Ncv = ~

Q(m1 .S-I)

71

= rendimentototal, que admitimosser igual.a0,60

4 x 22,621

N = = 2 01cv

7Sx 0,60

- I

Observaçoes: 1

a) 1 mmH20 equivale a 1 kgf/m2ou 0,0001kgflcm2

I

b ) deve remos consu lta r c at álogos de fabri cante s para a e scolha do ven til ador, como ve re J110s no Capo 10 '

I

mas, numa primeira aproximação, vemos que o motor seria de 2,0 cv. '

'

I

'

.

'1

1.

)1

1'''11

EXEMPLO 9.8

Um local é pressurizado a 30 mmca em relação à pressão da sala contígua, havendo entre ambos uma

porta. Qual o esforço para abrir a porta para dentro desse local?

I

s._, I

A área da porta é S

=

210 x 70 cm

=

14.700 cm2

Sabemos que

i ~1i:

~'I

cl,l~

'1.~

1i

..

I'

,

'

.

,I

~I

'li

',I

10.000 mmca

= 1 kgf/cm2

2 0 m mc a - 0 ,0 02 0 k gf /cm2

:I:~t

I

I

I

Observação:

I

I

Quando existe um diferencial de pressão muito grande entre um recinto e outro contíguo, intercala-se,

entre ambos, um compartimento pequeno, denominado câmara de despressurização , a qual evidentemente I

terá duas portas, cada qual abrindo para o recinto respectivo. I

I

r

A força que comprime a porta será

F = 14.700cm2x 0,002 kgflcm2 = 29,4kgf.

I

i 111:

dl

l

:: '~

~,I'

d:,j

i'

;,

li

11

,I~

, 1

9 .9 MATERIAL DOS DUTOS

O fluido conduz ido no duto é um dos fatores deci sivo s na escolha do mater ia l com o qua l est edeve

ser construído. Vapores e gases agressivos, grande quantidade de particulados e materiais abrasivos podem

.

impedi r o uso de dete rm inados ma te ri ai s e , em cert os ca sos , def in ir o t ipo de ma te ri al do du to .

9.9.1 Materiais plásticos

São fabricados em forma tubular cilíndrica, embora possam ser confeccionados dutos de seção retangular

com placas coladas, o que, entretanto, é menos prático. ãII

Resistema uma grandevariedadede agentesagressivos,sendo recomendadosem dutos de exaust

de gases e vapores agressivos ao aço~eao alum~.

,

,

'

,.

'

\11

'/

li'

,'h I

r

. pVC

. pp

. yrFE

I

. polyaran

I . pRFV

I


155

Os t ipos mai s comuns s ão os de

-

c io r et o de po liv in il . Não se deve s er us ado para gas es e vapore s acima de 50-c .

o polipropileno. Resiste a temperaturas de até lOo-C. A Tecnoplástico Belfano Ltda. fabrica

os tubos de PP Tubelli, com diâmetros de 20 cm a 160 em.

o politetrafluoreto de etileno.

- res ina termoestável pol iéster , f ibra de vidro e areia s il icosa. Diâmetros de 100 mm a 1.200 mm.

- p lás ti co re fo rç ado com f ib ra de v id ro .

9.9.2 Chapa deaço

podem-se usar dutos de chapa de aço galvanizado desde que os gases que por eles devam passar não

sejamorrosivos.

ATabela 9 .8 indic a a e spessur a da chapa de aço gal van iz ado confo rme o d iâme tr o e a c la ss e de mat er ia l

queserá conduzido no duto. As classes são:

o material não-abrasivo. Ex.: dutos de exaustão de cabine de pintura ou de serraria e carpintaria

etc.

- material não-abrasivo, porém em elevada concentração;

-

mat er ial a br asi vo e m f raca conce nt ra ção .

Ex. : exaus tão de pa rticulados de po litr iz es e de moi nhos de ca rvão et c.

o material abrasivo em altas concentrações.

Ex. : bri tagem de rochas, chaminés de exaus tão.

Tabela 9.8 Espessura de chapas de aço galvanizadas para

dutos de ventilação

Aspeças. especiais como cotovelos, reduções, alargamentos e curvas convém sejam feitas com chapa

dois

ontosmais espessa na escala U.5.5. Se o duto for de chapa 22, o cotovelo deverá ser de chapa 20.

9.9.3 Chapa de alumfnio

ATabela 9.9 permite a escolha da b itola da chapa de a lumínio, uma vez determinada a da chapa de

açogalvanizado.

Tabela 9 .9 Bi to la de chapa de a lumín io para du to de vent il aç ão

~

Qasse

Qasse1

QasseII

Bitola de chapa de aço

Diâmetro

V.S.

Standard)

pol.

cm Classe 1

Cl as se 11 Cl as se 111

a té 8

até 20,3

24 22 20

8 a 18

20,3 a45,7

20

20

18

18a30

45,7 a76,2

20 18

16

acima acima 18

16

14

de30

de 76,2

Chapa de aço

26 24

22 20 18 16

14

Bitola V.S. Standard

Chapa de alumínio

24 22 20 18

16 14 12

b it ol a B & S



;

1

':1;.

r

f

A

norma NB-I0/1978 apresenta as bitolas de chapas para a fabricação de dutos rígidos e sistemasd

ar limpo e baixa pressão (pressão estática até 50 mm de coluna água) e velocidade de até 10 m /s. e I

I

I

156


9.9.4 Tabela da ABNT

Tabela 9 .10 Bito la de chapa de duto s, confo rme a NB-I 0/1978

.11

;~

-

1

Ventiladores

i

-

-

I

I

I \

[

As instalações de ventilação por insuflamento elou por exaustão de ar necessitam do ventilador corno

veículoara criar o gradiente energético que permite o desejado escoamento do ar.

10.1 DEFINiÇÃO

I

Ventiladores são turbomáquimas gerat ri zes ou opera tr izes , t ambém des ignadas por máquinas turbodinâ- ,

r icas ,que se des tinam a produzi r o des locamento dos gases . Analogamente ao que ocorre com as turbobombas ,

I

arotação de um rotor do tado de pás adequadas, acionado por um motor , em geral o e lé tr ico, permi te (

atransformação da energia mecânica do rotor nas formas de energia que o fluido é capaz de assumir, ou

seja,a energia potencial de pressão e a energia cinética. Graças à energia adquirida, o fluido (no caso \

, oarouos gases) torna-se capaz de escoar em dutos, vencendo as resistências que seoferecem ao seu desloca-

I

meDto ,p roporc ionando a vazão dese já vel d e a r p ara a fin ali dade que s e tem em v ist a.

I

Já t ivemos necessidade de nos refer irmos aos venti ladores nas ins ta lações de renovação de ar por insuf la -

, meDloe por exaustão e por ambas. É imprescindível que nos detenhamos a estudar, embora sem grande

1

profundidade, essas máquimas usadas nas indús tr ias não apenas em venti lação e c limati zação, mas também

emprocessos industriais, corno na indústria siderúrgica nos altos-fornos e em sinterização; em muitas indústrias

I

oasinstalações de caldeiras; em pulverizadores de carvão, em queimadores, em certos transportes pneumáticos

eemmuitas outras aplicações.

.

1

Oventilador é estudado cornouma máquima de fluidoincompressível, urna vezque o grau decompressão

quenele se verifica é tão pequeno, que não é razoável analisar seu comportamento corno se fosse urna

máquinatérmica. Quando a compressão é superior a aproximadamente 2,5 kgf

. cm-2,empregam-seos

i turbocompressores,cuja teoria de funcionamento, em princípio, é a mesma que a dos ventiladores, havendo I

.

poré

necessidade de levar em consideração os fenômenos termodinâmicos decorrentes da compressão do

areos aspec tos inerentes ao res fr iamento dessas máquinas.

10.2 CLASSIFICAÇÃO

~xis tem vári os c rit ério s s egundo o s qua is se podem cl as si fi ca r os vent il adore s. Menci ona remos o s mais

í USuaiS.

a) ~undo o nlvel energético de pressão que estabelecem, os venti ladores podem ser de:

baixapressão at é uma p re ss ão e fe ti va de 0,02 kgf . cm-2 (200 mmHp);

média pressão para pressões de 0,02 a 0,08 kgf . cm-2 (200 a 800 mmH20). Ex., Ventilador {

Hig rot ec Radi al TIP Sér ie 1 .800 e 4 .800 IRT. P res sões de 125 a 890 mmH20 ;

lt pressão

. (

par a pressões de 0,08 a 0,250 kgf . cm-2 (800 a 2,500 mmH20) . Ex., Ventilador

Higrotec PA- série 2.300. Pressões de 125 a 2.413 mmHzÜ e vazões até 101.000 (

m31h;

~ H_{J.

{

(

........

Espessuras Duto circular (diâmetro)

Calandrado, com

Retângulo

Alumínio

Aço galvanizado

Costura helicoidal

costura longitudinal

(lado maior)

Bitola Bitola

(0101)

(0101)

(0101)

2

0,64

26

0,50

até 225

até 450

até 300

22

0,79

24

0,64

250 a 600 460 a

750

310 a

750

20

0,95

22

0,79

650 a

900

760 a 1.150

760 a 1.400

18

1,27

20

0,95

950 a 1.250

1.160 a 1.500 1.410 a 2.100

16

1,59

18

1,27

1.300 a 1.500

1.510 a 2.300

2.110 a 3.000

,

\

<

(

{

(

l

{

,

\



8


- muito alIa pressão:

para pres sões de 0.250 kgf . cm-~ a 1.00 kgf . cm-~ (2.500 a 10.000 mmH20) .

São os turbocompressores.

b) Segundo a modalidade conslrutiva:

- célllrífugos.

quando a t ra je tór ia de uma par tí cula gasosa no roto r se rea li za em uma superfí cie que é

aproximadamente um plano normal ao eixo (Fig. 10.1

a ,

portanto. uma espiral;

- hélico-centnlugos,

quando a partícula em sua passagem no interior do rotor descreve uma hélice sobre

uma superfície de revolução cônica cuja geratriz é uma linha curva (Figs. 10.1

b

e

c ; .

- axiais,

quando a trajetória descrita por uma partícula em sua passagem pelo rotor é uma hélice descrita

em uma superfície de revolução aproximadamente cilíndrica (Fig. 10..1

dI.

(a)

Centrífugas

d

Axlols

c) Segundo a forma das pãs :

(c)

Hé/lco -oxiOi s

(b)

Helicoidal s

Fig. 10.1 Modalidades construtivas dos

rotores dos ventiladores.

- pás radiai s retas (Fig. 10.2

a ;

- pás inc linadas para t rás, planas (Fig. 10.2

e

ou curvas (Fig. 10.2

b .

Podem ser de chapa li sa ou com

perfil em asa

airfoil

(Fig. 10.4

b ;

- pás inclinadas para frente (Fig. 10.2

c ;

- pás curvas de saída radial (Fig. 10.2d).

d) Segundo o número de entradas de asp iração no rolar :

- entrada unilateral ou simples aspiração;

- ent rada bil at eral ou dupla aspiração.

e) Segundo o

mimero de ralares:

- de simples estágio, com um roto r apenas. É o caso usual;

- de duplo estágio, com dois rotores montados num mesmo eixo. O ar, após passar pela caixa do 1.

estágio, penetra na caixa do 2: estágio com a energia proporcionada pelo \ . rotor (menos as perdas)

e recebe a energia do 2. rotor, que se soma à do \. estágio. Conseguem-se assim pressões elevadas,

da ordem de3.000a 4.000 mmHp (Fig. 10.9).

,

. I

pAs RADIAIS RETAS PÁS URV D S PARA TRÁS

Robus to . Movimenta g,and..

cargos d. ,G, ;C\8 OI.

Tr aba f8o p l ado

R .ndi , .nto baixo

Usado para go,.. limpo. .

SII.nclolo. Bom,. n.

dim.Ato. Potincla auto-

l im it ado. A lta p r. ., ao

(d)

PÁS CURVAS, DE SAlDA RADIAL

Alta pr. I. ão

Grand..

vazo

Flg. 10.1 Formas das pásde ventiladores centrífugos.

I

J

CURVADA S PA RA FREN TE

Som

t.

n d

1mI n1o

AJto ,r. ., io

(8)

PÁS RETAS, PARA TRÁS

Media pre I . io

Para 90les limpo. Ou

com baixa conc.n raçCf.

d. parJicula.

Fig . 10.3 Venti lador Sulzer

com pás para trás.

Ventilador tuboaxial

,;.

24k

Exaustores

com transmissão

tipoTTR

.

Exaustores axlals

com transmissão

Com motor externo e transmis-

são blindada, porcorreias. para

gases

corrosivos

ouexplosivos

Flg. 10.4 Ventiladores-exaustores axiaisda Metalúrgica Silva Ltda.

Ventilador axial-propulsor

Exaustores

Industriais

tipos E-100eE-150

Paraventilaçãoe exaustãoem

grandesambientese preces.

50S industriais



160


~ ~ ~ .

Transmissão direta

O rotoré montado diretamente sobre

o eixodo motor.Atemperaturamáxima

de operação é 10o-C

Flg. 10.4a Rotor tipo A pás irfoil para trás (Higrotec), 600 a 954.11X)

m)/h,5 a 760mmHp. Elevadorendimentoenívelde ruídomuitobaixo.I'

Transmissão porcorreias

O rolorémontadoemum robustoeixo

sobre rolamentos. Para temperatura

acima de 10o-C,umdisco de reslria-

mentopodeser montadoentreacarca-

çae omancalmaispróximo,permitindo

então transportar gases a temperatu-

rasde até3SO C

Transmissão porcorreias

e base única

O motordoventiladore a transmissão

porpoliasecorreiassão montadosem

uma robustabase formandoumauni-

dade completaprontapara ser acio-

nada

Flg. 10.5 Variantes de acionamento do Ventilador HC da Flãkt Técnica de Ar Ltda.

1 1)

ill(1

t

II I

i1l51;

P3

li

lll

l,~~

,I

:~I

.

III

,,,01

1

I:

~.

'::~UI

\1 1

P3

o

Po

r

f

l

I

1

f

,

MODELO RS (SIROCCO)

Disponibilidades:

200a SOO.OOO'lh,

Sa80mmca.

Simples ou dupla aspiração

MODELO RL

Disponibilidades:

2.000 a 300.000 m'lh,

2 0 a 3S0 mmca.

Simples ou dupla aspiração

MODELOS RBI-RMI-RAI

Disponibilidade:

1.200 a 9S.000 m'Ih,

30 a 6 00 mm c a

VENTILADORES

APLICAÇÕES:

Arcondicionado, calefaçáo. ventilação e exauslao industrial , comer.

c ia l ou domés ti ca . Estufas , coi tas. s ecadores . condensadores ava .

porativos. torres de resfrlamento e cAmaras trigorlficas

161

(

(

(

{

(

~

{

\

,

o - \~

t

,. .: ~

CARACTERISTlCAS:

Grande volume de ar. Baixa p ress ão . Baixo n velde rurdo

APLICAÇÕES:

Arcondicionado,ventilação

e exaustâo industrial comercial

oudo-

méstica. Estufas, secadores. tiragem forçada ventilação de minas

e túneis câmaras frigorlficas e apncaçOesespeciais

CARACTERlsTICAS:

Grande volume de ar. Mádia pressão.

Médio nlvel de ruido

APLICAÇÕES:

E xa us tã o d e d et ri to s d e m áq ui na s. fe rr am en ta s. a tr av és d e t ra ns .

p or te p ne um ál Jc o. E xa us tã o d e p ó g as es f u m aç as v ap or es e o do -

res industriais

CARACTERISTlCAS:

Especial

para aplicação onde Omaterial transportado necessite

atravessaro ventilador

MODELOS RBE-RME-RAE

APLICAÇÕES:

Disponibilidades:

200a 130.000m'lh,

30a 600 mmca

M OD ELO R R

Disponibilidades:

60a 3.000 m /h

60a 1.350mmca

MODELO

RH

Disponibilidades:

180a 6.000m'/h,

60a 1.500mm ca

E xa us tA o d e d et ri to s d e m áq ul na s. fe rr am en ta s a tr av és d e t ra ns .

p or te p ne um át ic o. E xa us tã o d e p ó. g as es . f um aç as v ap or es e o d o -

res i ndustri ai s. A pl cações espedais

CARACTERISTlCAS:

Construção e m r ês m od el os d e a co rd o c om a n ec es si da de d o

balanceamento entreo volumede ar e pressão

APLICAÇÕES:

T ra ns po rt e p ne um át ic o. q ue im ad Of es d e 6 1e o f om os I nd us tr ia is t ip o

C ub i o t o u e sp ec ia is f o r ja s. s op ra do re s p ar a projeção de materiais.

AplicaçOes espec ia is

CARACTERISTlCAS:

Alta pressao, v ol um e d e ar r ed uz do . O m at er ia l t ra ns po rt ad o. se

f or o c as o não d ev e a tr av es sa r o v en tn ad or

APLICAÇÕES:

Transportepneumático,quelmadores

deóleo.fomos

Industriaisipo

Cubllotou especiais,forjas,

sopradores paraprojeçãode materiais.

AplicaçOes especiais

CARACTERISTlCAS:

Alta pressão, pequeno volume dear. O material transportado, se

foro caso nAodeve atravessar o ventilador

(

.(

(

{

(

I

1

I

I

l

\.

r

I

I

,

t

I

.

I

I

I

- - t ~

,~

f 1'

\

1\ 10.7Venti la dore s da OTAM S.A . Venti la dore s Indus tr ia is .

Flg. 10.6 Exaustor cenul ul

SIR

-

SIROCCO

-

radial,

eRUt

da uni la te ra l, da Metalúrgica Vc~

I

tiSilva Ltda.

~

.....



162


~

~

A

M OD EL O R A

Disponibilidades:

4 00 a 1 00 .0 00 m 3/ h

150a

2.000

mmca

M OD EL O R PD

Disponibilidades:

1.000 a 120.000 m3/h

2 0 a 1 .0 00 m m c a

M ODE LO A

Disponibilidades:

1.000 a 500.000 m3/h

3a50mmca

M ODE LO B

Disponibilidades:

1 .0 00 . 5 00 .0 00 m I h

3a50mmca

MODELO F

Disponibilidades:

1.000 a 500.000 m3/h

3a50mmca

APLlCAÇOES:

Exaustãoemsistemas e altapressão. transporte pneumático emsiste-

m as d e g ra nd e v ol um e d e a r. g ra nd es q ue lm ad or es d e O Ie o e f Of r I Os

Industriais. aplicações especiais

CARACTERISTlCAS:

Alta p re ss ão , g ra nd e v ol um e d e a r. O m at er ia l t ra ns po rt àd o. s e f or o

caso

n ão d ev e a tr av es sa r

o ventilador

APLICAÇOES:

Exaus tão de materiai s fi brosos . at ravés de t rans porte pneumát i co. Es pi o

d ai p ar a a pl ic aç Oe s o nd e o m at er ia l transportado necessite atravessar

o ventilador

CARACTERISTlCAS:

G ra nd e v ol um e d e a r. M éd ia p re ss ão

APLICAÇOES:

Ventilaçãoouexaustão Industrial

cabines de pintura, torres

derefrige-

raçAo.cozi nhas i ndust riai s. capel as de l aborat óri os . condens adores eva.

porati vos ceifas para gases ou vapores . câmaras frigori fi eas ete.

CARACTERISTlCAS:

C on st r uç ão p ró pr ia p ar a c on ex ão d ir et a em tubulaçOes e aparelhos

e sp ec ia is o u c ol oc aç ão e m p ar ed es . M od el o em construção aspeclal

para ventiação de mi nas subterrâneas Ml ne.Vent)

APLICAÇOES:

V en ti a çã o o u e xa us tâ o d e e qu ip am en to s I nd us tr ia is . e st uf as d e a qu ec i-

m en to . 8 va po ra do re s d e a r f or ça do . r ad ia do re s d e á g ua o u vapor. resfria-

m en to d e m áq ui na s e te .

CARACTERsTICAS:

C on st ru çã o p ró pr ia p ar a a da pt aç ão e m e qu ip am en to s

especiais

fixa.

ç ão e m pa red es M od el o C)

APLICAÇOES:

E xa us tã o d e c oz in ha s i nd us tr ia is , c ab in es de pintura. t or r es d e r ef ri ge -

ração coifas p ar a g as es o u v ap or es , c ap et as d e l ab or at 6r io s. c âm ar as

frigori f icas. condensadores evaporatlvos

CARACTERISTlCAS:

C on st ru çA o p r6 pr la p ar a c on ex ão d ir et a e m t ub ul aç õe s.

Recomendado

es pecial mente para apli cação o nd e o s v ap or es o u g as es exauridoS nao

possam

tomar

contato

c om o m ot or e lé tr ic o

Fig. 10.78 Ventiladores da OTAM S.A. Ventiladores Industriais.

r

I

t -

~

, .

TIPOP

Abastecimentoear prtmárlo

nosquelmadoreseóleoou

em caldeiras. omos ete.

0 -0 1 a2 Om /s

- 200 . 1.200

mmH,O

I

I

I.

I>

TlPON

rotor aberto)

Transporte decavacos demadeira.

cereais em moinhos.

aparas de papel. recolhimentode

limalha ou póde eamerR.

Q-0 3a 20 m .

-100 a 5 00 m mH ,O

1Ig 10.8Ventiladores da ATA Combustáo Técnica S.A.

BOCA

DE

ASPIRAÇÃD

VENTILADORES

163

TIPOB

pás cUlVa.)

Arsecundário de cakteiras.

ar condidonado. vent i lação

de mi nas . t únei s aerodinâmi cos

Q - 0, 5 a 3O m3 /.

H-4Oa4oommH,o .

TIPOH

Axial

Para insuflamentouexaustãodoar.

Podeser colocadoemdutos

0-0,1 a4Om3/.

H O 1 a20mmH,O

Flg. 10.9 Ventilador de dois estágios da NEU Ae-

rodinâmica.



:I,

I

:f\,

1

1

1

I :

'i

~',

11j.\


'f

1651

VEl ;TILADORES

I

,'

t

:1:

~

(

(

(

{

::/

i

\

P Ef ll lL D A P Á

TRAJ JlIUTlVA

Flg. 10.10 Venti lador axial-propulsor Sulzer, de pás de

passo ajustável, tipo PV.Vazões: de 10.000a325.000m]lh;

pressões: até 70mmHp.

\ 111,10.11 Diagrama de velocidades para ospontos 1 (entrada), 2 (saída) e M (ponto qualquer) da pá.

Ü

é a velocidade

circunferencial,periférica

oude

arrastamento,

tangente à circunferência descrita pelo ponta

w

j

M

dapá. Seu módulo

é dado

pe lo p rodu to da ve lo cid ade angular f i

= -

( radianos por segundo) pelo raio.

,

30

I ,correspondente ao.ponto

M,

ou seja,

I u

= {}

.

r

I 110.1

I

Flg.-10.10a Venti lador VAV (Volume

de Ar Variável) da Chicago Blower (Hi-

grotec).

n éOnúmero. de rotações por minuto;

IVé a velocidade relativa, i st o é , da par tíc ula no pont o M percorrendo a t ra je tóri a rel at iva e que cor respondf

-

ao

perfilda pá;

V

é a

velocidade absoluta,

soma geométrica das duas anteriores e tangente à trajetória absoluta no ponlç

Páemligade

alumlnlo

10 3

FUNDAMENTOS DA TEORIA DOS VENTILADORES

I

I

\ ~ = ri

+ w I 110.2

(:

10.3.1 Diagrama das velocidades

.

O diagrama formada pelos vetores

W, Ü

e

V

é denominado

diagrama das velocidades

Completa-se

Nos ventiladores, como aliás em todas as chamadas turbamáquinas, uma partícula de fluido em contato

t

Odiagramandicanda-se, ainda: (

com a pá (pa lhe ta ) do órgão p ropulsor não tem a mesma t ra je tór ia que a do ponto da órgão propu~r

coma qual a cada instante se acha emcantata. Ao mesmotempo que o ponto dapá descreve uma circunferênCIa.

a partícula percorre uma trajetória sobre a superfície da pá

movimento relativo .

Da composição desse

movimento relativo e do movimento simultâneo da ponto da pá

movimento de arrastamento ,

resulta plll1

a partícula um movimento segundo uma trajetória

absoluta,

em relação ao sistema de referência fixo00

qual se acha o observador. Esta trajetória absoluta seria, portanto, aquela que o observadar veria a partícub

descrever.

I

Para um determinado ponto M cor res pondent e a uma par tíc ul a de fl uido em contat o com a pá , p ademO

carac te ri zar o movimento pela veloc idade ao longo da t ra je tóri a cor respandente. Ass im, na Fig . 10.11, t emO

~

-oângulo.a, que a velocidade absQluta

V

forma coma velocidade periférica

U; \

-

o ângulo.

{J,

que a velocidade relat iva W forma CQmo prolangamento de

U

em sentida oposto. É o

4ngulode inclinação dapá

no panto cansiderado;

I

-aprojeção de V sobre U, i sto é , a component e per ifé ri ca de Ve que é r ep re senta da por Vu. Esta grandeza

aparece na equação da energia cedida pelo rotor ao fluido (ou vice-versa, no caso de uma turbomáquin(

matriz ;

-a prQjeçãQ de V s ob re a dir eç ão . ra di al QUme ri dia na des ignada pa r Vm' Esta componente in te rv ém n(

cálculo.da vazão do ventiladar.

.-.

ir

H J

r.1

Illi

II

'};,:

;.11

li]

i

,I

I



166


São especialmente importantes os diagramas à entrada e à saída das pás do rotor, designados comOs

índices 1 e 2 , respectivamente, pois representam asgrandezas que aparecem naequação de Euler conhecida

como

equação de energia das turbomáquinas,

10.3.2 Equação da energia

Se for aplicada uma potência

N,

pe lo rotor a uma massa de um gás de peso especí fi co 'Y,este gás

adquire uma energia H, (alturade elevação)graçasà qual tem condiçõesde escoarsegundouma vazão

Q.

Podemos escrever

I

N,

= 'Y '

Q . H,

I 8

é

Leonard Euler deduz iu a equação da energia H, cedida pe lo roto r à un idade de peso de f luido, e que

I

u, V -

U, V

I G

= 2 I

,

g

Na maioria dos casos projeta-se o rotor de modo a ocorrer a entrada do fluido radialmente no rotor,

o que e limina o termo nega tivo (cond ição de

entrada meridiana, a

= 90'), de modo que a equação de

Euler se simplifica para

1 .' U,~V

I

G

Chamando de

I 1+ '::~

I g

podemos escrever

I .. f°l B

. 01;>serva-se,portanto, a importância fundamental doque sepassa àsaída do rotor e, portanto, da velocidade

penfénca de saída

U2

e do ângulo deinclinação das pás à saída do rotor,

fJ2.

Se apl icarmos a equação de Bernou ll i aos pontos à sa ída e à ent rada do rotor , chegaremos à u11Ia

~xpressão para a altura total de elevação

H

ú ti l n a aná li se do que ocorre no roto r do vent il ado r, e que

e

I' .' m 2~ m + \ ~ + \~-~ I 13

VENTILADORES

167

pe f at o, a energ ia cedi da pelo r oto r s e apr esenta sob duas f ormas:

.-

Energia de pressão (pressão estática),

dada por

~ ~

~~ m;. m + ~;. ~ I 1'09 I

-

Energiadinilmica ou cinética

E-:;.

71

1'0'0 I

w-m .

A parce la 2 Irep resenta energia propo rc ionada pe la var iação da força cent rí fuga ent re o spontos

~_~2g

l e2 , e I 2 representa energ ia despendida para fazer .a veloc idade relat iva var ia r ao longo da pá, do

2g

valorW. ao valor

W2.

As grandezas referentes ao que ocorre à ent rada e à sa ída do rotor são fundamentai s para o projeto

do ventilador.

Saldada caixa

3

Entradaa

caixa

O

Fig. 10.12 Ventilador Centrífugo - EISEL Equi-

pamentos Industriais Ltda. Entrada e saída da caixa

do ventilador,

~,

Para quem adqui re um venti lador a f im de apl icá- Io ao contexto de uma ins ta lação, interessa mais conhec~r

oquese passa à entrada e à saída da caixa do venti lador (se for do tipo centrífugo ou bélico-centrífugo)

ehntrada e à safda da peça tubular, seo venti lador for axial .

~ Designemos com o índice O as grandezas à boca de entrada da caixa do venti lador e com o índice

asreferentes à boca de saída da caixa.

.

I

i

ffi'

;1 I; ,;

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168


10.3.3 Alturas energéticas

Quando se representam as parce las de energia que a unidade de peso de um f luido possui, para des locar- se

ent re doi s determinados pontos, expressas em altura de coluna f lu ida de peso espec íf ico Y,elas se denominam

de alturas de elevação. Uma altura de elevação representa um desnivel energético entre dois pontos, e este

de sní ve l pode s er d e pr es são, de energ ia c in ét ica ou de ambos , c on fo rme o ca so que s e e sti ver consi de rando.

Vejamos a conce ituação de a lgumas dessas a lturas .

10.3.3.1 Altura útil de elevaçãoH. ou pressão total

É a energia total ganha pelo fluido (sempre se refere à unidade de peso de fluido) em sua passagem

pelo vent il ador , desde a boca de ent rada ( índice O ) a té à de saída ( índice 3 ).

[

H.

(~-~)

+ (~) I 11011 I

Graça s a e sta energ ia re cebid a, o flu ido t em capac id ade par a e scoa r ao l ongo de tubu la ções ou du to s.

Esta energia úti l consta, como mostra a fórmula acima, de duas parce las:

-

Altura de carga estática H, ou simplesmente carga estática, pressão estática, PE, ou pressão manométrica

total

(medidas em altura de coluna l íquida)

[H, ~ -~ I 00 H, - H,. I 110121

representa o ganho de energia da pressão do fluido desde a entrada (índice O ) até a saída do venti lador

(índice 3 ).

- AlturadecargadinâmicaHv ou simplesmente carga dinâmica ou pressão dinâmica

I

H,

~ - ~

I

0

H~

-

H..

I 110131

é o ganho de energia cinética do fluido em sua passagem pelo venti lador, desde a

entrada

até a

salda

da

caixa.

10.3.3.2 Altura total de elevaçãoH.

É a energia total cedida pelo

rqtor

do ventilador ao fluido. Uma parte desta energia,

H.

se perde no

próprio ventilador por atritos e turbilhonamentos (que se designam por

perdas hidráulicas),

de modo que

sobra para a altura útil

[

H. = H.

-

H, I 110.14

I

10.3.3.3 Altura motriz de elevaçãoH..

É a energia mecânica fornecida pelo eixo do motor que aciona o venti lador. Nem toda esta energia

é aproveitada pelo rotor para comunicar ao fluido a energia

H

pois uma parte se perde sob a forma de

perdas mecânicas

Hp

nosmancais, transmissão por correia, de modo que podemos escrever que

\

VENTILADORES 169

I H~

=

H.

+

Hp I

110.15.1

10.3.4 Potências

O traba lho ef etu ado ou a ene rg ia c edi da pa ra e fe tu ar tr ab al ho na un id ade de tempo con stit ui a potincia.

Po rt an to , a c ada a lt ur a de e le va ção co rr es ponde uma pot ênci a com a mesma des ignaç ão .

- Potincia útil:

é a potência ganha pelo f lu ido em sua passagem pelo venti lador.

I

N. = Y. Q . H.

I

/10.16

I

-

Potência total de elevação:

é a potênc ia c ed id a pe la s pá s do ro to r ao fl ui do .

I

N,

=

1 . Q . H, I 110.17 I

- Pot inci a mot ri z, mecâni ca ou efetiva, ou ainda brake horse-power (BHP), é a pot ênci a fo rn ec id a pe lo

motor ao e ixó do rotor do venti lador

I

N~

=

1 . Q . Hm I 110.18 I

10.3.5 Rendimentos

.J.

j

I

O rendimen to é a r el aç ão ent re a potê nc ia ap rovei ta da e a f or ne cid a. Temos , no c aso dos vent ila dor es ,

-

Rendimento hidráulico

I- =

~

1 110191

-

Rendimento mecânico

1 p -

~

I 11020 1

-

Rendimento total

I

I

~

I 11021 1

-

Rendimento volumétrico

1

~

=

Q

~ Q, I 1,0221



170


sendo

Q o volume de gás r ea lmen te desl oc ado pel a a ção do venti la do r,

Q/ o volume de gás que f ica continuamente c irculando no inter ior do venti lador em conseqüência das diferenças

de p res são que pr ovocam re cir cu la ção in te rn a de uma parc el a de gá s. É de signado por vazão de fugas.

Quando se menciona potência do ventilador nos c at ál ogo s, norma lmen te e st á- se fa zendo re fer ência à

potência motriz.

I N.~dH.=Y~H.1 EJ

Quando

V3

= Vo Hu = H e temos para a potência motriz:

--------

.......

[N=dH ~~; YP 13

- '11 /' '<

.

\ EXEMPLO 1 0. 1

<:1 Qual a potência motriz de um ventilador com pressão efetiva ou absoluta de 36 mmH20 com uma

vazão de 5 m3/sde ar com peso específico 'Y = 1,2 kgflm3,admitindo um rendimento total 7)= 0,70?

Solução:

A potência motriz expressa em cv é dada por

N= Y.Q.H

75 . 'I)

onde

'Y= 1,2 kgflm3é o peso específicodo ar

Q = 5 m3/s = 18.000 m3/h

'I)

= 0,70

A pressão ~ é igual a 36mmHzÜ

'Y

Mas 36 mmH20 correspondem a uma pressão de 36 kgflm2. Como 'Y = 1,2 kgf/m3,temos para H em

m tros

de coluna de ar:

li~

p 36 (kgf/m2) = 30m coluna dear

H

= -:;- = 1,2(kgflm3)

:~

l

'

:11

;1..

Observação:

1 kgflm2 corr es ponde a 1 mmH20

1 mmH20 corr es ponde a 0 ,0001 kgfl cm2

Podemos escrever:

IIII I

1,2 x 5 x 30 = 3,42

cv

=

75 x 0,70

VENTILADORES 171

poderíamos calcular diretamente:

Q ~

N=

3.600 x 75 x '1/

6P= H = 36 mmHzÜ = 36 kgf/m2

Q = 18.000 m3/h

~=70%

18.000 x 36

3.600 x 75 x 0,70

N=

= 3,42

cv

7

10.4 GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS

Exist em cer tas grandezas de impor tânc ia no funcionamento e comportamento dos venti ladores, podendo

I l1csmoma adequada combinação das mesmas permi ti r a escolha do t ipo de venti lador para condições prees ta -

belecidas. .

E st as g rande za s, por c ar ac ter iz ar em a s condi ções de funci onament o, s ão denomi nadas

características.

Sãoas seguintes:

-número de rotações por minuto, n ou a veloc idade angular , f i ( radianos pÇl r segundo) ;

-diâmetro de saída do rotor , d2;

-

vazão, Q;

- a lturas de e levação (út il , manomét ri ca e mot ri z) ;

-

potências (út il , t ot al de e levação e mot ri z) ;

- rendimentos (hidráulico, mecânico e total).

As equações de que se dispõe para estudar a interdependência entre estas grandezas não permitem

queepossa pretender realizar um estudo baseado em considerações puramente teóricas. Recorre-se a ensaios

delaboratório que permitem estatis ticamente exprimir a variação de uma grandeza em função de outra.

Comos valores obtidos nos ensaios, os fabricantes elaboram tabelas e gráficos que publicam em folhetos

ecatálogos,permitindo aos usuários dos mesmos uma fácil e rápida escolha do venti lador e uma análise

00comportamento do mesmo quando ocorrem variações nasgrandezas representadas.

Ascurvas que traduzem a dependência entre duas das grandezas, uma vez fixadas as demais, chamam-se

II Vascaracterísticas.

As mais impor tantes são:

a)Para um valor de n constante : var iação das grandezas

H Nm

e 'I) em função da vazão Q.

b)Variação das grandezas

H

Q,

Nm

e ' I) em função do númer o de ro ta ções

n.

c)Cu rvas de igua l re ndiment o no c ampo das g randez as Q e H.

A Fig. 10.13 mos tr a, em porc ent agen s, c omo va riam H Nm e 'I) em função de Q para um certo número

nde rpm, no c aso de um ven ti la dor de pás pa ra t rá s. E sse s vent il adore s p ropo rc ionam muit o bom rendiment o

e a cur va pouco in cl in ada da pot ência

Nm

mostra que o motor pode ser dimensionado para cobrir ampla

f ix deutilização de valores da descarga.

A Fig. 10 .14 ap re sen ta cu rva s anál oga s para o c aso de um ven ti la dor com pá s pa ra a fr ent e.

Esses venti ladores t êm uma faixa de uti li zação bas tante est re it a ( limi te infer ior condicionado pela ins tabi -

idade e limite superior, pelo baixo rendimento). Só devem ser usados em sistemas onde as variações de

cargaH e da descarga Q forem pequenas. São em geral mais barulhentos a apresentam menor rendimento

queosde pás para t rás.

A Fig. 10.15 mostra o aspecto das curvas dos ventiladores de pás radiais. Apresentam para a curva

~

unçãode Q um ramo ascendente e um descendente, com um trecho entre a e b de funcionamento

IIStável.

A Fig. 10.18 permite a escolha de um ventilador radial, quando são dadas a vazão em m3ts e a pressão

~ométrica em mm de coluna de água (c a). Trata-se dos aparelhos da Ventiladores GEMA. O gráfic.o

lldica o campo de trabalho de cada tipo. A Fig. 10.19 mostra o rotor de cada um dos tipos. Em certos

~,mais de um formato de ventilador pode ser empregado. Determ inado o tipo (ou os tipos) aplicáveis,

~ l I ~r es sado soli ci ta a o fabr ic ant e que lh e fo rne ça a s cur vas c ar act er ís ti ca s corr es pondent es ao c as o a f im

VIra ser possíve l um melhor conhecimento das condições de operação e do rendimento.

~



172


H

~~11

~stohCO

.,1, I

'.0

H

I

n , . rpm.\

::::--r-~'--T-

~

~/1i I ~'t--

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I -

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-

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/ I I -

20 I

I

'-:

10

I

/

100

90

00

70

60:

50

o

00

30

50 60

10

ii

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~

,

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f~1

H

1

o

I

li'

,[1([

l

i

Ir ~i

il'l

Flg. 10.15 Curvas características de um ventilador de

pás retas radicais,

a-b

é o trecho de funcionamento

instável. Pressões médias. Rendimento médio.

'

'

1.

11

.1

VENTILADORES

7~

PÁCOMP R IL DE S

H

~i-

-~

..

H

N..

l

N..

o

I ig .10 .16 Curva s c ar ac te rí st ic as de um venti la -

Ibrtuboaxial.

O(

Fig. 10.17 Curvas características de um venti-(

lado r axia l com pá em pe rfil de as a. Usado

para baixas pressões e grandes vazões.

a 0/.

Flg. 10.13 Curvas características deum

ventilador com pás para trás, perfilem

asa.

CAMPOS DE TRABALHO

PARA ESCOLHA

DOS VENTILADORES

RADIAIS.

GEMA ILG

H

1

N..

~

Fig. 10.14 Curvascaracterísticas de umventilador depáspau

frente. Pressões elevadas. Bom rendimento.

~

(

Onor

nlo10.18Gráfico de quadrículas para escolha de ventilador centrífugo da indústria Ventiladores GEMA.

~

----



' 'mt1I

.

',.

.

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IK\an:

.1

1

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,

I

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I

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1

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I

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,

:

I

,

l'j:

;'Ii'

';1

ROTORES DE MESMA CARCAÇA

ROTOR TIPO A

Apl lc :a çl o: F in s I nd us t ri ai s l ev es .

a sp ir açAode a r, g ás . y a~

(35O C) pores~ pó e fumaças ,

t ranspone de mate ria is

l eve s. .

R ev 8. lI me nl o: D e q u al qu er e sp éc ie e

espessura.

ROTOR TIPO L

ApUca çlO: F in s i nd us tr i ai s p esa.

d os . Mat er ia is a br as l.

(35OC) \ 'Os, corrosivos. outras

c on di çO es d e servi ço

extremamente severas,

executando, quando ne .

e u' sA ri o, a i p al he la s

em materia l . apropria .

....

ROTOR TIPOT

A pl lc aç lo : F in s i nd us tr ia is n Or .

( :J5O C)ma is . c omo a r. ; tI . V a-

por . fumaça,

Rev e.Umen to : D e q ua lq ue r 8 Sp éc it e

BSp8SSUla a té 11t 'nI,

ROTOR TIPO M

ApUca çAQ: F in s i nd us tr ia is m ei o.

pe : l8dOs. Transporte de

(15OC) mate ria is como cavacos

d e m ade ir a. p ó d e ' s

m er il , r es ld uo s d e p ol i.

t ri z . c er ea is em g rl o. .

R ev es ti me nt o: D e q u al qu er e sp éc ie e

espessura.

ROTORES DE MESMACARCAÇA

ROTOR TIPO B

Apllcaç60: F lOsde confano. obser-

v ad o o l im it e d e 2 6 m Ie

(3SO C) na ve lOcidade c ircunfe .

renc ial . fins industriais

l ev es . COO lO r l impo OU

levemente empoeirado

e gases quentes.

R ev es ti me nt o: O e q ua lq ue r e sp éc ie l i

es~saura.

--I) ROTOR TIPO

F

Apllcaç lo: FI'Isdeconfor1O.com ai.

t a s il en ci os id ad e. 1 1m .

(40'C) tando a velocicladedoar

d a b oc a d e s a ld a e m ' 0

mIa.

Rev es t im en to : D e Qua lq ue r e sp éCi e.

e sp es sur a a té 1mm(d i .

ficuldade para lençol de

PVCI.

R OT OR T IP O PE

A pl lc eç lo : A sp ir aç ão d e p 6. a r.

g 6. . f u~ u. v ap or ,. .

(6O C)fibrllhas. Tran.polt,

pneumAtic:o de dIwno8

materiais.

Rev .. tlme nt o: Q ua lq ue r e sp êó e . . ..

p es sur a a té 1mm .

Fabrlcaç lo: Ferro oua lumlniofutd.

d o, a ço s c arbo no . IÇO

inoxidável. bronz.....

.ão.

ROTOH TIPO RP

Apl lc aç h: F in s t nd us tr ia is n orma is

c omo a r. g 6s . f umaç as

(10CtC): e vapores compressões

a té 2 .0 00 mm t a .

R.ve .tlmento: Não aplicé.vel .

F ab rl ca çl o: RolOf em a ço o u a tum -

....

:';1'

1::1

,.1111

Q Aplicação norma

ai Também aplicével

Fig. 10.19 Ventiladores centrífugos GEMA. Escolha do tipo.

._<~- ~

VENTILADORES 175

EXEMPLO 1Q.1

Qual o ventilador GEMA que deverá ser escolhido para uma vazão de 0,06 m3/s = 215 m3/h e uma

pre ssãode 120 mm de co luna de água?

SOluçãO:

Entrando na Fig. 10.18 com estes dois dados, as coordenadas correspondentes se cruzam em um ponto

daquadr ícula referente ao venti lador t ipo RP.

Em segu ida, consult ando a F ig . 10 .19, vemos o e sboço do ro tor ti po RP, suas ap lic ações e outr os det al he s.

EXEMPLOO.3 .

d

- ..

b

.

d

-

d

..

Deseja-se remover, em um sIstema e exaustao,

materiaISa raslVOSem con lçoesseveras,

sen o a vazao

necessária de 20 m3/s

=

72,000 m3/h e a p res são de 200 mm ca. Que venti lador GEMA ser ia i ndi cado?

SOlução:

Para

equesão:

-

a que corr esponde ao ti po B;

= 20 m3/se

H =

200 mm ca, obtemos na Fig. 19.18 um ponto situado entre duas quadrículas

Pie ,.10 .20 Venti la dore s Radia is HURNER do Bra si l -

Sér ie 20, Tamanho 20RU - 450,

EXAUSTAo

'

O

C

9

'

..

'

li)

'

;;:

W

w

::E

a..

w

3

N

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a:

ã:

w

O W

I-

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' ' ' '

' C

O

PR ss o

.. ;;: ;;:

w w a.. li:

Z

ã:

ã:

... ã:

w

ESTÁTICA

O

a: O

z w

2

- I- l-

a..

W C

ROTOR

vAZÃo

Ü

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w

'

C

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MOOElO

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O

3

'

'

g

<2> DEAR

C O C ..

W O

w

a

z

2; 2;

a:

' '

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o

w

(mm)

(m'ts)

.(mmCA)

o

C

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o

w w

ã:

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C

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...

..

a:

z z z

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W

u

DE

ATÉ DE ATÉ DE ATÉ .. ü:

ü: ü:

a..

...

CI

ü:

a:

BCF

311

1.854

0,35 200 18 500 350

o

o

o o

o o

o o o

FCS 311

1.678

0.35 110

5

60

350 o

o

o

O

o

T

335 814

0,04 10 20

1.700350

o o

O

o o

o

o

o

R

273

894

0,04 5,5

20 2.000100 o

o

o

o

o o o o

AH

310

1.835

0,08 50. 18

500.

350 o o

o

o o o

o o

.0

o

MH

310 1.635

0,05

50 14

500

350 o o

o o o

o

o o

O

o o

o

o

lSO 310

1.635

0,05

40 14 500 350 o o

o o o

o o o o o

o o

o

o

PE

263

432

0,04 2,3 9 600 60 o

o

o

o o

o

o o

o o

o

o

O

Ap,

Motor

Rotor

Ikp/m2)

PlkWI u

. Ir,.)

(m/.1

AclonamentO

j

.coRei.

Ollr°

100

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-

80

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..

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3 S

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9(rnJ/hl IC1000

ci4

a:s 0:6 0:8

I 1 1

1

'O1m''''

1 1 5

* à 10

20 O

w1m/si



-.

11

1

'

'I

,

.

,

i

,

I

:;~


-

a que corresponde aos tipos

A, M

e

L.

Consultando a Fig. 10.19,vemos que:

- o t ipo B é adequado a ar l impo ou levemente empoei rado ;

-

o tipo A, a ar, gás, vapores, póe fumaças e transporte demateriais leves ;

-

o .tipo M,- a ::transporte de materiais como cavacos de madeira, pó de esmeril , resíduos de politrjze

cereais emgraos ;

-

o t ipo L, a fins industriais pesados, materiais abrasivos, corrosivos e outras condições extremamente

severas .

Devemos optar, então, pelo ventilador GEMA tipo L.

EXEMPLO10.4

Na F ig. 10.20 vemos um grá fic o de curvas de vari aç ão t ota l d a pr es são I1p expressa em kPa (quilopascaI)

em função da vazão para vários números de rpm do ventilador radial 20 RU 450 da HURNER do Brasil

(1 kPa - 0,1 m ca).

Determinar a potência do motor, o número de rpm e o rendimento do venti lador necessário parase

obter

Q

=

4 .000 m3f h e

I1p

=

20

kP/m2.

Acionamento direto

(M).

Posição do bocal GR 45 (boca de sarda

pela parte superior, formando 45' com o plano vertical que passa pelo eixo).

Solução:

Com osvalores acima, determinamos um ponto, correspondente a

- potência de 0,55 kW;

-

n

=

680 rpm;

- rendimentototal. de aproximadamente74,8%.

o ventilador Hurner será especificado da seguinte maneira:

Ventilador radial Hurner do Brasil 20 RU 4501M -GR 45; 680 rpm; 0,55 kW.

Se o acionamento fosse com correia

(R),

o número de rpm do motor seria de 1 .150 , reduzindo

para

680.

10,5

LEIS E SEMELH NÇ

Podem-se, a partir do conhecimento das condições com as quais um venti lador se acha funcionando,

aplicando as chamadas leis de semelhança, determinar os valores das diversas grandezas quando umaou

mais dentre elas sofre uma variação. Por meio de um modelo reduzido, conseguem-se, pela aplicaçãodos

princípios de semelhança geométrica, cinemática e dinâmica, estabelecer as grandezas correspondentes de

um protótipo, que, por suas dimensões ou elevada potência, não poderia ser ensaiado no laboratório.

Resumiremos as conclusões deste estudo, cujo desenvolvimento escapa aos objetivos deste livro.

1.. caso: Para um dado rotor , operando com o mesmo flu ido, Q é proporcional a n, H é proporcional

ao quadrado de

n,

e

N,

ao cubo de

n,

isto é,

iJ

~ ~

I Q

ao. rejo% -~ I I

IO~

J

18 a'o ~~~1 L:J

1

'1

~:,

I N~,o.~-~ I G

. ~ ; . ,

'~

'JI

177(

ENTILADORES

~

~~MPLO0.S

I Um ventilador girando com 1.150

rpm soo uma pressão estát ica de 5 mmH10 proporciona uma vazão(

de62m'/min e ahsorve uma potência mot ri z de 0,33 op. Que valores assumirão estas grandezas se o venti lador

girarcom 1.750 rpm? ~

Q'

=

Q' n'

I.7S0 ,

62 x - = 94.3

m min

l.ISO

n'~

H'=H'-=

n1 (

I.7S0

)

1.\50

= 11.5mmHp

x

n')

~

1.750

)

'

N' = N. - = O.33x - = 1.16n

n' 1.150

2.'caso: Rotores semelhantes geometricamente. com o mesmo número de rotações por minuto e mesmo I

Ruído.

~ I

%

(%)' [

1\028 f

1 H' I

~ -

(%)' I 1\0291'

I N I ~

=

(%)'

I 1\030 I'

l'caso: Roto re s geometri camen te s emel hante s, mesmo f lu ido e númer o de ro ta çõe s di fe re nte s. É , em ger al,

ocasodos modelos reduzidos.

[-~ -

Q

(

~

) (%) I

11031

I

~-8(

~) (%)' I 110321

(

r-' N (~) (%)

I

J 1033 ~

4.' caso: Mesmo rotor, fluidos diferentes.

Des ignemos o peso espec íf ico do f lu ido por 'Y(kgf/m3)

.

-

SeH' = H (mesma pressão),

.

~



178


1

então, Q, n e N são proporc iona is a -

VY

- Sea descarga em massa (massa escoada na unidade detempo) for a mesma, isto é

p.' = p.

Y Q

g

Q

- , sendo 'Y0 peso específico.

g

Então,

Q,

n e

H

são p ropor ci ona is a

1

'Y

e

1

N:: -'

i

Se n' = n e Q = Q,

então:

H:: 'Y

e

N : : 'Y,

isto é,

H'

'Y'

N = L.=-

H

N

Y 'Y

10.6 ESCOLHA DO TIPO DE VENTILADOR. VELOCIDADE ESPECÍFICA

Suponhamos um ventilador que deva funcionar com n (rpm),

Q

(m31h),

H

(mmH20) e

N

(cv).

Podemos imaginar um ventilador geometricamente semelhante a este e que seja capaz de proporcionar

uma

vazão unitária

sob uma

altura manométrica também unitária.

Um tal ventilador se denomina

ventilador

unidade

e o número de rotações com que i ri a gi ra r é denominado

velocidade espedfica

(embora se'trate

de umnúmero de rotações e não de uma velocidade) e designado por n,. .

Segue-se que todos os ventiladores geometricamente semelhantes têm (}mesmo ventilador unidade, c o

forma caracterizará,portanto, todos os da mesma série.

A larga experiência obtida pelos fabricantes de ventiladores permitiu-Ihes estatisticamente selecionar

o tipo de ventilador e a forma de rotor, segundo o valor do n,. Esta escolha se base ia no fato deque

exi ste, para um conjunto de valores de H, Q e n, um formato de rotor de ventilador que é de menores

dimensões e menor custo e que proporciona um melhor rendimento, sendo, portanto, o indicado para

o

caso.

A velocidade específica, na prática, é calculada pela fórmula

UII:

I

n, 16,6nVllI Q (t . ,-') G

(ii3 H (mmca)

A Fig. 10.21 permite a escolha d?.t' pll.do ventilad~r em função da velocidade específica, n,.

'*i

VENTILADORES

179

Observa-se que para certas faixas de valores de n, a caracterização não é rigorosa, isto é, pode haver

J I a iSe um t ipo de roto r apl icável .

~PLO 1M

Qual o tipo de ventilador para uma vazão de 1,2 m3/s capaz de equilibrar uma pressão estática de

~rnmH20 admi tindo que o mesmo g ir e com 750 rpm?

SoluçãO:

Calculemos a velocidade específica

Q

=

1.200t . ç\

H = 80mmca

n

= 750rpm

n, = 16,6750y'1.200

~=

16.123rpm

Para o valor

n,

= 16.123, o gráfi co (Fig. 10.21) indicar ia venti lador centr ífugo com pás para f rente.

10.7 COEFICIENTES ADIMENSIONAIS

Noprojeto dos rotores de ventiladores empregam-se coeficientes baseados em ensaios experimentais

tOaconstatação do comportamento de inúmeros ventiladores construídos.

Uma vez calculada a velocidade específica, sabe-se o tipo de rotor. Conforme o tipo, adota-se valor

correspondentepara esses coeficientes, de modo a se determinar a velocidade periférica e o diâmetro externo

daspás.

Oscoeficientes de semelhança referidos mais conhecidos são os de Rateau, se bem que haja outros,

comoosde E iff el , J oukowsky e , mai s r ecentement e, o s p ropost os pel a Sulz er.

A Tabela 10.1 apresenta valores para os coeficientes de Rateau correspondentes aos vários tipos de

ventiladores.

Tabela 10.1 Coefi ci entes de Rateau para venti ladores

Ventilador

10.8 VELOCIDADES PERIFÉRICAS MÁXIMAS

Não s e deve oper ar c om ve lo cid ade s de ar el evada s t an to no r ot or quanto à sa íd a do vent il ador.

Veloc idades per ifér icas e levadas produzem vibração das pás e ruído acima do ace it ável .

A Tabel a 10.2 indic a valo re s máx imos para a velo cid ade Uz, de saída do rotor e V3, de saída da caixa

doventilador.

tnMPLO 10.7

Suponhamos que s e p ret enda um vent il ador par a

Q' 5 m3/s

pressãoH = P

e

n = 600rpm

2mmca

'Y

~--.

Hélico-

Coeficiente Fórmula

Centrífugo centrífugo

Axial

Q

de vazão /)=-

0,1-0,6

0,3-0,6 0,4-1,0

Uz

g H

0,7-0,3 0,4-0,2

0,3.0,1

de pressão

p.=-

lPz



~~. il

ru:,;ri

1:~

i,

fi

Qual será o diâmetro do roto r?

Solução:

Calculemos a velocidade específica do ventilador

n

=

16,6x 600 V5.õõõ

~

70.427

=

52.362 rpm

13,45

Pelo gráfico (Fig. 10.21), vemos que podemos usar ventilador centrífugo com pás para trás ou

mesmo

venti lador axial tubular com diret ri zes. Optemos pela primeira solução, mai s s imples .

A Tabela 10.2 nos indica para

12 =

32 mm ca uma velocidade periférica de 2. 073 m/min, para rolo

. 'Y

de pás pa~a t rás.

Vz =

2.073 m/min = 34,Sm .S -I

Vemos na Tabela 10.1 que o coeficiente de Rateau li para vazão é de 0,1 a 0,6, para ventiladores

centr ífugos . Adotemos l i

= 0,5.

Mas,

li=~

Vz

,z

Q

(m3.S-I)

logo z = ~

f?

-

/

5 = 0,537m

- V

0,5 x 34,6

Podemos também calcular ' z usando o coefi ci ente de pressão / J.de Rateau.

g H

/ J.compreendido ent re 0 ,7 e 0,3

J.=-

Ui

Adotemos /J. = 0,4

Vz

= ~

g . H

= /9,SI x 32

/J. V 0,3

= 31,1m . çl

e, portanto, teremos para o raio 'z

,~

'I

VENTILADORES

181 (

/ 5

=

0,561m

'z.. V0,5x 31,7

.comos valoresde Vz e 'z podemosverificarse ireinosobter o número n de rpm estabelecido(600

rplll)sabemos que a velocidatle periférica é dada por

27T

.

n

Uz ..

60

Logo,

n

..

60

. Vz

21T

. 'z

\'af8

Uz

.. 34,6

m

. S-I e, z

= 0,537 m,

60 x 34,6

- =

615,pm

2 x 3,14 x 0,537

n ..

ovalorde n calculado (615 rpn;J .) é aproximadamente igual ao valor est abelec ido no enunciado (600 rpm).

10,9 PROJETO DE UM VENTILADOR CENTRÍFUGO

Determinar as dimensões princ ipai s de um venti lador de baixa pressão , sabendo-se que

Vazão Q .. 300 m3/min = 5, 0 m3/s = 5. 000 eis

Pressão diferencial t:.p

=

SOmm de col una de água

Peso espec íf ico do ar

'Y

= 1,2 kgf/m3a20'C e 760 mmHg

Número de rpm n = 725

a)

Altu,a monomét,ica

p

-

80 (kgflmZ)

= 66,6mcolunadear

H

=

-:; -

1,2(kgflm3)

b) Velocidade especifica

Para

Q e .

çl)

=

5.000

H (mmHzÜ)

=

SO

n (rpm)

=

725

eaplicando a fórmula 10.34, temos

nVQ 725yTIjõõ'

li,

= 16,6,,;;;; li, = 16,6x.= = 31.813pm

~ H3 ~S()1

Pelo gráfico da Fig. 10.21, vemos que podemos usar rotor centrífugo de pás para frente, pás para trás

Oudesaída radial. Adotemos esta última solução por conduzir a simplificação neste exercício.

180


Tabela 10.2 Valores da veloc idade per ifér ica Vz e de saída da

caixa do ventilador V3

Pressão estática à

Velocidade periférica, Uz

Velocidade de saída

saída da caixa do

da caixa,

V3

ventilador P3

Páspara frente

Pás para trás

-:y

(mmHzO)

m/min

fpm

m/min

fpm

mlmin

fpm

6,34

457 1.500

1.036

2.400 305

1.000

9,52

533 1.750

1.173

3.650 335

1.100

12,69

610

2.000 1.280 1.200

366

1.200

15,87

686

2.250

1.463

1.800

412

1.350

19,04

762

2.500

1.615 5.300

457 1.500

22,22

838

2.750

1.768

5.800

503 1.650

25,39

914

3.000 1.890

6.200 549 1.800

31,73

991

3.250 2.073

6.800 610 2.000

38,05

1.067 3.500 2.286

. 7.500 671 2.200

44,43

1.143

3.750 2.499

8.200 732 2.400

50,78

1.219

4.000 2.743 9.000 793 2.600



I li

J .

1

~f

I

I

i t

i :, ; ~ ;

, ; ~ ,

J82


o

...

g

O

..

c)

S

§

O

2

§

50

§

O

...

§

:i

F lg . 10.21 Veloc idades espec íf icas par a o s d iver so s t ipos de ven ti lado re s.

c) Velocidade periférica do rotor d salda dapá

Como a pá é de saí da r adial,l3z = 90', l ogo,

tg~ = Oe

Vz

= VIl2

\

)

---

o.

F lg . 10.22 Venti lador cen tr ífugo com pás para trá s, saída rad ia l.

§

~

R - ..

I:Sr,1I1

o

o

...

.:.{f

VENTILADORES

183

, .al tura de el ev aç ão (en ergi a c ed id a pe las p ás a o ar ) é

Vi

H,=-

g

Seaboca de sa íd a t iv er a mesma s eç ão que a de en tr ad a n a c aixa, V3 = Vo, de modo que

H. = H

Vi

H. = 8 . H. = 8 . - =

H

g

.d ll li tamos8 = 0 ,80 para o rendimento h idráulico , Portanto,

~

. H

~

9,81 x 66,6

-

286

.-1

=

-= - 'T/1

S

z 8 0,80 I

d)

Dic lmet ro do rotor

A velocidade periférica é dada por

UI

=

'fT. Dz . n

60

Logo,

DI=60 . Vz

fT n

60 x 28,6= 0,753 m

Dz= 1T x 725

e)

Veloc idade V. de ent rada do ar na boca de ent rada da caixa do venti lador

Segundo Hütte (Manual do Construtor de Máquinas)

V. seacha entre 0 ,25 v 2gH e 0,5 v 2gH

No c aso, entre 9, 0 e 18,1 m

. S-I

AdotemosV. = 15 m

' S -I

QDidmetro D. da boca de ent rada do venti lador

'1I ~

~

Q

4

,

V.

, . .

í4Q

[4XT

D.

=:,,~ = ~ =

0,651

m

fT V. 'fTx 15

. g)

Dit2metrodo bordo de entrada das pás

I Wei smann rec omenda, p ara Ap O Õ00 mmHzO

.I

pá

para

frenf

.

...

::

Radial.

@

.

U

@

d. para Ir ,

Em tubo OMdlr trlz

\

E..lubo

.

Õ

- fi9-

«

H' co

ab rta

::

8

n -

-



\

. 1

1

000

~

I

0.3 0 4 0 5 1 2 3- - --4 ~ - 10 20

-

azãode or m 5/5

..FIg.~.23 Quadrículas para escolha de ventiladores HC da FlãklTécnica de Ar Ltda.

I

i~

t84

VENTILAÇÃO tNDUSTRtAL

D2

= 1,25a 1,4

DI

Adotemos o primeiro desses valores

D, = D2 .;- 1 ,25 = 0,753 + 1,25 =

0,602

m

h) Largura das pás

A velocidade meridiana (radial) de entrada do ar no rotor é adotada com um valor. um pouco inferior

ao da velocidade na boca de entrada da caixa do ventilador, isto é, \

V

ml < V.

Podemos fazer

Vml

= 12 m

. çl

A largura b, das pás será:

Q 5

bl=-=

7TD,

. V

m, 7TX 0,602 x 12

= 0,220m

.Para s impl if icar e reduzir o cus to de fabri cação, adotaremos

b2

= b, =

0,220

m

i) Diagrama ,das velocidades

- Velocidademeridianade saída

Q

5

= 9,6m

. S- I

=

d

. b2

7T 2

7T . 0,753 x 0,220

- Velocidaderelativaàsaídadapá

A saídasendoradial,W2 = Vm2= 9,6m. S-I

- Velocidadeabsolutade saídada pá

\1'817, + 92,16 = V2 = 30,2m . S-I

V2 = v r4 + Wr = \1'28,62+- 9,62

- Velocidade periférica à entrada das pás

:i= . .

V2

D2

D, 0,602 I

V, =

V2

. - = 28,6x - = 22,9m . ç

D2 0,753

- Ângulo de inclinação das pás à entrada do rotor

Vml 12

tg131= -

=

- = 0,524

VI 22,9

13, = 27 39

r

V,]o.d.., ] ,,,.. , md.do,

VI 22,9 -I

W,= - = - = 25,9m . s

cos ( 31 0,885

VENTILADORES

r..

- Diâmetroda boca da saída

Adotemos

V3 =

18 m

. çl

dJ = ~4

x Q

=

~

4 x ~ =

0,595m

7T . V3 7T x 18

j) potência do motor do ventilador

Admitindo 7/ = 0,70 para o rendimento total,

N=~H

75

. 7/

1,2 x 5 x 66,6 = 7,6cv

75 x 0,70

10 10 ESCOLHA PRELIMINAR DO TIPO DE ROTOR

Osfabricantes apresentam em seus catálogos diagramas de quadr ículas ou out ros pol ígonos representam

oscamposde emprego dos vár ios t ipos de venti ladores de sua fabri cação.

NaF ig . 10.18 , v emos apre sentado um grá fi co do fabri cante Vent il adore s GEMA par a f aci lit ar a o usuár

a escolha d o tipo de ventilador centrífugo. Uma vez escolhido o modelo, o fabricante fornece as curva.

aelecorrespondentes, para o prosseguimento do projeto da instalação. .

A Fig. 10.23 representa um gráfico desse tipo para venti lador axial da Flãkt Técnica de Ar Lida. .

aFig.10.24,um gráfico para ventiladores ílxiaistipo PV da Sulzer.

~deor.~/h

2000 3000

100000

200000

000 10000 20000 010000

1000

soa

400

300

..

~

2

2

<r

200

<.>

e

e

2

2

o

IOOt~

80 o.



-

:

1

i'

186


T

JL-

-..

\

LI - Conjunto ventilador acionado por motor .létrlco ocoplodo di....

mente na pontado eixo.

T . - C on ju nt o c em p ol ia n a p on ta d o e i xo l iv re p ar a B Ci On am en to

ndireto

c om m ot o

e l4trk:o a lravés de r.orrela .

200

1I

~

I

I I I I

IJ

i

I I

pv.~ PV.12O I I

-

fF

--

ti

-

r-

-- :f-.:. - ~PV 80

I ~ J::.l: -t . ~.~

tJ

a: f-r

F

~ ~~ I

i: ,;,',

j- ~ I I í\ I\.

I

\ +- ~- ~k

-1- I. \' \ ~

I I

tl

-

1\

'I;l \ ~

\ \

I I,'t' \ ,~,

r:= I '

r\ \ \

\

I \

U

~

I ~ I 1

,

. ,:5. ,- jl..

\

\

-t -+-J~

iIP

\ 1'-Ir: r'~~,~--I--

L- o i{P -r; I

I

\

f#P .-1-- ~I'~~-

~ 1~ ., '

r

100

ao

80

40

:

~ 20

~

~ 10

o.

2

6 7 8 9 10

VAzAomJS

20

30 40

50 60 70 ao 90 100

- - -

DOMINIODE APLlCAÇAo DOS VENTILADORES

TIPOPV.90.

20,160E200COM4

EBPÁsGIRANOODE720A

1.750rpm,

Flg. 10.24 Ventiladores axiais tipo PV da SULZER.

10.11 CURVA CARACTERíSTICA DO SISTEMA

As inst al aç õe s d e ve nt il açã o indu st ri al u ti li zam em mu itos ca so s, c omo v imos no iní cio d es te ca pi tu lo,

dutos com peças e acessórios (filtros, lavadores, registros etc.), constituindo o que se denomina um

sisten:a

de dutos. Este sistema oferece ,resist€ncia ao escoamento e que p rovo ca uma perda de carga , isto é , de energ ia ,

de modo que, à medi da que o gás escoa no dut o, sua l inha ener gética i rá baixando. Para que o escoament o

se po ss a real iza r ao longo do duto, é n ec es sá rio, po rt an to, q ue o g ás rec eb a es sa e ne rg ia que s erá d iss ip ad a,

e sabemos que o ventilador é a máquina destinada precisamente a este fim. .

O gás ao passar pe o interior do ventilador (boca de entrada até a boca de saída) recebe do

mesmo

uma energia que, r eferi da à unidade de peso de gás, se denomina a ltura ú ti l de e levação, H que, colIJO

I

imos, é i gual a

P3 - Po VI -

vg

+

H.=

'Y

2g

11.

VENTILADORES 187

Graças a esta energia, o gás irá vencer as resis tênciasao longo do sis tema e sairá ao final do duto oom

. ... .

d

1

(Vi)

d

á

.

b

. '

d

uDlaenerglamettca resl ua que

-

que se Isslpar nomeIoam tente e que po e,portanto, ser computada

2g

, JIIOuma perda de carga.

COConsideremos a instalação representada na Fig. 10.25. Um ventilador aspira ar contaminado por uma

ntepoluidora e que nele penetra em O .

(o Emseguida , insuf la o ar a part ir da boca de saída em 3 , ao' longo de um si st ema de dutos no qua l

seachainserido um fil tro, um ciclone, ou um lavador de gases . O ar sai do ponto 4 com uma velocidade

V.

ese4isp,ersana atmosfera. .

, Os'desníveis entre e e O , ent re '~O e 3 e entre O , e 4 , no caso de ins tal ação de ven ti lação,

ai~necessitam ser levados em oonsideração.

v:

29

v:

29

Hu

H

(mon~trico)

p.

T

h.

J,

FILTRO

nc. 10.25Instalação típica de captação e filtragem ou lavagem do ar contendo impurezas.

Apliquemos a equação de conservação de energia entre e e O (equação de Bernoulli), considerando

comolanode referência o que passa por O

h + E . + ~ =h +~+ ~+J

' 'Y 2g o 'Y 2g .

lendoJ. a perda de carga na aspiração, de e até O e h o = O

Mas~ =

H.

pressãoatmosférica,expressaemmmHzO.Podemosincluir ~ como fazendo parte da

, 'Y 2g

perda,decarga J.o desprezando h.. neste caso, escrever

oU po ~ p. ~

.

..

-

+

-

+ J e

-

+

-

=

Hb -

J

'Y

2g. Y 2g .

~/ Ap1iqu~mosa equação entre a saída do venti lador ( 3 ) e a saída do duto ( 4 ), tomando como plano

referêncIao que passa pelo centro do ventilador:

pv

A B

C D

e

9Q 1125 1010

960

910

1100

120 14eO 1318 1260

1210

1460

180 2000 1720

1880

1810

1900

200 2500 2123

2075 2018

2385

pv

P Q

R

9Q 900 200

417

102

120 1200 280

480

138,5

180

1800 313 810

189.5

200

2000 415 750

215



1'1

r

ll

'l,

'; 11

I

'I'

11111

.

11

1;~

',wi

j ~:J

11:1'.1

pê

'Iiii.

i'~i

I

itj,

.

I

i~1,

il'

1

hl ~ I;lj

sendo J a perda de cargatotal do sistema,isto é, a somadas perdasde carga de todos os componentes

do sistema.

~

A curva representativa dasperdas de carga (incluindo o termo

i.),

em funçãoda vazão

(Q),

denomina-se

2g

curva característicado sistema Paratraçá-Ia,escolhe-seumcertonúmerode valoresde Q e calcula-separa

V2

cada um desses valores o valor correspondente das perdas

1

+ ~.

2g

Como mencionamos acima, o ventilador deverá fornecer essa energia que irá ser perdida. Devemos,

portanto, cotejar

a

curva característica principal do ventilador

H

=

f (Q)

com a curva característica do

sis tema. O ponto de encontro das duas curvas fornecerá as raízes comuns às equações das duas funçóes

e, portanto, caracterizará os valores de

Q

e de

H

com os quais o ventilador associado àquele determinado

sis tema irá operar. Por isso, este ponto é chamado

ponto de operação ou ponto de funcionamento Vt-se,

I

portanto, que é a curva do sis tema que irá levantar a indeterminação quanto aos valores de

Q

e

H COI1l

os qua is o venti lador i rá opera r.

Um vent ila do r com cu rv a ca ra ct er ís tic a a ch at ad a ap re sen ta ,uma ampl a varia ção de va zão, quando

varia a altura de elevação em razão do regime de operação do sistema. Quando a curva

S

do sistema para

as condições normais passa para a situação

S

(com maior perda de carga), a variação da vazão de

Q

para

Q é maior no caso da curva achatada do que no da curva íngteme, como mostra a Fig. 10.27.

E ss e aumen to na pe rd a de ca rg a pode se r consegu ido a té p ropo si ta damen te pe la at ua ção num r eg isUO I

ou num damper (sistema de venezianas controladoras da descarga). ' . :

Vimos, noCapo9. como se procede no cálculo dasperdas de carga em um duto contendo peças, acessónOS

e equipamentos. Notemos

que em

geral , num sis tema de venti lação operando em condições normais , o escoa .

I

ento do ar se processa em regime turbulento (com número de Reynolds

Re

> 2.400 ), de modo queas

pe rd as sã o p ropor ci on ais ap roximadamen te ao quad ra do da vel oc id ade e, po rtan to , t ambém da va zão . Pot

I

isso, a curva das perdas de carga nesse regime tem conformação parabólica. .

j

uando no si st ema houve r, po r ex emplo , f ilt ro s de te cido ( fi ltr o-manga) , o e sc oament o nes se s e qu Ip a-

mentos será laminar

(Re

- 2 .400), e a perda de carga nos mesmos variará linearmente com a vazão.EII

I

k

t 88 VENTILAÇÃO INDl:STRIAL

p, vi P4

i + - - + ~

= h4 + -

+

v~

+

J,

2gY 2g

'Y

,_O

sendo J, a perda de carga entre 3 e 4 , e i, o desnível entre 3 e O .

Desprezando ie h4e notando que ~ é normalmente a pressão a tmosfé ri ca H

h

podemos escrever

'Y

PJ

vi

V1

- + - =

H~

+ - + l

Y 2g 2g

A equação da altura útil de elevação pode ser escrita sob a forma

H. = PJ +

~

-

(

p + V; ,

)

Y 2g 'Y 2g

Substituindo pelas expressões acima, teremos

V1

H.

=

H~

+

- +

J,

- (H~ - J.)

2g

VENTILADORES

189 (

(

H

I

n: rpm.\

olIuro

monometrico

Pressão de operação

do venti lador

Q

vozao

Curvo corocteristico~o

sistema ( J +~ )

Curvo coroct.rist ico do

ventilador

Q

vazõo de operoçao

fII. 10.26 Determinação do ponto de fUllcionamento ventilador-sistema .

H

VoziSaziS

a , 1 0. 27 E fe it o d a f orma d a c ur va c ara ct er ís ti ca d o v en ti la do r s ob re a v az ão .

geral ,os fabri cantes desses equipamentos fornecem dados a respe ito da perda de carga nos mesmos.

Quando

a

curva do venti lador apresentar um ramo ascendente e um descendente, deve-se procurar

queo ponto de ope ra ção fi qu e no ramo des cendente e deba ixo do in íc io do r amo as cendent e, poi s s e poderia

demonstrar que a região entre a e b na Fig . 10.27 apresenta uma cer ta ins tabi lidade na operação do venti lador.

,

10.12 CONTROLE DA VAZÃO

Do mesmo modo que numa instalação de bombeamento se controla a vazão por meio de uma válvula.

noreca1que,nos sistemas de ventilação com ventiladores centrífugos e hélico-centrífugos é comum realizar-se,

a ariação de vazão por meio de registros tipo borboleta ou tipo veneziana, com lâminas paralelas,

CU)~nclinação se pode graduar manual ou automaticamente. Quanto maior for a obstrução causada pelo(

tegIstro,maior será a perda de carga e a altura de elevação necessária para atender à mesma, de modo

queo ponto de funcionamento se deslocará para uma posição correspondente a uma menor vazão. Às1

vezesse traçam a curva característica do sistema sem incluir o registro e a curva característica correspondente

aoregistroapenas. .

Pode-se então analisar a variação da vazão em conseqüência da atuação do registro. A Fig. 10.28mostra

quesenão houvesse o registro, o ponto de funcionamento seria P

A medida

que a

válvula vai sendo fechada, o ponto se desloca para

p , p.

etc., e a vazão passa a

I

...

H - v2

- l + l, + --=

ou

2g

H.

=

1

+ . V1

2g

H

o

H'

H t

H 1

H



-

190

VENTII.AÇÃO INDUSTRiAl.

H

GU ~R

o

Flg . 10.28 Regulagem da vazão do s is tema de utos

com o emp rego do r eg is tro .

o' o

Q', Q e tc ., at é que, c om o r egi st ro todo fe chado, a curva do enc anamento coin cid e com o ei xo da s or denada s

H (condição de shul-of ). '

A vazão em um sistema pode também ser a lt erada variando -se o número de rotações do eixo ,

sej

pel a subst it ui ção do mot or , s ej a pe lo emp rego de um va ri ado r de velo ci dade mecãni co , ou f lu idod in âmico,

ou de polias extensíveis. Pode-se ainda empregar motor de CC variando o campo indutor ou de AC do

tipo adequado (variando a resistência rotórica dos motores a induçâo com rotores bobinados; regulando

a tensão de motores de gaiola de esquilo e outros processos mais modernos, como é o caso da variação

da freqüência da corrente).

H

Fig . 10.29 Var iação da vazão Q de um sis tema pelavari ação

do número de rotações por minuto do venti lador.

,

L_'.-

O' o O

,'11m

No caso de ventiladores axiais, existem modelos de pás ajustáveis, de modo a permitirem, conforme

o ângu lo de ca la gem. a des car ga pr et end id a. A regu lagem é fe ita com o vent il ador par ado . Como exempl o,

temos o Ven til ador VAV, da Hig ro tec .

Suponhamos que o projeto inicial tivesse previsto um ponto de funcionamento PI com uma vazão Q

mas que alterações no projeto do sistema tenham modificado a curva SI para a situação S,. conforme mostr

a Fig. 10.31, para a qual a vazão Qz é menor que a vazão Q, desejada. Para restabelecer a vazãoQI'

podemos recorrer a uma das seguintes soluções:

'~']\r

a) aumentar o número de rotações do venti lador. mul tipl icando-o por

~ .

O ponto de funcionamento passará

Qz

.aserrl;

'''f.

Ven ti lado r Vane axi al p rovido

de veias dlrecionais ajustáveis

PASSO AJUSTÁVEL

Permi te g ra nd e v ar ie da de d e

vazOes e p ressOes

VENTILADORES 191

Escala de posicionamento

da palheta

~

:r,

I')

, &.Wi

~

CALOTA

Comseu formatoaerodinâmico

guiao ar par a as palhe tas e

protege as partes internas de

montagem do rolar

PALHETA

Emaluminiofundido,comperfilaerodinâmico,

usinada com precisão para ajuste aocubo.

Disponfvelem 6 e 12palhetas

fII. 10.30 Ventilador Super Vaneaxial de pásajustáveis - VAV. volume de ar variável. Fabricante: Higrotee.

.1:.

02

01

b)aumentar a altura estát ica H do venti lador (conseqüência do caso anter ior) , segundo a razão (~:J;

c)aumentar a potência do venti lador (usar um de maior potência) segundo a razão (~:r Ao aumentarmos

apotênc ia , est aremos aumentando o H e obtendo o ponto de funcionamento p',. com o qual se res tabe lece

o valor Q.. .

~-~~

Q

Fig. 10.~1 Manutenção da vazão Q, pela variação do

número de rotações n, quando ocorre alteração no traça-

do do s is tema e a curva carac te rí st ica passa de SI para

S2'



192


10.13 OPERAÇÃO DE VENTILADORESEM SÉRIE E EM PARALELO

10.13.1 Operação emsérie

Quando se necessita de uma pressão relativamente elevada no sistema, pode-se recorrer à associação

de ventiladores em série, designados como ventiladores de dois estágios (p. ex., NEU Aerodinâmica), mas

pode-se, em certos casos, realizar a montagem de um ventilador insuflando ar na aspir.ação de outro, sel11

dificuldade.

Normalmente se usam ventiladores iguais, embora, dependendo do ponto de funcionamento dos dois

ventiladores no sistema, seja possível utilizá-Ios de capacidades diferentes.

A pressão resultantede dois,em série,é o dobro da de um (não considerandoas perdas), de m do

que se somam as ordenadas das curvas dos dois venti ladores para se obter a curva resultante dos doisel11

série.

Vê-se pela Fig. 10.32 que a curva do sistema intercepta a curva resultante em uma ordenada que não

corresponde ao dobro da a ltura de e levação obt ida com um ún ico vent il ador . Há , po rém, um aumento

navazão resultante, que passa de Q para Q..

Com um ventilador obtemos

H

e Q,e com doisem sér ie ,

H

<

2H

e Q' <

2Q.

H

o

Flg. 10.32 Operação de dois venti ladores em série .

10.13.2 Operação emparalelo

Certas instalações de ventilação industrial operam em uma faixa de variação de vazão diffcil

às vezes

de s er at ingid a com a u ti li za ção de um úni co ven til ador. Recor re -s e en tã o à a ss oci ação em par al el o dedois

v ent il adore s. Teo ri camente a vazão dup lic a pa ra um mesmo valo r d a p re ss ão e stá ti ca , d e modo que o t ra çado

de curva r es ult an te do func ionamento de dois v en til adore s se r eal iz a s omando a s abs cis sa s (v alo re s do

Q

correspondentes a um mesmo valor de H. A Fig. 10.33 mostra que com um único ventilador o ponto de

H

~II.

o

111

Fig. 10.33 Associação de dois ventiladores iguais,

empara

leio, l igados a um sistema de dutos.

,... ,.

,

VENTILADORES

193 (

(uIlcionamentoseria

A,

com uma vazão Q, e que com dois, o ponto ser ia

A ,

com uma vazão

Q ,

a qual (

t

inferiora 2Q.

(

Existem ventiladores com rotores de entrada bilateral equivalentes a dois rotores de entrada unilateral

e,portanto, com as v antagens de grandes vazões q ue a i nstalação em paralelo proporciona. ,

{

OC DE

ASPlRAç.(O

REC L

-

-

SPIR ÇÃO

IIC.lO.34 Ventilador centrífugo com entrada bilateral, isto é, com dupla aspiração.

10 .14 EFEITO DA VARIAÇÃO DADENSIDADE SOBRE O PONTO DE OPERAÇÃO

\

A alt itude local e a tempera tura de operação dos gases afe tam o valor da densidade . A variação da

densidade8, embora não afete a vazão volumétrica, afeta, contudo, a descarga em massa p.(massa escoada

naunidade de tempo), a altura manométrica e o consumo de potência. Assim, teremos.

Supondo Q = constante

A den sid ade / ) é p roporc ional à mas sa e scoada na un idade de tempo p..

I ~ -~ I 110.341

I ~

. ~

I 11035

(~ = ~ I 11036

~

AsTabelas dos fabricantes são elaboradas para o chamado r p rão (1' = 1,2kgflm3)na temperatura

de21,I'Ce ao nível do mar (760mmHg).

A densidade é

peso da unid ade de vol ume

10.37

1,2

l'

1,2

/) =

. (

A dens id ade nas cond içõe s norma is s er ia 8 = 1,2 + 1,2 = 1

,

Como a densidade varia diretamente com a pressão barométrica, para se achar os valores de H e N

(

,...~,



I.i


corrigidos, basta multiplicar os valores referentes ao ar padrão pela densidade do ar no local da instalação

do ventilador.

A variação da temperatura afeta a densidade do gás, a qual é inversamente proporcional à temperatu~

absoluta.

Como a pressão manométrica e a potência consumida pelo ventilador dependem da densidade 11e do

peso específico 1 ', temos que fazer a correção para verificar como funciona o venti lador que é projetado

para condições-padrão, quando submetido a outras condições. Uma vez determinado o peso específicodas

novas condições, calcula-se a densidade 11dividindo por 1,2, e aplicam-se as relações de proporcionalidade

de

H

e

N

em função de 11.

EXEMPLO 10.8

Determinar o peso espec íf ico e a dens idade do ar quando a tempera tu ra é de 3S 'C numa local idade

onde a pres são a tmos férica é de 670 mmHg. Um venti lador que opera em cond ições padrão com

H

'

200 mmHzO e

N

= 5 cv, com que valores operaria?

Solução:

a) Correção do peso espec íf ico do ar padrão, que é de 1,2kgf /m3para a temperatura de

2D-C

quando

esta passa a 3S'C:

273 + 20

x 1 ,2 = 1 ,14kgf /m3para 35'C.

273 + 35

b) Correção do peso espec íf ico para o novo valor da pressão a tmos férica , que é de 670 mmHg ao invés

de 760mmHg:

670

-

x 1,14 = 0,886kgf/mJ

760

Tabela 10.3 Densidade e pressão baromét ri ca para vár ias a lt it udes .

Ar normal a Omet ro de al ti tude

A dens id ade nas condições -p ad rão é de 111= 1,0. Nas novas condições, será:

0,886

~ =

-

= 0,740.

1,2

c) Nova altura manomét ri ca

~ 0,740

Hz

= HI . - =

200 x

-

81 1,00

d ) Nova potênc ia mot riz

148mmHg.

VENTILADORES

195

10.15 INSTALAÇÕESDE VENTILADORESEM CONDIÇÕES PERIGOSAS

Nas indústrias, os ventiladores muitas vezes devem operar em ambientes contendo vapores, líquidos,

gasese poeiras inflamáveis. Os motores elétricos que acionam ventiladores em certos processos petroquímicos

edeprodução de celulose, por exemplo, devem atender a especificações rigorosas para que não venham

aprovocarou a propagar fogo e explosões.

10.15.1 Atmosferaslocais perigosas

10.15.1.1 Gases e vapores

A pres ença de gase s e vapo res in fl amáveis const it ui uma s ér ia pr eocupa ção nas med idas p reventi va s

aserem tomadas contra incêndios , ent re asquai s aquelas que se rel ac ionam com a espec if icação dos venti ladores

eseus acionadores.

Existem certos parãmetros que orientam o projetista e que dizem respeito ao risco que vapores e gases

oferecem à i rrupção e à propagação de um incêndio. Vejamos os princ ipai s:

a)

ponto de fulgor

Vem a s er a mais bai xa tempera tu ra a par ti r d a qua l um lí qu ido emite vapor em quant id ade s ufic ien te

para provocar um

flash

ou centelha quando a superfície é exposta a uma chama que não

heg a elevar

aprec iave lmente a tempera tura do l íquido. Exi st em espec if icações quanto ao modo de ensaio a ser rea li zado,

c om o f im de e st abele cer o val or do pont o de f ulgor .

Sua de te rminação é f ei ta segundo o método br asi le ir o MB-50, d a ABNT.

Tabe la 10 .4 Pont o de f ulgor para

algumas substâncias

Combustível

Ponto de fulgor

'C

-60

-41

-26

-18

-13

- 9

-40

-34,5

-49

Butano

Éter etílico


Acetona

Benzeno

Álcool etílico

Gasolina, 71 de octana

Óleo diesel

Querosene

i

;0 Pontode ínflamação ou de combustão

Vem a ser a temperatura acima da qual toda a mistura de vapor (ou de gás) e ar se inf lamará

mantendo uma combustão contínua durante 5 segundos. Não tem uma relação direta com o ponto de

fulgore depende até certo ponto do agente que provoca a inflamação.

Quando o ponto de inflamação tem valor baixo, como ocorre com o sulfureto de carbono, que se

inf lama a cerca de 120 'C, exi ste o r isco de que se inf lame com o s imp les aquec imento de um motor

elétricoou a existência no local de uma tubulação de vapor.

IC)

Limitesde inflamabilidade

Se a faixa correspondente ao valor da concentração do gás ou vapor no ar for grande, como ocorre

como hidrogênio (4a 74 ), o perigo se toma extremamente grave. Se a faixa ou margem for pequena,

o riscoé reduzido. Deve-se analisar cuidadosamente essa margem, consultando dados pertinentes.

10.15.1.2 Aerossóis e poeiras

.O perigo da presença de aerossóis em suspensão é análogo ao dos vapores, porém a inflamação pode

ver if icar -seabaixo do ponto de fulgor, caso a fonte calor íf ica que produz a inf lamação possua energia suf ic iente

-~~as~~

.

Já Ocorreram incêndios provocados por nuvens de poeira de carvão e, em certos casos, até explosões.

~presençade pó de carvão no ar não produz diluição no oxigênio disponível para a combustão, ao contrário

deque ocorre com a formação de misturas explosivas no ar. Por isso, embora não aparente, a mistura

~ó decarvão pode proporcionar combustão degrande potência.

8 z 0,740

Nz = N1 . - = 5 x - = 3,60cv.

li. 1,00

Na prática, iríamos escolher um ventilador para estes valores z Nz

Altitude

Densidade

Pressão barométrica

pés

(m)

(mmHg)

-1.968

-600 (minas)

1,060

805,0

-984

-300 (minas)

1,030

780,0

O

O(níveldo mar)

1,000

760,0

1.000 305 0,962

731,5

2.000 609

0,926

704,0

2.500 762 0,909

690,8

3.000 914 0,891

677,6

4.000 1.220 0,858

652,2

5.000 1.524 0,826 627,8

6.000 1.829

0,795

604,2



J

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196


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VENTILADORES

197 (

(

~

Devem-se tomar precauções com certas poeiras metálicas, como as de magnésio e de alumínio, cuja

IlSinagempresenta, portanto, certa periculosidade.

Existem normas que estabelecem exigências quanto- à capacidade que os motores devem ter para não

dC/lagraremum incêndio e para resistirem a explosões (British Standard, 229/1957,por exemplo).

10.16 RUÍDO PROVOCADO PELO VENTILADOR

Em gera l, o s vent il adores de a lt a rotação provocam um níve l de ruído maior que os de baixa , pe la

lJ3Íorreqüência da vibração do ventilador, caixa e suportes.

Velocidades de escoamento elevadas nosdutos ocasionamtambém aumento do nível de ruído noambiente.

A Norma Brasileira NB-IO/1978 fixa níveis de ruído permissíveis, expressos em decibéis (ver Tabela

10.6).

Tabela 10.6 Nívei s de ruído permiss ívei s,

segundo a NB-IOl1978

Obs.rvações:

dBa - É o nível deruído lido na .seala A de um medidor

de nívelde som, que, pormeio deum idlro eletrônico. despr.-

za ruídos de baixa rreqü~neia que, devido à baixa sensibi-

lidade nesta raixa, nio sio perceptíveis pelo ouvido humano.

NC- É o valor obtido nas curvas d. NC, quando traçamos

o gri fi eo dos n ívei s m.d idos em bandas de o it ava de r .e ,

qü~ncia.

- O nívelde ruído deveser medido em5 ponlosdo ambiente

01,2 m dopi so .

F on : A SHRA E Gui de 1976 - S1sIems Capo35.

I

Uma das manei ras de reduzir a propagação da v ibração da ca ixa do vent il ador no du to é interca la r (

entre~bos uma ligação ou guarnição elástica de borracha. Outra, que pode ser adotada em conjunto com

I

' ~~ tenor. consis te em co locar um

atenuador de ruldo

na boca de aspiração e insuf lamento de venti ladores

'Xial s.A Fig . 10.35 mos tra as espec if icações do atenuador de ruído t ipo

ZFKlZF

da TROX.

---L.-

...

Finalidade do local dBa NC

Residincias

Casas particulares (zona urbana)

30-40 25-35

Apartamentos

35-45

30-40

Escril6rios

Diretoria

25-35

20-30

Sala de reuniões

30-40

25.35

Gerência

35-45 30.40

Sala de recepção

35-50 30.45

Escritórios em geral

40.50

35-45

Sala de computadores

45.65 40-60

Banheiros e toaletes

45-55 40.50

Restaurantes

40-50 35-45

Lanchonetes

40-55 40.50

Lojas de muito público

45-55 40.50

Supermercados

45-55 40-50

Bibliotecas

35-45

30-40

Salas de aula

35-45

30-40

Laboratórios

40-50 35-45

Areas de produção

Exposto durante 8 hldia

< 90

Exposto durante 3 hldia

< 97



198


--E3~D

~-

Na t a be la a o l ad o s ão i nd ic ad as a s p ri nc i-

pais caracterist icas técnicas

Execução:

Carcaça envolvenl a ext er io r em chapa de aço

galvanizada. internamente chapa galvanizada

perfurada com véude vidro posterior. O espaço

e nt re a s c ar ca ça s é p re en ch id o c om mat er ia l

acúSlico.absorvente e incombustlvel.

Aconexão efetua-se mediante colarinhos curtos

com Ilangas . O t i po ZFKtem um núcleo cón ico

rev8stidocom chapa perlurada. preenchido com

material acuslico.absorvente e Incombustlvel .

o t ipoZFé igual ao t i po ZFK,porém sem núcleo.

Reservado o dire i10 de modificaçOes.

Caracterf.tlca8 construtivas:

TlpoZFK

A s el eç ão c io s t am an ho s C OI Te sp on de a os d ia

metros nonnatizados conforme normas D IN . D e. .

mo à f or ma cOnk: a d o n úc le o e às s uas ext remi

dades esféricas oonseguiu se uma fonna aaro.

d in am ic a q ue p ro vo ca p ou ca p er da d e p re ss ao .

Arelação ent re o diâmetro d o n úc le o e o diâme

troexterno é de 0.63 aproximadamente. Aseção

l iv re m fn ima d o a ten uad or é d e 60 %.

Tipo

ZF

A perda de press ào é dos prez lv et .

~

F ig . 10.35

Atenuador de ruído tipo

ZFKlZF,

da TROX.

A Hurner do Brasi l Equipamentos Técnicos Ltda. , apresenta em seu catálogo

Ventiladores Radiais Incorro-

síveis - Dados Técnicos, Seleção e Dimensionamento,

um excel en te e st udo sob re Aná li se do Nível Sono ro

e escolha do ventilador que atenda ao nívelsolicitado.

t

j

I.

I

11

;.

I

1

-,

Ventilação Local Exaustora

11.1 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA

I

I'

Existem contaminantes que, por sua alta toxic idade ou pela elevada concent ração e quant idade produzida ,

não podem se r d is per sados e d il uídos na atmosf er a amb ien te por um si st ema de venli la ção gera l. Aquel es

que trabalharem no local, em um tempo maior ou menor, poderão vir a sofrer as conseqüências em seu

organismo da agressividade daqueles vapores , gases , fumos e poeiras produzidos nas operações ou processos

i ndustr ia is , não obs tante a redução da concentr aç ão obtida com uma t roca contí nua de a r.

A sol ução par a evit ar que os contaminante s se e spa lhem no a r consis te obv iamen te em captá -I os j un to

à fODle que os p roduz, de modo a que' não s e e spalhem pelo r ec in to e não venham sequer a a fe ta r o oper ado r

do equipamento onde são formados.

Uma ins ta lação local exaus tora possui essencialmente as seguintes par tes:

-

captor,

dispositivo de captação do ar que contém o contaminante, colocado no local onde este se

origina;

- ventilador,

capaz de produzir a rarefação ou depressão, graças à qual o ar contaminado se desloca

do caplor até a entrada do venti lador, e a pressão posit iva, a fim de que esse ar saia do venti lador

até a atmosfera exterior, ou aosfiltros ou outros equipamentos de tratamento. Ao invésdo ventilador,

alguns sistemas utilizam venturis hidráulicos para formar o vácuo e lavar os gases;

- rede de dutos,

que conduzem o ar contaminado do captor ao venti lador e deste ao exterior ou aos

equipamentos ou sistemas de tratamento.

- coletores de partículas, filtros, lavadores de gases e vapores, precipitadores eletrostáticos ou outros

dispositivosque retenham aspartículas ou dissolvamos gases,impedindoque sejam lançadoslivremente

na atmosfera. Algunstipos são colocados antes do ventilador, e outros, apóso mesmo.

A Fig. 11.1 mostra como, em uma instalação local exaustora, variam as parcelas de energia. Vemos

representado um captor ao qual o ar contendo vapores se dirige para o ponto

A

(boca de entrada do captor)

em virtude da pressão negativa nele reinante (pressão negativa = pressão inferior à pressão atmosférica

local).

Como conseqüência da depressão queo ventilador estabelece em suabocade entrada, a pressão atmosférica

em

A,

sendo superior à pressão em

E,

fornece a energia para que o ar com o contaminante se desloque

entre essas posições

A

e

E,

vencendo asperdas de carga ao longo do duto, ao longo das curvase no interior

do lavador. O ar, penetrando no venti lador, recebe das pás do mesmo a energia cinética e potencial de

pressão graças às quais sai em

F

e pode escoar no du to de recalque a té a ting ir a boca de saída de uma

chaminé

G ,

onde volta à pressão atmosférica com uma energia residual de saída devida à velocidade com

a qual seacha escoando no trecho final do duto

F-G.

O coletor de part ículas ou lavado r, em cer tos caso s, ao invés de f icar na l inha de aspi ração, i sto é ,

na linha de pressão negativa, ficana linha de pressão positiva, após o ventilador.

O dimensionamento dos dutos e a determinação das grandezas básicas do venti lador se realizam de

modo análogo ao que vimos para o caso da ventilação diluidora forçada, e assim, daremos algumas indicações

quanto aos captores, separadores e lavadores, e consideraremos, depois, o sistema com todas as suas partes

componentes. Na prática, traça-se primeiramente a linha

PD

da pressão dinãmica. Em seguida, a curva

PT

correspondente às perdas de carga . Por f im, a curva

PE,

subtraindo das ordenadas da curva

PT

as

ordenadas da curva

PD.

O projeto do sistema de exaustão começa pela escolha do captor. Passemos ao seu estudo.

Tamanho

Seção Carcaça

Flanges

Peso

[m')

(mm)

I (mml

aprox.

kg

A 121<1,

L. I2ID.

I2Iklr;xl2ld bxs

ZFK

ZF

250

0.049

252

400

456

14 11

315 0.078

318

500 523

17 13

355 0.099

357 560

563 22 17

400

0,126

400 630

603 31 22

450

0,159

449

710 653 40 31

500

0,196

503

800 708 49 35

560

0,246

565

900 173

60 42

630

0,311

634 1 .0 00

838 70 50

710

0,395

711

1.120 919 82 56

800

0,501

797 1.250 1.004 95 70

900

0.636

894 1 .4 00

1.099 110 82

1.000

0,785

1.003

1.600

1.209 130 95

1 .1 20 0 .9 83

1.126 1.800

1.335 150 110

1.250

1 .2 27 1 .2 63 1 .9 80

1.468 175 130



200


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I

VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA

201(

11.2 CAPTOR

11.2.1 Conceituação

~

s

co

..

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...

.g

os

>

.

e

8

I o

captor

é uma peça ou dis po si tivo no qual , pe Ja d ife re nç a de pr es sões entr e o a r ambien te e o ex is ten te

I 00c ap tor , es tab el ec e- se uma co rre nt e pa ra o i nt eri or do mesmo. A cor re nte gas os a pr os segue pe los du to&

a t6oven til ador . Por tan to , p ar a que haja velo ci dade de e scoamen to, é nece ss ár io que no in te rio r do c ap tor

eXistauma certa rarefação, isto é, vácuo parcial ou depressão.

É preciso levar em consideração duas velocidades:

- a velocidade de escoamento ao longo dos dutos e I

- a veloc idade segundo a qua l o ar com as par tí cu la s, os vapores ou os gases se des loca do local

onde estes contaminantes estão sendo produzidos até a entrada do captor. É necessário induzir a

formação de uma cor ren te de a r no sen ti do desde o loca l de formação do poluent e a té a boca do

captor, de modo que o contaminant e s iga est a cor rent e, não se espalhe pelo rec in to e não a fe te

o próprio operador junto ao equipamento gerador do contaminante. Deve-se ter cuidado para que

outras correntes de ar que se formem no recinto (devido a janelas, por exemplo) não prejudiquem

o fluxodo contaminante até o captor.

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g

VELOCIDADE NO DUTO

AR COM

POLUENTE

CAPTOR

VELOCIDADE NO CAPTOR

-

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AN/

'-- AR

'.' . .,.,.~. VE~OCIOAOE DE CAPTURA

. ~~,,

- -

BACIA COMLIBERTAÇÃO

DE CONTAMINANTE

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i

.

õ

Flg. 11.2 Captor t ipo coifa.

,

As partículas contaminantes, de acordo com sua natureza e seu grau de periculosidade, deverão ser~

induzidasa des locarem-se para o captor com uma cer ta veloc idade

V,

denominada

velocidade de cap tura

st

velocidade V i rá depender da velocidade de deslocamento do ar no sentido do captor, e portanto dat

velocidade

Vo

à entrada do captor e

v

(ou

vd)

no du to que se s egue ao cap to r.

No cas o mais simp le s. a ve loc id ade de capt ur a é proporc ionada pe la d ife re nç a entr e o peso es pe cíf ico (

doa r rei nante e o dos ga se s ou vapo re s p roduzi do s. É o que sucede em um fogão ou em cubas de aquec imen to

ondeo calor reduz o peso espec íf ico dos gases e vapores e est es adqui rem a força ascensional para ent ra rem~

nilll lacoifa, por exemplo, e seguirem daí para o exterior.

. Nama io ria do s c aso s is to não ocor re , ou pe lo menos não ocor re nas cond ições ne ces sá ria s a uma r emoção'

I IDedia tados contaminantes produzidos. Tem-se que recor rer, como já dissemos, a um venti lador ou out ro(

Itc ur sopara cri ar a r are fa ção que induz a a fo rmação de uma cor re nte de e scoament o de ar para o in ter io r

ocaptor.

Em casos especiais, existe uma produção de partículas com grande velocidade inicial, e dispõe-se 01

c ptorde modo que as par tí cu la s a e le se d ir ij am naturalmente. E o que sucede no caso do esmeri l (Fig..

11.3) ,da pol it ri z, de cer tas l ixadei ras, ser ras c ircula res e tc . Não se dispensa evidentemente a necessidade~

dararefação na boca de entrada do duto para que se estabeleça a corrente de ar. .

Os capt or es colo cado s junto ao s equi pament os de um rec in to re ali zam uma extr aç ão de ar do ambi en te,~

~ lIIodo q ue de fora do recinto o ar irá penetrando por janelas e portas à medida que vai sendo exaurido.

l abelece.se no rec in to , de um cer to modo, uma venti lação geral . Poderá haver em cer tos casos necessidade(

derecurso a uma ins ta lação geral d iluidoca , natural ou induzida , s imul taneamente com a local exaus tora .

I

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YJ.mOS:8Y

OysS:J1I4



ZOZ


APTOR

CAPTOR

Flg . 11.4 Captor com abas.

V

é a velocidade

de captura, v é a velocidade de escoamentono

duto.

Fig. 11.3 Captor para esmeril .

11.2.2 Velocidadede captura

É a velocidade V que deve ter a partícula contaminante localizada a uma distância x a f im de que

não obstante seu peso, possa deslocar-se até o captor. Corresponde à velocidade do ar, no ponto emq~

se acha a partícula, capaz de imprimir à mesma o desejado escoamento.

Tabela 11.1 Velocidade de captura de contaminantes V (ou Ve) segundo o ACGIH Industrial Ventilation

Guide - 1972

,,_........

~;----.

~


Z03

v

Em certas operações mecânicas são produzidas partículas de vários tamanhos e pesos. Algumas, por

Ifavidade,caem logo em algum receptáculo ou bandeja, ao passo que as mais leves são arrastadas pela

~rren tede ar no sent ido da boca do captor . A velocidade que o ar lhes impr ime é a refer ida velocidade

4 captUra.

e E necessário, no início de um projeto de exaustão mecânica, determinar-se a velocidade de captura,

poi sa ~ar ti r da mesma e do t ipo de captor apl icáve l ao caso é que se procede ao dimens ionamento da

iIIstalaçao.

A Tabela 11.1 fornece os valores das velocidades de captura V conforme recomendado no ACGIH

IndustrialentilationGuide,1972.

11.2.3 Cálculo daperda decarga do ar aopenetrar nocaptor

11.2.3.1 Coeficientede entrada

As tr aj etó ri as c on sti tu íd as p el as p ar tí cu la s f lu id as ou só li das em e scoamen to s of rem uma mod if ic aç ão

sensíve lao penet ra rem na boca de um captor (Fig. 11.5) .

O vácuo ou rarefação que existe no tubo faz com que a veia fluida se contraia, e esta contração é

máXimanum ponto B a uma cert a di st ân cia d a entr ad a A (vena contracta).

No ponto M reina a pressão atmosférica.

À medida que o fluido escoa de A para B, uma part e d a ener gi a de p res sã o (a tmos fé ri ca ) ou p res sã o

es tá tic as e convert e em energ ia ci nét ic a ou p re ssã o d in âmic a, e a p art ir do ponto B, uma par te dessa pressão

d in âmic a se conver te novamente em p re ss ão es tá ti ca. S imul ta neamente com e ss as c onve rs ões , o cor re uma

perd de energ ia ou de carga , poi s nem toda a energia devida à p ressão a tmos fé ri ca se converte em

pressão dinâmica. Esta perda é da ordem de 2% do valor da pressão estática durante a fase de conversão

depar te dessa energ ia (de pressão est át ica) em energia c inét ica ou dinâmica. Na fase imediat a, de conversão

depar te da pressão dinâmica

h.

em pressão est át ica

p

há uma certa recuperação de energia de pressão,

a qual n ão é t ot al, d ev ido à perd a de c ar ga.

~m razão das perdas devidas à conversão de pressão, ocorre uma redução na vazão no tubo ou captor,

ces ta redução é carac te ri zada por um coefi ci en te C, dénominado coeficiente de entrada. Rep res ent a a ra zão

..

CJ

ã:

'.,

...

...

o

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Pecop or P

T .. , -

ALTURA REPRESENTATIVA DA

OU ALTURA DINAMICA hy

VELOCIDADE

o

...

.,

13

a:

Q.

PERDA DE CA RGA DE M . C , àp

REPRESENTATIVA DA PRESSÃO

=

DE PRESSÃO ESTA TICA

P. ou

t

11g.11.5 Variação das alturas representativas da pressão na entrada de um captor cilíndrico.

~ i~*

Condição de formação

Velocidadesde

do contaminante

Exemplos

captura m min

Libertado sem velócidade ini- Evaporação em tanque; desengraxamento; eletrodeposição

15a30

cial, em arparado

Libertado com velocidade

Cabines de pintura à pistola; enchimento intennitente de recipientes;

30a60

baixa em ar emrelativo repo ,-

transferência de material em correias transportadoras de baixa veloci-

so

dade (60m/min); soldagem

Produção ativa em zona onde

Cabines de pintura; separação e limpeza de peças fundidas portrepida-

60a 150

o a r se acha em mov imen to

ção: britadores, peneiras; pontos detransferência de esteiras transpor-

rápido

tadoras com alta velocidade (maior que 60 m/min) enchimento de

barris

Libertado com velocidade ini-

Esmerilhamento; limpeza e jato de areia

150a 600

cial elevada em zona de inten-

so movimento de ar

Máquina de empacatamento

Na faceda cabine

15-30

Com fluxo descendente

22-45

Aberturas no envoltório

30-120

Pintura a pistola

Na faceda cabine. Depende dotamanho e da profundidade da cabine,

30-60

do tipo de trabalho etc.

Cerãmica

- Mis turador

No ponto deorigem

150

- Quebra do biscoito

No ponto de origem

220

Solda de prata

Na face da cúpula

30

Banhos

- Desengraxante

No ponto de origem

15

- Decapagem No ponto de origem

22-30

- Eletrodeposição

No ponto de origem

15-30

- Têmpera

Na face da caifa

30

- Vapor

Nopontode origem

23-30

-

Soldagem elétrica

No ponto de origem (para coifa suspensa)

30,60

Na face da cabine

3



206


Logo, a vazão se rá

I

Q o S C,~ (~ ).(~)

I B

o pesoespecíficoY

do ar é dado por

I 'o

T

I ~m-'] I G

ou

1,0 i9hl B

L = pressão do ar exterior, expresso em mmHzO.

'Y

O peso espec íf ico do mer cúr io é 13, 6 vezes ma io r que o da ágJa .

Hb =

760 mmHg

=

10 .330 mmHzO ao n ível méd io do mar .

EXEMPLO 11.1

Detenn inar o peso espec íf ico do ar em um local onde a pressão a tmosfér ica é igua l a Hb

= 9,15m

ca e a alt itude é de 850m, sendo a temperatura ambiente de 15'C.

Solução:

Sabemos que 10,33 m ca correspondem a 760 mmHg. Logo, 9,15 m corresponderão a 673 mmHg.

Mas 'YHg =

13.600 kgf1m3.

Portanto, o peso específico do ar a 673 mmHg e a 15 C s erá, de acordo com a equação 11.6:

p

=

'Y..=

R. T

0,673 x 13.600

29,27 x (273 + 15 )

1,085 kgf1m3

11.2.3.3 Perda de carga

Chamemos de Ap a perda de carga na ent rada do duto. A pres são estát ica (em valor absoluto) éa

soma da pressão dinâmica h. com essa perda de carga Ap, ou seja, a energia de pressão se transfOrJl\a

em pressão dinâmica h. e em pressão para vencer perdas de carga Ap.

I

(P~,_o (~L.h.+Ap I

G

Subst ituindo na fórmula 11.1, t eremos

~

.

~ h.

C = -ou<..:=-

. h.+Ap . h.+Ap


207

perda decarga Ap, será, portanto,

h.

.

A

p

= --h

~ .

OU

r

o (1 ~~ . h.1 1 9 I

Façamos

~. ~~ I 1 10 I

VZ VZ

Féofatordeperdadecarga.Multiplicando-oporh.= - 'Y,ou - (emmmHp),obteremosaperda

2 g 16,34

decarga Ap. Algumas tabelas dão, a lém do va lo r do coefi ciente de ent rada C .. di re tamente o valor de

F(verFig. 11.23).

Portanto,

I

Ap

= F.h. I

(mmHp) 111.11 I

11.2.4 Insuflação e exaustão

Suponhamos umventilador ligadopor umduto aum captor circular e,por outro, auma oc de insuflamento

t m ém

circular e de mesmo diâmetro d (Fig. 11.6), Admitamos que as velocidades tanto à entrada do

captorem

e

quanto à saída do duto em

S

se jam as mesmas e iguai s a 3 .500 pés por minuto .

No caso de exaustão, a uma distância igual ao diâmetro

d,

a velocidade de uma partícula de ar fica

reduzidaa aproximadamente 10% da velocidade de ent rada

v, =

3. 500 fpm, is to é , se rá de 350 fpm.

Tratando-se de insuflamento, a redução da velocidade aos mesmos 350 fpm oeorrerá a uma distância

de S igual a cerca de 30 vezes o diâmetro de saída

ds.

supos to igua l ao de en tr ada

d

dependendo essa

distânciada fonna do i o de saída do local ( requinte ).

INSUFLAMENTO

Vs: 35 fpm --'-.-' , Vb=35 fpm

E==-=-=---=-- i b

I ~;d I

V : 3 5 f pm

EXAusrÃo

11g.11.6Velocidades à entrada e à saída dos dutos.

~



Z08


11.2.5 Estimativa da vazão a ser atendida peloscaptores

11.2.5.1 Vazão de aspiração em bocas planas, circulares ou quadradas

o ar se dirige para a boca de aspiração vindo de todas as direções. Representemos na Fig. 11.7uma

série de linhas de igual velocidade de escoamento. A superfície gerada pela rotação de uma dessas linhas

em torno do eixo geométrico do duto é uma superfície eqüipotencial de velocidades. As linhas traçadas

normalmente a essas superfícies são as trajetórias ou linhas de fluxo de partículas, segundo o plano que

se está considerando. A Fig. 11.7 mostra que a velocidade de captura decresce com a distãncia da partícula

em relação à boca de entrada do captor. No caso de boca.circular sem flanges, Fig . 11.7a, vê-se que há

uma captação do ar que f icapor t rás da boca , o que é evi tado se a boca possui r f langesou abas late ra is

(Fig. l1.7b).

O problema que normalmente se apresenta consiste em, uma vez definida a velocidade de captura

V

(Tabelas 11.1e 11.2) e conhecida a distância

x

do ponto de formação do contaminante até a boca do captor

de diâmetro conhecido, calcular-se:

a) a vazão necessária à obtenção da velocidade de captação necessária e

b) a perda decarga naentrada dotubo.

Vejamos estes dois aspectos da questão.

L') Cálculo da vazão Q necessária

Sejam

Y

S

x

Q

= Y, a veloc idade de captura no ponto m (m . S-I );

á re a d a se ção do tubo (m2);

d is tâ nc ia do pon to de capta ção à boca do t ubo (m)

x

os;1,5

D);

= vazão no tubo (m3 . S-I).

Demonstra-se que

I

Q =

10xZ+S).Yc I

[m3.s-1] 111.121

Est a f órmul a é ap li cá vel também a boca s re ta ngula re s n as quai s o comprimen to s ej a menor que 5 vez es

a largura (

~

)< 0,2.

o

o '0

'$

' IA S D E

IALVELOCI

~

wOQ

~

Õ

g

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~

.~

ã

'$

000

OC C IR CUL AR C OM FL ANG E

( b)

'00

80CA .~IACULAR 5E' FLANGE

(o)

Fig. 11.7 Bocas de aspiração de ar.

,

VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA 209

li'

~ I

I

I

D

.1

x

1 V

.Vc

M

Flg. 11.8 Captor cilíndrico.

A boca do t ubo c ap to r s endo c ilí nd ri ca c om fl ange , a v azão Q s er á dada por

I

Q

= O,75 10xZ+S).V I [m3.s-IJ 111.13 I

onde

s

= '1fd'-

4

L .

Para o duto retangular comabocatendo

-

< 0,2(C = compnmento;L = largura),teremos:

C

semflange:

I

Q = 3,7.x C.y

I

com flange:

I

Q = 2,8.x C.Y

I

11.2.6 Captor cilíndrico

Cons id er emos um capt or c ons tit uí do por um dut o c ilí nd ri co . O coef ici en te d e ent ra da é C,

= 0,72.

O fator de perda de carga será, de acordo com a fórmula 11. 10:

l-C: 1-0722

F = . = ~ = O93

~ 0,722 '

Cal cu lemos a per da de c ar ga à en tra da, fó rmula 11 .11.

I âp, = F. h.1

Mas -a pr es sã o di nâmic a no dut o do c ap to r é ( fó rmula 11.2)

BíbliuU~~ca '::entral

I

L.IR I

CAMPUS - Sanlo Ànl1~(o (1:3) j

2

h=-. Y=

. 2g

,;

16,34

-

l)AOE1\

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\

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Á

1

LINHAS De

'LUXO.........

./

,.,),.......



210


D

Hb

v

p.I

Flg. 11.9 Captor cillndrico. O manóme-

tro acusa a rarefação

P..

com 'Y = 1 ,2 kgf/m3 pa ra a r l impo.

Logo,

v = C,' ~2 g . (

E ..

)

,conforme seviuna fórmula 11.4.

i 'Y

captor

Podemos:

- fixara velocidade v eachar a pressão estática nocaptor

(

E ..

)

'Y c:aptor.

- fixar a pressão estática no captor e calcular a velocidade capaz de produzi-Ia.

Conhece.se a vazão Q desejada, a área Sda seção doduto

1TDZ

S

=

- esetem

4

v

=

..R..

S

A pressão no captor

(

..

)

será

uplor

(

p,

)

Y .

VZ

-; captor = C;

2g

Tabela 11 .3 Vazão em capto r ci lf nd rico con fo rme o d iâme tr o e a depre ss ão (vácuo)

da

A

do mesmo, segundo a Ch icago Bl ower ( ver F ig . 11.5 )

VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTOR

A

,'\perdade carga será

E Fh,

= F

~

I

[mma[

1'1141

podemos considerar a fórmula 11.2 em unidades do sis tema métrico ou considerar a vazão em cfm

E ..ou PE em polegadas de HzO e, neste caso, teremos a fórmula 11.15, para o cálculo da velocidade

I

'(

dtescoamentono duto.

['~'C'~I (~) 1 151

Q

= 4.005'S'C,~

Para uma coifa, por exemplo, C, = 0,75, de modo que a velocidade de escoamento no duto será

V =

4.005x 0,75

~

ou

I

y. 3~ ~ I (fpm) 1 161

'Façamosalgumas considerações sobre a variação da pressão ao longo de um duto, usando as fórmulas

1l.l5e:U.16.

I ~ o duro se acha fechado em suas ext remidades

(Fig. 11.10) (trata-se de um reservatório).

Pr. .. lIo Total - Pr I Oo Es atico

:

pres. o Dinômico

38mm H.O

- 38 mm H.O : O

pr...elo dinâmica

.'Ig. 11.10

.

à arestá parado: v

=

O

Pr~SSão total - Pressão estática = Pressão dinâmica

. 't fo caso da Fig. 11.10, temos

~,~mHzO - 38mmHzÜ

=

OmmHzÜ

~~OIO1psi

= 703,6mmH20,omanômetroacusaria38+ 703,6 =

.:,-.'

,~ :::

0,0538psi

Pressão(vácuonecessárioemA)

-

l Hp

t

2

2 '- 3

4

5

Diâmetro d

(polegadas)

v =

16 m

.s,'

v = 19,5

v = 22,6

v = 25,2

v = 27,6

v = 31,8

v=3

3

155cfm

190cfm

220

245

270

310

345

4

275cfm

335cfm

390

435

475

550

610

5

430cfm

525cfm

610

680

745

855

960

6

615crm

755cfm

870

915

1.065

1.230

1.375

8 1.095 cfm

1.340cfm

1.550

1.730

1.895

2.185

2.445

10

1.710cfm

2.095 cfm

2.410

2.700

2.560

3.415

3.810



I

I

1

lil

I

i.

. t,

: i~I

11~1.

IJI:J

2U


2. caso: O duto é aberto nas extremidades e recebe ar insuflado por um venti lador (Fig. 11.11).

Pr.. .llo Total - Pr. ..Go Estático: Pr , o Dlnômlca

_1I=::l~omm

Pr.IIGo dlnãmlca

Ob., :

38 m m H,O . 8 mm H,O

.

30mm

Pt - p. . Pd

30mm HzO co rr ll pond.m a 22 ,1 m .s' Id . . .I oclda d. d o a r

Flg. 11.11

Suponhamos que a vel ocidade do ar no duto seja de 22,1 m .

s-t

= 4.350 fpm.

No primeiro tubo manométrico à esquerda, é l ida a pressão total , igual a 38mmH20. O tubo domeio

mede a pressão estát ica, igual a 8 mmH20. O terceiro medirá a pressão dinâmica, de 30 mmH20. Estes

30mmH20 são a altura representat iva davelocidade de22,1m' S-Ide ar com 'Y= 1,2kgflm3.

De fato: Pressão total - Pressão estát ica

= Pressão dinâmica.

38mmH20- 8mmH20=

30mmHp

3. caso: O duto é aberto nas extremidades

e

o ar é aspirado por um ventilador

nu

das extremidades

do duto (Fig. 11.12).

Pr. ssão Total - Prl .s fto Eltót lGQ s Pr .. sl Io D in âm ica

- 8 mm H,O . (. 38 mmHzOI . + 30 mm HaO

Flg. 11.12

O tubo à esquerda vai indicar uma pressão total negativa (-8 mmH20), uma vez que a pressão estát ica

(tubo manométrico do meio) é negativa (porque existe uma rarefação no duto). A pressão dinâmica, porém,

é sempre positiva. Assim:

Pressão total - Pressão estática

=

Pressão dinâmica

-8 mmHp - (-38 mmH20)

=

+30 mmH20

4.

caso: O duto possui uma coita

em

uma

de

suas extremidades,

e

na outra, um exaustor.

Na ent rada do duto, logo após a coi fa , exi ste uma rarefação, que , para ser obt ida a ve loc idade no

duto, de 4.350 fpm, considerando o coeficiente de entrada C.

= 0,75,deveráatendera:

Velocidade no captor (fórmula 11.16) ,

v = 3.003J f (pés/min)

Para conse gu ir a v elocida de d e 4 .3 50 fpm no duto, d ev eremos t er uma p res sã o

: . ...

V2

(

4.350

)

l'

- 3.0032= 3.003 = 2,098 = 53,3mm


213

l

Pr..são E.tótlca

no Captor

Pr..sOo

Estótlca

Pr.ssOo

Dlnãmica

Prels180

Estótlca

Pr.ss~o ..

Olnõmica

8

V'22,lm, 43S0 fpm

C.'O,75

flC'11.13

Noprimeiro tubo manométrico à esquerda, a pressão estática indicada será pois um vácuo corresppndente

a- 53,3

mmH20.

No segundo tubo, a rarefação deverá ser maior, pois entre

A

e

B

houve, suponhamos, uma perda

decarga de 5 mmH20. No ponto C mediu. se uma pressão dinâmica de 30 mmH20 . Em

D,

já próximd

doventi lador, a rarefação atingiu a -70 mmH20 devido às perdas entre B e D. A pressão dinãmica el1'

E

é igual à de C porque não h ouve variação no valor da velocidade entre esses pontos. I

A pressão estática (:

).

também designada por

SPh

ou por

PE,

é medida diretamente em mmH2C

e levaem conta as perdas tan to por ace le ração quanto por turbu lênc ia .

EXEMPLO 11.2

Num captor para esmeril , pretende-se uma vazão de captura de 600cfm(600x 0,472 = 283Us = 0,283

m'/s).

A velocidade no duto deverá ser de 1.500 m/min

=

25 m . S-I para ar ras tar a poei ra do esmeril f -

eiometal.

Adotar o peso específico de l ' = 1,4 kgf/m3devido ao material pulverulento que será conduzido ne

tubo.Pressão atmosférica de 760 mmHg (10,330mHp)

Pede.se:

a )a p erda d e c arga Ap na entrada;

b )a press ão es tá ti ca na en tr ada do duto;

c )a depressão a ser c riada pelo ven ti lador.

Solução:

1.

Seção

de

escoamento do duro

Q 0,283 = 0,0113m2

S=y-=--zs

2.Di4metro do duto

d= f4S=

. y-:;r

4 x 0,0113 = 0,120m =<4,72

3,14

Adotemosduto padronizado de 5 = 0,127 m

'(

(

11'X 0,1272

)

COrri'ldo = 4 x 25 = 0,316m3/s



; l

i

i. ~.

:

'

,

LI

,

'I

i

l

I'

1

I ',tl

1 ;i:::H.

\,U;;

1'

,,

'

1

'

lli

1:1

214


3.

Pressão dinãmica

V2 252

h,

==

-

. t ==

-

x 1 ,4 ==44 ,5mmH20

2 g 2 x 9,81

4. Perda de carga na entrada

t1p == F h,

F ==0,65 para o casode captor deesmeril

âp ==0, 65 x 44, 6 ==28 ,9 m mH20

5. Pressão estáticana entrada do tubo

Pec ap lo r ==

Hb

- h, + t1p)

== 10.330- (44,6+ 28,9)

==

==

10.256

mmH20

p.

6. Depressão a ser criada pelo ventilador

--- .

t

o ventilador deverá criar uma .rarefação que equilibre a perda de carga t1p e a pressão dinâmica h,.

Assim:

P

==

h,

+

t1p

==44,6+ 28,9 ==73,5mmH20

t

A ess e va lor dever emos acre scen ta r o das pe rda s de carga no duto , do capto r at é o ven til ador.

EXEMPLO 11.3

Um captor c ilíndr ico c ircular colocado a 15cm de uma fon te de contaminante deve a tender a uma

velocidade de captura de 60metros por minuto e a uma vazão de 15m3/minuto.

A temperatura ambiente é de 28'C e a pressão atmosférica local é de 730 mmHg.

Qual a depressão a ser criada pelo venti lador l igado ao sis tema, desprezando-se a perda de cargano

duto?

Dados

x

== 0,15 m 0,49 ft

V, ==60m/min == 1 m/s 197 fpm

Hb

==730

mmHg

Q ==15m3/min ==0,25m3/s 530cfm

t

== 28 C .

Solução:

1.

Diâmetro do tubo captor.

Escrevamos a fórmula 11.12

Q

== (10Xl+S)V,

Substituindo:

0 ,25 == (10 x 0, 152

+ S) . 1

0 ,2 5 == (0,225 + S)

.

1

S ==0,025 m2

~s ~4XO,25

==

- == -

== 0,178m

7T 3,14

Adotemos

d

== 0,203 m (duto de 8 )

c.;~;.;1 i.o.~.~

~:~~,


215

1. Velocidade no inter ior do tubo captor

Q 0,25

v ==

-

== ==7,72m.s-1

7T~ 7T

.

0,2032

- -

4 4

==463 m/min

==

1.519 ftlmin

Pesoespec if ico do ar

O peso específico do mercúrio é 13.600 kgf/m3. Logo, 730 mm de mercúrio corresponderão a uma pressão

leO,73

x 13. 600 kgf/m2 . Mas a 28 C o pe so espec íf ico do a r se rá:

.

p 0,73 x 13.600 3

Y == - == == 1,109 kgflm

RT 29,27 x (273+ 28)

4.Pressão dinâmica h

ou seja, altura representativa da velocidade expressa em mmH20, sendo o peso

específicoo caso tar == 1,109 kglm3. .

V2

7,722

h, == - . tar ==- . 1,109 ==3,37kgf/m2

2g 2 x 9,81

ou

h,

==3,37mm ca

S.Perdade carga na entrada do tubo

No caso,

F

==0,72

(

V2

)

7,722

àp ==0,72. - . t ==0,72 x - x 1,1.09

==

2g 2x 9,81

==2,42 kgflml

ou àp ==2,42 mmH20

6 Depressão que deverá haver naen trada do tubo 2.

t

.. ==h. + t1p

y

==3,37 + 2,42

5,79mmHp

.

'1

Adep res são a se r cr iada pelo vent il ador deve cons egu ir que o a r exte ri or vença a perda de carga

t1p == 2 ,42

mmca à entrada e mantenha uma energia cinética de escoamento, ou seja, uma pressão dinâm.ica

h. ==

3,37mca.

NíVEL

NERGÉnco ORRESPONDENTE

À PRESSÃO ATMOSFtRICA

d p ( PERD A D EC AR GA )

. t DEPRESSÃO

d SERCRIADA

h l P RE SS ÃO O IN s M IC A)

H

PRESSÃO EFETIV (AC IMA DA PRESSÃo ZERO)

Fig 1l I4

Pressões a serem consideradas no projeto de

um captor.

;'~



.

1

'

1

'- . ,

: ,

11

i

.

>

,[

, I

J

'

,111:

,.

i

l

,~I'L

Jtii

1

I'H

,

I

I' 1M

[(I lli

I: ' j '~ i

n,

~ ~I

'

1t,'I:

,

;';':'1:

I

H

,

.'

,

'

Ir :,1

t:

l

'i'

,

I

'

1

1

II'H)

I::,;li

H'

,,

::

',1

: ~1 : '

I

,.

~I

..ill'

m\~'

I

~

; ~. .

216


EXEMPLO11.4

Supo lhamos a instalação de um captor para funcionar sob as seguintes condições:

-

Duto de 0,225 m de diâmetro

- t

= 25'C (temperatura ambiente)

- Pa,m = Hb = 700 mmHg

-

S = 0,04mZ(área d e s eç ão do duto)

-

Q = 0,21

mJ/s

= 12,6mJ/min (vazão)

- F = 0,93(fator deperda decarga)

Calcu lar a de pres sã o qu e deve rá se r c on se guida com o vent il ado r d es prez ando a p erda de c arga no duto.

Solução:

Q 0,21

1. Velocidade:V = - = - = 5,2Sm' S.1

S 0,04

2 . P erda d e c arga . P el a fórmula 11.S, t emos

6p = F h.

Mas

VZ

h

= - . 'Y

. 2g

'Ymc. ,;o= 13.600 kgflmJ

700 mmHg co rres ponde rã o a uma p re ss ão de 0 ,7 x 13 .6 00 kg flmz.

Logo,

P

0,7 x 13.600 J

'Y = - = = 109kgflm

a' RT 29,27(273+ 25. ) ,

Perda de carga

6p = F.h.

(

5,29

)

,93 - '1,09 = 1,420mmHp

2 x 9,Sl

Pressão dinâmica

V2

h. = 2g

5,2S2

. 'Va,= - x 1,09 = 1,533kgflm2

2x9,S

ou

h. = 1,533mmH20

3 . P re ss ão e fe ti va no tubo (ac ima da p res sã o z ero) . Ver F ig . 11 .1 4

lrl::1ii]

Pressão efet. = Hb

- h.

+

~p)

Mas,

Hb

= 0,700x 13.600= 9.520mmHp

= 9.520- (1,533+ 1.420)= 9.520-2,953mm

= 9.517 mmHzO

II l;I::j

4 . Depressão a ser conseguida com o auxf iio de vent il ado r para supera r a perda de carga

~P

e manter

~


\

211

,

(

)

Ap+

h.

= 2 ,953 mm

UJIl3energia cinética ou pressão dinâmica

h..

(

{

11.2.7 Captor emforma 'de bico de pato c6nico)

Trat a- se de um cap to r formando uma concordâ nci a en tr e a s eç ão ret angular d e en tr ad a e a se çã o ci rc ul ar ]

doduto.

Deve- se colocar o capt or t ão pr óximo quanto possí vel da f onte contaminante, poi s a vazão de ar para(

I1overo cont ami nant e var ia com o quadrado da distância do capt or à font e. Assim, se para um captor

~UJII3istância x da fon te forem nec es sá rios 1 .0 00 c fm , p ara um cap to r a un: a di st ân ci a 2x se rã o ne ce ss ár io s

4, XX)fm.

,o.tE~

~

r

~

.

i>a

2% .

C PTOR TíPICO

c .

N«CESSARIOS

4 0 00 c f.

NIClssARIOS

o

0= 0,75 (IO:c2tS)V.

(clm)

Fig. 11.15 Captor cônico típi-

coe suainstalaçãoem umaban-

cada de trabalho.

Quando a boca tiver fl ange, a vazão Q ser á dada pela f órmul a 11.17.

I

Q = O,75(10xZ+S)V.

I 111.17 I

A velocidade de penetração na face anterior do retângulo do captor com transição que se vê na Fig.

ll.l8é dada por

v -

=

~ = Q

S Q.b

Es sa ve lo cida de é da o rd em de

V,

=

75m/min = 1,25m/s .

\

Flg. 11.16 Captores com bocas retangulares lar-

gas. f

, 0, 75 (10 ,2+s ) v

....



;1n'

,~~

I

,

11 li

, :'\

':I~;

,

'

l

i

I

:

,

,

;

j ~ .~

~. -'li,

I

:,~

'; 1'

1

;'

1

1

:-

i:.;,1

:

,

t

J

;

I

~d

,' I i

t; }I

,1:(,

,I,

'1

II;J

~ .


A

Flg. 11.17 Vazão em captores com aberturas retangular

estreitas (fendas). (A < 0,5 B) es

a : 3,7 B, ,. v

a ' 2, B B . x. V

Fig . 1I.17s Captor cônico bico de pa-

to para bancada de trabalho.

V oet

Fig. 11.18 Captor com transição

11.2.8 Coifa comumou clássica canopyhood)

A coifa comum só deve ser usada se os produtos não forem tóxicos e os operadores não necessitarem

curvar-se sobre o tanque para desempenhar sua tarefa.

É adequado para fogões, mesas quentes, fervura de lavagem em tanques e outros casos.

A vazão aspirada pelo captor é dada por

I

Q2

= 1,4'P .D . V I

(cfm)

B

sendo

P

V

D

= per ímet ro do tanque (pés) ;

= velocidade de captura (pés por minuto);

= altura da coifa acima do tanque.

Quando a caífa fica acima de superfícies quentes, forma-se uma corrente ascensional de gases, arou

vapores quentes. Chamemos a vazão correspondente de

Q..

~

.,.--

\~Y~,

i~~


219

T NQUE

ON E FORM M

G SESQU NT S

Flg. 11.19 Coifacomum.

Para que se rea li ze a exaus tão, é necessár io que a vazão

Q2

asp irada pelo cap tor se ja maior que a

dear quente

Q\,

a fim de induzir o ar circundante a entrar na coifa, ao invés de diluir os gases ou vapores

quesepretende eliminar.

portanto,

Q 2> Q .

Podemos considerar doi s casos : coi fas baixas, i sto é , para D , ,; ;90 em, e coi fas a lt as , D > 90 em.

I . ) Coifa s b aixa s s ob re s up er f c ie s q ue ntes e o nd e n ão h á fo rmaç ão d e v ap or .

A vazão

Q,

será dada, nes te caso, pela fórmula

I\

= 5,4' S..f/h .(~t)I,2S I (pés3/min) 111.19

I

sendo

S

t

h

= super fí ci e da chapa ou corpo quente (pés2);

= diferença de temperatura entre a chapa quente e o ar do recinto ('F);

= a lt ur a do corpo quen te a cima do p is o (p és );

Para se calcular Q2 aumenta-se Q. de 20%.

2 . ) Coifa s b aixa s s ob re tan qu e d e á gu a q ue nte v ap or ).

lQ. = 290 . S ~

I

(pés3/min) 111.20 I

sendo

G

h

S

= produção de vapor no tanque ( lb /pé2/min);

= altura do tanque com líquido quente (h

==

3 a 6 pés) ;

a . b (pés2).

Fig . 11.20 Coi fa sobre tanque de

água quente ou vapores.



zz


T~bela 11.4 Captor para esmeril

Ar necessário (pés3/min)

Quandohá

Flg. 11.:n Captor para esmeril.

PARTíCULAS ftlAIORES

Perda de carga de entr ada Ap, = 0,25 h.(du o)

Vd..ode 100 a 3.000 pés/min

11.2.9 Exaustor portátil

Para o ca so de uma banc ad a d e s olda gem elét ri ca , t emos

Tabela 11.5

x

(paI.)

até 6

6-9

9-12

pés)/min

250

S60

1.000

Flg . 11.11 Captor por tá ti l par a bancada de solda e lé tr ic a.

A 8q.ft

~. ft

~~V~

Ipm

\o-;<

Q

=

Vc

110..+AI

Q. cfm

~V

~

I~

,~,

YIT CION L

.IDINENTAÇlo

~~.~

~~

tu DA Dr

0.25 h . TUGA

4.'.

Q. 3.T.L.Ve x

com 'hlntl

O.

2,8 L.V .x

t . 11.13 Captores convencionais .

~I

ffi>-


111(

Co.t. d. entrada

C.

COI '. d . p .rda de coroo

F

0,93

0,12

0,49

0,82

0,63

I,

0 78

0,65

0,82

Q0,98

1,10,

I...

....

0,'0

....

....

....

o...

....

0.10

o --10 0 .. 10

100110 1. -0180I

-

Diâmetro do

Largura do

Bom recobrimento

Mau recobrimento

esmeril (pa I. ) e smeril (pa I. )

do esmeril do esmeril

até 9

1 1

220 330

Oa 16 2

390 600

16a 19

3 500 750

19 a 24 4 610 920

0,82

0.50

Ânoulo

CJ O CJ

(

1,0

0,95 0,89

0,1 0,2

50.

0,96

0,95 0,08

0,11

4,0

0,97

0,95

0,06

0,1

60

0,96 0,92

0,08

0,17

90

0 93

0,89 0,1

0,2

,

,

,

,

,

III:TANIULA .-,

e: aUADRADO:

,

X

,

1....- A

,

I...:

CIRCULAR

,

I I I



~

222



223

Velocidade na face

=

1.500pés/min

Velocidade noduto= 3.000 pés/min

Perda na entrada

y2

= 0,25 -

2g

Quando não for possível exaus tão por tá ti l, deve-se usar venti lação natural , t al que ocorra a vazão indica~

na Tabela 11.6.

Tabela 11.6

Diâmetro eletrodo

pés3/min por soldador

1.000

1.500

3.500

4.500

T NQUE ou

PU E PRO SSO

5/32

3/16

1/4

3/8

11.2.10 Coifa de exaustão comum. Aplicações

, . J 1I .11 .24 D imensões de uma coi fa de exaus tã o.

Flg. 11.24a

a)

Coita aberta

A vazão é dada por

Solução:

A superfície do banho é semelhante a uma chapa metálica. A vazão de ar quente 'que chega à coifa

devidoao aquecimento pela chapa é, pela fórmula 11.19:

Q\ = 5,4' S ~

h

. (At)I,2S

Nocaso da Fig. 11.20,temos:

h:

consideraremos

=

4 pés

Q

p

V

= 1,4

P

.

H

.

V

= perímetrodo tanque(pés)

=

50

~

500 pés/min

=

velocidade de captação

b) Coita c om v ed aç ão later al

Q

=

W

+

L)

,

H. V

We L

são as dimensões da coifa (comprimento e largura, respectivamente).

S

=3x2=6pés

t = 9800- 75' = 905'F

Q. = 5,4 x 6~4 X(905)1.2S 877cfm

Pode-seadmit ir no duto uma vazão maior da ordem de 20%. Admitamos

v

= 50a 500pés /min

c) C oi ta c om v eda çã o e m t rê s l ad os

Q

Q

Q2

=

1.000 cfm = 28,3 m3/min = 1.699m31h.

=

W H

. Vou

= L.H.V

EXEMPLO 11.6

Um tanque de 4 pés por 3 pés contém um produto químico líquido e verifica-se uma vaporização de

aproximadamente 1,0 kgf /m21h. Pretende-se ins ta lar uma coi fa baixa . Qual a vazão que deverá ser prevista

parao captor e o duto?

Solução:

Podemos usar a fórmula 11.20

sendo

V

=

50a 500 pés/min

V2

PerdadeentradaApc = 0,25' -

2g

v

= vel. no duto = 1.000 a 3.000 fpm

.Q =

290S~

I_P:~. .

~EXPrimamos

a,

quantidade de líquido evaporado, em Ib/pé21h;1,0kgf/m2fhcorresponde a 0,2047Ib/pé2/h

IIQ0034Ib/pé2/min: .

,S

= área do t anque = 4 x 3 = 12 pés2;

; ~, = 4 ft (valor compreendido entre 3 e 6 f t) .

:~~os, para vazão nocaptor,

Conforme foi dito, a coifa aberta só deve ser usada quando o material não for tóxico e o

p r~

não precisar inclinar-se sobre o tanque. Quando houver correntes de ar laterais, devem-se usar cortiDaS

laterais ou abas.

EXEMPLO11.5 O

Em um processo industrial tem-se um banho de chumbo e antimônio para preparo de Iinotipos IfJ

tanque mede 3 pés por 2 pés. A temperatura dos metais em fusão é de 980'F (527'C) e a temperal

amb iente é de 75'F (24'C).

Qual a vazão a prever em uma coifa baixa?

,QI

=

290x 12 -V4x 0,0034 = 831,6cfm

«-to:

~



I;

\

f

l

j

~

'

.

l

,',

~

\,

., ~

1

;.

.

'

1

'

.

':

i l l I~11

224

VENTILAÇÃO lNDUSfRIAL

f

~

I

.'

1,1,:

Par a o du to , a dmi tamos uma vazão 20 ma io r.

Q2

= 1,20x 831,6= 99(,9cfm

11.2.11 Captor comCendalateral

A agressividade de certos vapores e gases pode desaconselhar o emprego de coifa convencional .

até que atinjam a coifa, os fluidos poderão ocasionar males ao operador junto ao local de onde seesp~rlS

pela atmosfera. Emprega-se, neste caso, coifa junto à parede, dotada de u~a ou mais fendas laterais atraai

das quais os gasesterão acessosem se elevarem acimada superfíciedo tanque a ponto de ati~gire~

operado~.A F ig. 11.25mostrauma dess~scoifascomuma únicafenda lateral. o

F lg . 1 1. 25 Co if a c om f enda l at er al .

A vazão Q pode ser calculada pela fórmula 11.21.

I Q = 2,8L W Ye I (pés3/min) . . B

com L e W em pés e Y. em pés/min

ou

I Q = C.

L

. W I (pés3/min)

B

s endo C uma const an te , ge ra lmente varia ndo de 50 a 250.

A perda de carga no captor é dada pela soma da perda de carga do fluido ao atravessar a fenda com

a perda na entrada do dúto, isto é:

I Ap. = l1Prenda+ l1PcntradaodulO B

ou

,.., ~ ''' '~+O'' '.h.. Ô

enda duto

~f';:r.

.

>O,30~

,I

I

FENDA

TANOUE

L


225

(

(

...Ls

rT

1

ABERTURA DIMENSIONADA

PARA V. IDm. . 2000fpm.

w

..J

111 .1 1. 26 C ap to r c om uma f enda l at er al e plenum acima do tanque (ACGIH) .

'Como já vimos,

j hodulO=

(

dutO

)4 .005 (pol .HzÜ)

,,2

com empés/min (fpm) ou, - (mm ca ) com v expr es so em m

.S-I.

16,34

na. 11.27 Captor com fendas laterais e

plenum

inferior (ACGIH).

A

-

L

A

r2S

.J.

2S

,.

n a. 1 1. 28 Capt or c om f enda s l at era is l oc al iz ad o no c en tro d o ta nque (ACGIH).

CORTE A-A

-

r<-

I IQ

N

Q

./

w

I I

L



IIH

226


~

L

w

Flg. 11.30 Escolha davelocidade de projeto.

1. critério: considera a velocidade de captura.

2.' cri tério: considera a velocidade de 10mIsna fenda.

./1

F lg . 1 1. 29 Capt or c om t r f co .

das laterais (ACGIH).

VELOCIDADE D I

10 mls NA

FEND

1 v«~r

u

i CR ITÉRIO

( PREFEAIVEL)

2 ' CRITI fAIO

( SOFRíVEL)

Flg. 11.31 Equipamento Stringal para combate à poluição.

Vêem-se na f igura doi s t ipos de captores a lém de dulOS,

ventilador e lavador de gases. Materiais empregados: PVC,

PVC com

fiberg/ass,

polipropileno, açoinoxidável e outros.

'{.'(


227

A dep re ss ão a se r c ria da pe lo vent il ador dever á se r de

E .

)

. ==

I 1pc+,

y esU.ttea

/ .SFigs . 11.27 e 11.28 mos tram var iantes de captores de fendas lat erai s.

Considera-se em geral, para a velocidade de captura, 0, 25 a 1 m /s na superfície do tanque. Pode-se

taJllbém r ealizar o dimensionamento adotando uma vazão de 1 cfm/sq.ft (1 pé3/min por pé quadrado de

superfícielivre do tanque).

A lgun s p roj et is ta s p re fe rem adot ar c omo c ri té ri o a e scolh a da velo cid ade de 10 mls na fenda ==2 000

fplll)Ávelocidade nos dutos é da ordem de 2. 000 pés/min, igual portanto à velocidade na fenda. Se for

usadolenum, a velocidade no mesmo deverá ser da ordem de 1.000 fpm.

A al tu ra da f enda ac ima do n ív el do l íquido é no máx imo de 6 pol egadas .

Quando o comprimento L) do tanque fo r maio r que 6 pé s, é re comendável u sar vá ria s tomadas .

Para largura de tanque W

=

36 a 48 polegadas, é necessário colocar fendas dos dois lados no tanque,

c pa ra W ==48 , d eve -s e encl au sur ar o ta nque ou u sa r

push-pull,

conforme veremos no i tem 11.2.12 .

11.2.12 Ventilação tipo sopro-exaustão';

No caso de gases e vapores tóxicos , deve-se procurar evi ta r que mesmo reduzidas quant idades dos mesmos

deix emde a tingir a co if a de f endas l at er ais e venham a espal har -s e no meio amb iente , com sacr if íc io para

a s aúde dos operadores. Para evitar que este inconveniente aconteça, usa-se um sistema que provoca um

sopro de ar , que, partindo de uma fresta ou orifícios rentes à superfície do tanque, ajuda a encaminhar

o sgas es e vapor es at é a s fe ndas no c ap to r, s it uadas no la do opo st o à fr es ta .

E st e si st ema const it uí do pelo capto r d e f enda e in su fla do r de fr es ta é conheci do como capto r

push-pull

(Fig.11.32).

O ar de insuflamento pode ser fornecido por um pequeno compressor ou derivado de uma linha de

arcomprimido próximo ao local .

Consideremos alguns dados para o dimensionamento de um captor

push-pull,

isto é, de insuflação e

exaus tão, ou, como também se diz , sopro e aspiração .

a) Vazão Q2 de exaustão no captor e duto

Qz == 100a 150cfmpor pé2de áreado tanque

b) Alt ura do capt or ac ima do t anque

H

= D. tg10' (pés)

-

- '.-;;;-

I---~

D Fig . 11.32 Captação com sopro e aspi ração .

~



~

1

:

Ii i ;:

J

228


~

eIi.


229

l

ou

I H

= 0,18.D

GJ

c)

Vazão

QI do j at o na fr est a de i nsufl amento bocal )

I

Q, ~

I=-

Dx F . l1.U

sendo D a distância do jato pés) ao captor e

F

um

fator de indução

ou

arraste.

Tabe la 11 .7 Fa to r de indução ou arras te para

captor

push-pull

Distância de lançamento

doja to D pés)

) 8

8-16

16-24

acima de 24

Fator de indução

F)

2,0

1,4

1,0

0,7

~PLO 11.7

Determinar ascaracter ís ti cas de um sis tema de captor com fenda lateral e insuf laÇlento auxil iar

push-pull).

I

SJbe.se que o tanque mede 5 x 3 pés L = 5 pés; D = 3 pés).

<

solução:

. )Vazão de exaus tão no captor

Qz

=

150 pés3/min/péz x 5 x 3)

= 2.250 pés3/min

A altura

h

da fresta de insuflamento é calculada considerando-se uma velocidade

VI

de 100a 2 .000

fpm e a largura

L

do tanque.

Mas

s = h.L

b)Altura do captor fórmula 11.25)

H = 0,18x H

H = 0,18x 3 = 0,54pés = 0,165m

c)Vazãode insuflamento fórmula 11.26)

Qz

QI

;;F

.

portanto,

Qr = S VI = h . L . V.

Logo

Ih-~

B

Flg. 11.33

Pela Tabela 11.7, como D é menor que 8 pés, temos

F

= 2,0

2.550

Q. = - = 425pés3/min

3x2

~ Alturada fenda de insuflamento fórmula 11.27)

Adotemos

VI =

1 .500 fpm

Q. 425 .

h = - = - = O,0566pesO,017m

L

.

V.

5 x 1.500

A f re st a t er á 17 mm de a lt ur a.

11.3 ESTIMATIVA DA VAZÃO A SER EXAURIDA COM O CAPTOR

11.3,1 Maneiras deabordar a questão

Asfórmulas empíricas usadas no dimensionamento dos captores relacionam as dimensões à vazão e

Ivelocidadede captura. Para resolver o problema, procuramos na Tabela 11.1 o valor da velocidade de

capturaplicável ao caso. Resta definir a vazão. Vejamos como geralmente se procede.

a) Quando não se tem nenhuma informação quanto à vazão aplicável ao caso, recorre-se à solução

de prever um certo número de renovações por hora Tabelas 6.3 e 6.4) e admitir que o ar que

entra sai pelos captores, ou, pelo menos, a maior parte do mesmo.

b) Consultam-se tabelas ou informações que dão a vazão em função da área exposta do tanque, bancada

etc., onde está sendo produzido o poluente. No caso de capelas de laboratórios, a vazão é dada I

em função do comprimento das prateleiras.

Vejamos alguns casos comuns e impor tantes indicados no

Industrial Venti/ation,

da ACGIH.

11.3.2 Coifa para fogões, mesasquentes, fervura de lavagem Fig. 11.19)

A vazão no dut o é dada pel a f órmu la 11 .18 , que r epetimos :

. \

Qz = 1,4 P .

D

. V [cfm]

~,f



.

230


onde

P

V

D

=

per ímet ro do tanque (pés) ;

=

velocidade de captura (Tabela 11.1) ;

= altura da coi fa acima do tanque.

11.3.3 Coifa sobre chapa quente ou superfíciesquentes semprodução de vapor

Podemos usar a fó rmul a (11.19), ou s eja ,

Q2 = 5,4. S . ~h . A.t)I.25

[cfm)

te ndo a s l et ra s o s mesmos s ignif ic ados que os menci onados pa ra a fó rmu la 11. 19 .

11.3.4 Coifabaixa sobre tanque de água quente ou líquido em evaporação, desde que seconheça

a taxa deevaporação G (Ib/pé/min) (Fig. 11.19)

Q = 290. S -if i77J [cfm]

11.3.5 Captor para esmeril (Fig. 11.21)

A Tabel a 11.3 indic a a vazão nece ss ári a, de aco rdo com o d iâme tr o e a la rgura do e smer il.

11.3.6 Exaustor portátil para soldagem (Fig. 11.22)

Ver Tabela 11.4.

11.3.7 Soldagem semexaustor, comapenas ventilação natural

Ver Tabela 11.5.

11.3.8 Captor tipo sopro-exaustáó (Fig. 11.32)

Vazão de exaustão Q2

=

100 a 150 c fm por pé2 de á re a do t anque .

Vazão do sop ro . V ide fó rmul a 11. 26 e Tabel a 11.6 .

11.3.9 Captor defenda lateral (Figs. 11.25 e 11.26)

Q = 2,8'

L

. W.

V.

[cfm]

L

= largura W = comprimentodotanque

V. = velocidade de captura (Tabela 11.1)

11.3.10 Pequenas cabines de pintura (Fig. 11.34)

Q

Q

=

200

cfm/sq.ft

para á rea de aber tu ra a té 4 sq.ft

150 cfmlsq.f t para á re a de abe rtu ra super io r a 4 sq.ft

Per das de c ar ga na e nt rada da c abine.

São a soma das perdas devidas a:

v v~

).

- anteparos:1,78- (correspondenteà passagemestranguladapelo anteparo)+ 0,50.-

(do

uto

~ ~

V2

-

f il tros : perda de carga nos f il tros quando sujos + 0,50 - .. (do duto).

2g

Velocidade no duto: 1.000 a 3.000 fpm.

VENTILAÇÃO LOCAL EXAVSTORA

DI

B= 0 75 0

RU DOANTEPARO. 0 ,6 0 W.H.

C = 0,75 W

B=0+15cm B=D+15cm

ÁR OOSANTEPAROS. 0 60 W.H. ÁREAOOSANTEPAROS ou

FI~TROS .

0,75 W.H.

ANTEPARO RI61DO

c

ANTEPARO

ou LTRO

w

4f 50 mln.

SCM

-

H

~~~

~~

~~

15em

(a)

(b)

( c)

111.1.34 Pequenas cabines de pintura (ACGIH).

11.3.11 Tanque de imersão rápida (Fig. 11.35)

Q = 125 cfmpor pé quadrado de tanque e superfície do dreno.

Velocidade nas aberturas do plenum: V. = 2.000 fpm.

Velocidade no duto:

Vd

= 1.000a 3.000fpm.

Perdade carga na entrada:

v: ~

'.

àp, = 1,78

-

+ 0,25

. -

.

2g 2g

Para melhores resultados, enc1ausurar o dreno como túnel e adotar Q

=

500 cfm/pé quadrado de área

dã' superf íc iedo dreno, e velocidade acima de 100 fpm nas aberturas .

',Podemos calcular

A.p,

em polegadas de co luna de água em função da ve locidade

Vd

no duto.

' 2

d

àp,= 0,2 - (pol.colunad'água)

(4.005)2

~Velocidade máxima no

plenum =

1.000 fpm.

.)\\

11.3.12 Leitos de fluidização (Fig. 11.36)

Q = 150cfp por péquadrado deleito (Q = 150. W. L).

Yelocidadenas aberturas: V. = 2.000 fpm.

, .Ve locidade no duto: Vd = 2.000 - 3.000 fpm.

Perdade carga na entrada:

;?~

~P.=

v: ~

1,78' - +0,25-

2g 2g

li'

.Jevem-se adotar no mínimo duas aberturas, sendo uma na parte inferior do captor.

W



To ,pa,

4uonelo fora

4C u.. I

N1I. há lenda

p,hl ,.

b '. 'oda

AI

Plcnu..

233 ,

{

{

232



li l

'I

;1,

ri

. :

~, ~

I:

I,

II d

I

i

I

1

.l

i

.

.' .

I

11

I

V ,h

=

Incltnaçlo ,f,,'mo

d. 45 o

[TI

t

Vd

A

V2:;; 2 .000 fp ,

12

Tf,

l--------

mlft --

\,

't.-u,?

,)1---'

I Vari...te

c/.aido

lalc,ol

CORTE

A - A

Volacldodo ,ci.lmo no pltnum

1.000 fpm

111.11.37Tanque de desengraxe (ACGIH).

Flg. 11.35 Tanque de dimensão rápida (ACGIH).

~ ~

Ap =

178.-+025-

.' 2g 2g

Velocidade no duto:

Vd =

2.000

- 3.000fpm.

Devem ser previstos:

1 . Re sp ir ado r na li nha de ar , para limpeza.

2. T iragem sepa rada par a pr odu tos de combustão, se houve r.

3 . Aspi ra ção por g rel ha i nfe ri or par a part es que não podem se r r emovidas seca s. Neste c aso,

Q

= 50 c fr nl pé2 de á re a de gr el ha.

é convenl ent . o uso

de abas la te rai s

11.3.14 Bancada para soldagem

Altura , tv ,. no

tanque

=

15 em

Q = 350 cfm por pé linear de captor.

Largura do captor = espaço necessário para o trabalho.

Fig. 11.36 Leito de fluidização (ACGIH).

.. rn i ,a 45.

po,o 1.000 fp'

Anteparos

laterais

recomendáveis

11.3.13 Tanques de desengraxe (Fig. 11.37)

Q =

50. L . W [cfm]

Velocidade na fresta: V.

=

1.000 fpm máximo.

Perda de carga na entrada:

. {

mlu:Ima no p'cnu, ,

veloc lda de nos rO go

Flg. 11.38 Bancada de soldagem (ACGIH).

\

\

.-



2J4


i,tl

Largura da bancada

= 24 (60em)no máximo.

Velocidade no duto =

1.000- 3.000fpm.

Perda de carga na entrada:

V~ ~

l1p.= 1,78. - + 0,25 -

2g 2g

Observação: Onde não puder ser usada a venti lação local exaustora, usa-se a venti lação geral obed

àsseguintesprescrições.

e endo

Tabela 11.8 Venti lação para soldagem

Diâmetro do

eletrodo ( )

5/32

3/16

1/4

3/8

Péscúbicos por

minuto por soldador

1

1.500

3.500

4.500

Flg. 11.39 Mesa aspirante Delta Neu para soldagens,

raspagens, esmerilhamentos e.lixamentos.

,

Flg. 11.40 Mesa aspirante 1.500da Delta Neu em

aplicação industrial (preparação e soldagem).


235

. .

edlpresa NEU Aerodinâmica Ind. Com. Ltda. fabrica mesas aspirantes para soldagens, raspagem e

~adlentos , dotadas de tampa removível em grade de aço carbono e um venti lador l igado a um fil tro.

pIII; '11.39mostra uma mesa aspirante Delta Neu, e a Fig . 11.40, uma mesa do mesmo fabricante, em

H g.

~.

11.3.15 Bancada para esmeril manual (Fig. 11.41)

a

' 150 a ~5~ c fm por pé quadr ado de á re a de bancada.

lIelocidade mlmma no duto

=

3.500 fpm.

.' V2

perdade entrada:

l1P.

= 0,25' - -- . para tomada de exaus tão t ronco-pi ramidal.

2g

sStneri lhamen to em cab ine . A velocidade na fa ce da cabi ne é de 100 fpm.

paragrelhas de exaus tão no piso: Q = 100 c fm por pé quadrado de á re a de tr abalho.

~'

laterais recomendóveis

--

relho ou tela grossa

Topo do boncodo

~u~

t r.

e necessário Que o tomado

s ej a t ro nc o - p' amido

V IS TA P OS TE RI OR

~ . 11.41 Bancada de e smer il manua l.

-:.1,,: '

; s:-

.t>s mesas aspirantes Delta Neu se 'aplicam também ao caso.

11.3.16Spraydemetalização

j.

. ' iroduto não-tóx ico: Q =

125 cfmlpé2 de área frontal.

. oduto tóxico: Q

=

200 cfm/pé2 de área frontal.

Utilizar máscara com suprimento de ar.

1., Velocidade no duto = 3.000 fpm (mínimo).

~

i

...

.:.

Perda de entrada:

.

,

.tt

'1<'

1

V~ ~

,ci' P.= ,78. - + 0,25-

.

1

' 2g 2g

~

,~ . O captor local não é indicado para metalização com metais tóxicos.

$ ' Para o cap to r l oca l na me ta li zação, devemos t er:

Q =

200 cfm por pé2 (mínimo) de aber tu ra par a lançamento do

spray.

:~ Velocidade no duto: Vd = 3.500 fpm (mínimo).

~: Perda de entrada:

li;. y2

. l P = 0 25 -

2g

/1 .



'il:u

;III~

I

.,

:I

: \1

111,

236



Face aberto

grelho

(

(

(

(

GABINETE DE

Porto di limpoza

METALIZAÇÃO

CUTO.

FlEXIVEl

Flg. 11.43 Esmeril de superfície.

11.3.19 Corte com oxiacetileno

Q

= 150 cfm/pé quadrado de área da mesa.

Velocidade no duto: Yd = 2.000 - 4.000fpm.

Usar Yd = 4.000 fpm para t rechos de duto hor izonta is .

y

Perda de entrada = 1,0 - (através da grade)

g

\

--12 min-1

Duto fle.rvel

y

= 0,25 -2. (para tomada tronco-piramidal).

g

I

Distôncio máltima entre

o s c en tro s dos duto s pés

Tomado tronco

piromido I 45°

. (

CAPTOR LOCAL

Enclousuramento

do base do mesa

11.44Cortc com oxiacetileno (ACGIH).

Flg. 11,42

Spray

de metalização (ACGIH).

11.3.17 Bancada de soldagem com exaustão portáti l

Na Fig. 11.22 as grandezas a considerar são:

Tabela 11.9 Duto para bancada de soldagem

Distânciax

(polegadas)

6

6-9

9-12

Duto simples

Q (cfm)

335

755

1.335

Duto com entrada flangcada

ou cônica (cfm) Q

250

560

1.000

~

Velocidade na entrada

Velocidade no duto

Perda de entrada àp

= 1.500 fpm.

= 3.000 fp'm.

~

= 0,25-

2g

11.3.18 Esmeril de superfície (de eixo horizontal)

Q = 220 cfmpara rebolos até 5 de diâmetro,

390 cfm para rebolos de 5 até 10 de diâmetro.

y

Perda de entrada

= 0,25 2..

g

Ve loci dade no duto :

Yd

= 3.500 fpm (mínimo).



238


11.3.20 Captor de laboratório

As capelas dos laboratórios podem ser do tipo com captor airfoil (Fig. 11.45) ou com captord

compensação (F ig . 11.46). Nest e ca so , ex is te um duto de in su flamen to com sup rimento de a r máx imo ig

~

a 50 do volume exaurido no duto de saída da coifa. Ua

A vazão prevista é

Q

=

100 -

150 cfm por pé quadrado de área de porta aberta, conforme a menor ou maior toxicidade

dos produtos.

V2

t: p

= 0,5 -

2g

Vd = 1.000 - 2.000 fpm

(lopol

Entrado t ar

quando a por ta

01,6 lochada

Porta qU f c a os

f .cta do . tre4a d.

ar quando IUIP a

Fonda lo'erol 1110

Ant .p or o pO lt o l or

Fondo aJu.tO...

na base

poltorll

li a lr 011

T UB OS D E

AQUECI-

M EN TO D EN TR O D AS

PRATELEIRAS

L

H

rl-L

ti

o

~

~

010

111.1.47Coifa comrasgos laterais para evaporação em laboratórios (ACGlH).

7

Fig. 1I.4S Capela de laboratório

com captor

airfoi{

(ACGlH).

Flg. 11.46 Capela com captor de

compensação (ACGIH).

,- Du'o do

naustlo

Ploca porlurada

. .r tl ca I , de dla t, lbul -

;10 nO p' onu. ..

aul.. dlrulo....

no llnu.

FO.da do dosclda

do ar do pie '

Volocldade de

Gntra da de ar

250-300 Ipm

~~t~I::OI


239

RASGOS DIMENSIONA-

; ;;DOS PARA2.000

fpm

--.; A L TURA DE A CORDO

COM O T AM ANHO

i DOS FRASCOS

o

o

0 0

Para a

coifa indicada naFig. 11.47,temos:

Q = 20 cfm/pé

linear de prateleira

ou 50. H L (cfm) para cada prateleira.

Velocidade no duto:

Vd

= 2.000 fpm.

~ ~

Ap,= 1 78 - + 0,25-

4.0052 4.0052

Para bancada de evaporação representada na Fig. 11.48, adota-sc<:

Q = 20cfm/pé linear decaptor ou 50 . H L (cfm).

Velocidade no duto:

Vd =

2.000 fpm.

Ap

V;

, = 1,78- +0,25

4.0052

~

4.0052

PL€NUN

P AR A 1 .0 00

Ipm

. .11.48

Bancada de evaporação~m captor laterale.saídainferior ACGlH).

...



.

,I

I:


11.3.21 Serra radial traçador )

Vtlto=

500

cfm

A

/

Man9uelra

d. I 3/,,

430cfm

Portinhola

Flg. 11.49 Serra radial ( traçador ) (ACGlH)o

Q

= 500cfm

Vd=

3.500

fpm

~

Ap = 3 5~ [ H201

(4.005)2


141

(

(

VELOCIDADE MíNIMA

NESTE LOCAL 20000 'PIO

r SERRA

flnível

Interno

(

(

(

- Vd

~ 11.50Serra circular de mesa (ACGIH)o

M.sa

4 Y2

de largura

Tabela 11.10

11.3.22 Serra circular de mesa

I J. 11.5Oa Serra de fita.

Diâmetro da s er ra

(polegadas)

Até 16. inclusive

Acima de 16 até 24

Acima de 24

Vazão de exaustão

(pés3/min)

350

440

550

Velocidade no duto:

Vd = 3 .500 fpm

~

~

.

.

A

-I O - - + 0,25

-

5

2

Perda e carga. P. - '(4.OOS? (4.00

- - Lômina

... Mesa

Coplor

-

80S. int. iro ment.

fechado

Tabela 11.11

VALOR NO DUTO

=

3 500 fpm

V 2

PERDA DE ENTRADA

- 1 .75~

40052

V

A =

VELOCIDADE NO PONTO A

0\

-

v AZÁO cfm

LARGURA DA LÁMINA

(POLEGADAS)

FUNDO TOPO

TOTAL

até

2

350

350

700

de 2a3

350

550 900

de 3 a4

550

800 1350

de 4a6

550

1100 1650

de 6 a8

550 1400 1950



242


11.3.23 Lixadeira de fita horizontal

Filo ou c1nl7

[~~~\:1

- @ .o.

V2

Vd=

3.300

1ft Pe= 0,40

.. ~~~,

2

ar tOMO

da

tronCo

-

piraMidal

fita ou cinto

arlont

Fig. 11.51 Lixadeira de fita horizontal (ACGlH).

Tabela 11.12

Vazão (cfm)

11.3.24 Local de jateamento de areia

Podemos ter os seguintes casos :

a) Compartimentos

A insuflação do aré vertical e para baixo, com v = 60 a 100 fpm.

com insuflamento transversal, v = 100 fpm.

b)

Mesas rotativas,

consideradas sem cortinas

Q

=

200 c fm por pé quad rado do t ot al de abe rtu ra s

c)

Cabinetes

20 t rocas de ar po r minu to. Pelo menos 500 fpm de ve locidade nas aberturas de operação ,

asquai\

devem possuir anteparos.


243

3.500

,1 ft M1NIMA

~

ENTRADAS DE AR

OM ANTEPAROS

- 1- ~,

~~~~

- AO COLETOR

DE p6

\.U

~RELHA NO PISO

-.11

Flg. 11.52 Ventilação de local de jatea-

menlo de areia (ACGlH).

ORTE TlplCO

11.3.25 Bancada de trabalho com captor de Cenda

Q =

50 a 100 cfm por pé quadrado de superfície da mesa.

V4 =

2.500 a 3.000 na ent rada

Per4ana entrada

vz VZ

~. = 1,78~ +0,25~

(4.oo5? (4.005)2

A vazão

Q

pode t ambém ser calculada na base de d ilu iç ão do ambi en te, ca so haj a in formação a re spe it o.

Velocidade máxima no plenum = 0,5 VI,nda

V.l oc ldade no f endo

=~

~-~: o- ---=- nu -

~

~-- -- ~ ===0- :

.

. .. 1 1. 53 Ba ncad a d e t ra bal ho com cap to r d e f enda (ACGlQ) .

11.3.26 Enchimento de barris

AsFigs. 11.54

, B,

C e D) i nd icam sol uções ado tadas para ench imen to de bar ri s.

I) rregamento manual

Largura da correia

(polegadas)

Frente

Cauda

Total

Até 6, inclusive

440

350

790

6-9 550

350

.900

9-14 800 440 1.240

Acima de 14

1.100

550

1.650




,\AFASTANENTO PEQUENO

,'-

'\

~

.-

1\1

L:0,,:-

Q

=

100cfrn/pé2de topo do barril (mín).

V4 =

3.500 fpm (mínimo).

VZ

~

11 = 178. ~ + O25 ..-

P. , (4.005)2 ' (4.005)2

b) Captor tronco-piramidal de 45

Q = 150cfrn/pé2de área aberta.

V4 = 3.500fpm(mínimo)

~

I1p = 0,25

-

.

(4.005)2

c) Alimentador em mangote flex vel

ALINENTADOR

jI

DUTO DE

4 mln dia

45°

~ m ,~ ,,'

g


= 50 cfm X diâm. do t ambor (ft ) para tampa pesada,

= 150 cfm x diâm. do tambor (ft) para tampa solta.

~

A

p

= 0.25 -

.

(4.005)2

Q

~ Alimentador c6nico

Flg. 1I.54a

§

Flg. 11.5411

Q

= 300

- 400cfm.

V4 = 3.500 fpm (mínimo)

~

A

p

= 0,25

-

.

(4.005)2

U.3.27 Trabalho em granito e mármore

Z45

(

(

(

( J

,

.

,~

Usa-se um duto f lexí vel ar ti culado a um captor com aber tura de 20 em x 7,5 em, dotado de fl ange.

Afenamenta de corte ou polimento v ficar no máximo a 25em do captor (Fig. 11.55).

Flg. 1I.54b

Q = 400cfm(mínimo)

V4

= 3.500 a 4.000 fpm.

Conlrapeso

EXAUSTÃa

: ,,, ~

Duto flexivel

411

diõmetro interno

de borracho ou metálico

esferico

t

:~Aberturo de 3 1 Si com

flange de melal I

11.3.28 Fundição em moldes

o captor se assemelha a uma coifa colocada na posição vertical.

Flg. 1I.54c

Q = 200 a 300 efm por pé linear de f rent e do captor.

Flg. 11.55 Ferramental ma-

nu al p ne umát ico . T ra ba lh o (

em granito (ACGlH).

{

~



Para captor sem flange: Q

=

200 ( 10 x '- + á rea do c ap to r).

No caso de captor com flange, pode-se reduzir Q de 25%.

Vd

= 2.000 fpm.

246


li

:;Iil'

~

t:.p = 0,25 . (4.005 )2

Para captor com fendas,

2

VI ~

t:.p = 1,78- + 0,25-

(4.005)2 (4.005)2

. Correio

Fig. 11.56 Fundição. Lançamento de metal fundente. Captores pequenos (ACO H).

11.3.29 Ensacamento

Durante a operação de ensacamento e pesagem, ocorre normalmente uma emissão de poeira parao

meio ambiente. Deve-se adaptar um captor à boca de saída do silo que contém o material pulverulento.

É o que mostra a Fig. 11.57.

CAPTOR ADAPTADO AO SILO

SUPORTE DABALANÇA

Flg. 11.57 Ensacamento (ACGIH).

~

~'

,..~~


247

Q = 400 a 500 cfm, p '\ ra poe iras não-tóxicas .

Q = 1.000 a 1.500 cfm, para poeiras tóxicas .

Velocidade no duto: Vd = 3.500 fp.m (mínimo).

V;

Perdadeentrada:t:.p,

=

0,25

-

(4.005)2

11.3.30 Politriz vertical

Tabela 11.13 Vazão para duto de politriz

Diâmetrodo disco Diâmetrodo duto Vazão (cIm)

até 20

de 20 a 30

de 30 a 53

de 53 a 72

900

1.600

3.500

6.300

6

8

12

16

Velocidades mínimas no duto:

- ramal: 4.500 fpm

- tronco:3.500fpm

Velocidade mínima na fenda = 2.000 fpm

. V l V3

perdadeentrada:t:.p, = 1,0~ +0,5' ~

(4.005)2 (4.005)2

~ ~:

.Junto paro movimento

lon9itudinal e dorotoc;Oo

}

Supa rfes

ortado pora

envolver O

braço do poli ri z

~ Utilize abas de lona ou

borracho paro circundar o

disco

o maispara baixo

poss{vel.

Fig. 11.58 Politriz vertical.

11.3.31 Caixa para operação commaterial radioativo ou de elevada toxicidade

Q = 50 c fm por pé quadrado de á re a de porta aber ta e 0 ,25 de pr ess ão es tá ti ca em si st emas fe chado s.

Perdadeentrada:t:.p' =

O50 ~

. ,

(4.005)2

~r



'

,,,i

1

1

,

1

,

1

li

.:1

,

1

'

,

1,

,,'1

IUi,:

'

1

1'

Il

,

:

í.

I

'

I

'

,

~

,

,

1',1'

I>

248


Velocidade no duto:

V4 =

2.000 a 4.000 fpm.

Filtros:

1. Fil tros de ent rada, I )as por tas.

2. F ilt ro p rimá ri o na en tr ada do dut o de exaustão.

3. Fil tro ou equipamento de t ra tamento dos gases exaur idos .

Tudo quanto for necessário ao-manuseio deverá ser previamente colocado na caixa .

Para equipamento de

t ra tamentQ do ar

Flg. 11.59 Caixa para operação

commaterial radioativo ou deeleva.

da toxicidade (ACGIH).

11.3.32 Captor para fogão, de parede

Q

=

200 c fmlpé l inear de compr imen to da mesa de coziment o ( 200

. L

cfm.

V4 =

1.000 a 4.000 fpm.

~

6.p, = Perdanof iltro+0,25

(4.005)2

20 mínimo

Frente e l at er ai s pOdem se r

removidos pora ret irado dos

filtros.

---r

I

Altura de

montagem do filtro

~

l

FO G Ã O

Flg. 11.60 Captor para fogão de parede (ACG1H).

~~, ., , ., -, -. . ,-

'~

249

(

(

(

(


:.fUtros:

=

2 cfm por pol. quadrada de área de filtro.

.Altura dos f il tros acima da bancada do fogão:

25 pés pa ra cozimento s em chama expos ta ,

4:5 pés para carvão e s imilares ,

3 ,5 pés para fogão a gás (chama exposta).

r io Capo 12 t ra ta remos dos t ipos de f il tr o ma is u sados as sociados a cap to res par a fogão .

11.3.33 Captor de cozinhatipo contra a parede

Q

=

80 cfm por pé quadrado de área do captor, isto é, 80 W. L (Fig. 11.61).

Qnão deve ser inferior a 50cfm por péq.uadradoda área de face docaptor, istoé.

Q~50 P H

~ndo

P

o per ímet ro externo do captor

P

=

2W

+

L

V4

=

1.000 a 4.000 fpm.

Ap, = 0,25 (correspondenteaofiltro)+ 0,5~

(4.005)2

,Distância de 6' entrecentros

poro coptores graodes

Aconselhável

f il tros p/ gordura

~' L

r-r-T-,--r-r-T-T-'-'

r-r-T-~-~--~-r-+-+-~

L- L_-J- - J.. ._1.- -- L -.L - -.1-- L J

FOGÃO

Flg. 11.61 Captor de cozinha.

tipo contra a parede .

11.3.34 Captor de cozinha tipo i lha

Q = 125cfmpor pé quadrado de área docaptor, istoé,

Q = 125. W L

Q não deve ser inferior a 50cfrnpor pé quadrado de área da face docaptor.

Q ~ 50 . P . H sendo P o perímetro

P = 2W + 2L

V4 = 1.000 a 4.000 fprn.

. ~

Ap,= 0,25 (correspondenteaofiltro)+0,5 .-

(4.00W

--'--I--~

~

_- .....

- -,-.,. I I -

,

I L ::.

- - - r- T I- -1--r

C-T-' , '_L, , L

J .

'-LJ_,nr

L __n - I- 1--- ~ w o ~

LU_l_, L, 1 . ji 0 0

~ l - 0 00;0<

O

o lo ro l d o

1 FOGÃO

. \

(

Flg. 11.62 Captor de

cozinha, t ipo j lha . l



1

1

I::

fií I

,

250


11.3.35 Forno cadinho basculante

Q =

200.L W

Q

200cfmpor pé quadradode áreaabertatotalcomas portas abertas.

~

t:.p,

= 0,25 (4.005)2

Vd = 1.000a 3.500 fpm.

Para trechos horizontais, adotar Vd = 3.500 fpm.

PORTAS DESLIZANTES COM

CONTRAPESO OU MOLAS EM

FRENTE ou ATRAS, SE

NECESSÁRIO

w

FORNO

A PORTA DEVERÁ ESTENDER

SE PARA BAIXO DO FORNO ,

SE POSSíVEL

I I

\ 11

~, I I

I I - I

II /9\ II

I I

r\ \ II

l/r--,\' 1

1

I I

/--- I

I

/

Lr---\~\ I

/ \

,

PAINEIS

LATERAIS

FIXOS

Flg . 11.63 Fomo dinho

basculante (ACGlH).

11.3.36 Torno mecânico operando commateriais de elevada toxicidade

Q

= 300cfm por pé quadrado de área livre.

Vd = 3.500 fpm (mínimo)

~

Â

p

= 0,50-

, (4.005Y

Flg. 11.64 Torn o mecâ nico ope '

r ando com mater i a is de e levada tO'

xieidade (ACGIH).


251

Coletar de l imalhas e aparas (opcional ):

~

Ap, = 1,50 (4.005)Z

11.3.37 Grandes cabines de pintura

;f I

l{bd

w

~~~

~~~IH

~~~

III

Fig. 11.65 Grandes cabines de

pintura (ACGIH).

0 )

( b)

l. caso: Anteparos múltiplos ou filtros (Fig. 11.65A).

B = 0.75' D

Área do f il tro ou anteparo = 0,75

W. H

2 caso:Anteparosinclinados

(Fig.11.65

B).

E

= D + 6

Área do anteparo = 0,40

W

.

H

Dados para o p ro je to da cabi ne dep in tu ra com spray.

Podem ser usadas quaisquer combinações de conexões de dutos e anteparos . Cabines grandes e compr idas

dispensamos anteparos . Para proje to de cor tina d 'água, consult em-se os fabri cantes . Levar em consideração

osriscosde explosão (motor antifaísca). Em caso de pintura eletrostática, o sistema deverá desligar-se automati-

camentesefa lhar o t ransport ador , o venti lador ou a l igação à ter ra .

I)Operador dentro da cabine

W = Espaço de trabalho + 6 pés

H = Espaço de trabalho + 3 pés

(mínimo = 7 pés)

C = Espaço de trabalho + 6 pés

Q

= 100 cfm por pé2 de seção t ransversal da cabine.

Pode- se adota r 75 c fm/pé2 pa ra cabin es mui to g randes e pr ofunda s. O operador pode rá t er n ec ess id ade de

Iquipamento de respiração de tipo aprovado.

An

~ ~

... ,= 1,78. - +0,5 - ,sehouveranteparos

(4.005)2 (4.005)Z

~

t:.pmlr. + 0,5

-

,se houver filtros

(4.005)2

Vd

= 1.000 a 2.000 fpm

~~



I~ f,1

t : ~ f

I, 11

II( ,[

I , i \

, 'I

ill

I ',i[i

111.

il

l d~t

ZSZ


b)

Operador fora da cabine

W = Espaçode trabalho+ 2 pés;

H =

Espaço detrabalho + 2 pés;

C = 0,75x maiordimensãorontal;

Q

=

100 a 150 c fm po r p é2 d e área ab er ta incluindo abe rturas pa ra o t ran spor tador .

Observações

a ) O operador d ev e us ar másca ra s.

b) Os an tep aros v is am apena s a uma melho r d is tr ibu içã o de a r n a ca bine.

c ) Pod em vi r a s er n ec ess ár ios f il tros ou out ros di spo si ti vos p ara a pur if icaç ão do a r qu e sa i d a c abine .

11.3.38 Grandes cabInes de pintura a pistola

;r,:

11.3.39 Pintura de veículos

Exi st em c abine s de p intura d e grand e compr imento em rel aç ão à l argu ra We à al tura H (Fig. 11.66).

, /.- Bo lonlodO

~ no piso porIa

l1li

w

iltros p ro

pinluro na porto

Bolon lo da por Ia

no p i so

PLANTA

DoscorQa Vortical

~~~

H

ELEVAÇÃO

Flg. 11.66 Grandes cabines para pinturas a pistola (ACGlH).

11

.

Q

50 cfm por p é qu ad ra do d e se çã o t ra ns ve rsa l (qu ando W

.

H for maior que 150pés~.

~

õ P = 0,50 - + Perdadecarganos f ilt rosquandosujos.

(4.005)2

Vd

= 1.000 a 3.000 fpm.

Fi lt ros de a r, na ba se d e 275 cfmlpé 2 d e f il tro.

Filtros de tinta (pigmento). Considerar a combustibilidade.

Cons ul tar o fabr ica nt e qu an to à d imen sã o e quant ida de a us ar .

PLANTA

DOO

CDC

DOO

ELEVAÇÃO

118.11.67Cabine para pintura de veículos (ACGIH).

Q

w


ZS3~

(

( \

(

--

Ao vontilador

(~.> r-Allernaliva para

,., dulo do o<ausl40

I '

=

100 cfm por pé quadrado de seção transversal .

~ .

Ap,= 0,50 ..- + PerdadecarganosfiltrosquandosUJos.

(4.005)2

Vd

=

1 .000 a 3 .000 fpm.

AR

) I \

FILTRADO

PLENUM

L

GRACE

NO PISO

~-~ -~--t-r--~---~--JLJ

. . . o. .

A. . o

Fillras paro linlo ou

anloporos

AREA : 0,4 W.H

E: QJcur o+6

Flg. 1 1.68 Cab in e d e pintura com

cortina d'água.

'-

~



f

[,

i


Filtros de ar dimensionados para 275 cfm por pé quadrado de filtro.

Filtros de tinta. Observar a combustibilidade. Consultar os fabricantes quanto a número e tamanho.

A Fig. 11 .68 most ra out ra so lução para a vent il ação de cabines de p intura. O ar é insu flado do t t

por aerofusosou frestasem umplenum. O piso é constituídopor uma grade de aço colocada im do

uma camada de água. e

Existem lateralmente duas paredes falsas formando plenuns com as paredes de a lvenaria, e ao lon

dos quais o ar sobe até o duto que o conduzirá ao equipamento de tratamento. go

11.3.40 Forno de secagem

- Forno de secagem tipo fenda .

Fig . 11.69 Forno de secagem t ipo fenda

(ACGIH),

Q

= 100éfmpor pé quadrado deporta mais

lf2

dos produtos de combustão.

v; ~

ó p = 1,0- +0,25-

, (4.005)2 (4.005Y

Vd = 1.000a3.000fpm.

Dimensi onar o plenum para 500 fpm (máximo).

Abe rtu ras nos tr ês la dos do c apt or.

Colocar o captor o mai s baixo p 0ss ível .

- Forno de secagem tipo cOlfa .

enda paro transportador

stendero m is baixo possível

Se possíve l

anteparos laterais

Fig. 11.70 Fomo de secagem tipo coifa (ACGIH).

1f1..


255

Q

200 c fm por pé quadr ado de f ac e do c ap to r mais 112dos pr odu to s de combust ão,

v;

Ap = 0,25 (4.005)2

Vd

= 1.000 a 3.000fpm.

Notas:

1 . Pa ra se cadore s, in clu ir o vo lume de vapo r d água evapo rado.

2 . Para solventes inf lamáveis , tomar as devidas precauções.

3. Captores em cada lado do forno. Reduzir ao máximo o tamanho das portas.

11.4 VAZÁO A CONSIDERAR EM CAPTORES

11.4.1Método moderno para determinação de vazão a ser considerada em captores convencionais

Supõe o conhec imen to da quant id ade de gás , v apo r ou névoa f ormada.

a ) Det ermina -se , p ela Tabela 2 .1, o TLV cor re spondente ao pr odu to evapor ado .

b) Pela Tabela 11.14 determina-se o

Risco Potencial

de acordo com o número de ppm ou de mgfm3

formados. O risco potencial é classificado em A, B, C ou D.

c) A Tabela 11.15 fornece o

lndice de evolução

do gás, vapor ou névoa, de acordo com a temperatura

em que se encontra o lfquido. O índice de evolução pode ser I, 2, 3 ou 4.

d) A velocidade m{nima de controle é dada na s Tabel as 11 .16 e 11.17, d e a cor do com val ore s comb inados

do r isco potencial e do índice de evolução.

e ) A Tabela 11.18 permi te , en tr ando-s e com a ve loc id ade de con tro le e a r azão dese ja da

WfL

achar-se

a vazão Q em cfm por pé quadrado de área do captor.

Tabela 11.14 Determinação do r isco potencial

Valores para condições de higiene TLV

Tabela 11.15 Dete rminaç ão do índic e r ef ere nt e à evo luç ão do gás , vapor ou névoa

fndice

-

I

2

3

4

--

Temperatura do

líquido

F

Graus abaixo do

onto de ebulição

F

0-20

31-50

51-100

Acima de 100

Tempo para

evaporação total

Rápido (0-3 horas)

Médio (3-12 horas)

Lento (12-50horas)

Desprezível (acima de 50horas)

Acima de200

150-200

94-149

Abaixo de 94

êt

Risco

potencial Gás e vapor

Névoa

Ponto de fulgor

A 0- 10 ppm 0-0,1 mglm3B

11-100 ppm

0,11-1,0 mglm3

Abaixo de lOO F

C

101.500 ppm

1,1-10 mglm3

loo.200 F

D

acima de 500 ppm

acima de 10mglm3

Acima de200 F



li

I

~

I

I

'

r : ;111

I

, 'li'

,; 111:

I. :'

: J:I

256



m(

'

li

'

ii

li.

Tabela 11 .16 Veloci dade mín ima de contr ole em pé s/min r locais

sem cor rentes l at erai s com captores l at erai s

(

~PLO 11.8

Suponhamos um t anque de c romagem com 1 ,83 m x 0 ,76 m, i ns ta la do em r ec in to, af as ta do das par edes,

(

tn3S com uma placa def le tora a trás .

.) Captor

Usemos o captor lateral ao longo do lado de 1,83 m:

w

= 0,76m = 2,5 ft

L = 1,83m = 6,Oft

W 2 5

-

= - = 0,42

L 6 0

b)

Produto:

Ácido crômico.

Na Tabela 2 .1 obt emos TLV = 0,1 mglm3.

Risco potencial: Pela Tabela 11.14, com TLV = 0,1 mglm3,obtemos risco An.

fndice de evolução:

1,pela Tabela 11.15.

Velocidade de controle: Pela Tabela 11.16 vemos que, para Classe A-I e captor lateral , a velocidade\

de controle é de 150 fpm. Vemos também, na últ ima coluna da Tabela 11.17, que o captor t ipo coifa

nos casos A-I e A-2 não deve ser usado.

Vazão de exaustão. tr at a-s e de c apt or la ter al is ola do, pa ral el o ao la do maio r do ta nque . Para vcap ' = 150

W

cfm e - = 0,42, temos Q = 225cfrnlsq.ft.

L

Vazão mínima de exaustão = Q x W x L

=

=

225 x 2,5 x 6,0 = 3.375 cfm.

c)

Projeto do captor:

Veloçidade de entrada no rasgo do captor.

Adotemos

v

= 2.000 fpm .

Q 3.375

ÁreadorasgoA =

-

=

-

= 1,69sq.ft

v 2.000

A

Altura do rasgo, 5 =

1,69sq.ft = 3,375

6ft

i;l:I.

L

Largura (na hor izonta l) do plenum a tr ás da aber tu ra 5 .

É igual a 25 = 3,375 = 6,75

.

Q 3.375

Areadoduto - = - = 1,35q.ft

Vd 2.500

Um duto de 16 tem uma área

A

= 1,396 sq.ft . Podemos adotá-Io.

Veloc idade cor rigida , no duto de 16 de diâmetro.

Q 3.375

vele = # = 1,396

2.420fpm

,r

lij., ~,

Tabe la 11 .17 Velocid ade mín ima de cont ro le ( fpm)

Tabela 11.18 Captor de exaustão lateral. Vazão em cfm por pé quadrado de área de tanque

Velocidade de controle Q em cfmlsq. ft para manter velocidades mínimas de controle requeridas, para asseguintes

mínima necessária relações

W

(

largura do tanque

)

fpm)

L

comprimento do tanque

(Tabela 11.17) 0,0-0,09 0,1-0,24 0,25-0,49 1,0-2,0

Cap to r ao l ongo de um lado ou do is la do s para le lo s do ta nque. quando um dos c apt ore s es ti ve r junto a uma pa rede

ou anteparo deOetor

Cap tor d e um l ado ou doi s l ados para le lo s de um t anque i so lado, is to é, que não es te ja enco sta do a uma par ede OU

anteparo

dot r wn como largura do tanque quando o ubarriletc de aspiração se encontrar ao longo da linha média do tanque ou oos or os

laterais paralelos do tanque

Perda de carga no captor J. . É a soma da perda de ent rada do rasgo Jr .sgocom a perda de ent rada \

no duto Jdu'oe com a perda devida à comunicação de aceleração ao fluido no duto. ,

~ \-1 \-1

JcaPlor = 1,78 - + 0,25 - + 1,0 -

(4.005)2 (4.005)2 (4.005)2

(2.OOOj2 (2.420)2 (2.420)2

= 1,78x -

+0,25 - +1,0 - =

(4.005)2 (4.005)2 (4.005)2

...

,.

~,

Risco índice de

Velocidade

Operação

Contaminante

potencial evolução

(pés/min)

Anodização de alumínio

Ácidos crômico e sulfúrico

A

1

150

Eletrodeposição Ácido crômico A

1

150

Cianeto

C 2

75

Limpeza

Névoa alcalina C

1

100

Água

Vapor

D

2

50

Fervente D

1

75

Remoção depelíc ula de cob re Névoas al ca li nas

Cianeto C

2

75

Remoção de película de níquel

Óxido nítrico

A 1

150

Decapagem de aço

Ácido clorídrico A 2

150

Ácido sulfúrico B

1

100

Banhos em solução de sais

Vapor d'água

D 2

50

- Quente

- Fervente

D 1

75

Banho em sais fundidos Névoa alcalina C 1 100

Captor enclausurante

Captor tipo coifa

Classe

Captor

(ver Tabelas

Um lado

Dois lados lateral

Três lados

Quatro lados

11.13 e 11.14) aberto

abertos

(ver Tabela 11.16)

abertos

abertos

A-l,A-2

100

150

150 Não use

Não use

A-3,B-l

175

B-2eC-I

75

100

100

125

Não use paraA.)

B-3, C-2 e D.l 65

90

75 100

150

A.4, C-3 e D-2

50

75

50 75

124

Não use para

A-4

50 rpm

50crm

60crm

75 90

100

75fpm

75cfm

90cfm

110 130

150

100rpm

100cfm

125 cfm 150

175

200

150fpm

150 crm 190 cfm

225 260

300

50

75

90 100 110

125

75

110

130

150 170

190

100

150

175 200 225

250

150

225

260

300 340

375

-



\

li,.

)

260


'

:

.

;;

N

..

N

a

.

..

:r::~

E

°

l

:

'

..;N

..

N

~

0

/

:

°

..

.0

...0

...

..

o

8

,.;

°

on

N

CD

'

o

:;

O

u

'

~

o

Q.

11

'

o

<:

'

u

~

.

XI

O

o

...

fi

'õ

.5

e

8

ô

~

'

=

..

oc.

u

U

O

o

...

<>o

..

..

.~

..

O

..

<>

'S

....

e

.~

o

...

<>o

..

C

..

~

Q,

u

~

..

...

..;

...

..

ro:


261 \

Podemos

usar

u ma f en da com 1 7 cm o u d ua sf en da sd e 8 , 5 cm d e largu ra

cada uma (embora, sob

oponto de vista d e perda de c arga na e ntrada, não s ejam rigorosamente equivalentes). (

Para

o dimensionamento do restante da coifa, podemos nos orientar pelas Figs. 11.26e 11.29.

b) Captor de coi fo central conopy hood

Trat a- se d a c oi fa indi ca da n a F ig . 1 1.72 p elo número CD.

o I

O,4 ID:0

36m

}

O'90m

T::l :1. d 'o,,,.

-~

í(\''',,''~//////.

,

F lg . 11 .7 3 Captor d e ca if a c en tr al canopy

hood .

Pela F ig . 11 .7 3, v emos que

a

a

= 1,20+ 2(0,4x D = 1,20+ (0,4x 0,90) = 1,92m

= 6,30ft

b

= 2,40 + 2 ( 0,4 x 0,90) = 3,12 m = 10, 2 3 ft

Perfmetro

do tanque

P

D

= 2 (1,20 m + 2,40m) .. 7,2 m .. 23,6 f t

= 0,90.. 3f t

Velocidade de captação. Adotemos V = 1 40 f pm .

V az ão n a c oi fa .e n o d ut o

k i

ver item 11.2.10) quando não há vedação lateral .

Q2

= 1,4'

p. D

.

V

Q2

= 1,4x 23,6x 3x 140= 13.860fm

Didmetro do duto k-i

Adotemos, para velocidade no duto,

V

= 2.000 fpm

~

Q ~4 x 13.860

..

- = = 2,97ft= 0,905m

'Ir V ' Ir X 2.000

t)Captor circular G> ver Fig. 11.8) colocado a 0 ,16 m (0,526 f i) da fonte de contaminante. A vazão a (

lercaptada é de 0,320 m3 s 677 cfm). \.

Velocidade de captação. Adotemos:V. = 1m(s(.. 200fpm).

Vimosque (fórmula11.12)avazãonessetipo de captor é dada por (

Q =

(1Ox2+ S) .

v.

Ponanto,

,

(

677

..

(10 x 0,52@ + S) x 200

~j

,



.

262


Donde,

S

= 0,62sq.ft é a área daseção transversal dotubo.

Diâme tr o do tubo captor no t re cho i -f

(4S ~4

x 0,975

= Y-; = Tr = 0,89ft = 0,27m 10

Adotemos duto de 10 de diâmetro = 0,254 m

Velocidade no duto captor, trecho l-f:

v=R.-

Trd -

4

0,320

- = 6,3m/s = 379m/min= 1.242fpm

7T

x 0,2542

4

d) Captor para uma bancada de trabalho de limpeza de fundição G:>

Dis tãnc ia ao ponto de formação do contaminante

x

= 0,15m = 0,492ft

o tipo decaptor é o cônico, estudado no item 11.2.7.

Vazão Q = 500cfm.

Velocidade de captura: v, = 200 fpm = 61m /min 1m /s.

Podemos determinar a área

A

da seção do coletor pela fórmula 11.13.

Q = 0,75(lOr + S) v,

500 = 0,75 (10 x 0,4922+ S) x 200

= 150 (10 x 0,4922+ S)

137 = 150.

S

S

= 0,913 sq. ft = 0,085m2

MasS=a.b

A la rgura ú ti l d a mesa sendo b = 0 ,90 m, a al tu ra a do captor será de 0,094 m.

e)

Banho de chumbo e antimônio

@

Usa remos coif a convenc iona l c omum. Ver it em 11 .2 .7 e F ig s. 11.19 e 11.24 .

O tanque mede 0,90 x 0,60 m, ou seja, aproximadamente 3 x 2 fi. Temperatura dos metais fundidos

tI

= 980 F.Temperaturaambientet. = 77 F.

Apl iquemos a f órmul a 11 .19 para ob termos a vazão

QI = 5,4

S-</h (~t)I.2S

h = altura da superfíciesuperior dobanho acima do pisoé igual a 4 pés.

t = 980

-

77 = 903 F

S =3X2=6f.és2I = 5,4 x 6..v4 903)1,25= 876cfm

Vazão no dUtodo captor

Q2 = 1,20X QI =

1.044 cfm

Diâmetro

Consi de rando a vel oc idade no du to de 2.000 fpm, te remos

~If


1.044 = O,52sq.ft

S = 2.000

~4 x 0,52= 0,8136ft

= 7T

= 9,76 10

~,) Diâmetros eperdas de carga

Calculemos os diâmetros e as perdas de carga correspondentes.

I) Trecho a-c]-b

Q

= 5.6oocfm

Consi de remos a velo cid ade, no dut o, d e 2 .300 fpm. Na F ig . 9 .4 a, e nt ra ndo com est es va lo res , obte remos

odiâmetro

d

= 21 e uma perda de carga

~p

= 0, 3 de H20 por 100 pés de duto.

O comprimen to re al do tr echo

a-b

é

l..b = 2,00+ 6 ,50 = 8,50m = 27,88pés

Compr imen to equiv ale nte à curva CI.

Suponhamos curva com R

=

1,5 d. Na Tabela 9.7, vemos que o comprimento equivalente para curva

com

d = 21 é de aproximadamen te 48 pés .

leq = 48 p és

O compr imento total

I,

=

I..b

+ 1 1

= 27,88 + 48 = 75,88 pés

Apdu .

= 0,3 /100pés x 75 ,88 pés = 0,23 H20.

Para ent ra r nocaptor é despend ida uma parce la de energ ia que é obt ida graças a uma rarefação que

deveráser provocada pelo venti lador. Vimos pela fórmula 11.24 que essa perda de carga na entrada para

I

d

d

(

VdU

)

° 5

(

Vdu ,

)

captoratera é a a empo\. colunad águapor~p, = 1,78 - +,2 -

4.005 4.005

Temos então:

(

2.300

) (

2.300

)

Ap,

= 1,78

- + 0,25

-

= 0,58 +0,08 = ~p, = 0,68 H20

4.005 4.005

Logo,a perda total ent re a e b será:

~P<OPt. ~Pd. = 0,68 + 0,23 = 0,91 H20

b) Trecho b-c-h

Vazão : 5 .600 + 5 .600 = 11.200 cfm.

Admitindo uma perda de carga percentual de 0,3 po\. HzÚ/100 pés de duto, e entrando no gráfico

daFig. 9.4a com Q = 11.200, obtemos

- diâmetro:aproximadamente28

- v el oc id ad e: 2 .7 00 p és/mi no

Calculemos a perda de c arga no tr echo b-c-h.

Trechoreto real

lb.b = 7,75m = 25,42pés



:1,

11

j

'

i~I :iri i

lil

I

111

M

i

]ií I

Uli

264


Comprimento equivalente

Curva C1com R

= 1,5' d d = 28 = 2,33 pés

Na Tabela 9 .7 , e int erpolando, achamos

leq

= ,68pés

Comprimento total

Soma do compr imento rea l com o equivalente

I

= Ib.h + le~ = 25,42+ 68,00 = 93,41pés

Perdas de cargas

Admitimos uma perda de carga de 0,3 pol. H10 para cada 100 ft de duto.

P er da n o d uto

de

b

a

h

t: J.Pdu,o= 0,3 x (93,42 + 100 ) = 0,280 HzO

De

a

até

h

t emos uma per da de car ga igual à soma da perda en tre

a

e

b

e entre

b

e

h

ou seja:

t:J.P..h= 0,910 + 0,280 = 1,190 H10

Na junção em b deve remos fa ze r o ala rg amen to do dut o, d e 21 pa ra 28 .

Temos que ca lc ula r as per da s de c ar ga ent re

d

e

h

e entre

k

e

h

e ver if icar qua l é a maior , e compararmos

com a per da ent re a e h a f im de adotarmos o valor maior na escolha do venti lador.

c) Trecho dof

J á haví amos a chado di âmet ro de 10 ; VI = 2.000 fpm.

Coifa comum de parede

Pe rda de c ar ga na en tr ada t:J.p = 0,25.h'ldu'o)(ver i tens 11.2.10 e 11.3.32).

Pela fórmula 9.6 , t emos para a pressão dinâmica, considerando VI = 2 .000 fpm:

h

(

Vdulo

) (

2.000

)

,ldulO)=

- = - = 0,249 HzO

4.005 4.005

d) Trechos retos do duto de d a f

lreal= 2,00+ 2,50+ 2,00 = 6,50m = 21,32pés

D id met ro do d ut o no t rec ho do f

Ent rando no grá fi co da Fig. 9 .4a com os valores da vazão Q = 1.044 cfm e velocidade V =2.000

fpm, obtemos o diâmetr o de tO e uma perda de ca rga uni tár ia igual a 0,6 po l. de H10 /1oo pé s de dut o.

Curvas C3 e C4

Na tabel a 9 .7 vemos que , para uma curva de diâme tro d i gual a 10 com raio igual a 1 ,5 vezeso

diâmetro, o comprimento equivalente é igual a 20pés deduto de 10 .

Portanto, para as duas curvas iguais C3e C4,teremos um comprimento equivalente igual a

l equ;, a' en ,ee 'U = 2 x 20 = 40pés dedut o de10 .

Comprimento total

I

= id., + le~= 21,32 + 40,00 = 61,32pés

265 (

(

pe dano duto de d a f. Uti li zando a F ig . 9 .4a, j á hav íamos obt ido o valor de 0 ,6 po1 .H20/100 pés , de (

lJIodoue a perda total será: .

I


Ap~uto = 0,6 x (61,32 + 100) = 0,368 H20

c) re hoI-g

Neste trecho, a vazão é igual a 1.044 + 677 = 1.721cfm.

Admit indo uma velocidade de 2.200 cfm neste trecho, obtemos, no gráfico da Fig. 9.4a, uma perda

uni tá ri a igual a

Ap

= 0,6 /100pés

Comprimento real: I . = 3 m = 3 x 3,28 = 9,84 pés

Perda de carga: t:J.p .= 9,84 x (0,6 +100) = 0,056 HzO

\

Q

re hog-i

Vazãono trecho igual a 1.721 + 500 = 2.221 cfm.

Com velocidade = 2 .200 fpm e Q = 2.221,obtemos, na Fig. 9.4, a perda de carga igual a

\

Ap = 0,5 /100 pés

Comprimentoeal:

i 4 =

1 m = I x 3,28 = 3,28pés

Perda de carga: t:J.P ./= 3,28 x (0,5 + 100) = 0,016 H20

11

Tr echo k-i da coifa central à junção

i

Diâmetro: 30

Vazão: 13.800 cfm

Velocidade: 2.800 fpm

àp

= 0,3 pol .l l00 pés

Comprimento real I = 2,00 + 3,00 = 5,00 m = 16,4 p és

Curva 90 (Tabela Fig. 9,13) R = 1,5' d

O comprimento leqpara d

= 30 e R = 1,5. d é iguala74pés

~0h1= 16,4+ 74,0 = 90,4 pés

Perdade carga:

611.

= 90,4x (0,3

+ 100)

= 0,271

Perda de carga na ent rada da coi fa t ipo ilha ( it em 11.3.34)

, ~

(

2.800

)

. 6 11 ,

= 0,5- = 0,5x - = 0,244

(4.005)2 4.0052

Junç ão de tubo de 30 em t ubo de 32 , no pon to i

(

2 800

)

6I1j...çjo K.h = 0,18x ~ = 0,088

4.005

Perda de carga de k até i:

ÓPt4 =

t:J.p

+ t:J.PI + t:J.Pjunçjo 0,244 + 0,271 + 0,088 = 0,603 HzO

I

re ho-h

l

( I

Vazãono tre cho, igua l a 2 .221 + 13.860 = 16.081 c fm.

~J



J'

~

lul

,~

~~

166. VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

Na F ig. 9.4b , e nt ran~o com Q = 16.081 e v = 2 .850 , ob temos uma pe rd a ap roximada d e l1p = 0,3 /l~

pés e um diâmetro de 32 .

Comprimento real: I/.h = 4 m =

4 x 3,28 = 13,12 pés

Perda de carga : l1p/.h = 13,12 x (0,3 + 100)

= 0,039 10.

i) Concord t1nc ia do t re cho i .h com o duto b. h

Fator de p erda d e ca rg a K = 0,18, para ângulo de inserção igual;i 30 .

Vemos na Tabela da Fig. 9.9 que, para uma junção com ângulo a = 30 ,O fator

K

de perda de

c rg

é igu al a 0,18 .

K

= 0,18

A pre ss ão d in ãmic a c or re spondente à ve lo cidad e d e 2.850 fpm do du to i.h será

(

V

) (

2.850

)

h.

=

- = - = 0,506

4.005 4.005

3000 I pm .

Y. 2850 tpm

vz

F lg . 1 1. 74 J un çã o em a la rg am en to n o p on to h. F lg . 11 .7 5 J un çã o em a la rg am en to n o p on to L

A pe rd a d e c arga na jun çã o com a la rg amen to do t re cho ret il íne o se rá :

l1PjunçJo K. h. = 0,18x 0,506= 0,091 10

Como se vê, a per da na peça é mui to pequena.

j)

Trecho h-n

Diâmetro = 40

Pode.mosadotar uma velocidade maior:

velocidade = 3.000 fpm

l1p = ' 0,25 /100 f t

Comprimentoreallh.. = 5,00+ 3,00+ 0,50 = 8,50m = 27,88pés

Comprimento equivalente

Curvas (Cs e

C,).

Tabela da Fig. 9.13. Adotemos

R

= 2,5' d

leq = 59pés

2curvas: leq= 2 x 59 = 118pés

Perda de carga total :

l1Ph..

= 0 ,25 /100 f tx (27,88 + 118 ) = 0,36 10


'167

~ Lavador de gases

Dependendo do t ipo, pode provocar uma perda de 0,25 a 1 10 . Admitamos que a perda seja de

1'111°.

.pIando,= I 10

6Tr ec ho do l av ad or a o v en ti la do r - trecho o-p

.Adotemos o diâmetro de 36 (3pés) e uma redução para entrada no ventilador, se necessário.

A velocidade de escoamento será

v = -R... - 27.281

1T/

-

(1T: 32) 2.859fpm

Comprimento real

I, = 1,20+ 4,00+ 0,80 = 6,00m = 19,68pés

Noráficoda Fig.9.4b,comQ = 27.281e d = 36 ,achamos

lAp = 0,42 /100pés

Comprimento vir tual ou equivalente

, Curva s Ca e C9. Tabela 9.12. R = 2,0

d.

le, = 64pés para cadacurva de36 de diâmetro

I

= para asduascu rvas .= 128pés

PtnIa de carga total no trecho o-p

âJI..p = (0,42

+ 100) x (19,68 + 128) = 0,62 20

a)

Perdana

h miné

Adotemos pa ra d iâmet ro do duto d e e xpul sã o d e ar a p ar ti r do v ent il ado r

D

=

A a ltura da chaminé é de 6 m

= 19,68pés

o = 3.859 fpm

âJI = 0,42pol.l loo pés para diâmetro de 36 (Fig. 9 .4a)

Perda no trecho reto

âJldut.= (0,42 + 100)x 19,68 = 0,047 20

Perdano chapéu da chaminé (Fig. 9.11)

Façamos

H = 0,60.D = 0,60x 36 = 21,6

Ocoeficiente de perda

F

na chaminé neste caso será

F = 0,41

Aperda no chapéu será

91 cm

= 36 .

dp...p6u=

F.h.

= 0,41x

(

3.859

J = 0,3SO P

.005

dp'hamln6= Perda total da chaminé = l1Pdu 'o+ l1PeI1.p6U 0,427 20

Comparemos a s p erda s d e ca rg a no s ramai s a f im de adotarmos o ma io r v alor .

rrrt

decargano duto Q.b-h

dp. = 0,910+ 0,280= 1,190 P



IIII

'1'1111

Htll

JII

168


Perda de carga no duto d-f-g-i-h

P2 = 0,368+ 0,56+ 0,016+ 0,039+ 0,091 = 0,57 H20

Perda decarga no duto k-i-h

AP3= 0,603+ 0,039+ 0,091 = 0,733pol. H20

A pior h ip6tese é a que serefere aotrecho a-b-h, i sto é ,Ap \ = 1 ,190 H20

Total deperdas

AP,o,al= Ap\ + ApA..+ Ap ,..+ Ap.., + Ap.A iM

Ap,o.. = 1,190+ 0,36+ 1,00+ 0,62+ 0,427 = 3,597 H20 = 91,36mmH20

Energ ia de pressão a ser fomec ida pelo ven ti lador

Ap . . = 3,597 = 91,36mmca = 91,36kgf. m-2

Admitamos igu ai s as v eloc ida de s à s aída e à e nt rad a do vent il ad or , i st o é ,

V3= vo

= 4 .859 fpm .

Var iaç ão d e en ergi a cinét ica en tr e a en tr ada e a sa ída do vent il ado r

V~-V~ = O

2g

Observação:

Podemos organizar uma tabela com valores da vazão, da velocidade, da perda de cargae do

diâmetro para cáda umdos trechos dos dutos (Tabela 11.19).

Diâmetro

(paI.)

21

21

30

10

(11,5

\10 (adotado)

7

28

12

14

32

40

n)

Ventilador

Vazão: 27.281 cfm = 46.349 m3/h =

Q

Potência absorvida

N.. =

Q Ap

3.600 x 75 x TI

Suponhamos que o rend imen to tot al sej a de 65%

TI

= 0,65

àP'o,al = 91,36 kgflm2

46.349 x 91,36

N

= = 24,12cv

3.600 x 75x 0,65

dotaremos ventilador centrífugo com motor

standard

de25 cv.

.,-t

VENTILAÇÃO LOCAr: EXAUSTORA 269

I

,

:

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\.~

Tabela 11.19

Vazão

Velocidade

âp

paI.HP/l00

Trecho

(cfm) (fpm)

pésde duto

a-b

5.600

2.300

0,2

j-b

5.600

2.000 0,3

k-i

13.800 2.800

0,3

I-I

677 1.242

0,3

d-I

1.044

(1.500

0,3

2.000

0,6

m-g

500 2.000 0,9

b-h

11.200

2.700

0,3

I-g

1.721 2.200

0,6

g-i

2.221 2.200

0,5

i-h

16.081 2.850

0,3

h-n

27.281 3.000

0,25



Purificação do Ar

12.1 GENERALIDADES

Os vapor es , g as es e poeir as cont idos no a r capt ados com os di spos iti vo s es tudados devem ser r emovi do s

do mesmo, a fim de que el e po ss a s er li be ra do na a tmosfe ra ambi en te ou exte ri or devi damen te pu ri fic ado,

sem que ofereça , por tanto, r iscos à saúde das pessoas e danos ecológicos.

Os equipamentos empregados com esta f inal idade podem divid ir -se nos seguintes grupos:

a)

Filtros de ar

cuja fin al id ade é a remoção de poe ir as no grau de concentr aç ão em que poss am encont ra r-s e

no a r amb iente ext eri or ou i nt eri or e na re ci rc ul aç ão de ar do re ci nt o. São empregados , normalmente,

na tomada de a r exte ri or , n as i ns ta laçõe s de venti la ção e a r cond ic ionado . São mui to us ados , t ambém,

na retenção de poeiras produzidas em ambientes fechados e instalados, às vezes, próximo ao local de

captura ou em locaisonde o ar contendo poeiras é conduzido ao longo dos dutos.'

'

b)

Coletores de poeiras

des tinados a remover cargas consideráve is de poeiras oriundas de processos e captados

nos l oc ais onde s ão pr oduz id as . A ampl itude do gr au de conc en tr aç ão de poei ras é muito g rande, b as ta ndo

mencionar que pode variar de 100 até 20.000 vezes o teor de concentração para o qual os filtros de

ar refer idos noi t em a são destinados a operar. Existem coletores inerciais centrífugos lavadores depuradores

e precipitadores eletrostáticos.

c) Lavadores de gases torres de absorção condensadores depuradores precipitadores hidrodinâmicos incinera

dores. Visam à remoção de gases e vapores do ar antes da liberação do mesmo. Quando se tratar de

d is so lu ção de gas es ou vapo re s na água, pode vir a se r n ec es sá rio um tr atamen to químico comp lemen ta r

a companhado de f il tra gem, dec an ta ção ou des ti laç ão , p ar a que a água po ss a se r pu ri fic ada e reut ili za da

e reciclados certos produtos industriais.

12.2 FATORES A SEREM CONSIDERADOS NA ESCOLHA DO EQUIPAMENTO

Na escolha do tipo de equipamento, devem-se levar em consideração alguns pontos importantes que

resumiremos a seguir.

a)

Concentração e tamanho das particulas do contaminante.

Os contaminantes em sis temas de exaus tão abran-

gem uma ix muito extensa de concentrações e dimensões de partículas.

A Tabela 12.1 permite uma avaliação quanto ao tamanho das partículas correspondentes a vários

materiais e operações industriais e a Tabela 12.2indica os métodos de eliminação dos poluentes, de

acordo com a natureza das partículas.

b)

Grau depurificação exigida.

Para muitos tiposde agentes poluidores, existem recomendações e regulamentos

que fixam os teores de concentração e grau de purificação, dependentes naturalmente da natureza c

propriedades do contaminante e do risco de dano que o mesmo possa oferecer à saúde e à ecologia.

No caso de centros cirúrgicos, salas de operação, unidades de tratamento intensivo, salas de curativos,

laboratórios de pesquisas microbiológicas, preparo de vacinas etc., é necessário, além da filtragem. que

o ar seja esterilizado com radiação ultravioleta,' uma vez que normalmente os vírus e certas bactérias

não são retidos nos filtros comuns.

c)

Características do .arou gás transportadores do poluente.

Exercem um papel importante na seleção do

tipo de purificador a adotar. Correntes gasosas ou de vapores acima de 80-c impedem o emprego de

coletores de tecido de algodão. A ocorrênciade vapor ou a condensação de vapor d'água podem empastar'

ou obliterar a passagem do ar ou das partículas em coletores de pano ou de tipo centrífugo. Afetam

Ir

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PURIFICAÇÃO DO AR

271

Tabe la 12 .1 Tamanho de poe ira s e névoas

Poeira ou névoa

Diãmetro médio

da partícula

(mícron)

50-200

10-40

abelo humano

Limite de visibilidade pelo olho humano

-'

ii

ÍJ

Poeiras

Atmosférica

Alumínio

Mineração de carvão:

Ar da mina

Perfuração

Carregamento de carvão

Fumo de álcalis

Fumo decloreto de amônio

Cimento

Carvão

Ferro-manganês ou snica

Ar em fundições

Moinho de trigo

Fumaça de central térmica

Ferro (ferro gusa)

Óxido de ferro

Cal

Corte de mármore

Pigmentos

Jato de areia

Sílica

Talco

Fumaça de tabaco

Fumo de óxido de zinco

Zinco (jateado)

Zinco (condensado)

Mists (névoas):

Fog atmosférico

Ácido sulfúrico

2-15 .

0,5-15

0,5

2,2

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0,9

1,0

0,8

1-5

0,05-0,1-1,0

0,5-10-50

5.10

0,1-1

1,2

15

0,1-3

0,1-10

0,5-2

1-50

1,5

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1,4

1.10

10

0,2

0,05

15

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I

'-11;

r

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a res is tibi lidade e lé tr ica das par tí culas e , por tanto, sua precipi tação e le tros tá ti ca . A composição química

da mistura gasosa poderá ser fator determinante da corrosão de coletores metálicos de tipo seco, e o

p rodu to qu ímico pode tomar -se ext remamen te agres si vo quando mis tur ado com a água event ua lmen te

condensada em coletores de tipo seco. .

Podemos mencionar a inda , como propr iedades do gás car reado de contaminantes e que devem ser conside-

rados e ana li sados na escolha do t ipo e dos mater ia is dos equipamentos, asseguintes:

Viscosidade.

Influi na potência requerida do equipamento mecânico e no rendimento da operaçâo de

coleta.

Combustivídade.

Caso o gáscarreador seja inflamável ou explosivo, aconselha-se o emprego de lavadores

e depuradores e não os precipitadores eletrostáticos.

Agressividade química.

Os gases e vapores carreados não devem reagir com o material que constitui

os filtros, dutos e equipamentos.

Relativamente às propriedades docontaminante conduzido pelo ar, mencionaremos apenas as principais:

a)

Concentração.

Uma elevada concentração ou carga de pó conduz às vezes ao entupimento de fil tros e

ciclones. Pode-se ter que realizar a retenção em estágios sucessivos, começando-se pela retenção das

poeiras mais grossas. Numa carpintaria, por exemplo, devem-se recolher primeiramente os cavacos e

sódepois a serragem e o pófino da madeira.

b)

Solubilidade.

O rend imen to de um lavador ou depurador de gases é maior quando o gás se d is solve

facilmente na água.

c)

Combustividade.

Quando se pretende que o poluente seja incinerado, deve-se atender para eventuais

riscos de explosão.



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282


d)

Agressividade química.

Do mesmo modo que para o casodo gás carreador, o poluente não deverá reag'

com os materiais dos filtros, coletores, ventiladores, dutos etc. Ir

e)

-:tgr~ssividadebiológica.

A necessidade de completa assepsia em certos .recintos hospitalares e nos casos

Já cItados exige os chamados

filtros absolutos

(Norma DIN 24184, de Julho de 1972, da Associaçãod

~ngenheiros Alemães - VDI) , a companhado s do apar elho de l âmpadas bac ter ic id as de radia ção u lt ra~

vIoleta.

A Tabela 12.3, na coluna (5) , indica os tipos de coletores que são recomendados e os que não Se

recomendam para algumas operações industriais importantes.

Temos, na Tabela 12.4, uma indicação quanto a certos poluentes e a fontes poluidoras mais comuns

de (:mdeprovêm.

Entre os poluentes mais comuns, faremos referência a dois, neste capítulo. Trata-se do monóxidode

carbono (CO) e do anidrido carbônico (C02).

12.2.1 Monóxidode carbono CO

, .O monóxido de carbono, ousimplesmente óxido decarbono, resulta da combustão incompleta decombus.

tJvel .s ,sendo os veículos automotores a gasolina responsáveis por cerca de 60% do total produzido. É um

gás mOdoro, incolor, com densidade 0,97. A maior parte das emissões ocorre, portanto, em áreas urbanas

onde chega a haver concentrações de 10-15ppm e até maiores durante períodos de 8 horas diurnas.

Uma permanência comessesníveisdurante 8 horas, diariamente, pode elevar o nívelde carboxiemoglobina

a ~,?%, i sto é , 2,5% dos glóbu los vermelhos terão CO ao invés de ox igênio. Isto po rque o CO tem uma

afIOIdade com a hemoglobina 200 vezes maior que a do O2, o que faz com que desloque o O2da molécula

de hemoglobina.

A redução em grande escala dos níveisde CO nas regiões urbanas poderá ser realizada:

- reduzindo a quant idade de veículos , o que, na p rá ti ca , é imposs íve l, a não ser em casos especia isou

emergências;

Tabe la 12.4 Alguns po lu en te s gaso so s tí pi co s e suas fonte s

Elemento

chave

Poluente

Fonte poluidora

Gases das caldeiras

Fabricação de ácido sulfúrico

Processamento de gásnatural

Tratamento de esgotos

Indústria de polpa e papel

Indústrias petroquímicas, polpa e papel

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H2S

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SH (mercaptans)

N

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Fabricação de ácido nítrico

Oxidação em alta temperatura

Processos de nitrogenação

Fabricação de amônia

Esgotos; clarificação de gorduras, processos comsolventes

NO

NH,

Outros compostos deN, piridinas, aminas

Halógenos

F

CI

HF

SiF.

HCI

Fertilizante fostático; alumínio

Cerâmica, fertilizantes

Fabricação de HCI; combustão de PVC; processos declola'

ção orgânica

Fabricação de cloro

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Q2

Inorgânico

CO

CO>

Processos de combustão incompleta

Processos de combustão (em geral, não considerado como

poluente)

Operação com solventes; gasolina; operações petroquímicas;

solventes

Processos de oxidação parcial; operações de capeamento;

processos petroquímicos; plásticos; óxido de etileno

Orgânico

Hidrocarbonetos

-

parafinas, olefinas e

aromáticos

Hidrocarbonetos oxigenados

Aldeídos, cetonas, alcoóis, fenóis e óxidos

Solventes clorados

Lavagem a seco: desengraxamento

PURIFICAÇÃO DO AR

283

,..aperfei çoando a carburação e os motores de combustão interna ou int roduzindo disposi tivos para t ra tamento

i~Sgas es de combus tã o, como f il tr os e c at al is adore s. É o que e stá sendo fe ito e muit o j á se con seguiu .

..

12.2.2 Anidrido carbônico CO,

É um gá s in co lor , c om densi dade 1 ,52, que abso rve a r ad iaç ão té rmic a, juntament e com o vapor d 'água,

~nc ipalmente na faixa do inf ravermelho. Deixa passar a radiação solar sem mui ta inter fe rênc ia , mas absorve

er eirr adi a g rande par te da r ad iaç ão emit id a pe la Terr a. Os comprimen to s de onda das ra dia ções abs orv id as

'10CO2 se situam nas faixas de 2,7 micra, 4,3 micra e na de 12 a 18 micra.

~ O ca é o re su lta do in evi tá vel do p roc ess o de combust ão . O SCEP (S tudy of Criti cal Env ir onmenta l

J' IObl ems) est imou que , em 1980 , o CO produzido com a combustão de combustíveis fósseis atingiu 26

lilbõesde toneladas métricas .

, Cerca da metade do ca p roduz ido permanece na a tmos fe ra a ssocia do ao vapor d 'água . A ou tr a met ade

l ab sor vid a pel os oce ano s e abso rv ida pel as p la nta s, as qua is l ib eram O2f ix ando o carbono em sua e st ru tur a

~Iular. A camada de CO2 e o vapor d'água, como foi dito, deixam passar a energia solar, sob a forma

jcenergia radiante mas b loque ia a ene rgi a c al orí fic a emiti da pe la Terr a, oc asi onando um ef eito seme lhan te

da

estufa

impedindo que par te aprec iáve l do calor possa dissipar.se .

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12 .3 EQUIPAMENTOS PARA COLETA E ELIMINAÇÃO DAS PARTÍCULAS

Os elementos estranhos à composição normal do ar, uma vez captados, conduzidos em dutos pela ação

jc'vent il adores , devem ser colet ados e e liminados do ar e f inalmente recolhidos, e em cer tos casos t ra tados,

;I al modo que o ar des con taminado poss a se r, f in almen te , li be ra do na atmosf er a.

l i Em geral osequipamentos que rea li zam esta operação de colet a e e liminação das par tí culas são c lass if icados

je 'ac ordo com o p rin cíp io fí si co ou mecânico segundo o qua l o obje ti vo é a lc ançado. Ass im, a separ aç ão

b i po lu en te s da cor re nte de ar pode se r ob tid a po r:

:li

a) Ação de filtragem a tr avé s de um meio poro so .

b) Ação de fo rç as de in ér cia :

coletores inerciais.

. ~ c) Ação da gravidade: são os coletores gravitacionais.

. d ) Ação das forças centr ífugas :

coletores centrífugos.

conhecidos como

ciclones.

. e) Ação de

umedecimento

ou

lavagem

pela água, que realiza uma ação de impactação, interceptação,

di ss olu ção , di fu são e condens ação. São os la vadore s, a s câma ra s ou t orr es de bor ri fo , ou a spers ão ,

os precipitadores dinâm icos úmidos, os lavadores Venturi: de água, de soluções, de espuma e de

out ros t ipos . Os lavadores ou absorvedores por via úmida são des ignados gener icamente , pelos nor te -a -

mer icanos , por scrubbers .

f) Ação de

ionização e atração eletrostática.

São o s

precipitadores eletrostáticos.

Ver emos, mai s adia nte , uma des criç ão dos equ ip amen to s dos pr in cip ais ti po s que ac abam de s er mencio -

lidos.

12.4EQUIPAMENTOS PARA SEPARAÇÃO E COLETA DE CONTAMINANTES GASOSOS

Quando o contaminante forma uma solução gasosa com o ar, é necessário recorrer a fenômenos ou

~rações físicas para conseguir a separação e coleta do mesmo, e que são:

a)

Absorção

por um líquido no qual o gás seja solúvel. Baseiam-se neste fenômeno físico as

torres

de enchimento

as

torres de prato

as

torres de borrifo

os

absorvedores tipo Venturi

etc.

b)

Adsorção

que vem a ser a capacidade que certas substâncias de alta porosidade possuem de reter

determinados poluentes pela ação de forças de atração moleculares superficiais. As mais empregadas

dentre estas substãncias, denominadas

adsorvedoras

são o

carvão ativado

a

alumina ativada

e a

sílica-gel. .

c)

Incineração de resíduos gasosos

desde que os gases resultantes não sejam, por sua vez, também

poluidores. Os equipamentos no caso chamam-se

queimadores de chamadireta

os

fiares

e os

pós-quei-

madores catalíticos.

d)

Condensação de vapores

graças ao resfrlamento dosmesmos, realizado em

condensadores.

I:' -

~.Paremos, a seguir, algumas considerações sobre os principais equipamentos que realizam os objetivos

separar, coletar e dar uma destinação ao poluente. .

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284


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PURU'ICAÇÃO DO AR 285

12.5 FILTROS

12.5.1 Características

São meios poroso s ca paz es d e de ter e col et ar pa rt íc ul as e né vo as cont idas no ar qu e os a tr aves sa.

Em ge ral , o s f il tros p ara ven ti laç ão são cons ti tuídos po r mater ia l f ib ro so d isp os to sob a forma de t ec id o

011ompactado, formando placas ou painéis.

As princ ipais modalidades de fil tro são :

- f il tros em painéi s compact ados (ex. Fibravid S .A ., GEMA S .A. , LUWA S/A e out ros );

- filtros de tecido, em geral, sob a forma de sacos, tubos, envelopes, rolos, mantas ou bastidores;

- filtros de fibra de vidro;

-

filtros de carvão ativado;

-

f il tros de t ec id o de a rame de aç o, s ob forma de mantas.

Os fil tros dos t ipos mencionados a tuam em virtude das seguintes interações dos mesmos com aspart ículas :

-

nterceptação direta;

-

impactação inercial;

-movimento browniano.

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><

Além dis so , a ação da gravidade provoca a depos ição das partícu las.

A escolha do f iltr o depende do tipo de pó e do diâmetro médio das partí culas. As Tabel as 12.1,

1 2.7e 12 .9 fornecem ind ica çõ es qu an to a o t amanho de p ar tí cul as de d ive rso s mater ia is, e a Tab el a 12.10,

adistribuição (em peso) das partículas, segundo seus diâmetros.

Vejamos alguns d ado s sob re os vá rios t ipo s d e f il tros, us ando as d es ign aç õe s da ABNT e que c on st am

daTabela 12.11.

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12.5.2 Filtros em painéis compatados ou mantas

o

V

Faremos referência aos t ipos fabricados pela LUW A.

12.5.2.1 Classede filtros G2e G3. Permaquadro

8i 8-

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Utiliza vários t ipos de meio fil trante, conforme a classe, sob a forma de mantas, e que são alojadas

emarmações (Fig. 12.1).

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Fig. 12.1 Permaquadro da LUWA.

12.5.2.2 Para classe de filtro GO - ModeloLUWA Hivol

ikI Usado em venti lação e a r condicionado. As superfícies fil tran tes são impregnadas de ó leo. O rendimento

f il tro v ai d im inuindo à medida que o óleo v ai f ic ando imp re gn ado de pa rt ícu las , p od endo se r l avado.

,.1

12.5.2.3 Para classe de f ilt ros G2 e G3. Modelos LUWA FGV e FGP

d O meio fil trante é constituído de fibra de vidro ou fibra de poliéster colocada em quadro reforçado I

epapelão(Fig. 12.2).

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288


Produtos

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Separaç io de pó

CoIetora dlnmIcos

Multiciclone

Ciclone de aha efici l ncia

Bateria de ciclones

Ciclones univcnais

Ciclones para sinlcrização

Separadores a dmldo

lAvadora

Scrubbers

Scrubln de alta cficlf ncia

502

- scrubbe

Venturl

Coletora de manias

Automáticos c manuais

Rcvemo defluxodear

Cominjeçãode ar comprimido

IVenmadom u lI

Paraminas

Axiais

ane axiais

PURIFICAÇÃO DOAR

289

Flg. 12.2 Fil tros FGV/FGP da LUWA.

12.5.2.4 Para classede filtro G3. ModeloLUWA LRF

É um fil tro de fibra de vidro impregnada de adesivo especial, apresentado sob a forroa de uma manta I

com50 mm de espessura e que, automaticamente, vai desenrolando da parte superior, enquanto simultanea-

mentevai sendo enrolada na parte inferior (Fig. 12.3).

Fig . lZ.3 Fil tro LRF da LUWA.

Ainda para a c la sse 03, exi st e o mode lo LUWA ES. de grande super fíc ie , apresen tado sob a for ror

depainéis em quadros-padrão ou caixas-padrão. Vazão nominal até 8.800

m hporm2.

Flg. 12.4 Fil tro tipo ES da LUWA.

Tabela 1%.8Indicaçõesdosequipamentosconformeasaplicaçõesindustriais.

I

Tabela 12.10 Distribuição (em peso) das partículas segundo osdiâmetros (em %)

CortesiadaAeroventoEquipamentosIndustriaisLIda.)

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0,2

124

Cobre (tomeamento) 59,6

18,1 10,5

10,1 1,3 0,4

-

104

Chumbo(linotipo)

59,7 14,0

14,4 9,9

1,8

-

0,2

120

Óxido de zinco ( forno de zinco) 6,0 16,6

27,5 30,8

13,4

4,7 1,0 146

. . . .

.

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. . .

.

. .

.

.

. . .

. .

.

. .

.

.

.

. . . .

. I

. . . .

. I . I . I . I

I

.

.1

.

.

.

. . .

.

.

. . .

.

.

. . .

. . .

.

. . . . . .

. . . .

.

.

.

. .

.

.

.

. .

. . .

.

.

.

. . . .

.

.

.

.

.

.

.

.

. . .

.

. I . I

. 1 .

I

.

I

.

I .

. . . . .

. I . I

. I . 1. I

.

Tabe la 12.9 Tamanho méd io ap roximado de poeir as

Tamanho médio

Tipo de pó (mícron)

Poeira no ar externo

0,5

Jato de areia

1,4

Corte de granito

1,4

Pedreira:

- local de britagem

1,4

-

local de filtragem

1,3

- moinho de discos

0,9

Fundição - ar geral

1,2

separação de produtos

1,4

Corte de mármore

1,5

Corte de pedra sabão

2,4

PÓde alumínio

2,2

PÓde bronze

1,5

Mineração de carvão:

-

ar no britador

1,0

-

arda mina

0,9

- carregamento de carvão

0,8

-

perfuração da rocha

1,0



290


Tabe la 12.11 Recomendaçõe s pa ra ap li caçõe s de f ilt ros de a rl , se gundo a NB-IO da ABNT

Eficiência para a separação das

seguintes partículas

Aplicações principais

Alta eficiência para separação de insetos, eficiên-

cia bastante satisfatória para pólen de plantas e

poeira grossa de origem industrial. Quase inefi-

ciente contra poeira atmosférica.

Eficiência satisfatória contra pólen de plantas e

poeira grossa de origem industrial. Alguma efi-

ciência contra poeira atmosférica.

Boa eficiência contra pólen de plantas e poeira

grossa de origem industrial. Eficiência satisfatória

contra a fraçãogrossa (> 5micra) da poeira atmos-

férica.

Condicionadores tipo janela.

-

ondicionadores tipo compacto

elf

contained).

Condicionadores do tipo

fan-coi/

e d;-

sistemas centrais.

Boa eficiência contra a fração grossa (> 5 micra)

da poeira atmosférica.

Condicionadores dos sistemas cen-

trais, pré-filtragem para filtros finosF2

e F3.

Eficiência satisfatória contra a fração fina (1-5 mi-

era)da poeira atmosférica. Pouca eficiência contra

fumaças de óleo e tabaco.

Boa eficiência contra a fração fina (l-5 micra) da

poeira atmosférica. Alguma eficiência contra fu-

maças de óleo e tabaco.

Alta eficiência contra a fração fina (1-5 micra)

dapoeira atmosférica, eficiência satisfatória contra

fumaças de óleo etabaco. Razoavelmente eficiente

contra bactérias e fungos microscópicos.

Condicionadores de sistemas centrais

para exigências altas, pré-filtragem para

filtros finos F3.

Condicionadores de sistemas centrais

para exigências altas, pré-filtragem para

filtros absolutos.

Pré-filtros para filtros absolutos. Preci-

sa pré-filtragem por sua vez.

Boa eficiência contra a fração ultrafina

« 1mí-

eron) da poeira a tmosféri ca , fumaças de óleo e

tabaco. bactérias e fungos microscópicos.

Alta eficiência contra a fração ultrafina

« 1mí-

cron) da poeira a tmosféri ca , fumaças de óleo e

tabaco, bactérias e fungos microscópicos.

Eficiência excelente contra a fração ultrafina

«

1 mícron) da poeira atmosférica, fumaças de óleo

e tabaco, bactérias. fungos microscópicos e vírus.

Salas comcontrolede teor de poeira.Pre.

cisa pré-filtragem.

Salas com controle de teor de poeirazo-

nas assépticas de hospitais (exigências

altas). Precisa pré-filtragem.

Salas limpas das classes 100. 10.000

e 100.000, salas e cabinas estéreis para

operações cirúrgicas e ortopédicas (exi.

gências particularmente altas). Todasins.

talações querequerem teste de estanquei.

dade

teak te t).

Precisa pré-filtragem.

Observações, 'As recomendaçOes baseiam-se, além da. da ASHRAE. lambém nasseguinles:

para filtros grossos e finos: na diretriz SWKI 68 3 da Associação Suíça de Engenheiros de Aquecimento e Condicionamentodear

(SWKI).

- par a f il lr os absolulOS:no pro je lo de norma DIN 24184 deju lho de

19n

da Assoeiação dos Engenheiros Alemães (VDI).

'Os liUrossão divididos em trt . cl SCs:grossos (prelixo G), l inos (pref ixo F) e absolulos (pref ixo A).

'Para f il lros grossos (GO-G3): tes le gravimélr ico conforme AFII do American Fil ler Ins li lule ou ASHRAE 52-68.

'Para f il lros f inos (FI-F3): les le colorimétrico conforme AFI DuSISpol doAmerican Fil ler Ins li lule ou ASHRAE 52-68.

'Para filtros absolulOs (AI-A3): leSle folomélrico DOP Tesl conforme U.S. Mililary Slandard MS282.

'Classificação dasc4maras limpas conforme U.S. Federal Slandard 209b de 24.04.1973.

12.5.2.5 Para classede filtro G3. ModeloLUWAMulübolsa

Usado em indús tr ias, hospi ta is , i ndús tr ias farmacêut icas , processamento de dados , engenhari a nuc lear ,

microelet rõnica e tc . É const ituído por câmaras separadas por mantas de f ibra de vidro e presas adequadamente

à armação metálica.

PURIFICAÇÃO DO AR

291

-

.

_~

~

.

'.

.

:

.

;.

.

~.. .

~-

.

Flg. 12.5 Fil tro multibolsa da LUWA.

12.5 .2 .6 Para c la sses de f il tros F2 e F3. Modelo LUWA FP

O meio fil trante é papel celul6sico especial plissado, formando células em V, fixado a uma armação

dechapa galvanizada. Vazão até 5.000 m3/hpor célula.

Flg. 12.6 Filtro FP da LUW A.

12.5.2.7 Para classes de filtros ABNTPNB.I0 AI, A2e A3. ModeloLUWA HEPA

São filtros absolutos ou ultrafiltros (HEPA-High Efficiency ParticulareAir). Apresentam-se sob a forma

depainéis. .

. ,' ,A Fig. 12.7 mostra fil tros absolutos com eficiência mínima de 0,3 mícron, vazão de 3,3 a 135 cfm,

da,AeroglassBrasileira S.A.

Flg . 12.7 F il tr o absoluto da Aerog lass B rasi le ir a S .A.

~

Classede

Eficiência

filtroz

obs . 3 ,4 . 5%

GO

30-59

'IDl1rIUI

'li

Gl

60-74

'

I '.'

G2

75-84

I

:\1111111

G3 85e acima

-

-

FI

40-69

F2 70-89

F3

90

e acima

AI

85-97,9

A2

98-99.96

A3

99,97

e acima




12.5.3 Filtros de tecidos

Os fil tros de tecidos, conhecidos como fil tros de pano ou de

feltro

podem apresentar-se sob a forma

de

sacos

de

~ngas

de

painéis lisos

e de

painéis ondulados.

12.5.3.1 Filtros de pano

Os materiais tradicionalmente usados na fabricação dos fil tros de pano são o algodão e a lã, mas estes

materiais só podem ser usados até temperaturas de 82a 9O-C,respectivamente, e para ar seco.

Para temperaturas mais elevadas e poluentes agressivos a esses materiais, é necessário recorrer a tecidos

com fios de certos materiais , como o náilon, o nomex, o dacron, o orlon, poliéster, polipropileno, fios

metálicos, fibra de vidro e outros, 'dependendo da escolha, da temperatura e do caráter ácido ou alcalino

da mistura do ar com as partículas ou névoas. A Tabela 12.12 mostra algumas propriedades de certos tecidos

utilizados na fabricação de filtros.

Os fil tros de tecido são de elevada eficiência para fumos e poeiras acima de 0,1 mícron e são usados

na cap tação de poeira de moagem, mistura e pesagem de grãos de cerea is; moagem de pedra, a rgi lae

minerais; trituração de cimento; limpeza por abrasão; pesagem e peneiramento de produtos químicosem

grãos; trabalhos em madeira, cortumes, fertilizantes, papel etc.

Quando a concentração de partículas é muito elevada, usa-se, antes do fil tro, um separador do tipo

inercial para retenção das partículas maiores. .

Os f il tros com fel tro de

poliéster

duram cerca de três vezes mais do que os de algodão, e por Isto

são os mais usados.

O rendimento de filtros de tecidos, em geral, supera 93%, chegando, em alguns casos, a 99,9%.

12.5.3.2 Filtros de manga

Têm a forma de saco alongado, tubular. O ar normalmente penetra pela parte interna, quando a boca

do saco ficaembaixo, e sai deixando asimpurezas no lado de dentro (Fig. 12.8).

Vlbradar acionado por motor

Ih -

Sa ld a d e

iP-- ar limpo

PURIFICAÇÃO DO AR

193

~

I

Fig. 12.8 Fil tro de manga, de pano (ACGlH).

Quando se emprega uma armação interna de vergalhões para manter a'manga com a forma cil índrica, (

oarpenetra de fora para dentro e sai pela parte central pela boca colocada na parte superior (Fig. 12.9),

ouateralmente (Fig. 12.10).

Oscompartimentos onde se instalam os filtros de manga sãoconhecidos pela designação de

bag-houses .

Paraa limpeza

o filtro

sãoempregadasasseguintessoluções:

,

a) Agitação ou raspagem das mangas manual ou mecanicamente, após a interrupção da passagem do

ar (Figs. 12.8 e 12.10). .

b) Limpeza das mangas ou sacos pela introdução de ar comprimido, em sentido contrário. É o sistema

I de

fluxo reverso

(Figs. 12.9, 12.11, 12.12e 12.13).

. Os f il tros de manga em gera l são di spos to s em bateri as ou con juntos , de modo a seconsegu ir a área'

defiltragem necessária. A instalação nessas condições em um compartimento ou edificação constitui um

IIg.house.

Existem

bag-houses

com capacidade muito grande, como um para 2,1 milhões de cfm, como

lconstruídaem 1981pela Fuller Company, Pennsylvania, EUA

ar lob

pr lscJo

Bocais do

inluftamento

d arna

man90l

111'. dI

. l impo

r Com

~POlira

Vc lvula I

' -or da p oeira

AçGodI

limplza nas

' ''90' par

açAo revertO

dO ar.

Colltor

d. pó

Fig . 12.9 Coletor demanga, dot ipo deja to depressão. l

~

Tabela 12.12 Mater ia is de tec idos usados em f il tros indus tr ia is

,

Máxima

Temperatura temperatura

Resistência

Resistência

Resistência

Tecido

de fusão

de operação

a ácidos a alcalinos

à abrasão

Algodão Decompõe-se a 15O'C

82'C

Pequena

Regular

Boa

Lã

Queima a 3OO'C

93 C

Muito boa

Pequena Razoávela boa

Fibra de

vidro

8OO'C 288'C Razoável a boa Razoável a boa Razoável

Orlon

Amolece a 25O'C 127 C Boa a excelente em Razoável a boa em Boa

ác idosminer ai s ál ca lis fr acos

Náilon 6,6

24'X: Razoável

Excelente Excelente

HT-l

Queimaa 371 C

Melhorque o náilon,

Pior queo náilon;

Boa

não tão boa quanto melhorque odacron

o d acron e o orlon e o orlon

Daeron

I

5 C

Boaparaa maioria

Boaem álcalisfracos. I Muito\;oa

dosácidosminerais. Razoávelem álcalis

Dissolvc-scem áci- fortes

do sulfúrico

I I I

Polipropi-

leno

167 C

93 C Excelente

Excelente Excelente

Terlon

Decompõe-se a 4OO'C

Emit e gase s In erte , c omexceção I ne rt e, c omexceç ão

Razoável

t óx ic os a232 C do Oúo r

do cloro, triOuoretoemetaisalcalinos

Poliéster

-

1lO'C Muito boa Boa Muito

boa



.j

294


Entrada de

ar com pó

,.

PURIFICAÇÃO DO AR

295

Tabela 12. 15 Razão entre o volume de ar poluído (pés3/m in) e a área do filtro de tecido (pésZ)

Fig. 12.10 Fil tro de manga ( saco )

- ACGlH.

Resis tência química

Guia para seleção de pano (HIGROTEC Indústria e Comércio S.A.)

Temp. máx. de

operação ('C)

,\9í

Tabela 12.13

.

Tabela 12.14 Fil tro de manga HIGROTEC Ind. e Com. S.A.

Tipo de poeira

Pós finos, pegajosos, de difícil manuseio, de submlcra até 10miera:

Negro de fumo, fumaças, lei te em pó, t inta de papel, argila, amido, pigmentos de

tintas, corantes

Pós maiores que 3 miera:

Alumínio, pigmentos de cerãmica, carvão de pedra, argila, pós de pedra, açúcar, cal-

cário cimento, gesso

Pós maiores que 10mlcra, com pequena quantidade abaixo de 10miera:

PÓde papelão, núor, poeira desementes, serragem, areia, forragem, tabaco, asbesto

etc.

Guia de r el ação ent re o ar<empe '/min) eo pano ( em pe' ).

,.

Relação.

I NGÃ EMFILTR GEM

Alta

temperatura

Alta

concentração

Baixa

concentração D

~

;'i,~

~.~

~

f.'

M NG

EM LIMPEZ

I

ORTE

TR NSvERS L

Fig. 12.1t Esquema defuncionamento dosistemade filtros demanga

com limpeza por ar comprimido. Sistema Jetline V da Delta Neu.

~~A HIGROTEC f abr ic a um equ ipament o de f il tr ag em denomi nado

Super-Jet

que cons ta de uma câmar a

.

~Itragem (onde ficam as mangas de filtragem), um plenum de descarga de ar f il trado e um coletor ~e

\letraituado na parte inferior da câmara de filtragem.

Os fil tros de manga colocados dentro da câmara de fil tragem são suportados por armações de arame

~~aspor porcas ao colar inferior do difusor ou indutor

bellmouth,

por onde entra o ar comprimido para

~~l1Ipezao filtro.

,;f'I~

I~'

'.

Tipo de poeira

Razão

Abrasivas

2-2,5

Amianto

2,5-3

Limpeza a jato

3-3,5

Carbono

2-2,5

Cimento (moagem) 1,5-2

Cimento (transporte e ensacamento)

2-2,5

Argila 2-2,5

Carvão

2-2,5

Esmeril

3-3,5

Gesso

2-2,5

Borracha

2-2,5

Sal

2,5-3

Areia

3-3,5

PÓde sílica

2-2,5

Pedra sabão

2-2,5

Talco 2-2,5

Serragem de madeira 2-2,5

Tipo de

Resistência

Resistência

Prolon-

Resistência

Propriedades

pano

à tração

à abrasão

gada

Curta

Ácidos

Álcalis

à combustão

especiais

Dacron

MB

MB

135

149

B

R

Sim

Bomem todoo p o

Nomex

MB

MB

204

260

P

B

Não

Náilon alta temperatura

Polipro-

MB

MB

66

93 MB

MB

Sim

Limitado

prileno

pela baixa

resistência

à tempera-

tura

MB

=

Muito boa

B =Boa R =Regular

P =Pobre

3:1

8:1

-

8:1

14:1

-

12:1

20:1

--



296


o ar, antes de passar pelos f il tros , a tinge um pré separador que conduz as partículas mais pesad

diretamente ao coletor ou tremonha, de modo que somente as mais finas serão detidas pelas superfí .as

externas do tecido das mangas tubulares. Ctes

A Fig. 12.13 representa esquematicamente asoperações de filtragem e de limpeza do Super-Jet.

A CONAMSA - Sistemas de Controle Ambiental S.A. fabrica os fil tros de mangas Pulsa Jet Ge

com limpeza por ar comprimido, recomendando que este seja fornecido na pressão de 6,5 a 7 kgf/cm fa,

se isento de água e óleo. e

Fig. 12.12 Armação acoplada ao venturi sendo intro-

duzida num fil tro de manga marca Jetline V daDelta

Neu.

Conexão nterior à manga Válvula diafragma

onexêopara

suprimentode ar

niford

de

arcomprimido

Conexão exterior

à manga

Válvula solenOide

- aixado timer

Indicador de pressão

Cic io d e f il tr ag em

Ciclo de limpeza

da manga

Indutor

beltmouth

Câmar a de f il tr ag em

Ar carregado

depO

t

Pré separador

Indutor

llmouth

Bo~as

devácuo

Descarga do produto

Pressão

interna .. :~~

libera

..:1

partlculas

:::~

do pano

oN

Partlculas

caemno

coletor

Alimentador rolativo

estanque

ç;;.? J...L

. . ' :~ ~ Descargado material

Operação esquemátlca do Super-Jet

Operação de limpeza da manga do

filtroSuper-Jet.

Fig. 12.13 Sistema de fil tros Super-Jet da HIGROTEC Indústria e Comércio S.A.

~

PURIFICAÇÃO DO AR

297

\,

(

Na escolha do f il tro é necessár io levar-se em con ta o t ipo de poei ra e seu tamanho . A HIGROTEC (

~

classifica os tipos de poeira:

(

Pósfinos pegajosos de difícil manuseio de menos de I mícron até 10micra: Negro de fumo, fumaças,

~te em p ó.. tinta de pa~el, argila, ~~ido: pigmentos de t nt.as, cora~tes. . '

:..Pósmaiores que 3 mlera: Alummto, pIgmentos de ceramlca, carvao de pedra, argIla, po de pedra, calcáno,

dIJIento,esso. j

,.;pósmaiores que 10miera eom pequena quantidade abaixo de 10miera: PÓde papelão, poeira de serragem,

treia,forragem, tabaco, asbesto etc. (

, Quando a instalação contém várias seções de mangas de filtro dispostas em ziguezague, pode-se realizar

llimpezados filtros de uma d1\sseções, mantendo as demais em operação normal.. ,

A Fig . 12.14 mos tra um fil tro desse t ipo. Os f il tros da seção 4 estão sendo sacudidos , enquanto os

daSemaisseções continuam operando. O ar exterior penetra por uma válvula de três vias, que na ocasião (

Fig. 12.14 Sistema automático

contínuo de múl tipl as seções

(ACGlH). Os compartimentos 2

e 3 estão sob carga . O compar-

t imento 4 está fechado para lim- {

peza dos filtros.

~

'CfJ

Saído

ClmprOlsor

Corrediço

Disposi tivopora

inslIfJomentode ar

Haste

Removedor de pó

F ig . 12.15 F ilt ro de pano com j at o (

móvel de ar para remoção imediat a i

de pó ( ACGlH). .

~...

----_.-----



298


fecha a sa. ídade ar do percurso. Como o venti lador criauma depressão, o ar exterior que penetra naválvul

atravessa os filtros em sentido contrário, e o pó passa para a tubulação. a

c) Jato reverso , isto é, injeção de ar comprimido de fora para dentro das mangas, por um tubo circul

dotado de orif ícios que sobe e desce ao longo das mangas. ° pó removido pelo jato fino de ar

através do pano cai e é removido pela parte inferior do funil de captação. A velocidade de passagear

de ar através do pano é da ordem de 5 metros por minuto, e a perda de pressão é de 10 a

~

cm de coluna d'água.

d) Colapso das mangas, por meio de diferenciais de pressão e que provocam a queda da poeira coletada

A injeção de ar comprimido para a limpeza dos fil tros pode fazer-se com um sistema Venturi (Jetl in '

V da Delt a Neu , F ig . 12 .16) ou com um indutor boca de sino ellmouth do Super-Jet da HIGROTECe

Fig.12.13.) ,

A Fig. 12.11esclarece o funcionamentodo Jetline V. Quando em operação,a manga filtranteestá

normalmente assentada sobre a estrutura de quatro vergalhões, e a poeira se aglomera na superfície externa

Periodicamente, uma injeção de ar comprimido no Venturi introduz um grande volume de ar, qu~

inflando fortemente a manga, desloca a p oeira aglomerada para o i nterior da tremonha. '

Flg. 12.16 Fil tro automát ico de

mangas Jet line V da Del ta Neu.

A limpeza processa-se porar com.

primido comventuri, e seucoman-

do é totalmente automático. Usa.

se para poeiras finasem fortecon.

centração e processos contínuos.

A t axa de f ilt ragem do Jetl ine é de 200 a 300 m3/ hde a r por m2 de super fí ci e f il tr an te .

° Je tl ine V compacto da Del ta Neu é fornecido com bate ri a de mangas de f il tro, em número de 18 ,

24 , 36 e 54 un idades e em comprimentos de 1 ,5, 2,0, 2,50 e 3,00 m. Ass im, po r exemp lo, l emos, entre

outros, os tipos indicados naTabela 12.16.

12.5.3.3 Filtros metálicosem painéis e banhados a óleo

° enchimento do f il tro é formado po r l ã de aço e f ibras metál icas . ° a r é submet ido a inúmeras

mudanças de di reção ao a travessar a camada f il tran te , o que p rovoca a p recipi tação do pó, o qual adere

à película deóleo sobre a textura fil trante. Oferecem uma perda decarga de 4 a 10mmH20.

A limpeza é realizada com detergentes.

li

I.

.

i

PURIFICAÇÃO DO AR

299

Tabela 12.16 Características do Jetline V da Delta Neu

..--

-r

,i

'?

r-

...-....................-------.................-.......--.....---.....---------------..---............---....-....---....---..........---...--................-..................--.-----....---...........---..............----.......---

r-

i

J.V 31

J.V 41

J.V 61

J.V 90

18

24

36

54

3 ,00 m

3 ,00 m

3 ,00 m

3,00 in

30,51

40.68

61,02

91.53

;Q

~

-- -- - rJ

v-, --'-'

~

.~~

_2~

'ô~

~

Filtros ou separadores horizontal.

. ,

,.,/'/1

.

~b

~.

~

rorro eloflllragem

I t t 1 t

~I-I...

.f:

Soparador

ablrto

é

10

'f', Separado r

<1' 6Ieo-gd.

,I,

~;: .

Separador

4 mUnhou

Separador

com . al da

superior

Fig. 12.17 Tipos de separadores utilizando filtro da malha metálica.

Superfície N. de mangas

Altura das mangas

Tipo

fiitrante (m2)

tubulares

tubulares

J.V 15

15,25

18

1 ,50 m

J.V 20

20;33

24

1 ,50 m

J.V 30

30,49

36

1 ,50 m

J.V 45

45,74

54

1 ,50 m



300


PURIFICAÇÃO DO AR

301

b)

Interceptação direta

As partículas entre 1 e 3 micra que tendem a acompanhar o fluxo do gás são

ret idas nas malhas const ituídas por f ios micrométr icos do tec ido.

c)

Movimento browniano

As pa rtíc ula s extr emamente pequenas (0 ,1 a 1 ,0 míc ron) to cam os f il amen to s

devido à sua movimentação aleatór ia , causada pela col isão com moléculas gasosas (movimento brownia-

no). Part íc ula s meno re s t êm ma is mobil id ade b rown iana, expondo -s e mu ito mai s do que a s mai ore s

à colisão com os filamentos.

( )

\ )

(

,

\

A Arami fí ci o Vidal S .A . f ab ric a o

Demister

que é um eliminador de névoa para f ins indus tr ia is .

Y4

'1

-'

j

,.

~

1

Flg. 12.18 Malha metálica para fil tros ou separadores (Oito

H. York Co.).

12.5.3.4 Filtros eliminadores de névoas

Para a eliminação da névoa líquida, corrosivos e contaminantes solúveis contidos no ar ou em fluxos

de outros gases, que ocorrem em indústrias químicas, petroquímicas, petrolíferas, têxteis, de fertilizantes,

de material plástico e outras, as Indústrias Monsanto fabricam filtros de lã de vidro contidos por duastelas

metálicas.

Como se observa na Fig. 12.19, os gases contendo névoas atravessam um leito de lã de vidro,onde

as partículas são coletadas, agregadas e coalescem formando uma lâmina líquida que, pela pressão dinâmica

do gás, move-se através desse leito. Uma vez formado o fluxo líquido, este é drenado por ação da gravidade.

:jpoH-E

f

,

Flg. tZ.19 Princípio defun~i~'

namento (A) econjuntodee1lma-

nadores de névoas Monsanto.

.,

A B

As névoa s são captadas nos e lim inadore s Mons ant o, como a li ás nos fi lt ro s de manga , por:

a) Impacto inercial As partículas maiores de 3 micra são coletadas quando sua inércia as impe~.~~

acompanhar o fluxo do gás ao redor dos filamentos de lã de vidro. Elas deixam o fluxo eCO ede

com os filamentos do tecido. O efeito é tanto maior quanto maiores forem a massa e a veloclda

da partícula.

TIPOH-P

~

1 ~

OPOH.V

Fig. 12.20 Eliminadores de névoas Monsanto.

Tabela 12.17 Scletor para f il tros e liminadores de névoa Monsanto

Movimento

browniano

Aprox. igual a

lOock

1J2a

91J 5 k

IOIJa SIJ8

216 a 610

610 a 3.048

Impacto

inercial

Aprox. igual a

100

25 a 51

retângulo

470 x

1.346

{

(

Mecanismo predominante

d;:captação da névoa

Efj~iênciaem partículas

~i or es q ue 3 m ic ra

Ê6éiênciaem partículas menores

':c.iguaisa 3 micra

~

fu~~de carga

[mmcoluna de água)

~

DImensões:

I~~diàmetro

~ ltur

I'

hA Tabela 12.17 mostr a a s c ar ac te rís tic as dos f il tr os e liminado res de névoa da Monsanto , e a F ig . 12.20

~\ra como são esses fil tros.

....

...~~~.

\-

Impacto Impacto

inereial inereial

Aprox. igual a Aprox. igual a

100 OO

70 a 50 a

97o/c

97

200 a 150a

254

205

660

retângulo

1.224 a

470a

1.830 1.346



302


A Fig. 12.21 mostra o Fil tro Metál ico 44.B da HIGROTEC, empregado para altas velocidades,

sistemas de venti lação e ar condicionado, para retenção de poeira, t inta , gorduras e outras partícula~em

suspensão. Pode ser lavado, quando sujo, ficando novamente com as características originais. Para aumen~.m

a capacidade de retenção, pode ser fornecido oleado. ar

Fig. 12.21 Filtro metálico 44.B d:1HIGROTEC.

1)Queda da presaêo referida à vazAo na<mel Queda de pressAo referidaà vazio máxima

o eliminador

de névoa para fins industriais Demisler é in sta lado em to rre s de vácuo de ref in ari as , to rr es

de destilação,absorvedoresde gás,separadorese depuradores.É fabricadopelaAramifícioVidalS.A.

12.5.3.5 Filtros de carvão ativado

Funcionam segundo o fenômeno físicode adsorção molecular e são os mais apropriados para elimin~r

odores desagradáveis.Devemser colocadosapós um

filtro

convencionalou eletrostático, que os proteja

contra as poeiras, pólen, bactérias e particulados de um modo geral.

O carvão empregado é de origem vegeta l. de casca de coco, por exemplo , que proporciona grande

á rea de adsorção sem l iberação de pó. O processo de at ivação consi st e num t ra tamento de que imados

elementos de menor densidade, para que sobre no final apenas o carvão vegetal.

No f il tro de carvão at ivado, a s molécul as gasosas e out ra s mais que ocasionam a sensação de maus

odores aderem às superfícies do carvão granulado, em camadas delgadas de poucas moléculas de espessura.

por efeitode adsorçãoO carvãogranuladoé alojadoentre duas lâminasdelgadasde metal comorifícios,

como mostra a Fig. 12.22.

A HIGROTEC fabri ca o F il tro de Carvão Ativado CF-4B em dois t amanhos, com 6 ou 12célu la s

individuais de carvão ativado contido em uma caixa de chapa de aço galvanizado, permitindo fácil acesso

às células que, quando atingem a saturação, podem ser recarregadas. Pode ser instalado em qualquer trecho

de uma rede de dutos. As características dos filtrosCF-4B são:

Q = 3.400m3/h - 12placas- 40quilogramasdecarvão.

Q =

1.700m3/h- 6placas- 20quilogramasecarvão.

600 x 600x 740mm

305 x 600 x 740mm

Ij.-,.

PURIFICAÇÃO DOAR

303

Flg. 12.22 Fil tro de carvão ativado, decasca de coco.

, A regeneração do ca rvão a tivado se faz por aquec imento . A adsorção sobre

o

carvão at ivado é em

l lr alu t il izada para e liminar produtos orgânicos de gases res idua is , quando o gás contiver pequena quant idade

jesolventes orgânicos que não devam ser l ançados na a tmosfera , ou quando contiver concent rações rel at iva-

.ente elevadas de um solvente que não possa ser recuperado, ou, ainda, quando contiver um ou mais

Iprodutosorgânicos que não possam ser eliminados por outro processo qualquer. .

, Ex is tem f ilt ro s de c arv ão a tiv ado que pe rmit em a

regeneração

i sto é , a recuperação de produtos químicos

~Iere tidos, como o benzeno, a ace tona , o á lcool, solventes , o xilol , h idrocarbonetos e mui tos mai s.

~

12.6 COLETORES GRAVITACIONAIS

12.6.1 Modalidades

. Oscoletores de câmara gravi tacional ou de sedimentação são os mais simples e de mais fácil operação.

Consistemessencialmente em uma câmara, em geral metálica, de dimensões grandes relativamente às do

uto quenela introduzo ar poluído,a fimde reduzira velocidadede escoamento,permitindoa deposição

departículas relat ivamente grandes (100 a 200 micra), em conseqüência do peso das mesmas. Para que

11artículas pequenas e médias fossem retidas, seria necessário que as dimensões da câmara fossem muito

IJ3ndes,de modo que, quando existem partículas numa ampla escala de dimensões, prefere-se usar a câmara

uavitacionalcomo um primeiro estágio de um coletor de filtragem. A Fig. 12.23mostra um coletor gravitacional

decâmara única. No percurso da entrada

E

a té a saída S, as par tí cu la s maiores vão se depositando no

ron

de colet a. O pó acumulado per iodicamente é ret ir ado pela abertura

A

Se se conseguisse que o gás escoasse em regime laminar ou viscoso, seria possível às partículas pequenas

ilepositarem-se.

R PUR

5

PÓ D EPO SITADO

A

T AM PA P AR A R EM OÇ ÃO D O P Ô

Fig , 1 2. 23

Coletor gravitacional de câmara I nlca.

li ~as uma câmara que r eal iz ass e e sta condi ção te ria d imensões muito gr ande s e s er ia, po rta nt o, a nti eco~

)lUca.Na prá tic a, o es coamen to nos col eto re s g ravit ac iona is s e rea liz a em r eg ime tu rbu le nt o, d ev ido à

l tí st ênciade componentes ver ti ca is no movimento , o que expli ca a dif iculdade das par tí culas pequenas em

~depositarem.

VA ZÃO vAZÃ o QUEOA DE

T AMA NH ON OM IN AL NO RM AL M ÁX IMA P RE SS ÃOm mC A

POLEGADAS

mm)

m h m Jh

ESPES SURAmm)

25 so 100

1 2 1 2

1

2

18.20 400soo

1590

2120

2.54

4,07

3,05

5,34

8.0 9,71

18.25 400630 2030 2700

20.20

500500 2030

2700

20.25

500 30 2600

3450

2424 800600

3030

4040

2,54 4,07

3,05 5.34 8.0 9.71




-

ARCOMARTcUAS

P RTicUL LEVE

RTICUL

PESADA

CAI

AR E PARTlcULAS

LEVES

T MP

T MP PARA REMOç

Flg. 12.27 Coletores de câmaras inerciais.

Os co le to re s de câma ra s in erc ia is func ionam sat is fat or iamen te para pa rtí cu la s de no mínimo 50 a 200

micr a, conf orme o t ipo e t amanho do cole to r.

Exi st em mui tas var iedades de coletores inerc ia is , havendo alguns com def le tores e out ros com bandejas

ou pra tos cônicos sem fundo, superpostos e separados ent re s i. Nas chamadas câmaras de impactação provoca-se

uma mudança no sentido do e scoamen to do a r conte ndo as partí cu la s, f az endo com que venham a chocar -s e

de encon tr o a an te pa ro s d is pos to s de modo t al que p rovoquem mudança s b ru sc as de di reç ão. As par tíc ul as

s ól id as , de maio r i né rc ia que a s mol éculas gas os as , n ão con seguem ev it ar o choque , impact ando deencont ro

às superfícies defletoras, possibili tando assim sua coleta.

° rendimento das câmaras inerciais, isto é, a relação entre o peso do material coletado e o peso total

do mate ria l que penet ra nas câmar as , é ap roximadamen te o mesmo que o das c âmara s g ravi tac ionai s.

A perda de 'carga irá depender do número e forma dos anteparos ou defletores, da velocidade do ar,

do material de fabricação e do acabamento das superfícies. Varia em geral de 25 a 75 mmH20, conforme

o tipo.

12.7.1 Emprego

As cãmaras inerciais são em geral usadas para coletar as partículas de maior tamanho e elevado peso

específico, funcionando como pré-coletores, de modoa reduzir a carga de coleta nocoletor principal. Requerem

pouca potência dos ventiladores, são fáceis de construir, 'de baixo custo e podem ser usadas com gasesem

temperaturas elevadas.

12.8 COLETORES CENTRÍFUGOS OU CICLONES

12.8.1 Principio de funcionamento

Est abelec em um movimen to ro ta tó ri o par a o gás, d e modo que a fo rç a centrí fuga apl ic ada às partículas,

sendo maior que as forças de coesão molecular e da gravidade, faz com que as mesmas sejam lançadas

de encontro as paredes , ret ir ando-as da massa gasosa em escoamento. Para que seja a lcançado este resul tado,

faz-se com que o ar penetre tangencialmente à periferia da parte superior de um cilindro ou cone, de modo

a criar um fluxo helicoidal descendente que, ao atingir a parte inferior de um cone, retome omo um nuxo

hel icoida l ascendente central a té a boca de saída na par te super ior do c il indro. As forças centr ífugas decor rentes

des te mov ir. :~ :lt( ) he li co id al p ro je tam a s pa rt íc ul as só li da s de encon tr o às par edes , d e onde c aem a té o cone

in fe ri or que as cole ta s e de onde são r emovi da s.

A F ig . 12 .28 r ep re sent a e squema tic amen te um c ic lone muito empregado, pos su indo um c ili nd ro e uma

parte inferior cOnica.

Q ar contendo partículas penetra em a tangenci almen te a uma ci rcunfe rê nc ia de r ai o r. de modo ~ue

suas moléculas descrevem hél ices c il índr icas inici almente e cônicas ao penet ra rem no t recho cônico infenor

As pa rt íc ul as só li da s em suspen são no a r, s ob a aç ão da f or ça cent ríf uga, te ndem a desl oc ar -s e par a a pe lí cu a

de ar junto às paredes do ciclone. Em virtude do movimento helicoidal descendente assumido pel~ ar e

do e scoament o de uma pequena va zão de a r pe la part e in fe rio r do cone, a s pa rt íc ul as s ólid as s e encammham

para e ss a abertu ra no vé rt ic e do cone , se ndo ent ão capta da s em sacos ou ou tr os d isposi tivos.

.

~

~,

i

LLAASOSA

~-<I'

~L:

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I

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t

10('

~ ~

}{COMPARTicULAS

~.

:'Adoo

i

iõi DE

ITII'ERÊNCIA

:;;-,,

~~~,

.~

I

PURIFICAÇÃO DO AR 307

SAiDADOARCOMVAzio o

o ' = o -q

'\

\ \ I (./ /

-'A

:

'.

: 1

--.J B

COA TE A-A

Flg. 12.28 Ciclone cilindro-troncónico.

....

I~~ociclone, aspartículas gasosas realizam, corno foi dito, um movimento seguindo uma trajetória helicoidal,

'~raoat ingi rem o t recho infer ior do cone, ini ci am um movimento hel icoida l ascendente, chegam ao cil indro

onde i ni ci ar am o es coamen to e s aem pel a boc a supe ri or do c ic lone.

i ,. I; st abelecem-se. ass im, doi s turbi lhões no inter ior do c ic lone : um per ifér ico externo descendente e um

I1I<i)scendente.

'Çonsideremos uma partícula de peso

P.

A separação da partícula do turbilhão se realiza pela ação

'. orçaentrífuga

F..

que deve superar o efeito da ação da gravidade, isto é, do peso da partícula, para

~

realize o chamado efeito de separação , que é traduzido pela relação

,.



310 .


.

,

f7~

ntrada

tongenclal

Entrado em

e.al.ente

Entrado curvo

teto helicoidal

Flg. 12.32 Ciclone de alta eficiência, da

Aerovento Equipamentos Induslriais Lida.

Flg. 12.33 Ciclone tangencial.

Flg. 12.31 Algumas modalidades deciclones

segundo o tipo deen trada dear.

PURIFICAÇÃO DO AR 311

As Figs. 12.34 e 12.35 mostram coletores mecânicos de múltiplos tubos ciclones da Cottrell Inc., e

.Fig. 1 2.36 a pres en ta um de ta lh e de um dos tubos .

Apl ic am-se a p ar tí cu la s d e 7 a 25 micra, s endo o rend imento melho r p ara as p ar tí cu las maiores .

A HIGROTEC fabr ic a, na l in ha dos c ic lon es, o s s eguint es t ip os :

-

Ven tu ri -Clon e: Indú st ri as de fer ro e aç o; fundiçõ es ; i ndú st ri as qu ím ic as , i ndús tr ia de p rodu to s mine ra is ,

entre outras.

-

Aeroc lones: recuperação de pó de produtos manuseados.

-

Vor tex Towers: c omo coletor pr imár io ou p ré -s ep arador n a c ol et a de a lt a conc en tr aç ão de po ei ra s.

-

Spiro-Ciones: para grandes volumes de gases .

A ATA Combustão Técnica S.A. fabri ca o Mult i-Cycl one t ipo CP em 16 t amanhos, com capacidades

de sd e 70 mJ/min a té 1 .2 20 mJ/min. O rend imento p ara p ar tí cul as de 15micra ul tr apa ss a 99%.

..

~

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I I

I I . ~

I

: :

~

l :

I I n I

, ,

I :

Flg. 12.34 Multiciclones Cottrell da CONAMSA.

Fig . 12.35 Coletor mecân ico de múlti-

plos tubos ciclones, da Cottrell loc.



312


,li

I

I

, i

Tabela 12.18 Dados docoletar de póEXCOL

Dimensõesprincipais Depósito

PURIFICAÇÃO DOAR

313

Dados técnicos

Flg . 12.36 Tubo c ic lone de um coletor

mecânico de múltiplos ciclones, da Coto

trell Inc.

12.8.2.3 Pequenos ciclones

Às vezes se usam pequenos ciclones para atendimento de vazões de equipamentos individuais ou de

conjuntos cuja carga poluidora não seja muito grande. É o caso do coletor de pó EXCOL da CONAMSA

(sucessora da Gema S.A.) (Fig. 12.37), fabricado nas dimensões indicadas na Tabela 12.15 e recomendado

para serragem, trabalhos de esmeril e politriz.

A Fig. 12.38 mostra o coletar de pó, modelo EXAS ST-50 da New Japan Indústria Metalúrgica Ltda.

Possui umciclone e uma bateria de filtros.

~

~

-

c:

J

..

.2

~

Q)

'. .;.

Vazão

(m3/min)

15

30

65

90

Potência

(cv)

1,0

2,0

7,5

10,0

Fig. 12.38 Coletor de pó portáti l New Japan, modelo EXAS-

ST-50. New Japan Indústria Metalúrgica Ltda.

~

~ '17 '.

I

[

I

I

f'....

D11

I ~ -J

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H

~.

' 'i:

i'l :.J~

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~#..I;:

/~-.J;,

..~

~

;).r

Flg. 12.37 Coletor depó EXCOL -GEMA:j~~ ' .

S.A. .~~. '.,

. .:;a.t.,:

Flg. 12.39 Captação de particulados de dois esmeris;

ligação a um ciclone e do ciclone a um filtro saco (para

retenção de partículas muito pequenas não detidas no

ciclone). (Torit Manufacturing G.)

Coletor

EXCOL

tamanho 0A

15 600

I' 30

600

1

65-

900

90

900

I

Capacidade

B H

0D

(litros)

600 1.800

125 110

600 2.250

200 110

900 3.250

275 420

900

3.700 350 420



314


Dados:

Dimensões: 1,40 x 0,60 x 2,30 m

E nt ra da: d iâm et ro 25 0 m m

Mo to r t ri fá si co : 5 h p

V az ão : 6 3 m 3/ mi n

V elo cid ade d o a r: 4 5 m ls

P re ss ão: 1 70 m m ca

P es o: 1 95 k gf

Uso:

Eliminação de pó de cimento, cal, borracha, grafite, plásticos, vidros, fibras, pintura a pó e de

p ro du to s q uí mi co s e m g er al .

12.8.3 Dimensionamento de

ciclone

É n ece ssá ri o e sco lh er- se p re via me nt e o m od elo d o c ic lo ne. In dic ar em os a s eg uir a s d im en sõ es p rin ci pai s I ~

d e u m c ic lo ne -p adr ão A d e a lta e fi ci ên cia e d e um c ic lon e-p adr ão B , de m éd ia e fi ci ên cia .

A dm it am os , p ar a s im pl if ic ar , o d iâ me tr o d c om o i gu al n os d oi s p ad rõ es e r ef ir am os a s d em ai s d im en sõ es

1

.

ao diâmetro, adotandofatores multiplicativos. .

A p rim eir a co is a a c alc ul ar é o d iâ me tro

d

q ue p ode s er ex pre sso em fu nçã o d a v az ão de a r Q p és3 /m in )

que entra no ciclone.

.

P ara o ci cl one -p ad rã o A :

P ara o c ic lo ne- pad rão B :

Q

=

300

. tP

pés3/min)

Q = 800 . tP pés3/min)

Achado

d

p ro cu ra mo s n a T ab el a 1 2. 19 o s f at or es m ul ti pl ic at iv os c or re sp on de nt es à s d iv er sa s d im en sõ es

h

do ciclone.

T ab ela 12 .1 9 F ato re s m ult ip li ca ti vos p ara o bt enç ão d as d im en sõ es d o c ic lo ne e m f un ção d o d iâ me tro

d

T ab el a 1 2. 20 C ic lo ne de t et o h el ic oi dal F ig. 1 2. 29 )

C ap ac id ad es c fm ) e d im en sõ es p ol .)

PURIFICAÇÃO DO AR

315

~

s

~

~

Fig. 12.40 Ciclone. Dimensões principais.

12.8.4 Perda decarga no ciclone

i E xi st em v ár ia s e xp re ssõ es p ar a a de te rmi na çã o d a pe rd a d e c ar ga e m u m c ic lo ne . I nd ic ar emo s u ma

n aq ual aparecem as d im en sõ es m arcadas n a F ig . 1 2. 40 , s en do as d im en sõ es em pés e um fator K que

ldependedo tipo de entrada e perda de carga Ap, em polegadas de água.

li

/1p

=

li:

121

.

h

.

If

L

~

K dz.. - -

d d d

12.2

= 0,5 para entrada simples sem guias

r = 1 ,0 p ara ent rada com g ui as ret as

. r. = 2,0 para entrada com guias expansoras

EXEMPLO I:U

; ;, . D im en si on ar u m c ic lo ne -p ad rã o c la ss e B , p ar a 1 0. 00 0 c fm d e a r c on te nd o s er ra ge m.

11)Diâmetro

d

=

~

Q =

~

10.000

= 3,5 3pés = 1,07 m

00 800

i ) De ma is d im en sõ es . P el a T ab el a 1 2. 19 , t em os :

h = 0,75

I = 0,375

s = 0,875

dJ= 0 75

L = 1,5

L = 2,5

x 1,0 17

x 1,017

x 1 ,017

x 1,017

x 1,017

x 1,017

= 9 ,7 62 m = 2 .5 00f t

= 0 ,3 81m = 1 ,2 50f t

= 0 ,8 89m = 2 ,9 16 ft

= 0 ,7 63m = 2 ,5 03 fI

= 1 ,5 25m = 5 ,0 02 ft

= 2 ,5 42m = 8 ,3 38 ft

Ii

:1

,

li

I

I

II

li

11111

II

I

Ciclonepadrão A

Dimensão

d h

I

S

dd

L L

Fator multiplicativo do diãme-

1

0,5

0,2

0,5 0,5 1,5

2,5

tro

d

Ciclonepadrão B

Dimensão

d h

I

S

dd

L L

...

Fator multiplicativo do diãme-

1

0,75

0,375

0,875

0,75 1,5

2,5

tro d

Capacidade

CFM

d

L

L

h

dd

S

a b c

d

500

37

15

33 5

10

12 8 7

8

3

1.000

44

21

40 7

14

16 11 10

11

5

2.000

54 30

49

10

20 19 15

14

15

6

3.000

63

36

57

12 25

22 18

18

19

7

5.000

75

48

68

16 32

28 24

22

24

10

7.500

87 60

78

20 39

34 30

27

30

10

10.000

97

68

87 23

45

38 34

32 34

12

12.500

105

75

95

25

50 42 38

35 38

12

15.000

114

82

103 27

55

45 41

38 42

12

20.000

127

94 114

32 63

51 47

44

48

13

25.000

139 105

125 35

70

57 53

49 54

13

30.000

151

116

136 39

77

62

58

54

59

14

35.000 163

126 147

42

84 67

63 59

64

14

40.000

173 135 156

45 90

72 68

63

69

15

-



Os c ic lones são us ado s para a col et a de mate ria l pa rt ic ula do ou fib ros o.

Em geral, são de baixo custo, simples de projetar, consomem pouca potência, são de fácil construção

-,

e manutenção e podem ser usados para gases em temperaturas elevadas. Em contrapartida, apresentam ;-.

baixo rendimento para partículas inferiQres a 5 micra e desgastam -se rapidamente quando a poeira é de ' .,

a lt a dureza e e levada veloc idade. Pode ocorrer entupimento quando as poeiras forem pegajosas , h igroscópicas ~h

e em grande concentração. ~;

.~

~~

316


Para o dimensionamento dq ci cl one indic ado na Fi g. 12.29 , podemos us ar a Tabela 12.20.

EXEMPLO12.1

Dimensiona r um ci cl one de t eto he lic oi dal p ara uma vaz ão de 10 .000 cfm.

Na Tabel a 12.20 obtemos o sval or es da s dimensões pr in cip ais ou s eja :

E XEM PLO n. 3

Suponhamos o ciclone do exemplo 12.1 e entradas com guias retas

(K

== 1)

tJ.p

12 x 1.250 x 2.50

~5,002 18,338

,5032

. 3,53' 3,53

37 ,50 ==4,00

== 9,369

'';''.,

,

/\>-

/ \.

/ .

/ (j)....

\ -.J

1 x

' >1>

4p == 4,00 pol. de água == 102 mm. ca.

Alguns autores calculam a perda de carga em função da veloc idade de ent rada do ar no cic lone , e

out r<?s, em funçãoda vazãode ar e dasd imensõesc ita~tados d ivergem bastan te ent re s i.

~

velocidade de entrada do a~e varia de~

12.8.5 Aplicações dos cidones

12.9 COLETORES ÚMIDOS. LAVADORES DE GASES OU TORRES LAVADORAS

12.9.1 Destinação

Des ti nam- se à c ap ta ção de pó ou de gase s po luente s r tt esmo em t empe rat ur as el evadas .

1

i'

1

1

Tabela 12.21 Contaminantes removidos em tor res l avadoras (cort es ia da HIGROTEC)

Ácido acético

Acetona

Álcoois

Amônia

Aminas

Nitrato de amônia

Sulfato de amônia

Soluçõcs de anodização

Soluçõcs de galvanoplastia

Vapores de benzeno

Ácido bórico

Bromina

Dióxido de carbono

Ácido crômico

Cloro

Cianetos

Formaldeído

Ácido bromídrico

Ácido clorídrico

Ácido cianídrico

Ácido Ouorídrico

Ácido sulfídrico SH2

NO-N02

Cloreto de sódio

Ácido fosfórico

Hidróxido de sódio

Dióxido de enxofre

Ácido sulfúrico

Uréia

Matérias solúveis em água

.

1 . 'UR,nCAçÁODOAR '

I

'

t

Quando se: t ra ta da captação de:pó. a lama ou lodo que se formam são removidos com fac il idade ,

. '~, podendo emcertos casos ser reaproveitado o pó, após secagem ou filtragem do mesmo em filtro-prensa.

, ' Tratando-se de gases solúveis, após a dissolução na água submete-se cada gás a um tratamento químico

t., própr io , a f im de ser oht ido um sal ou compos lo insolúvel , o qual é f il trado para remoção e dest inação

r

finalda pasta ou lama formada.

As torres lavadoras são usadas para a remoção de grande variedade dé contaminantes, entre os quais

J

' convémcitarosindicadosnaTahela

2 2

' 12.9.2 Modalidades de lavadores

.\ Existe uma grande variedade de colelores úmidos ou lavadores. Vejamos alguns tipos:

. . .) Lo, o, d, W ,, o ,1 I' . h,,). E.., . do,. umbémd ig,,'o po, 01~ , 'mido., ,,,do

quando a concen tra ção de pó é g rande e as part íc ula s são mai ore s de 10mic ra, mas a te nde ra zoavelment e

parapartículasde I a tOmicra.

'

A Fig. 12' .41é um esboço de um lavador de ar. O ar com poeira recebe água pulverizada, bombeada

do próprio , tanque do lavador. As partículas em contato com as gotículas de água caem, formando lodo,

que é periotlicamente recolhido. Um eliminador de gotas, semelhante ao que seusa em torres de resfriamento

de água, impede as gotículas de seguirem além do lavador. Os eliminadores são, em geral , fabricados em

resina de poliéster com fibra de vidro.

~

fl~

Eliminador

d e g ot as

Aspersores

~r

.

\/.\1 j

\/ \

-.. .

'-..

'-..

'-..

'-..

I

I

I

I

I

I

.1

I

,

I

r com

poe ira

-

.-

Fig. 12.41 Lavador de gases.

,- Por tinhola poro l impeza

----

- Perda de carga doar: 0,25 a I deágua.

- Velocidade do ar: 2 a 3,5 m . S -I

- Pressão nosaspersores: 1a 2 kgf /cm2

-

Vazão necessária de água: 5 a 10 gpm por 1.000 gpm de ar a 20'<:.

',-.~

y

~,.t'~

A Fig . 12 .42 representa t rês t ipos de coletor úmido. Em todos e les o ar insunado tem contato com

a águaanies de atingir a boca de saída docoletor. O póforma uma lama com a águae que, periodicamente,

é removida . Se for um gás solúve l, este se di ssolve na água , e a solução é submetida a um tra tamento

químico para a obtenção de um composto insolúvel.

A Engelopes Engenharia, Indústria e Comércio LIda. fabrica os lavadores de gases Engepac OIA (Fig.

12.43). O ar poluído de poeiras ou gases tóxicos, gorduras, aerossóis etc., ao entrar no aparelho, passa

primeiro na região dosbicos pulverizadores de água, onde as partículas poluentes impactal1)contra partíc;ulas

d'água com diâmetros da ordem de 20/50 micra. A seguir, a mistura de ar lavado e poluentes molhados

. passa por uma seção de inversão de fluxo e alta velocidade. As partículas molhadas se precipitam na

lâminad'água, na parte inferior do lavador.

A fim de eliminar as gotas d 'água remanescentes no fluxo de ar, bem como partículas poluentes ainda

existentes, o ar passa por uma chicana que deverá ser retirada e limpa periodicamente. Cada bicoconsome

de 15a 40IIh,conforme a pressão desejada.

O gráfico, Fig. 12.44,indica a perda de pressão emfunção da vazão de ar do lavador Engepac üL-1.

b) Lavador típo torrecom enchimento (scrubber). O ar atravessa, de baixo para cima, uma camada de enchi-

mento, que em certos casos lembra uma colmeia e é fabricada, em geral, de polipropileno, poliestireno,

'i .. f ib ra de vidro ou aço inox idáve l, a qual recebe o borrifo de água de aspersores colocados acima do

. . enchimento (Fig. 12.45).

; Õ'

d

==97 ==8,08 pé s ==2,46 m

L

==68 ==5,57 pé s ==1,70 m

L

==87 ==7,25 pé s ==2,21 m

h

==23 ==1 ,92 pé s ==0,58 m

db

==45 ==3 ,75 pés ==1,14 m

s

==38 ==3,17 pés. ==0,96 m

a

==34 ==2,83 pés ==0,86 m

b

==32 ==2,66 pés ==0,81 m

c

==34 ==2,83 pés ==0,86 m

d

==12 ==1

pé

==0,30 m



,. '~

til

I:

f

J::3..

O

Fig. 12.42 Modalidades de coletor úmido.

I

:I,

t:

~40

E

E 30

...

<110

~

..

..

r

.. 10

Q

CI

Q

11:

~ li

2000 3000400 0 &000 BO COOOCO

VAZÃO-g (m3/h)-

F ig . 1 2. 44 G rá fi co d a p erd a l 1e c ar ga , em

f un ção d a v az ão . d o l av ad or d e g ase s E n-

gepac OL.I, da Engelopes Eng. Ind. e

Com. L tda.

')

( c )

.' ig. 12.43 Lavador de gases Engepac OL. .

Aspersore

Fig. 12.45 Lavador com torre de enchimento.

8-

n himento

PURIFICAÇÃO DO AR

319

i><

fig.12.46 Eliminador de gotas. GEA do Brasil

IA.

Fig. 12.47 Enchimento, da Sulzer do Brasil.

As tor res com enchimento funcionam para as seguintes condições técnicas:

-

Tamanho das partículas: 1 a 5 micra.

- Perda de carga do ar : 1,5 a 3,5 pol. de água.

- Velocidade do ar: 1 a 1,5 fpm.

- Vazão de água: 5 a 10gpm para 1.000 c fmdea r a 20'C.

Í

c Ciclone úmido (Fig. 12.49). Vem a ser um ciclone ao qual é adaptado um sistema de borrifamento de

: á gua, de modo que as partículas tendem a escorrer pela superfície do coletor até a tremonha, onde é

, feita a coleta do material retido, sob a forma de lodo ou lama.

- Tamanhodaspartículas:1a 5 micra.

- Perdade cargadoar: 2.5a 6pol. deágua.

- Vazãodeágua:3 a 5gpmpara 1.000cfmdeara 2o-C.

~.'~

d) Ciclone úmido com ventilador (separador dinâmico). No interior do ciclone existe um rotor helicoidal

que comunica às partículas trajetórias que fazem com que sejam lançadas de encontro às paredes do

ciclone e, já umedecidas pelo borrifo dos aspersores, escoem para o fundo da tremonha, onde, formando

uma lama ou pasta, são removidas. Usa-se par a partículas de 1 a 2 micra. O consumo de água é de

I;i~

h

Ar

limpo

jdf-

I

TORRE DE ABSORÇÃO

COM ENCHIMENTO

Seporodor

de golas

Águo

n~~-~==:~='f.

00

~

,I.

:;

. .,

T ,t

1F~=~':.:jJ';-$ ~

Lama

11&.2.48 Torre com enchimento. da Humor do Brasil.

:.li

Fig. 12.49 Ciclone úmido.

ft




Separador

de gotas

/

:I

t

:.

.

.

...

~ . -

,;

'1.~~

'jl

.~..~~.

Fig. 12.50 Separadores úmidos tipo orifício.

~,

'E.,

apenas 0,5 a 1gpm para cada 1.000cfm dear a 20'C.

e)

Separador úmido. tipo de orifício.

O ar, pela ação de venti lador de pressão elevada. passa pelo interior

de uma camada de água, antes de alcançar a bpca de saída do separador. Forma-se uma lama na parte

inferiore que, periodicamente,é removida.E uma variante dos coletoresmostradosnas Figs.

12.46

e 12.47. É usado para partículas de 1 a 5 micra. O consumo de água é de 10 a 40 gpm para 1.000 ~

I

cfm de ar a 20'C. ','

A perda decarga é de 2,5 a 6 de água. ', ';

f)

Precipitador dinâmico, tipo úmido.

Como mostra a Fig. 12.55.este t ipo decoletor úmido possui um rotor . l i

que lança para a periferia as partículas em suspensão no ar, as quais aderem a gotículas de água lançada

na ent rada do rotor po r um aspersor ou pulverizado r. A água com as par tí culas formam uma lama, que o i 'k

pela sua dens idade é recolhida em um reserva tór io de fundo cônico , de onde é remov ida . O ar l impo

sai pela tubulação à esquerda, na Fig. 12.51. São empregados para concentrações de pó inferiores a 1 i

grão por pé cúbico. A perda de carga é inferior a 25 mm ca. O rendimento é de aproximadamente .'

95% para partículas menores que 2 micra. O consumo de água varia de 0,5 a 1 galão por 1.000 pés ::.,

cúbicos de gás poluído. .:i'

g)

Lavador de gases Venluridro ou lavador Hidro-Venturi da Belfano.

A empresa Tecnoplás ti co Bel fano .

Ltda. fabrica um lavador-ejetor-depurador de gasesque realizatambém a retenção das impurezas e neutrali-

zaçáo e depuração das mesmas. O si stema emprega ventur is para formação de vácuo e arras te do ar'

pela água para o interior do corpo do exaustor. O rendimento é excelente.

A água bombeada em circuito fechado, graças aos venturis, proporciona uma depressão de aproxima-

damente 50mm ca.

Como se observa na Fig. 12.52, o ar ao penetrar no lavador-depurador Belfano recebe a incidência

do jato d 'água nosentido do escoamento e desce à câmara inferior contendo água, contra a qual impacta. ' t'

O ar em segu ida sobe ao longo de uma zona de turbu lênc ia , onde recebe jatos de água pu lverizada , i

~

agora, porém , em sentido oposto ao do escoamento. A água que vai à parte inferior do lavador é bombeada ~. '

de volt a aos e je~o re s Ven tu~i e ao s pu lve ri~ador es, es ta bel ec en~o- se ~ssim o c ir cui to fe chado a cima r ef er ido. .

.

':i

.

...

.

..

.

'

.

s lavadores H.dro-Ventun da Belfano sao fabncados em pohproptleno e podem trabalhar com gases até

,~~

9O'Ce até mais, se dotado de zona de pré-resfriamento. São fabricados nos tamanhos indicados na Tabela ~ ~

12.22 para vazões de ar de 1.000 a 30.000 mJ/h e até maior capacidade. .~. .

Se a concentração de gases ou vapores poluentes for muito grande, existe ainda a possibilidade de se ~

realizar uma pré-Iavagem no duto que desemboca no lavador.

O depurador-Iavador Venturidro Belfano funciona segundo o princípio de conservação da energia para

os líquidos (equação de Bernoulli) e a equação deTorricelli:

p . g . S = p. (V. - Vm)+ P, (V, - V..,I

onde,

i

:1

ii

~.,

p

= Diferencial de pressão estática (kgf . m'2)

g

= ~celeração da gravidade (m . 5'2)

S = Area da seção de escoamento (m2)

p. = Descarga-massadaágua(kg. 5'I)

P, = Descarga-massado gás(kg .Ç )

V. = Velocidaderealde ejeção(m . S )

Vm = Velocidadedamisturaágua-gásnocanal(m . 5 )

V

=

Velocidadede gásno canal(m . s )

PURIFICAÇÃO DO AR

321

s partículas

e o

oguo sõo descarregados

pelos e tremldodes dos põ s

l--

tê

B-~

y

..

;~:1

Entrodo

de orcom

i mp ur e t O S

Sõ

;'l

Saída de OQUD l amo

I~'

Fig. 12.5I Colelor-precipitador dinâmico tipo úmido.

Fig . 12.52 Esquema de funcionamento do

filtrolavador e depurador de gásHidro- Ven-

turi Belfano.

Exemplo:

Lavador Hidro-Venturi n Jn

Dados

.-

Vazão de ar 20.000 m~/h

Pressão total 175 mm ca

Pressão disponível _m--m m_m m m__ - 50 mm ca

Tabela 12.22 Dados técnicos do lavador Hidro-Venturi (Ventur idro) da Tecnoplás ti co Bel fano Ltda.

N.

1

2

3

4

5

6

7

8

<}

10

11

12

A

B

C

1.100

1.600

2.200

MODELOS ESPECIAIS

3.150

3.150

3.150

900

900

900

2

3

4

Capacidade

Altura

Diâmetro

Consumo de líquido

(mlh)

(mm) (mm)

(I/h)

3.200

3.500

900 5

3.600

3.800

900 6

4.000 3.800

1.000

7

4.800

3.900

1.100 8

5.700

4.000

1.200 9

7.600

4.150

1.400

12

9.300

4.350

1.600 15

12.400

4.450

1.700 20

15.000

5.500

1.800 25

20.000

5.850

2.000 35

25.000

6.000 2.200

45

30.000

6.000

2.400

55



322


323

URIFICAÇÃO DO AR

permanências:

5,5m~/s = 1.375m) . S ,' por canal

~

4

1.375 m~ . s -

1

0,126 m2

2m

= 0 ,2 s egundo

11 m

. çl

11 m . çl

F as es I I I e I V

-

Impactação e espuma

Velocidadedesaídadocanal

mm.u m m.

11m.s-1

Velocidade final

m..m,_ u - -'mm.m ''' mm

O

Velocidade ascensional.mmm mm.m.mmmm 1,75 m . S-I

seV

-

Zona de turbulência

. Diâmetro 2.000 mm

Área --'--' ' '-- -- --' '''''''''''' 3,14 m2

Velocidade de escoamento

''''--'...mmm.m m..mm.

1 ,75 m . çl

~:,

1m

Tempo de permanência: = 0,57segundo

1.75 m . çl

Fig. 12.53 Hidro.Venturi Belrano tipo cjctor.

se

VI Torrespray

Área , 1,57 m2

Bicos pulverizadores --m u--.u.m-- 12

Vazãodeáguaporbico m_.mmm.m..

0,5 m.'/h

Vazão total mm u u--m. 6 m)/h

Altura u u'-- 2 m

Velocidade do ar . ..m.m m. 5,5 m' . s ' 1 -+- 1,57 m2 =

3,5 m .

çl

Permanência

_mm u--mm.mmn

2 m

.;-

3.5m

. S.I

= 0,57 segundo

~ ''j

'1

Vazão líquida aosejetores m.m---mm m.mmm. 120 m.'/h

Altura manométrica da bomba ','--m.m.m m m.-- 46 m ca

Relação IOwllíquido gtís

5,5m).çl

Liquido mm u---m 142 m'/h

Ar m m--u--mmm-- 20.000 m'/h

7 m' /l íq .lI .OOO m' de ar

aseI

-

Pré.lavagem

Vazão de ar 20.000 m)/h

=

Velocidade 8 m

.

çl

Diâmetro do duto

m.m..m.--mmm.m m m..

920 mm

Comprimento

'--' 16m

16

Tempo de permanência - = 2 segundos

8

12.10 TRATAMENTO DE GASES E VAPORES

,. Os gases ou vapores em solução gasosa necessitam de um tratamento em certos casos diverso daquele

~ue se emp rega pa ra névoas . poe ir as e pa rtic ula dos . Os re cu rso s emp regados s e bas ei am na :

Pulv eri zador es a c ada 0,5 m

Total: 32 pulverizadores

Vazão por pulv eri zador : 0 ,5 m~/ h

Vazão to ta l: 16m)/ h

-absorção,

- adsorção.

- condcnsação.

-:-incineração.

Fase

/[ -

Ação do ejetorVenturi

Vazão do líquido

mmmmmm--.m m--m.m.m--mm

120m.'/h

Pressão manométrica dabomba ' m--m--.mm.m 46 m ca

Potência do motor m..mmmm m m 30hp

Quantidade de ejetores

mm --, .--m.m..m m.m.

4

Quantidade de canais -- m.m 4

Diâmetro de cada canal

m m---m m 'h--

400 mm - área: 0,126 m2

Comprimentodocanal mmm' mm.m.m. 2 m

Relação líquido.gás --umm.mm ' mm.m._mm 6 m '/1.000 m' de ar

Vejamos em que consi st em estes processos .

12,10.1 Absorção

~;1

, Trata.se de fazer o gás passar ou ter contato com um líquido no qual seja solúvel. O solvente mais

COmumé a água . e a mas sa de gá s. pe la di ss olu ção . é tr an sfe ri da para o l íquido. Em ce rt os c aso s e sco lh e. se

. .umíquido lj ue r ea ja lj uimi camcnt e com o gás . c e st a so luç ão pass a por nova re aç ão com um produ to qu ímico,

d andocomo so lut o um compost o i ns olúvel . o qua l pode s er fi lt ra do e r emov ido , re apr ove it an cto 'se em cert os

jlasos o solvente.



;

c)

Torres de pralOs.

A torre possui uma série de bandejas ou pratos, dotados de furos sobre os quais são

I

;

.

'

Pressão

dispostos copos invertidos, que permitem que o gás ascendente borbulhe numa pequena camada de ~I atm (1k~f/cm )

solvente, que é lançado pela parte superior da torre.

:

21kgf/cm-

.~

Lavadores Venturi.

(Ver o item 12.9.2, g. Lavadores de gases Venturidro.)

Lavadoresde espuma.Sãoempregados r coletarpoeirase partieuladosfinosem geral, necessitando

fdeum pré-coletor que retenha previamente partículas grandes. Provocam a formação de espuma, pela

'~adiçãode óleo de terebintina à água numa dosagem de 0,001 galão de óleo para cada 1.000 pés de

'gása lavar.

~Paraevitar a expulsão da espuma do lavador, coloca-se um eliminador de gotas semelhante aos usados

I~orresde resfriamento de água.

324

VENTILAÇÃO INDt:STRIAI.

Os t ipos de equip amen tos que s e has eiam na ahsorç ão são:

a)

Torres de borrifo

(de

spray).

O gás cont ido no ar pene tra pe la par te infer ior de uma torre c il índ ri

.

no interior da qual aspersores espargem gotículas do solvente com tamanhos de 100a 1.000 micraca

dissolve-se, caindo numa hacia coletora, de onde é recirculado pormeiode umabomha atéque aconcentra~'-

Jf

exija o prosseguimento do tratamento com reação da solução gasosa com uma suhstãncia que proporcioa .

um produto final insolúvel. n

Dad os s ob re c âmar as d e b or ri fo :

Vazão de gás: a cima de 1.800 m'/min .

Temper atu ra do gás: 1 .000 'C reduz indo pa ra 15Ü 'C .

Velo ci dade do gás : 0 ,60 a 1 .5 m/s .

Perd a de ca rga : 25 mmH O.

Concent ração: acima de 5 grãos /pé' .

Água de recirculação: 0,26 a 2, 4 litros para cada m' de gás.

O solvente deve ser pouco volátil e possuir baixa viscosidade, pequena toxicidade, alta estabil idad

química, baixo custo e facilidade de ser encontrado no mercado.

Gds

,

.

Enchimento

o

t

J

LiquldoS

Condensodos

Fig. 12.54 Condensador de contato direto. Torre de borrifo.

b)

Torres de enchimento.

O gás atravessa, de baixo para cima, uma ou duas camadas de enchimento q?eu

assegurem a maior área de contato possível com a água despejada por aspersores no alto da torre, functo-

nando, portanto, em contracorrente . AsFigs. 12.45e 12.54mostram torres de enchimento.

As torres de prato são p referíve is às de enchimento quando houver tendência à formação dc

erta

quant idade de matér ia sól ida em suspensão no solvente, poi s as torres de enchimento poder iam f icar entuptdas .

Para gases em elevada temperatura e que vão esfriar na passagem pela torre em contato com a água,

as t orre s de p rat os s ão p re fer ív eis , pois os ef eito s de d il at aç ão e contr aç ão são pr ej udi ci ai s a o ench imen to

e comprome tem a i nt egr id ade da t or re .

Quando porém o sol ven te t ende a fo rmar es puma em so lução com o gá s, u sa- se a t or re de enchimen to .

Nas t or re s de ench imen to , a quan ti dade de lí qui do so l vent e é meno r que nas dos out ro s ti po s.

PURIFICAÇÃO DO AR

\

(

(

\.

325

-- ]--

~

. - r - Trê. ,uPo,:~~goro

, o

copo o f lxoçõo

:r.:: . -- i Bor rode Orl l; cl 05

(/

~

.~~

I

L- Prolo (fundidO)

I

{

~

.:r;>

J

.. 1

~ \ \f

/

)JJ

Borbulhadores

(Detalhe)

z

LiqUidO

LíqUido

Fig. 12.55 Torre de pratos.

Dad os s ob re I Or re s d e p ra to , s eg un do T re yb al:

Vazâo de líquido:

Inferior a 0,22pés /spor pé de diâmetro para torre em contracorrente.

.; \

. ,

E sp aç amemo e ) e mr e o s p ra Ia s:

Diâmetro da tor re d)

(m)

Espaçamento e)

(m)

Infer ior a 1 ,20

Infer ior a 1 ,20

de 1, 20 a 3,00

de 3,00 a 3,60

de 3,60 a 7,30

0,15 (mínimo)

0,45-0,50

0,60

0,76

0,91

P er da d e c ar ga p or p ra Ia

Perda de carga

0,005 a 0,008 kgf/cm

0 01 kgf/cm=

~



328


PURIFICAÇÃO DO AR

329

f

É Ocaso, p~r ~xemplo, de um fluxo gasoso contendo vapor d 'água e poluentes gasosos às vezes

i

Existem condensadores de dois tipos:

odores desagradavels . como acontece no efluente de uma autoc1ave de cozimento de restos d

. : co. , .

Ao passar pelo condensador, uma parte dos poluentes e grande parte do vapor d 'água se con 'd 'e .a~lmals

IDecuntato indireto uu de superficie

Têm o aspecto de uma caldeira multitubular. A água de resfnamento

ser removido. Os gases restantes, carregando polucntes incondensáveis. são então tratados em U~sa6~-p(Jd.:passano interior de um feixe de tubos e os vapores em volt~ de~ses tubos se condensam ao lado da

mador , e como o vo lume f icou bem reduzido, o consumo de combust ível e asd imensões dos eq ,P . qUel arcaça Em ou tro t ipo é o vapor a condensar que passa no Intenor dos tubos e a água envo lve esses

são menores. Quando se empregam fil tros de carvão ativado para adsorção de vapores or

g

ânic ~Ipamento

{t

ubos.

A

á

g

ua nessa O

p

~raç ão de t ra ns fer ência de c alo r s e aque ce e é re sfr ia da numa t or re de re sfr iament o

.

1.11.1 1.1

- . . {s. podc-s . .

economIzarnaquanh a e e carvaoe em seutempo de vIdaprocedendo-sea condensaçãopréviad

[

circulando em CirCUitoechado. .

dos poluentes condensáveis. e part

De contaro direto uu de misrura

A água de res fr iamento ent ra em con ta to di re to com os vapores ou

(gases que se pretende condensar. . - ' . .

í Podem-se usar sistemas de Ventun. como os que sao mdlcados nas Flgs. 12. 57, 12. 58 e 12.59.

(

(

Orifícios de saída

de óguo no venturi

j ÁguO

12.10.4 Precipitadores hidrodinâmicos Centricap

I.

A aplicação da

centrifugação mulriven/Uri

no tratamento de emissões gasosas poluentes, utilizando os

~ncípiosmecânicos de mixação pós-líquido. foi desenvolvida no Brasil, a partir de 1968, pelo cientista

iUiseppeCapulli. Através do emprego da força centrífuga em rotares multiventuri. os

precipiradoreshidrodinâ

IcosCentricap

por ele inventados e fabricados pela Capmetal lnd. e Com. Lida. garantem um eficiente

,ntatoentre o ar contendo poluente e o líquido de seqüestro . oferecendo assim excelente solução para

purificaçãodo ar contendo os mais diversos tipos de poluente.

12.10.4.1 Princípio de funcionamento

\ Os precipi tadores hidrodinâmicos Centr icap constam essencialmente de um venti lador. de um rotor mul ti -

, in turi de centr ifugação. de forma cil índr ica. e de uma est ru tura envol tóri a f ixa.

Nas Figs. 12.60a, 12.60c e 12.601.1observa-se a disposição radia l de palhe tas do rotor des tinado a promover

deslocamento do ar contaminado.

Ao ser admitido no interior do precipitador. o ar experimenta o contato com o líquido aspergido por

l Í1a tomizador central . à razão de 0.5 a 3 l it ros por met ro cúbico de ar. Nes ta fase, processa- se o encharcamento

nmário das par tí culas. a condensação inici al e a umidi fi cação da cor rente gasosa.

.

(

I

-

Fio

Fig. 12.57 Lavador Ventun.

-

ás

Gás

PRECIPITADOR

HIDRODINÃMICO

,CENTRICAP

.

t

~ -~~oo

~ .

<::1

ASPE

i( :

spersor

i;

Jj

I

'

1/: .1

aixa Separadoro

-

A gua

AR~moo

O

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(

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(

I

MOTOR ELÉTRICO

r l mpo

\

111

,

RE;5ERVATÓRIO DE

LIQUIOO RECIRCULANTE

. 'Ig. 12.58 Lavador Jet .

Fig. 12.59 Venturi simples.

Fig. 12.60a Precipitado r hidrodinâmico

Centricap.

(

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'L .

j

A'gua




Mixação inierna

de ãs e íquido

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- ~ . . ,

Fig. 12.60b Detalhe do rotor interno.

A mistura ar contaminado-líquido é a ce ler ada centr if ugament e no s ent ido da per if er ia do r ot or, s ubdiv i-

d indo-se e favorecendo a quebra da coesão dos poluentes e a travessando. em seguida , a parede mul tiperfurada

do rotor cil índrico.

Ao atravessar as múl tipl as per furações com o per fi l t ipo venturi , a mis tura gás -l íquido ace le rada centr ifu-

g ament e so fr e a máx ima p re ss ão de cont at o. Os f enômenos envo lv ido s nes ta f as e do pr oce sso s ão :

PURIFICAÇÃO DO AR

331

Fig. 12.60d Vista doventi lador e dos

orifícios tipo venturi do rotor anular.

. c ar re amen to de par tí cu las po r af in id ade de den sid ade;

. condensação forçada de névoas e vapores ;

. neutral ização e /ou solubíl ização de gases .

12.10.4.2 Características e vantagens dos precipitadores hidrodinâmicos Centricap

. Aplicam-se a gases, vapores. particulados e fumaças ocorrendo isolada ou concomitantemente.

. Dimensões reduzidas, devido ao menor tempo de permanência dos gases no interior do equipamento.

.Capacidade para deslocamento do ar contaminado na faixa de médias pressões (50 mm c.a.). graças

à inclinação que se pode dar às pás do rotor de centrifugação.

. Elevadoendimento.a conseqüência da engenhosa aplicação dos princípios da mecânica dos fluidos

e dos fenômenos de absorção. adsorção e condensação em que o equipamento se baseia.

12.10.4.3 Modelos

I; Ij

:

A tabela 12.24 indica as grandezas correspondentes aos oito modelos que cobrem a faixa de 2000 a

.000 m3/h. Para vazões m aiores, usam-se equipamentos em p aralelo. .

Tabela 12.24 Característ icas técnicas dos precipitadores hidrodinâmicos

Cent ri cap da Capment al Ind. Com. Lt da.

Flg. 12.60c Precipitador hidrodinâ. '

micoCentricapvistode cima.

A mistura projetada por rotor recebe. em seguida. um segundo ataque. através de aspersores dispostos

no espaço anular entre o rotor cilíndrico e a caixa. . U

Por efeito de expansão, dá-se. então, a separação gás-líquido: o ar tratado é descarregado para o exterior

e o líquido contendo o poluente vai ter a um tanque dotado de disposições construtivas que promovem

uma separação primária dos poluentes. Assim. o líquido que é recirculado pela bomba se encontra em menor

grau de poluição.

I

'

Pode-seter necessidadede adicionarà águaprodutosquímicosadequadosà obtençãode neutraliz~çâo~

de c er to s po luente s. Ness as r eações ti po ácido + base = sal + água. o precipitador hidrodinâmico Centrlcap .

tem-se revelado eficiente reator gás-l íquido.

P~ra a remoção de par ti cu la do s g ros se iro s e pr é- umid if ic ação e condensa ção de vapore s. podem.s~ us~r .

antes dos precipi tadores hidrodinâmicos Centr icap , Cic lones. Plenum de Expansão e Lavadores convenciona is .

.Peso com Inotor~ não est á computado peso do tanque de r ec ir cu lação de l iquido . que t em seu volume determinado

pela aplicação em questão,

12.10.4.4 Materiais construtivos

~

Usa-se o aço inoxidável AISI 304, 316 L, o polipropileno e a resina Derakane. conforme a temperatura

~anatureza química dos poluentes.

~é,

~t

Vazão (m'/h)

Pressão

Potência Peso

Modelo

Ar

Líquido

(mm c.a.)

(CV)

(kgf)

Hidrocap 2000

2000

01 20

01 40

Hidrocap 5000

5000

02 50

02 50

Hidrocap 7000

7000 03 50

03 80

BCV 8/15 8000/15000

4-6

32-60

05.10

110

BCV

25/35 25000/35000

4-8 44-60 10.25

270

BCV 40/60 40000/60000

15-20

40-60 30-50

400

BCV

80/100

80000/100000

20-30

40-64 50-100

940

BCV 100/ISO

100000/150000

30-40 40-66 10O.ISO

1900



332 VENTILAÇÃOINDUSTRIAL

12.10.4.5 Emprego

.Cozinhas comerciais e industriais.

.Indústrias químicas e petrolíferas.

.Indústrias farmacêutica, têxtil, alimentícia, de papel, cerâmica, bebidas, celulose. cimento, tintas etc.

.Siderúrgicas.

. Termoelétricas.

. Destilarias e refinarias.

12.10.5 Incineração de resíduos gasosos

A combustão incompleta de combust ívei s provoca a formação de poluentes como o monó) [ido de carbono,

ful igem, ácidos orgânicos , h idrocarbonetos não-que imados , a ldeídos e tc .

Os combust ívei s que contêm en) [ofre dão origem aoS02' d ióxido de en) [ofre, considerado um dos princ ipai~

polu ent es . A re ação do n it rogên io con tido no a r, em p roc ess os d e combust ão , conduz à fo rmaç ão de óx ido s

de nitrogênio, poluentes também de muita nocividade.

J

Podem-se submeter estes e outros gases a uma nova queima que deverá ser completa, de modo a serell}

obt idas substâncias menos tóxicas e que , l ançadas na a tmosfe ra , ofe reçam pequenos r iscos e inconveniente$

à saúde humana e à ecologia, de um modo geral.

Emp regam- se , n a i nci ne raç ão dos ga ses e vapor es, o s pós-queimadores de chama direta os queimadores

catalíticos e os flares .

Os pós-queimadores de chama direta submetem os gases que neles entram com velocidades de 5 a 8

m/s a temperaturas que vão de um modo geral de 500 a 1.000'C, conforme o gás ou fumaça. O fluxo gasoso

é submetido a estas temperaturas durante um intervalo de tempo de 0, 2 a 0,5 segundo, para que a queima

seja completa.

Os pós-queimadores catalíticos são const ituídos por uma câmara contendo um lei to de catal isador a tr avés

do qual se f orç a a pa ssa r o gás, v apor ou po luente c ombus tí vel .

A fi na li dad e do ca ta lis ador é aumen ta r a t a) [a de combust ão s em par ti ci pa r quimic ament e d e nenhuma ; >

reação com o efluente gasoso. ;'.'

A çombustão catal ít ica envolve uma sér ie de fenômenos f ís icos , como a difusão das moléculas reagentes

através de um filme fluido estagnado que envolve o catalisador; a adsorção dos reagentes na superfície do

catalisador; a adsorção dos produtos de combustão que se formam; e a difusão desses produtos no flu)[o

gasoso.Ocorretambémum fenômenoquímico,que é a oxidaçãodos reagentes. ;

Como o fenômeno de adsorção é e)[otérmico, fornece a energia necessária à combustão dos reagentes,

que se encontram em elevadas concent raçôes na super fí ci e do catal isador .

O f lu )[ o gaso so deve a ti ng ir o le it o do c at al is ador numa tempera tu ra c ompr eend id a ent re 350 e 550'C.

Par a que at in ja e st a f aix a de temper atu ra , pode v ir a s er n ece ssá ri o p ré -a quec er o gá s, o que às v eze s se r ea li ia

queimando gás combustível.

12.11 FILTROS ELETROSTÁTlCOS OU ELETROFILTROS

12.11.1 Princípio de funcionamento

,\1

. A precipitação eletrostática é um processo físicosegundo o qual uma partícula contida num fluxogasoso~

é carregada e le tr icamente e , sob a inf luênc ia de um corpo e lé tr ico, é separada da corrente gasosa. . '

O sistema que realiza esta ação consiste em uma superfície coletora carregada positivamente (ligada

à terra) colocada próximo de um eletrodo emissor, com carga negativa. '

Devido à elevada tensão, imensa quantidade de elétrons saem do fio e bombardeiam as moléculas de, ;

gáspró)[imasao mesmo. A potência deste bombardeio forma íons gasosos positivos e negativos, cuja presenç~.~

se evidencia por um halo azul visível (efeito corona ). .' . .

Os íons se deslocam para os eletrodos de carga oposta aos do fio devido ao intenso campo elétrico t .

formado. Os íons positivos voltam para o fionegativo e recuperam seus elétrons perdidos; os íons gasosos

negativos se dirigem para o eletrodo ligado à terra (positivo em valor relativo), o que faz com que a passagelll,x

do gás fiq~e inundada de íons gasosos negativos. Estabelece-se assim uma corrente de íons gasosos negativo~

entre os fIose as placas. '... ,..

À medida que as partículas de poeira conduzidas pelo gás atravessam as passagens, elas se chocam'~

com os íons gasosos negat ivos e ass im se car regam negat ivamente .

Como

os íons gasosos são imensamente'$i; ,:

mais numerosos e muitíssimo menores que as partículas, por menores que elas sejam, haverá suficient~:-'

cargas elétricas para solucionar quase todos os problemas de purificação de ar com poeiras.

As partículas de poeiras carregadas negativamente se dirigem rapidamente às placas de potência ig

à da terra, e ali se prendem, retidas por i~tensas forças eletrostáticas.

I I I I I

~

_:: --Fio de Alia Tensão

.. .. .. .. -

cargo. )

I I I I I ~

.. .. .. .. - ':'

S~/Idt~o~~ ar

I I # I I I

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P laca col et ora l igada aterro Q~QO

+ )

PURIFICAÇÃO DO AR

333

I I I I I *

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4

'.

Fig. 12.61 Princípio do precipitador eletrostático.

As partículas de poeira formam sobre os eletrodos uma camada que vai aumentando de espessura e

que vai cada vez mais oferecendo resistência à passagem da carga para o eletrodo terra. Esta resistência

d a poei ra à p ass ag em da corr en te d enomina-s e re sis tiv idade da poe ira . Os fi ltr os e le tr os tá ti cos func ionam

bem pa ra poei ra s c uj a r esi st iv id ade se ja da o rdem de \O ' a 10 ohms. ce ntímet ro .

Quando se f orma uma camada de poeir a de I a 6 10m, a s pa rtíc ula s d e poei ra mais p róx imas do s el et rodos

já perderam uma grande parte de sua carga sobre a placa ligada à terra. A atração eletrostática se torna

mais fr ac a. As part íc ul as d e poe ir a que mai s re centement e v ão chegando e s e depo sita ndo con ser vam melhor

su a ca rg a, uma vez que es tã o e let ri cament e is ol ad as d a p la ca pel a camada p ro te to ra d e poe ir a, o que permite

que a total idade da camada f ique aderente ao e le trodo.

Com uma pancada seca c onsegue-se provocar o descolamento da camada de poeira, de tal modo

t que os f ragmentos sej am relat ivamente grandes e nunca nas dimensões da poe ira que penet rou no equipamento .

~, Sob a ação de seu peso ou de d ispos it ivos e le tromagné ti co s, v ibradores ou ba tidas nos cole to res, os

,)~ fragamentos caem numa tremonha, onde se acumulam e periodicamente são removidos.

A Fig. 12.61a mostra como um precipitado r eletrostático remove particulados dos gases ao passarem

porele.

Suporte dos elementos

de A lt o T en só o

Isoladores de Alto Tensôo

Selagem do C)ás

-

Cab o A lt o T en são

Placas coletoras

ligados o terro{+}

Alimentoçdo 1m

Corrent.Alternado

{

Eletrodos de descorgo

(.)

.~

Póou n4voo condensoda no

paredl do precipitador

P esos tensores

C ol et or d e p ó -

Fig. 12.62 Precipitador eletrostático de alta tensão. O

eletrodos de descarga (normalmente negativo) opera

com 30.000 a 75.000 volts. As lâminas coletoras são

geralmente aterradas.



r

~_..) t ,p

~ .~. Resistividade OU resiSlência específica é a r esi st ên cia o fe re cid a à pa ssagem da co rre nt e por um conduto r

: ,~o mater ia l considerado, com um mil ímet ro quadrado de, seção t ransversal e um centímetro de compr imento .

tEexpressa em ohm.cm (O. . cm).

ti' A resistividade das partículas é da maior importância para o projeto e quanto ao funcionamento dos

,~~ ;ifil tros eletrostáticos. Consideremos três hipóteses:

1a) As par tí culas p~ssuem baixa resistividade (portanto, boas condutoras), p . ;; 10 'O . . cm.

, Ao atingirem o coletor aterrado, perdem rapidamente sua carga elétrica, ficando com carga positiva.

, Quando as forças moleculares de atração entre eletrodo positivo e partículas forem fracas,.as partículas

~, acima de uma certa camada não seaglutinam, soltando-se em direção ao fluxoda corrente, recarregando-se

- '. t. em outro eletrodo negativo, e este recarregamento e reprecipitação na corrente ocorre até que, saindo

d dente de serra a f im de que com o fenômeno de pon tas criado pela a lt a tens~o .aphcada as pla~a§ 1 , da zona de inf luênc ia do ele trodo coleto r, escape para a a tmos fera . As part ículas de carvão têm baixa

( :. 000 V) o arse ion izedev ido à 'e levada concent ração das l inhasda força do campo ele tr lco. - . i r res ist iv id~de .' :Iasquando seu d iâ~etro é g rande, a força de a ração molc ;cular~p:quena e não permite

As~rtículas poluentes ficam assim polarizadas, e passando em seguida entre as placas, sao atral?aS, i ~ sua aderencla as camadas de partlculas sobre o eletrodo pOSItiVO,Elas sao entao hberadas e entram no

A rt'P I tidas nas lacas das células escorr em para o fundo do aparelho: onde eXistemdua~ caixas. .. f luxo ,gasoso s em serem retidas.

d s p~ t lCUas ~:vem ser l impas period icamente. Ascélulas são l impas po r imersao e~ tanque com solvente: E por esta razão que quando osgases possuem par ti culados de carvão de dimensões cons ideradas

( co)ed:s~~:raxante apropriado conformeo caso, seguido dejateamento dear compnmldo. .11 ', grandes, deve-se uti lizar pré-coletor para remoção dos mesmos, O rendimento dacoleta então melhora.

e ou '..,. . jb)Aspartículaspossuemaliaresistividadeportantomáscondutoras):p > 2 X 1012O.' cm.

9 As partículas formam camadas so~re a superfície do ektr?do pos.it vo com espessura que pode variar

'

de 4 a 12mm, Esta camada de part lculas com alta resl st lvldade di fi cu lt a a passagem da corrente do

'.'

00micra. .'li , eletrodo de.descarga (-) para a superf,íciedo cole or (+). Cria-se~assim,um elevado diferencialde

- P~elfas.parl1~ulas de;O ~a I ar Elas se aglutinam sob a forma de gotlc ulas que caem '~potenclal eletnco entre a camada super ficial de partlculas e a superflcle do eletrodo coletor , que cresce

- Nevoas: par tl culas hqu l as suspensas no .

.

~- até chegar a um ponto em que o gás que preenche os espaços entre as partículas também se, i oniza,

.

nat efon~~:d I' 'd formadas pelacondensação deum vapor.,Alguns fumos metal~r; . .1 ' produzindo centelhas e emissão deíons posit ivos, que afetam a coesão das partículas aderentes aocoletor,

- Fumos: parl1cua~so I as~u'

d

lqul

d

as.

co

e

C

humbo formam camadas de densidade muito baixa il'9,. ,,~ possibilitando sua desagregação e lançamento no fluxoe, daí, para a atmosfera,

gICOS,ais como OXIos :

zm, ,; 1

334


É interessante observar que no precipitad~r eletrostático as forças elétricas são aplicadas somente às 'Í í'f

partículas em suspensão, Nos métodos mecânicos, a corrente gasosacompleta é submetida às forças aplicadas

resultando em um maior consumo de energia que nos eletrostáticos.

A Fig , 12.63 mos tra um pr ec ipi ta do r el et ro stá tic o Engepac ER da Engel ope s Engenhari a Indús tr ia e

Comércio Lida. , para poluentes l íquidos e gasosos e vazões de até 8.000 m3/h. A alta tensão é ob tida po r

meio de um conjunto transformador-retificador em onda completa. Um dimer proporciona uma regulagem

fina na tensão de alimentação das placas.

Em cada módulo são introduzidas duas células de alumínio, sendo alternadamente uma posit iva (+)

e outra negativa (-). As arestas das placas posit ivas (por onde entra o fluxo de ar poluído) são em forma

Fig. lZ.63 Célula do precipitador,

eletrostático Engepac.

Fig. 12.64 Célula Honeywell,

12.11.2 Aplicação

iI .

...,

' Jt,.-,

'

; ,-:1i'

PURI FICAÇÃO DO AR

335

'''\'I

,,{>

j

eletrodo coletor, as quais se rompem na operação de limpeza, formando flocos fofos que,

ao invés de precipitarem, acompanham o fluxo da corrente. ,

Os precipi tadores e le tros tá ti cos t êm sido usados em fábri cas de c imento , t ermelé tr icas , aci ar ias, f ábri cas

dece lu lose e papel , fundição de metai s não-fer rosos, fábri ca de ácido sul fúri co e ref il u ias (gases dos s is temas

deregeneração catal ít ica) . São usados também em cer tas coi fas de coz inha .

Os filtroseletrostáticossedividemem:

a)

de alia tensão

40 a 100 kV, sendo comuns de 50 kV;

. b) de baixa tensão de 10 a 25 kV;

c) de simples estágio de uso indus tr ia l, de f luxo ver ti ca l ou hor izonta l:

. tubular- defluxovertical,

.em placas;

~

d)

de dois estágios.

de uso comercial e , em geral , de f luxo hor izonta l.

.

12.11.3 Condiçõesde funcionamento

10.11.3.1 Dimensãodas partículas

:/

H ~

De 0,1 a 100 mic ra.

11'

. .Q

j,+

10.11.3.2 Velocidade de escoamento

&:.

;;.. Em geral, de 2 a 4 m/s para permitir um tempo de decantação suficiente, Velocidade grande pode

r

não dar t empo ao gás par a ioniz arse e poder ia a té re vol ver o pó acumulado na t remonha.

4'

10.11.3.5 Resistividade

10.11.3.3 Perda de carga

É muitoreduzida,da ordemde 2,5a 12,5mmHp.

10.11.3.4 Rendimento

1.. ::.

. t ;.~

O rendimento em peso de material coletaao em relação à poeira to ta l que ent ra no f il tro var ia de

i ' 95 a 99% , o que revel a a ef ic ác ia dess e t ipo de fi lt ro .

. '\f~J

IJ.J

f.~




° fenômeno acima çjescritotem o nome de

pack-corona .

Consegue-se evitar que ocorra

back-corona

introduzindo agentes químicos condicionadores capaz

de reduzir a resi st ividade a menos de 2 a O' f i

.

cm, pela formação de um filme monomolecular sobes

as partículas. re

Para partículas de natureza

ácida

usa-se a amôn ia e a t ri eti lamina , e para as de natureza

búsic-

o ácido sulfúrico e o SO, ou o cloreto desódio.

a

c) As par tí culas possuem média resi.~lividade: 10' < p < 2 X 10' fi

' c m.

São as mai s adequadas a serem colet adas em f il tros e le tros tá ti cos.

Consideram-se como l imites de res is tividade para colet a efi ci ente nos e le trof il tros :

p = 10-~ (carvão)

p

= 10 (pó de calcário, cimento)

10.11.3.6 Temperatura

A tempera tura inf lu i sobre a res is ti v idade do gás , conseguindo-se em geral bons resul tados para t empera-

tu ra s compre end ida s ent re 90' e 200'C.

12.11.4 Tipos de precipitadores eletrostáticos

Podem ser

a)

Precipitadores secos.

O sistema elétrico é dividido em seções de barramento, cada

seção

representando

qualquer parcela do precipitador capaz de ser energizada separadamente. Um conjunto de seções dispostas

no sentido do escoamento do gás constitui um

campo.

Com um

campo

consegue-se até 90% de eficiência; com

dois campos

cbega-se até 97%; com três, até

99%; e com quatro ou mais campos ultrapassa-se 99%.

A

célula

é um conjun to de seções de barramento d ispos tas em para le lo. O número de células deve

Cubículo do transformador

~ e retificador

~

. Vibradorarasoltar

.L parUculasaderentesaos

II~ . , .. ./ e 1e tr oc lo sd e d es ca rg a

.,)<

I

J ~- AgitadorOrmpulsomagnético

~ ~ doseletrodoscoletores

~ .J paraso lt aro póaderen te

Armaç ao supor te d os

e le tr od os d e a lt a

tensâo

Placas de e letrodos

_ Ores

P esos le nsor es d os - / //

r~

Bl8l1'Iesoseletrodos. /

para mantê40s na

vertleal

Flg. 12,65 Precipitador eletrostático seco CottreU com eficiência até 99,99% (representado no Brasil pela GEMA S.A.

- CONAMSA).

PURIFICA ÇÃO DO AR

(

(

337

'

I

I.

[, tal que, com a interrupção de uma delas para remoção de pó ou reparo, o rendimento do precipitado r

jo seja muito afetado.

i Adota-se , em gera l, um circui to independente em alta tensão servindo a cada 725 m2de superfí cie

óletora.Cada 100m2de superfície coletora requer 60 mA (miliampêres).

11

Precipitadores úmidos.

São os ideais para remoção de névoas ácidas ou oU,trassubstãncias que possam

'~ser coletadas em uma solução ou suspensão líquida. São também úteis para poeiras de resistividade alta

;ou mui to ba ixa, desde que o processo não seja afe tado pela coleta úmida de poeira. Há casos em que

, a poeira pode ser removida da superfície do coletor somente pela lavagem da superfície, e neste caso

, o prec ip it ado r úmido é a so lução e le tros tá ti ca indicada , a não ser que se use out ro método (fi lt ro de

, saco, por exemplo).

O precipitado r úmido é até certo ponto similar ao seco, porém possui nebulizadores ou aspersores de

jua que , contínua ou per iodicamente, l avam as super fí ci es coletoras e os e le trodos de descarga.

j' Em geral,porémsão projetadosconstituídospor umasérie de tubos em paralelo, cada qual contendo

úni co e let rodo de des car ga em seu c en tro . Os gas es s e e le vam ve rt ic almen te no t ubo , e a névoa co le tada

oa ao longo da supe rf íc ie do t ubo a té a t remonha . É nec ess ário uma l avagem peri ód ica .

,

12.11.5 Vantagens e desvantagens dos filtros eletrostáticos

12.11.5,1 Vantagens

- Alta eficiência na coleta de partículas entre 0,1 e 100micra.

; - Reduzido custo de operação e demanutenção (0,2a 0,6 cv/I.OOOpés~/min).

~ - Tratamento de grandes vazões degásem temperaturas elevadas (p. ex. : 7 .000.000 m /ha 500 C).

i - Perdade pressãonoescoamentomuitobaixa.

~

-

Possibilidade de adaptação de células adicionais.

~

12.11.5.2 Desvantagens

::;

\

~ -

Custo inicial elevado, principalmente para vazões muito grandes.

:

-

Só s erve para mat er ia l p art ic ul ado , embor a és te po ssa se r mui to f ino.

- Espaço ocupado grande.

li:

~ J



o ani dri da -s ulf ur osa é um gás i nc ala r, n ãO ' in fl amável e que s e f arma dur ant e a c ambustã a de cambus tí vei s

f óss eis , na ta damen te a c ar vãO ' e a ól eO ' c ambustí ve l, c ans ti tu inda g rave p rablema nas si der úr gic as e centra is

termelétricas.

O enxafre (S) acha-se presente na carvãO' mineral sab a farma de pirita (sulfureta de ferra), sob a

farma orgânica e de sulfato (em pequenas quantidades).

O anidr ida sul fu rasa farma-se na cambus tãa da carvãO'e óleas impuros ; é um gás tóx ica que deve t

.

.

Para a SO) temas a seguinte base para canversãa entre ppm e ILglmJ:

ser remavida e tratada. O petróleO' bruta cantém quantidades variáveis de enxafre. O pracessa de refinaçãO'

J

deixa a maiar par te da enxafre nas f rações de dest ilaçãO' mais pesadas, de mada que a teo r de enxafre 125 Ce 760 mmHg - I ppm

=

2.620

ILg/m'

no óleO'cambustível residual chega a atingir de quatro a seis vezes a da óleO'bruta. O gás natural de poços 1O Ce,760 mmHg - I ppm = 2.860 ILg/m

de petróleO'cantém em geral teares muita baixas de enxafre. Uma grande fante paluidara de S02 é a fusão .lLg/m'= 3,5 x 10-.ppm(emvolume)ao-ce 760mmHg

de minériO' de cabre. Em certas casos, para cada quilagrama de cabre praduzida farmam-se dois quilagramas ~ -

de S02' j 13.2 EMISSAO DO ENXOFRE

Castuma-se designar par SO misturas de S02e S03existentes na atmosfera. Devemas fazer umadistinção

entre as teares máximas admissíveis de S02 no interiar da indústria ande trabalham as operárias e aqueles

nas circunvizinhanças da indústria, até ande os gases tóxicas que saem das chaminés padem cbegar, paluindo

a atmasfera ambiente.

Cameça-se a sent ir a adar de S02 quandO'a concen traçãO'a tinge 0,5 ppm. O gás passui um odor

irritante típica .

O American Canference Gavernmental Industrial Hygienists publicou, em 1985, nava tabela de valores

limites detalerância (TLV) para a S02 nolacal de trabalha.

Os valores sãO'as seguintes:

.TLV-TW A (Time Weighted Average) -c ancen tr açã a pa ra uma j ar nada de tra bal ha de a it o hor as e s emana

de 40 haras: 2 ppm a 5 mglm3.

i

I

I

II

I

3

Remoção e Eliminaçãodo S 2

Sulfuroso

Anidrido

13.1 NATUREZA DA QUESTÃO

.TLV-STEL ( Sho rt Term Exposu re Umi t) -cancentração para a expasiçãa máxima de 15 minutos, com

intervalO ' de na mínima uma hara e na máxima quatrO' vezes par dia: 5 ppm a 10 mglm3.

REMoçÃO E ELIMINAÇÃO DOSO, - ANIDRIDO SULFUROSO

339

O anidrida sulfurasa pade causar também danos à vegetaçãO'a partir de 0,3 ppm, e em alguns vegetais,

atémesma a partir de0,1 ppm. Uma expasiçãa pralangada aO'S02 acasiana carrasãa em metais e deteriaraçãa

~t in tas e tecidas e acidificaçãa da sala e das águas de rias e lagaas.

~

Pela ação da venta as campastas sulfurosas emitidas em uma lacalidade podem ser deslacadas para

giõesa centenasde quilômetros.Padem entãO'precipitar, afetandO'a vegetaçãO',a sala e as águas.A

l

CÍdificaçãada sala é altamente prejudicial à vegetaçãO'de um mada geral , e a acidificaçãa nas lagaas e

- aosé pre judici al à vida dos peixes e aut ras animais au vegetai s aquát icas .

I

'~ A ~PA - U.S.Enviranmentalrat~ctianAgency,órgãO'e prateçãaambientalnasEUA,estabeleceu

Qssegul ll tes t eores de cancent raçãa amblental de SO>.:

~

Tabel a 13 .1 Cancentr aç ão amb ient al d e S02 s egunda a EPA

r

'j

::

: 1

:

Cerca de 75 a 100 mi lhões de tane ladas de enxafre sãa lançadas anualmente em toda a p lane ta , e

lde20 a 90 toneladas de nitrogêniO',em canseqüência de atividades humanas (dados referentes aO'ano de

1983),e assim praduzidas:

.

.:..queima de carvãO' representandO' 60ck da enxafre:

, ;: que ima de der ivadas de pet ró leO' : 30%;

.;: .autros pracessas industriais: 10%.

,

A queima de cambustível nas centrais elétricas e industriais representa 75% das emissões de enxafre

nOspaí ses da Camunidade Ecanômica Eurapéia. Calcula-se que na Alemanha Ocidental as centrai s t érmicas

t as indús tr ias l iberem cerca de 3,5 milhões de taneladas de enxof re anualmente.

Casa os países da Europa queiram reduzir à metade suas emissões atuais de enxafre (cerca de 5,9

, lIIilhões de toneladas de enxafre em 1983) nos próximas 10 a 25 anas, mediante o cantrale das emissões.

dascentrai s de e le tr ic idade térmicas canvenciana is , i stO'carrespander ia a um inves timentO' da ardem de 10%

doscustos cam a geraçãO' de eletricidade.

A revista Power publicou, em setembro de 1974,um trabalha de Thamas C. Elliatt, na qual alertava: ' 13.3 CHUVAS ÁCIDAS

Uma ta;;.~ :e S02 ambiental de 0,03 a 0,11 pp~ (80 a. 2 7~ ~glm3), em média a cada 24 haras, pade : Anualmente a precipi taçãO' mundial é da ardem de 110 mil qui lômetras cúbicas de água. Os gases anidr ida

provocar daenças crônicas e mesma agudas das VIaSresplratanas. Teares de 0,20 a 0,40ppm (500-1.000 Stllfurasae óxidas de nitrogêniO',através de reações químicas e em presença de luz salar. transformam-se

ILglm3)podem desencadear, emprazas maiares ou menares, p rocessas de desenlace fata . emácidas sul fúr ico, ni trosa e n ítr icO',o s quais , di ssa lv idas e d iluídas na água , p recipi tam-se sab a farma

dechuvas ácidas. .

.. As chuvas ácidas.dizimama fauna aquática, destroem plantações, carroem edifíciose representam ameaça

I.saúde. Cerca de 10milhões de quilômetros quadradas em várias regiões da Europa e América da Narte

lsencantram afetadas pelas chuvas ácidas.

, A precipitaçãO'das chuvas ácidas pode acarrer a muitas quilômetros da fante poluidara.

O S02 pade vir a reagir de uma maneira complexa com particuladas metálicas, vapar d'água e axidantes

atmasféricas, formandO' sulfatos que se dispersam sab a farma de aerassóis e se precipitam, canstituindo

a chuva ácida. Os sulfatas acarretam danos sérios aO'pulmão, senda de temer pracessas inflamatórios para

taxas acima indicadas.

-:::;:'7:\ :-

~~

....

Cancentraçãa

PadrãO'

p.glm'

ppm

Descrição

Primário

(para a saúde)

80

0,03 Média aritmética anual.

365 0,14

Em 24h. Máxima que não deveser atingido

maisde uma vez por ano.

Secundário

(para a bem-estar)

60

0,02 Média aritmética anual.

260

0,1

Em 24h. Máximo que não deveser atingido

maisde uma vezpar ano.

UOO

0,5

Durante 3 h. Máximo que nãO'deve ser

atingido maisde uma vez par anO'.



342

VENTILAÇÃO INDlISTRIAL

f) Emiss ão d e S 0 2 (Tabela 13.2)

Suponhamos que o ca rvão con tém 0 ,8% de enxofr e

38x (0,8)x 587 = 17.8441blh

g)

Quantidade de óleo necessária

11.655 x 106(Btulh) '

= 647 x hr Ib/h

18.000 (Btullb)

ou

647 x lQ3 = 81 x lQ3galõeslh

7,9 Ib/galão

h)

Emissão departiculados na queima de óleo

(Tabela 13.3)

10 x 81

= 810 lb/h

i) Emiss ão d e N02 (Tabela 13.3)

104 x 81 =

8.424Ib/h

j) Emissã o d e S 02 (Tabela 13.3)

A quantidade de enxofre no óleo é suposta igual a 1, 2%

157x 1,2x 81 = 15.260Ib/h

1~.6 SOLUÇÕESPARA CONTROLE DO SOz NOAR

Ent re a s opções que têm s ido p ropos ta s, sã o váli da s as s egu int es :

a ) Esco lh a de combustív eis l íquidos ( quando pos sí ve l) com bai xo te or de enxofr e, e s e poss ív el o gá s nat ura l,

que é o combus tí ve l mai s limpo .

b) Conversão prévia do carvão de elevado teor de enxofre em óleo ou gás, removendo a maior parte do

enxo fre dur an te o p roces so , a nte s que o c ar vão s ej a u sado.

c) Captação de SOz produzido na fornalha da caldeira ou do fomo, quando se usa combustível de alto

t eo r d e enxo fre , e adequado tr at amen to do gás. É o ca so que in te re ssa mai s aos obj etivos des te l iv ro .

Vejamos al gun s p roces sos de remoção p rév ia do enxof re do c ar vão :

Liquefação do carvão. O carvão em pó é misturado com um solvente da série aromática, e a mistura

passa por um reator sob uma atmosfera de hidrogênio a 70 kgf . cm-z e 427'C.

Forma-se um carvão l íquido com potência calor íf ica de 16.000 Btullb contendo apenas 0,6% de enxof re .

Gaseficação do carvão. O carvão finamente pulverizado é submetido à ação do vapor de oxigênio em

temperatura e pressão elevadas, no interior de um reator especial. Produzem-se gases sintéticos à base de

H, CO, COz, CH. e compostos de 5, que são então removidos: O processo é eficiente, porém dispendioso.

Lavagem do ca rvão. O ca rvão contendo pi ri ta é pu lve riz ado e l avado s epa rando- se o enxo fre do c ar vão ,

g era lmen te por g rav idade. Com este pr oce ss o, pode- se r eduz ir ce rc a de 30% do t eo r de enxofr e no minér io .

Combust ão de ca rvão em l ei to Dui di zado . O car vão em pó é i nj eta do em um l ei to fI ui diz ado de c al cá rio ,

juntamente com gases de combustão . Forma-se SOz, o qual, r eagindo com o calcário calcinl ldo, forma sul fa to

de cálcio e cinza, que são removidos. Os tubos da caldeira ficam imersos no leito, e o carvão que queima

e o calcário f icam de cer to modo suspensos pelos gases de combustão ascensionai s.

13.7 TRATAMENTO DO

SOz

CONTIDO NOS GASES DE COMBUSTÃO

. Se o ó leo combus tíve l ou o carvão empregado con tiver e levado teo r de 5 e não se recorreu a nenhum

dos processos acima mencionados, forma-se inevitavelmente o SOz e este deverá ser eliminado dos gases

antes que saiam pela chaminé.

;1

,

I(

REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO SOl - ANIDRIDO SULFlIROSO

343

Existem duas soluções básicas:

j

ia) uma, que provoca a formação de compostos de enxofre inócuos, que poderão ser aproveitados, mas

~ que, muitas vezes, são rejeitados.

~b)outra, que dá origem a produtos aproveitáveis na indústria, como o próprio enxofre, o ácido sulfúrico,

: e o gesso (sulfato de cálcio hidra tado).

13.7.1 Processosempregados

13.7.1.1 Lavador, usando o carbonato de cálcio (CaCO~ como reagente

ji É um dos p roc ess os mais u sados pa ra l avagem e puri fi ca ção dos gas es cont endo SOz' Emprega o lavador(scrub-

ber).absorvedor

de um dos tipos v is to s no Capo 12 e u tili za como r eagent e o CaCO) moí do. É pr ovavelment e

'o processo mais barato e mai s s imples . Sua efi ci ência dependerá da qualidade do calcário empregado.

. A Fig. 13. 1 mostra um esquema de retenção de SOz, com lavador, usando CaCO) finamente pulverizado.

1

O gás contendo

SOz

penetra no

lavador

<Donde se processa a difusão do SO~ <:omuma espécie de

'l ama de carbonato de cálcio (5 a 15% de só lidos) com água, que é esparg ida graças ao bombeamento a

'partir do tanque de reação <2>.O lavado r deverá ser dotado de um eliminador de névoas, para que o gás

~Iimpoaiao maissecopossível.

,

+ O tanque de reação recebe o carbonato de cálcio em pó bem como os mater ia is ob tidos nas reações

'no lavador e que a ele retomam. Uma parte dessa lama aquosa do tanque de reação volta ao lavador

..Jso1uçãode lavador), enquanto outra parte vai para um decantador <:D. A água do decantador é bombeada

.

pa ra o la vado r, e a l ama do sulfa to de c ál ci o é r emov ida .

Os gases ao passarem pelo lavador se resfriam e se tornam saturados. É necessário, portanto, que sejam

;reaquecidos antes de penetrarem na chaminé.

.

No processo conhecido pela sigla FGD (flue-gas dessulfurization), realizam-se as seguintes operações

e reações:

:~

<~~~;f

a) No lavador e absorvedor

..

- difusão de S02 na interface gás/líquido

-

absorção

do SOz pela água

-

hidrólise (devido ao umedecimento). É a transformação do SOzem HzSO)

SOz

(gasoso) <:tSOz (aquoso) + HzÚ

= HZS03

- dissociação

do H2SO) para formar HSOj' e H+

HzSO) <:t H SOj' + H+

-

difusão do HSO) e íons H ao longo do filme líquido na superfície de aspersão

HSOj' <:t W + SOj

-

reação doCaCO) com H+ para dar Ca++e HCOj'

-

reação

de Ca++com SOj para precipitar CaSO)

-

oxidação de CaSO) . 0,5HzÚ para formar CaSO. ' 2HzÚ

Ca++ + 50) + 0,5 HzO <:t C a 50)

.

0,5 HzO

Ca 50) .0,5 HzÚ <:tCaSO. (gesso)

1

::1.

I ~;11..

, . . .. ,. '

~~

b) No tanque de reação

..

Flg . 13.1 Remoção deS02 com la-

vador , usando o CaCO, ou O.CaO

como reagente.

~.

VENTlL.

GÁs

::Cõ NTENõo

z

ABSORVEOOR

E

LAVADOR

I VER Po

12 I

ÁGUA

P/

L V OR

<D

M TERI IS

RESIDUAIS DO

L V OOR

~




dissolução

de CaCO) e formação de lama com a parte não dissolvida.

CaCO) (sólido)

=

CaCO) (aquoso)

=

Ca++ + CO) + H+ = CaHCOj

CaHCOj = Ca++ + HCO~

13.7.1.2 Lavador usando a cal (CaO) como reagente

O processo é semelhante ao anterior, proporcionando os mesmos produtos residuais (CaCO), CaCO.),

porém em menor quantidade e, portanto, com melhor rendimento. O custo operacional é, porém, maior

porque a cal é maiscara que o ca\cário.

13.7.1.3 Processo alcalino duplo

Utiliza hidróxido de sódio (NaOH) na fase de absorção no lavador, uma vez que a soda cáustica tem

grande afinidade com o S02' A perda de carga ao longo do s is tema é muito menor. O produto res idual

do lavador passa por um tanque contendo H20 e CaO, portanto, hidróxido de cálcio, e reage formando

sulfato de cálcio (gesso), que precipita e é removido. Em etapas adicionais, pode-se separar o NaOH dos

produtos sólidos de gesso. Por processo de filtração consegue-se aproveitar até o sódio, e por concentração

com carbonato de sódio regenera-se o NaOH para reutilização no lavador.

Quando a solução de NaOH possui concentração molar superior a 0,15 de íon sódio ativo (Na»,

o processo é dito

alcalino duplo concentrado.

13.7.1.4 Processode lavadores comsaissolúveisde magnésio

Usa-se como matéria-prima básica o óxido de magnésio (MgO), para absorver o S02' produzindo-se

o sulfito de magnésio (MgSO). Este salpode ser processado, transformando-se em ácido sulfúricoe liberando

MgO para reutilização no lavador.

13.7.1.5 Oxidação catalítica

O gás passa à temperatura de 154'C por um prec ip itador e le tros tá ti co e , em seguida , é aquec ido a

454>Ce entra em um conversor catal ít ico, à base de pentóxido de vanádio, ocorrendo, então, a reação.

catalítica com a conversão de 90% do S02 em SO) ' O gás contendo agora 90% de CO) passa por ul1} c

trocador de calor, onde o calor sensível correspondente a 200+Cé reaproveitado para aquecer gases ainda

não tratados e que nele penetram.

O gás é depois resfriado numa torre de absorção, que opera em conjunção com um trocador de calor.

Durante o resfriamento, H20 e SO) combinam, formando o ácido sulfúrico, H2SÇ>4'que é, em seguida, '

condensado e removido para comercialização.

jI

I

,I

\'

CHAMINÉ

i.

i,

CALCE I RA

II

AGUA COM IMPUREZAS

ÁGUA LIMPA

Flg. 13.2 Fluxogr~ma do

processo lime gypsum

(cal-gesso) Mitsubishi, para dessulfurização.

REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DOSO,

-

ANIDRIDO SULFUROSO

S

VAI À CHAMINE

TORRE

VEM DECICLONES ÚMIDOS

VEMDO PRECIPITADOR

ELETROSTÂTlCOS ou

FILTROS DEPÓ

TANQUE ALIMENTAOOR

DA T OR RE DE AB SO RÇ ÃO

BOMBASPARA REAGENTESACIMA

00 ENCHIMENTODA TDRRE

BOMBAS DE ASPERSÃO

DE REAGENTES

I

ÂGUA RETORNANDODA LAGOA

DE DEPOSiÇÃO DECINZAS

Fig . 13.3 Siste ma de abso rçã o d e 5 0 c om torres de absorç ão, usando cal. ° linhito con tinh a 13 % de cinza s. Local:

Ma rt in L ak e 3 ( EUA) .

BOMBAS

13.7.1.6 Processo de redução Wellman-Lord

Numa primeira fase, o gás passa num absorvedor-Iavador, reagindo com o sulfito de sódio (N~SO),

formando-se bissulfito de sódio (NaHSO).

Através de um processo especial de aquecimento, consegue-se liberar o S02 e o vapor d'água, o qual,

por condensação, é eliminado.

5

,.

~

Biblioteca Ce~

Depósito do en.ofre U R r

,.Flg,.13.4 Tratamento do S02 com sulfi to de sódio e recuperação final do enxofre. Método de We\J~~~i o td .- Sento Ângelo



346


REMOÇÃO E ELIMINAÇÃO DO 50,

-

ANIDRIDO SULFUROSO 347

A segundaetapa compr<:endeo aquecimentodo SOznuma proporçãoa~equadacom gás natural.A I~

mistura gasosa passa po r um aquecedor no qual a temperatura é e levada aCima do ponto de o rva lho d

enxofre, que se forma numa redução catal ít ica p rimária. Este s is tema l ibera mais de 40% do enxofre o

ual é condensado em um resfriador e armazenado. , o

Saída

dOgás

13.7.1.7 Outros processos

r:J~~~~~~~~~~~~~r

I ,

I I Entrodo

~ :

dOQós

, I

I ,

+-+

I

Proces so do c it ra to . Empr ega o c itra to de sódio em solu ção de á ci do c ítr ic o, p ar a abso rve r o SO .

rocesso de adsorção a seco. Emprega carvão ativado. z

I

'

rocesso do bissuIfito. A Sulzer, em 1985, instalou na fábrica de celulose Attisholz equipamento de

dessulfurização de 100.000 m% de gases, obtendo como produto final solução de bissulfato 'de cálcio a ~

qual é reaproveitada na fabricação de polpa de papel. ,

Processodo hidróxido de cálcioa seco. A eliminação do SOz,do HCI (ácido clorídrico) e outros produtos I

dos gases de combus tão do l ixo é obt ida em Niederu rnen, na Su íça, com uma instalação de purificação'

e gases da Sulzer, instalada em 1985.

Como se pode observar no diagrama esquemático da Fig. 13.4, os gases quentes do forno de incineração I

do lixo recebem uma injeção de hidróxido de cálcio, Ca(OH)z em pó, antes de entrarem num reator-mis- b

urador .

O reator-misturador possui elementos lamelares dispostos de tal o o que os gases quentes se misturam

o mais unif ormement e com o Ca(OH)z em pó, r eag indo , port an to, s egundo a s equa çõe s qu ímic as :

Silo de

MqSO.

SOz

+ Ca(OH)z

- >-CaS03 + HzO (sulfi to de cá lc io + água)

2HCl + Ca(OH}z ->- CaClz + 2HzO (cloreto de cálcio + água).

Mgo v in do d e

, fóbricae~S04

I

. 1 3. 6 T ra tament o d e SOz com MgO e f ormação d e s ul fa to d e magné si o a pr ov ei ta do n a f ab ri ca çã o d e á ci do s ul fú ri co .

Mg503 Vaio fóbrico de

ácido sulfúrico

Os particulados que não tomam parte nas reações são coletados em fil tros de saco ou precipitadores I.

eletrostáticos. Osprodutos CaS03 e CaClzsão removidos do reator e dosfiltros por transportadores helicoidais

e, em seguida, conduzidos por ar comprimido para ossilos.

FILTROS

ou

PRECIPlTADOR

ELETROSTÁTICO

CHA 'Nt

'.

Na usina de queima de lixo acima referida, são tratados 65.000 m3de gás por hora, contendo 1.000

' ,glm3de HCI. Com o tratamento mencionado, conseguiu-se uma redução para menos de 100 mg/m3 ou

,ja,de maisde 90%.

i Podem-se encontrar informações e detalhes sobre o processo na Publica/ion AP 52 1968- Cont ro l

'echniques for Sulfur Oxide Air Pollutants - da National Air Pollution Control Administration.

13.8 MÉTODOS DE VERIFICAÇÃO DO TEOR DE SOz

13.8.1 Método colorimétrico ou da pararrosanilina (usado pela EPA)

, Faz-se passar o gás por uma solução aquosa de tet racloromercurato de sód io, de modo a formar um

n não-volátil de dicloro-sulfatomercurato.

Este produto reage como formaldeído e pararrosanilina formando ácidosulfônico pararrosanilina metílico,

l

/ ecor rosa-púrpura. A intensidade da coloração da amost ra é medida a té 560 mIL (rnilimícrons) e é proporcional

,I concentração de SOz' Pode ser usado para SOz em concentrações de 0, 002 ppm até 5 ppm (5, 7 a 14.300

WmJ).

G~S P,- ,I'ICAOO

t

HaO

. NS UF l. AO OR D E A R

Co e la

Ca 5

13.8.2 Método OECD, usado na Europa

Borbulha-se o ar com SOz em uma so lução de peróx ido de hidrogênio 0 ,03 N, com pH = 5. O SOz

seoxida e passa a HzSO., que em seguida é neutralizado por um álcali.

A escolha do pH = 5 se deve à necessidade de atender às exigências do indicador de metil-vermelho-

' bromocre so l- ver de, s endo o verde a cima de pH = 5, e o vermelho , aba ixo de pH = 5 . O método é aplicáve l

' ac onc en tra çõe s de SOz de 0 ,01 ppm a 10ppm.

Além dest es , ex is tem o método condu/imé/rico e outros.

( ;. (S VINOO 00 FQRHO

DE .NC.NERAÇAO

Hel

SOa

.te.

Fig. 13.5 Diagrama esquemático da instalação de purificação de gases em Niederurnen, CantoR Glarus, Suíssa. (Sulzer.)

ESPEJO

~




14.4.3 Catal isação a seco

Existe um processo a seco para remoção simultaneamente do NO, e 50, . Uti liza óxido de cobre (CuO)

para remoção de 50, . A reação de 50, com o CuO produz sul fa to de cobre (CuSO. ). Tanto o CuO quanto

o CuSO. são cata li sado res para redução do NO, em N~e H20 pe la reação com NH). Durante a operação

de. regeneração de lei tos catal isadores múltiplos , usa-se um gás redutor, por exemplo, o H, o que produz

502 que, pelas reações vistas no Capo 13,pode ser transformado em ácido sulfúrico.

A National Air Pollution Control Administration apresenta, na Publication AP-67/1970, técnicas de con-

trole para emissões de óxido de nitrogênio, de instalações estacionárias, aplicáveis a centrais termelétricas

e também a fábricas de ácido nítrico, refinarias e processos metalúrgicos.

...

~

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u i.J. Ylli<.

Õ CA I?/ t2, /

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:15

Poluição pelas Pedreiras ineração e

Perfuração de Túneis

15.1 CONSIDERAÇÕESPRELIMINARES

A emissão de partículas de poeira nas pedreiras e nas escavações para mineração e abertura de túneis (

ocorre em duas fases:

-

Na

lavra

e na

perfuração da rocha,

com ext ração ou desmonte, uti li zando máquinas per fura tr izes . Segue-se

a explosão com dinamite, para a obtenção de grandes blocos, e eventualmente fogacho, para reduzir (

os blocos a dimensões que permitam sua colocação nas britadoras (refragmentação).

li;

-

No

benefic iamento dapedra ou da rocha contendo um cer to mineral .

Nesta segunda fase temos: alimentação

dos caminhões ou esteiras; britagem; rebritagem; transferência em esteiras rolantes; peneiramento; armaze- (

namento e transporte ao consumidor ou ao processo de beneficiamento, se for o caso de uma mineração.

Vejamos, resumidamente, as fontes poluidoras e as soluções visando a controlar a poeira e eliminá-Ia, {

notando que o que se ref ere a pedreir as se aplica, de certo modo, à perfuração de túneis e à extração

e pré-beneficiamento de minerais. (

As indicações que são apresentadas a seguir, todavia, aplicam-se mais às pedreiras próximas a locais

povoados, uma vez que as uti lizadas para construção de estradas, longe de povoações, normalmente não (

cogitam de reduzir a poluição ambiental e, infelizmente, tampouco de preservar as condições de salubridade

dos operadores. (

.,

I:

(

(

As pedreiras são operadas a céu aberto e mesmo nesta fase inicial proporcionam apreciável quantidade (

de poeira que deve ser captada. Empregam-se dois processos:

(

I

,

(

(

15.2 PERFURAÇÃO DA ROCHA

15.2.1 Injeção de água

Embora seja mais usada em escavações subterrâneas, túneis e galerias de minas, é conveniente, mesmo

em perfurações a céu aberto. A água sob uma pres são de 5 a 6 bares, proveniente de um reserva tór io

hidropneumático, é conduzida, por uma mangueira flexível, ao corpo da máquina perfuratriz e daí à haste

até a broca, uma vez que estas duas peças são ocas (Fig. 15.1). Em alguns tipos, a mangueira é adaptada

aum cabeçote naextremidade superior dahaste dabroca. Certasperfuratrizes contam ainda com umsuprimento (

de ar comprimido para auxiliar a remoção da lama do pó com água, quando a pressão da água for insuficiente

para este fim (Fig. 15.2). (

Na Fig. 15.2 vemos uma perfuratriz Maco-Meudon equipada para injeção de água. Temos: a) culatra;

b) entrada de ar para o dis tribuidor; c) entrada de água; d) cilindro; e) pistão; f) disco; g) ranhuras {



352


Entrada

- de dgua

ROC

HASTE

a

d

Flg. 15.1 Broca com cavidade central para injeção de

água.

h

Fig. 15.2 Perfuratriz com admissão de

água (c) e de ar(h) Maco-Meudon.

-O

POLUiÇÃO PELAS PEDREIRAS, MINERAÇÃO E PERmRAçÃO DETÚNEIS

353

l1elicoidais no pistão; h ent rada adic iona l e opc iona l d e a r.

As perfuratrizes, também denominadas

martelos perfuradores

ou

marteletes,

podem se r dos t ipos :

. Secos

-

geralmente usados em pedreiras e em qualquer trabalho de superfície no qual a limpeza é feita

po r ja tos de ar a través do o ri fí cio axial da b roca, j atos estes emi tidos uma ou duas vezesem

cada ciclo do pistão.

. Sopradores-

nos quais uma corrente de ar constante atravessa o orifício axial da broca; são uti lizados

para a per furação de minas profundas .

. Molhados

- utilizados universalmente em trabalhos subterrãneos, sendo a limpeza da mina efetuada

po r meio de in je ção de água sob pr es são.

. A vácuo - o autor HaroldW. Richardson(ver Bibliografia)se refere a perfuratrizescom aspiradores

a vácuo na própr ia broca .

15.2.2 Captação de pócom captor junto aobordo dofuro

Injeta-se , ao invés de água , a r comprimido no furo cent ra l da haste da broca, o que faz e levar-se a

poeira que, ao atingir a superfície do terreno, é captada e, em seguida, coletada. A poeira levantada com

,odesmonte pelos explosivos e a refragmentação, compólvora, sãoabrandadas comjatos de água demangueiras.

15.3 BENEFICIAMENTO DO MATERIAL EXTRAÍDO

É durante este processo que se verifica a maior parte das emissões de poeira dos granitos e gnaisses.

Sãoas seguintes as etapas:

15.3.1 Carregamento depedras nocaminhão basculante e descarregamento do mesmono alimentador

do britador primário

.~i:

Emprega-se, em geral, o

sistema de névoa,

com bicos de pulverização que espargem uma névoa sobre

os locais onde, pela manobra de deslocamento, transferência e bri tagem, tende a formar-se uma nuvem

de pó.

. Para reduzir a tensão superf ic ia l da água e melhorar a adesão das par tí culas de poeira às got ículas

.de água, podem-se adicionar à água produtos químicos orgãnicos, conhecidos como

agentes lensoativos.

Algumas instalações empregam sistemas de exaustão-ventilação nolocal de descarga de rochas nobritador.

Enclausura-se tanto quanto possível o local , e por uma linha de dutos ligada a um exaustor, remove-se

o ar contendo pó até um equipamento de coleta.

Existem pedreiras que usam o sistema misto, isto é, associam as técnicas do sistema de névoa com

o da ventilação-exaustão. São, na realidade, as melhores.

O que acaba de ser dito para o britador primário é aplicável aos britadores secundários ou rebritadores.

A quantidade de água que segasta na nebulização varia de 4 a 10litros por tonelada de pedra processada,

e aspressões vão de 20a 50psí .

f:,

,.

15.3.2 Peneiramento

É fei to com penei ras vibra tóri as planas e c lass if icadores c il índr icos . A solução mais comum é a apl icação

,d e névoa, quando o conf in amento com o s is tema deexaus tã o se toma de exe cução di fíc il e mui to di sp endi os o.

A nebu liz aç ão ou mesmo a l avagem da pedra, n es ta fa se , melhor a sua qua lid ade .

15.3.3 Transportadoras de correias

Durante o transporte da brita seguem particulados finos e.pó. suscetíveis de serem carregados pelo

vento. Em algumas pedrei ras se umedece o material com a névoa, ao penetrar na corre ia, poi s onera a

instalação a colocação de pulverizadores ao longo de todo o percurso da brita na correia.

15.3.4 Carregamento dos caminhões

A so lução u sual é o umedec iment o dos mate ria is , se ja com névoa u sando b ico s de a spers ão , se ja , mesmo,

lançando jato difuso com mangueiras. O carregamento em locais com anteparos para proteção contra o

vent o t ambém, à s vez es , é u sado .



358


VDO DECARO

LADO DECOADA

<:AMARAS

DE COMPAOV~O

~

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.,

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.~)f,

;.r~.~

Flg. 16.2 Esquema transversal de forno Siemens-Martin. (Cortesia de Bethlehem Steei Corporation.)

quente, em queimadores colocados nas extremidades do forno e que funcionam alternadamente a intervalos

decerca de umquarto dehora.

O processo requér usualmente umas 12horas. Quando a análise das amostras confirma que o aço está

devidamente refinado com o teor de carbono desejado, procede-se à corrida . Destampa-se então a abertura

do escape e o aço derretido é vertido em um panelão de aço revestido internamente com material refratário.

A escória sai ao final, caindo nutp recipiente adjacente ao panelão .

16.1.3 Processo de forno elétrico

É usado em geral na produção de aços finos de ligas, aços inoxidáveis e aços-ferramenta. Podem sei

de dois tipos:

-

De

arco elétrico,

basculantes ou inclináveis. O forno é de forma circular ou elíptica, e a corrente elétrica

é levada ao banho de metal por meio de eletrodos de carbono ou graf ite, que passam pelo teto do

forno. Os arcos elétricos entre oseletrodos e o banho demetal fornecem o calor para a fusão dometal.

- De indução.

O aquecimento se baseia no fenômeno de indução eletromagnética, não havendo, portanto,

necessidade de eletrodos.

16.2 Poluentes formados, depuração dosgasese separação do pó

A indústria siderúrgica é altamente poluidora. Além dos gases poluidores 502, N02, CO] e outros,

lança na atmosfera, quando não é realizada a captação, quantidades enormes de particulados de minério ,

carvão e cinzas, como se vê abaixo:

. Coqueria Partícu las,CO,502,50], N02,h idrocarbonetos

. Sinte rização Partículas ,CO,502,óxidode ferro

. Alto-forno Partfculas ,CO2(22%) CO(26%),N2(50%)

. Aciaria Partículas,O

.Fundição Partículas, CO, N02

. Calcinação Partículas

.Central t ermelé tr ica. .Par tí culas, CO, 502, N02, hidrocarbonetos e a ldeídos

\

A poluição nas usinas siderúrgicas ocorre, portanto, em razão do material particulado conduzido ao

.,

.\...

POLUIÇÃO NA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA

359

ar atmosférico e aos gases e outros contaminantes formados nos altos-fornos e nos fornos de fabricação

do aço, como o forno elétrico a arco, o forno Siemens-Martin e o conversor Bessemer.

Costuma-se distinguir, entre os poluentes provenientes dos fornos de fabricação de ferro e de aço, os

i - contaminantes de combustão e os

:f

- contaminantes do refino.

~.

:

Os primeiros derivam de materiais introduzidos no forno, como o óleo, a graxa e outras impurezas

,

conti das na sucat a, a lém, natu ra lmen te , do p rópri o combustí ve l emp regado no p roces so do fo rno.

t Os contaminantesde refinosão particuladose principalmentefumose óxidosdos componentesdas

;

l igas de aço em processamento.

Uma parte considerável dos gases quentes do alto-forno é aproveitada em operações de aquecimento

t na própria indústria. Esses gases, com potência calorífica de 100 Btulpé cúbico, passam por trocadores de

I calor - os

calpers

- e aquecem o ar de combustão, Ilueserá introduzido no alto-forno.

. Mas esse ar que sai do alto- fomo deve ser pur ificado pelo menos do mater ial particulado, antes de

. entrar nos trocadores de calor. Para isto, processa-se a purificação, ou limpeza, em três estágios, ou pelo

menos nos dois primeíros dos que serão mencionados a seguir:

.i

. - captação dos particulados maiores em cãmaras de sedimentação, câmaras inerciais ou ciclones;

-

purificação em torres de enchimento ou lavadores; .

'.- purificação com lavadores Venturi e precipitadores eletrostáticos.

Durante o armazenamento, <>deslocamento do minério e do carvão e' o carregamento do alto-forno,

; ocorre uma considerável emissão de particulados cuja captação apresenta dificuldades de ordem prática.

; Empregam-se fil tros de manga de algodão ou de fibras sintéticas para'a depuração do ar carregado desses

poluentes.

Os contaminantes de refino são formados na fabricação do aço, tanto na fundição quanto na aciaria

propriamente dita.

Nos fornos, o material particulado é constituído principalmente por óxidos dos elementos constituintes

da liga.

Do conversor Bessemer saem partículas pesadas de óxido de ferro com diâmetro em torno de 100micra

e que logo precipitam. Outras, porém, constituídas por óxido de ferro formado pela oxidação de ferrovolatili-

zado, formam uma fumaça alaranjada com partículas inferiores a 0,3 mícron.

Tabela 16.1 Par tí culas e poeiras emi tidas em usinas s iderúrgicas

e recursos usados para captá-Ias

Operação

Emissão antes do

controle

Ib/t de produto

Tipo de equipamento

antipoluidor

Eficiência

aproximada

(%)

60lto-forno 200 Câmaras de sedimentação

ou ciclones em série

Lavadores

Precipitadores

eletrostáticos

Lavadores tipo Venturi

Ciclones

Precipitadores em série

com ciclones

Ciclones

95

93

90

90

90

Sinterização 5,20 e 100

Equipamentos au.

xiliares de sinteri.

zação

Opell hearth

sem injeção de

oxigênio

OPCIl hearth

com injeção de

oxigênio

Forno elétrico

Forno a oxigênio e

conversor Besse-

mer

22

1,5 ,7 ,5 ou 20

9,3

Precipitador eletrostático

Lavador tipo Venturi

Filtros de manga

Precipitador .eletrostático



Filtros de manga




99

99

99

98

85-98

99

99

4,5, 10,6 ou37,8

20, 40ou 60

ii



360


Para captá-Ias, empregam-se fil tros de manga, lavadores tipo Venturi e precipitadores eletrostáticos.

A Tabela 16.1 foi apresentada em um Relatór io do Nat iona l Center for Air Polut ion Control (Cinc inna ti ,

EUA). Nela se acham indicados os equipamentos geralmente adotados para captura de par ti culados e poeiras

e as eficiências (em %) correspondentes.

O autorR.J. Wright, da Ful le r Company, Pennsylvania, r ecomenda para controle da poluição assoluções

que resumiremos a segui r.

Matérias-primas

Calcário, carvão, coque , minér io de fer ro ,

pellets.

.

Recebimento e annazenamento

Fil tros de manga (2,5 cfm de ar, para 1 pé quadrado de tecido). Podem-se usar fil tros eletrostáticos

e, excepcionalmente, lavadores.

. Tr an sfe rê nc ia par a o vagão para pes agem

Tem sido u sada nebuli za ção de água, mas de modo a não umedec er exce ss ivamen te os produ to s. A lgun s

carros de pesagem empregam um pulsador fechado ou filtros de manga de descarga pulsativa nas razões

de 2,5:1 até 7 :1 de cfm de ar/ sq .ft de te ci do .

. Car ros de descarregamento de minér io no s lto- fomo

O despejo do material no alto-falante produz uma nuvem de pó que requer captação e filtragem de

pelo menos 30.000 cfm. Empregam-se bater ias de f il tros de manga .

Coquerla .

A detenção dos particulados dejóprendidosno despejo do carvão é realizada com lavadores de um ou

vários estágios. O coletor primário deve ser altamente resistente à abrasão devido à dureza do particulado.

O produto que sai do lavador é submetido a uma neutral ização química de modo a possibi li tar o reaprovei-

tamento e recirculação da água.

Já se tem tentado enclausurar a coqueira de modo a ser possível uma remoção completa dos gases.

Os gases emitidos natransferência docoque quente para o britador ea peneira são conduzidos a lavadores

ou filtros de manga.

Alto-forno

As emissões de particulados e gases têm sido atendidas com o emprego de precipitadores eletrostáticos,

com veloc idade de passagem de 2 f t por segundo , e t ambém com lavadores com 25 a 35 de queda de

pressão, ou filtro de manga 2,5:1 (ar/área de tecido) de tecidos sintéticos.

S~terlzação

Para os poluentes captados nas estei ras ou grades móveis usam-se lavadores ou fil tros de manga. Na

d~nominada caixa de vento existem produtos de combustão, coque abrasivo, fumos metálicos e fumaça

de óleo, de modo que o tratamento é complexo.

Todavia, como indicação geral, podem-se mencionar os filtros de manga, lavadores de alta eficiência

e precipitadores eletrostáticos.

Forno Slemens.Martin

A p rá tic a tem i nd icado o uso de p re ci pit ador e le tro st áti co ou de la vado res tipo Ven tur i ou ainda f ilt ro s

de manga com tecidos de fibra devidro ou nái lon, na razão de 1,8cfmpor 1 sq t de área de filtro.

Forno elétrico

A r emoção de fumos emi tidos ne ss e tipo de f omo tem si do rea liz ada com

. sistema usando coifa convencional;

. sistema com captor em tomo dos eletrodos;

. retirada simplesmente pelo teto do fomo.

Os equipamentos mais usados no controle de poluição são os fil tros de manga de fibras sintéticas e

fluxo reverso. Usam-se muito fibras de pol iéster e acríl ico, e para temperaturas elevadas, também fil troS

de fibra de vidro. Algumas siderúrgicas preferem lavadores Venturi e precipitadores eletrostáticos.

.#

POLUiÇÃO NA INDÚSTRIASIDERÚRGICA 361

revestido internamente com material refratário. É apl icado na produção de aços inoxidáveis. A captura e

eliminação da grande quant idade de fumos e particulados é fei ta com os coletores de tecidos ou venturis

de elevada energia ou lavadores de pratos. Também se usamprecipitadores eletrostáticos.

Despejodemetalnosmoldes .

Após cap tação jun to aos moldes , o ar contendo fumo e poe iras passa por f il tros de manga de f ib ra

sintética, em geral poliéster.

Fundição continua

lingotamentocondnuo

São empregados f il tros de manga de f ib ra de v idro com limpeza por ja to de a r reverso . Também se

usamcoletores com aspersores.

Laminação

Usa-se um coletor mecânico como pré-purificador e emseguida filtros de manga e lavadores.

Observação:

Os equipamentos empregados na captação de pó e depuração dos gases assumem enormes proporções

nas indústrias siderúrgicas.

Existem equipamentos com capacidade para tratamento de mais de 1.600.000 cfm de ar; baterias de

t rês ven ti ladore s de 2 .500 cv cada um para as unidades de f il tros de manga , con tendo a té mais de 5 .000

mangas em Dacron , com 10met ros de compr imento por 30 cm de diâmet ro . Dutos com c inco e a té sete

metros de diãmetro para condução do ar não são incomuns.

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Controle do Odor

17.1 MÉTODOS EMPREGADOS

A detecção e a medição dos odores dependem, em úl tima análi se , da sensação o lfat iva e de cer tas

condições subjetivas que classificam os odores em bons ou maus .

O pr imei ro cri té rio de ava li ação de um odor é ser o mesmo agradável ou desagradável. Embora o

odor seja um s ina l de a le rt a quanto à p resença de gases, exi st e o r isco de que a percepção do odor se ja

alcançada ap6s um nível de intensidade em que já estarão ocorrendo danos ao organismo.

Em alguns casos, os odores, mesmo que não acompanhados dos efeitos danosos imediatos à saúde,

tornam o ar nauseante, desagradável e, mesmo, insuportável para uma maior permanência no local.

A medição do grau de odor deveria levar em consideração quatro parãmetros: detectabilidade, intensidade,

aceitabilidade e qualidade. Existem instrumentos que permitem estabelecer uma ordem de grandeza da concen-

tração do odorante pela comparação do mesmo com o ar puro (sem odores).

O controle da poluição sob o ponto de vista de odor realiza-se por um dos seguintes métodos:

-

combustão

-

absorção

-

adsorção

-

ozonização

-

mascaramento

-

diluição

Vejamos em que consi st em estes métodos .

17.1.1 Combustão

Se o gás f or combus tí ve l, o mai s e conômico se rá aprovei tá -I o no aque ciment o de um for no ou f or nal ha

de caldeira. É bom observar que a eliminação do odor s6 será completa se a oxidação for total.

17.1.2 Incineração térmica ou catalítica

Reali za-se a oxidação de odorantes combust ívei s, t rans formando-os em COz e vapor d 'água. Para remover

os odorantes não-combust ívei s, adiciona-se um combust ível e conduz-se a mis tura a um incinerador .

A inc ineração térmica é boa solução quando exi st ir em par ti culados combust ívei s ou res íduos de catal isa-

dore s venenoso s (me rcúri o, zi nco, c humbo et c. ), os quais s e p rocu ra re ap rovei ta r. .

Os so lv en te s i no rgânic os i ncombust ív eis não podem ser e limi nados por in ci ner adore s ca tal íti cos , uma

vez que não são afe tados pelos catal isadores .

17.1.3 Absorção

Quando s e tr at a de g randes vazões de gas es s olúvei s em ba ix a tempera tu ra , a do tam-s e lavadores e torres

de aSl ersão ( borr ifo ) , mesmo quando os poluentes forem combust ívei s.

As veze s se ad ici onam à água dos l avador es c er to s p roduto s qu ímicos que neutr al iz am ou oxidam al guns

i

~..

CONTROLE DO ODOR 363

t ipos de odor an tes . P roduz em est es e fe it os o ca rbonat o de s 6d io , a d imet il amina, o ozôni o e o permanganat o

de sódio ou potá ss io. Ofer ecem r is cos de co rr osão e às vez es s ub sti tu em um odor por out ro .

, Os pr eci pi ta dor es hi drodin âmicos Cent ri cap são u sados com suces so na e liminaç ão das causa s do odo r.

17.1.4 Adsorção

O ca rvão a tiv ado é a subs tâ nc ia mais us ada nos fi lt ro s dest in ados a co let ar e concentr ar po luente s mui to

-

diluídos mas de odor desagradável. O carvão deve ser reativado antes que atinja a saturação. É usado

par a remover odo re s de feno l, a cro le ín a e tc .

17.1.5 Ozonização

A ozon ização é mais eficaz quando o odorante é o rgãnico ou tem uma or igem orgânica , como nos

;

processos de fermentação. Usa-se nas indústrias de borracha e onde é fabricado ou usado o fenol.

r Emgeral , o lançamento do ozôn io sefaz noduto deexaus tão para o exter ior , após o venti lador .

17.1.6 Mascaramento

, O mascaramento consiste em misturar-se um produto especial, em geral .às águas de lagoas ou valas,

i de depuração de resíduos, com a finalidade de atenuar, disfarçar ou mascarar os odores que delas emanam.

fOferece o risco de tornar irreconhecível a presença de gases tóxicos, ficando as pessoas indefesas à sua

ação.

17.1.7 Diluição

No interior de recintos, odores não-tóxicos podem ser reduzidos a níveis aceitáveis por uma diluição

: maior, graças a taxas de ventilação ou número maior de renovações horárias

17.2 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO. PRODUTOS EMPREGADOS CAUSADORES DE MAUS

ODORES E RECURSOS ADOTADOS PARA ELIMINAR ESSES ODORES

17.2.1 Indústrias químicas

.

Tintas

- eti benzeno, acetona.

. Resinas,vernizes

- fenói s, ace ta to de benzi lo .

. Borrachas- neoprenoe outrasborrachassintéticas.

Solução:

. Combustão catalítica,

na qual os odores orgânicos são queimados a baixas temperaturas com o auxíl io

de catalisador metálico. A razão odor/ar deve ser de 1.000 a 1.500ppm sob a forma de vapor.

17.2.2 Polpa e papel

Proces so Kra fl . P roduz H~. me t il merc ap ten e d imeti l s ul fi to .

Soluções:

.

Saindo de digestores: queima a 1.200' F em incin erado r a gás.

. Saindo de el-aporadores de múl tiplo efeito: l avagem de gases não-condensávei s em meio a lcal ino.

. Saindo deevaporadores decontato direto:

oxidação del iquor negro por aspersão dear em rea tor deescoamento

contínuo.

17.2.3 Petroquímica

Poluentes:

mercaptans. SH~. amônia

Soluções:

i . Incinemçcio ( awlíti( {/0/1 térmica. sendo esta última usada para hidrocarbonetos clorados e outros gases

difíceis de queimar.

~



364


Para amônia

usam-se torres de aspersão ou outros tipos de lavadores,

. Precipitadores hidrodinãmicos.

Observação:

Os mercap/ans s ão compost os o rgâni cos sul fu rados de f órmu la gera l R-S-H. São ti o-á lcooi s c possuem

cons tit uiç ão anál oga à dos ál coois , s endo que o enxo fre suhst itu i-I he s o oxi gên io da h idr oxi la . São l íquidos

incolores , dotados de odor infecto.

17.2.4 Cortume

Poluen/es: compostos de enxofre reduzido, ácido capróico.

Soluções:

.

Para remoção comple ta dos su lfu re to s, u sa -se a adso rç ão com ca rbono a ti vado ou al um ina.

só é válida para baixo teor de odor/ar, da ordem de 2 a 5 ppm.

.

A remoção de ácidos capróicos requer métodos de incineração.

. Precipitadores hidrodinâmicos.

Esta técnica

17.2.5 Indústria farmacêutica

Poluen/es: aminas, compostos de enxofre reduzido.

. Recomendam-s e mé todos de incinera ção, e specia lmente combust ão ca ta lí ti ca , s e o ca lo r re cuperado puder

se r u sado. Caso con tr ári o, us a-s e o car vão a ti vado para el imi nação do mau cheiro .

. Precipitadores hidrodinâmicos.

17.2.6 Indústria têxtil

Poluen/es:

formaldeído., uréia, amido.

Solução:

.

Fil tr os de ca rvão a tivado impr egnado com permangana to de potá ssi o abso rvem o fo rmal de ído que e stiver

polu indo o ar . A ozon iz ação é outr a solução .

17.2.7 Fábrica de conservas e produtos alimentícios

Poluentes: produtos nit rogenados, decomposição de compostos orgânicos e put refação bacteria'na .

Soluções:

.

Combustão catalítica, caso os produtos' nitrogenados não-combustíveis possam associar-se ao combustível

(p.ex.: o hidrogênio) antes que a mistura entre no incinerador.

.

Ozonização. E e fe tiva na remoção de odore s bac te ri anos na água com concen tra ções de apenas 0, 5 ppm.

.

Precipitadoreshidrodinâmicos.

17.2.8 Preparo de gorduras e graxas animais

Decomposição de gorduras e óleos animais .

Solução:

.Incineração catalítica ou térmica.

.Precipitadores hidrodinâmicos.

-,_o

18

Ejetor

de r ou omba de Jato

O deslocamento de ar ou outros gases contendo material pulverulento abrasivo ou substâncias corrosivas

pode exigir material especial para os venti ladores, o que os encarece. Surge então a opção pelo emprego

de um

eje/or

dispositivo que recebe ar l impo vindo de um venti lador e permite a transferência de energia

. desse

ar motor

ao gás que sepretende deslocar, sem que o venti lador sofra a ação do ar poluído.

. O ejetor, às vezes designado por

bomba de jato

consta essencialmente de um bocal injetor troncônico

que conduz o ar motor, colocado no interior de um tubo convergente-divergente (Venturi) l igado por uma

ext remidade ao tubo que t raz o gás poluente e pe la ou tra ao tubo que conduz irá o gás poluente mais o

ar injetado à atmosfera ou a um sistema adequado de tratamento.

Exi st em eje to res que, para a ob tençáo do vácuo necessár io a f im de que o gás poluente chegue aos

mesmos e para a comunicaçáo da energia necessária para que o fluido final (gás poluidor mais ar l impo)

escoe em encanamen to s ou dutos, ut il izam o ar p rovenien te de um vent il ado r ou de um compres sor e ,

. .em certos casos, o vapor, e mesmo a água.

A Fig. 18.1representa umejetor. O arpoluído penetra em 1 eo ar motor em 2.

Sejam:

QI

a vazão de ar aspirado, em mJ . ç l;

Q2

vazão de a r mo tor ;

PI e

P2as

pressões em I e 2 respectivamente (kgflm-2).

QI

,;, SI . VI e

Q2

= S2 .

VI

si:o as equações de continuidade.

A potência do ar motor é dada por

I

N

~ ~ 1

(o.) 1181

I

t Q2 (ar molor)

Vem de um ven ti lad or ou c ompr ess or .

Flg. 18.1 Ejetor usual .

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f.-...




66

Tabela 18.1 Medidas do ejetor da Fig. 18.1.

A velocidade V3de saída do jato de ar nobocal do ejetor pode ser calculada pela fórmula de Alden:

I

V, 114~

I

(H') 1 .2 ]

onde S4é a área da seção desaída do bocal.

VI

Emgeralse adota - = 3a6.

Vz

No livroFan Engineering de T. Jorgensen, é apresentado um ejetor indicado pelo autor como sendo

de e fic iên cia compr ovada. É o que se a cha es boç ado na Fi g. 18.2.

Sejam:

QI a vaz ão de ar polu ído a s er r emov ido ;

Ps a pressão total a ser vencida com o auxIl io do eje tor, igual a Ps (estática) mais

V2

..2... . y, sendo yo peso específico

g

do gás;

~

O,:

0,+0.

to.

~ 2 a 2 a vezes

Ic

6 de a 7 de

Ânguloa , d. 4° a 6°

S2 Se

Flg. 18.2 Ejetor proposto por R. Jorgensen naobra Fan Engineering (Bufallo Forge Co.).

EJETOR DEAR OUBOMBADE JATO 367

V

PI a pressão

total

com a qualo gás chega à cãmara doejetor , igual a

P.

(e st át ic a) + - . ..

y;

2g

Q2 a vazão fornecida por um venti lador;

v2

P4a 'pressão total naboca desaída doboca l e j etor cônico interno, igual aP4 (estática) + ~ y;

. ~

Q, a vazão total, igual a Q\ + Q2

'Façamos:

.1 p

~

I [ 183 I

-I

p

-~ I

1184

I

1

,.

1 Q, p,- p, 1185

I

O =p p.=- -

Q2 P4- Ps

Sboca l Área da boca de saída do bocal

8=-=

S,on ,or Área da peça conectora (conector)

Calculam-se

P

e P .e em segui da

O =p p.

18,6

S

Entrando-se nográficoda Fig. 18.3como valor dep, acha-se /) = ..

S,

. .'

\

3,0

lU

o

lU

~ 2,0

lU

o

li)

lU

a:

3

1 0

«

>

Fig. 18.3 Grandezas para projeto do ejetor.

/

poro.

de$~a~Qo

livre

e atr ito medlo

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0.8 d: ~

S,

Tamanho

Com rimento (Dolel adas)

Diâmetro (Dolel adas)

n..

A B

C

E F

G

H

I

1

15 2

25

10 4

2 /.

6

13

2

18

2 30

12

5 21/,

7

15

3

21

2

35

14

5 2 1.

8

17

4

25

3

43

17

6

31/,

10

22

5

31

3

53 21

8

4 /.

13

26

6

37

4

63

25

9

4 1.

15

31



Medições em Ventilação Industrial

19.1 NATUREZA DAS MEDIÇÕES

Podemos distinguir duas modalidades de medições:

a)

Monilorização de gases.

É a operação de determinação, com aparelhos especiais , dos níveis ou taxas

de gases exi stentes no ar, a f im de que se possa veri fi car se osmesmos se acham abaixo ou acima dos

limites estabelecidos por leiou recomendados em normas consagradas. Se estiverem acima desses limites,

providências deverão ser tomadas.

Em alguns casos, a medição dos teores gasosos é realizada no recinto ou local onde existem pessoas

trabalhando nasproximidades do equipamento ouinstalação que provoca apoluição. Em outros, pretende-se

conhecer os níveis dos gases, particulados e vapores externamente às edificações industriais, na saída das

chaminés, nos limites da área industrial ou fora dela, para uma avaliação dos riscos a que os empregados

na indústria ou os moradores e a população em áreas vizinhas ou próximas possam vir a estar sujeitos.

A falta ou deficiência de tratamento dosgases expelidos pode afetar locaisrelativamente afastados, amplian-

do o campo dos malefícios da poluição atmosférica.

b)

Medições de grandezas físicas próprias ao escoamento do ar

(po lu ído ou não) em du tos , na sa ída de

grelhas ou aerofusos, na entrada dos captores, cabinas de pintura etc.

São importantes as medições da velocidade, da pressão, da vazão, das temperaturas (bulbo seco

o,ubulbo úmido), da umidade relativa e do ponto de orvalho.

19.2 MEDIÇÃO DOSNÍVEIS DOSGASESPRESENTESNO AR

Os gases cujo teor no ar mais se procura comumente detenninar são:

- Oxigênio, O2

-

Anidridosulfuroso,S02

-

Óxidos de nitrogênio, NO.

- Monóxido de carbono, CO

- Gás cianídrico, HCN

-Cloro, CI2

- Metano, CH4,e outros gases combustíveis

-

GLP (gás liquefeito de petróleo)

Existem instrumentos portáteis e sis temas de monitorização, com controle remoto, para detecçãe de

certos gases. Esses equipamentos são fabricados no Brasil. Assim, por exemplo, a empresa MSA do Brasil,

Equipamentos e Instrumentos de Segurança Ltda., fabrica, entre outros instrumentos portáteis, os seguintes:

-

Miniindicador de

monóxido de carbono

- Mini CO IV - dotado de mostrador digital e alarme sonoro

e lumi no so . Ver a F ig. 19.1.

MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

371

Flg. 19.1 Miniindicador MSA de monóxido de carbono.

- Miniindicador de H2S. Ofer ece l eitu ra d ig it al d e concen tra ção de H2S no ar , de Oa 200 ppm.

- Indicador de

oxigênio

modelos 245R e 245RA. Mede a concentração de oxigênio na atmosfera na faixa

, de0-25 . Estes modelos são indicados para medição de oxigênio em aplicações industriais e áreas onde

I

amostras remotas são freqüentemente solicitadas.

1- Alarmede gás combustível,modelo100. É usado para monitoraratmosferasonde haja possibilidade

de seremencontradosgasese líquidosinflamáveisem misturacom o ar. Fornece infonnaçõesde teor

de solventes, sendo aplicado, por exemplo, no processamento de algodão, soja, borracha; em indústrias

químicas, petroquímicas, de tintas etc. Em pátios de armazenamento de combustível , mede o teor de

t gasol ina ou de out ros vapores , GLP etc . exi st entes na a tmosfera .

i

Sistema Remoto BRD 500.Monitoriza e detecta:

t

' .. CO2 (modelo BDR 570);

' . H2S(modelo BRD 580);

. HCN (modelo BRDE 60);

'. CI2(modelo BRD 590), gás combustível (BRD 520)(hidrogênio, metano, GLP).

Os sensores remotos enviam sinais elétricos para um painel de controle localizado na sala de controle

,(Fig. 16.3).

'. A Dynasciences fabrica monitores de gases empregando transdutores eletroquímicos, isto é, dispositivos

farádicoscapazes de detectar seletivamente vários tipos de gases. Fazem parte de sua linha de produtos:

,

ia ) a na lis ador s impl es de ga ses , model o p300, u ti liz ado para medi ção de S02 ' NO. . N02 e

Oú

Flg. 19.2 Alarme de gás combustível MSA,

'Modelo 100.



372


Fig. 19.3 Sistema desensores remoto MSA Série BRD

500para múltipla detecção de gases.

b) analisador duplo de gases, modelo p301, para monitorização de SOz,NO., NOz eCO;

c) sistema de monitorização portátil, modelo pl00D, para SO) e NO,;

d) sis tema compacto para monitorização do ar, modelo pl00A, para SOz, NO.. NOz e CO, mostrados na

Fig. 19.4.

A Detector Electronics do Brasil fabrica detectores de gáscombustível (Modelo C7061)e de gássulfídrico

.(Modelo C7062) e os controladores correspondentes que monitorizam os sinais emitidos pelos sensores e

ativam as saídas adequadas em resposta à detecção de gás que exceda a umnível predeterminado.

A medição do teor de poluentes em locais de acesso difícil ou praticamente impossível se realiza com

os chamados processos de telemedição .

O engenheiro WilsonBarbosa de Oliveira, daPetrobrás, publicou o trabalho Tefedeterminação de Pofuentes

na Atmosfera (Instituto Brasileiro de Petr61eo,IBP, publicação 8.03), no qual resume os progressos alcançados

neste assunto e indica vasta bibliografia. Analisa as técnicas modernas de multifreqüência e as técnicas de

raios faser.

Fig. 19.4 Sistema compacto para monitorização do ar,

da Dynasciences.

19 .3 TELEMEDIÇÃO COM

LASERS

Existe um equipamento denominado Lidar Light Direction and Ranging), que opera segundo o mesmo

princípio do radar, porém emprega feixe energético da região ultravioleta do espectro.

O Electric Power Research Institute (EPRI) desenvolveu umsistema de monitorização baseado no Lidar

e que se denominou Dial (Diferencial Absorption Lidar), com a finalidade de determinar o teor de SOz,

NOz, COz e outros gases na atmosfera a distâncias de até 3 kmdo equipamento de medição.

Cada gás absorve luz ou energia em determinada faixa de comprimento de onda. O grau dessa absorção

pode ser expresso matematicamente e se relac iona tan to com a concent ração do gás no ar quanto com

o comprimento de onda da energia absorvida. O sistema Dial emprega dois feixes de raios faser, sendo

umsintonizado para uma faixa de forte absorção do gás pesquisado, e outro, para uma faixa de fraca absorção.

MEDIÇÕES EMVENTILAÇÃO INDUSTRIAL 373

(

A concent ração de gás pode ser medida tomando-se por base a di fe rença ent re as intensidades dos (

dois sinais refletidos.

.

Existe um sistema m6vel de monitorização que consta de um emissor de raios faser, um rastreador (

receptor t ipo telesc6pico, um fotomultiplicador, um minicomputador para preparo e arquivo de dados e

ums istema eletrônico par a as mediçõe s e contr oles. Este equipamento é instalado em um veículo. (

A medição da poluição causada por partículas em suspensão na atmosfera tem sido feita com sucesso

pelo Método Amostrador de Grandes Vofumes HiVol e pelas redes automáticas de monitoramento Beta, (

e manualmente pelo Método Ótico de medida de refletância.

A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental

-

CETESB, tem aplicado em São Paulo o (

chamado Modelo Receptor-Balanço de Massas Químicas para quantificar, qualificar e identificar as fontes

de poluição por material particulado. Neste processo são coletadas amostras de poeira abaixo de 2,5 micra

{

e separadas de poeiras compreendidas entre 2,5 e 10micra e das poeiras totais, que incluem as maiores

de 10 micra. (

As amostras colhidas são, em seguida, pesadas e analisadas por raios X, que permitem identificar cerca

de 30 elementos. Os elementos não-sensíveis aos raios X são identificados pelo cromat6grafo iônico e pelo

(

analisador de carbono.

Os dados referentes às propriedades fís ico-químicas do poluente são processados em um computador (

e cotejados com outros colhidos nas diversas fontes: chaminés, veículos, pátios de descarga e armazenagem

de material pulverulento etc., já implantados no programa.

O pesquisador obtém ao final,no terminal do vídeo ou impressora, informações sobre os diversoselementos

componentes da massa química de poluentes.

.

19.4 MEDIÇÃO DA VELOCIDADE DO AR

(

(

(

{

~

(

(

(

(

A velocidade do ar pode ser medida com o auxíl io do tubo de Pitot ou com placas de orifício e bocais

calibrados, além dos anemômetros de palhetas giratórias e dos velômetros de palheta oscilante. Vejamos

os dispositivos mais usados:

19.4.1 Tubo de Pitot

É usado na determinação da velocidade em dutos, em geral com a finalidade de, a partir da velocidade

e da área da seção de escoamento, calcular a vazão. O tubo de Pitot consta na rea lidade de do is tubos

concêntricos, medindo o tubo interno a pressão total exi sten te na corrente de ar e o tubo externo apenas

a pressão estática. Ligando-se o tubo externo e o tubo interno a um manômetro em V, o desnível Hd entre

a pressão total e a pressão estática é a pressão dinâmica ou altura representativa da velocidade.

Conhecendo-se a grandeza denominada

fator de densidade

do gás

d

= 1 para o a r puro -em condi ções

normais de temperatura e pressão) e a pressão dinãmica

Hd

ou

Pd

em pol . de água , podemos calcular a

velocidade do ar em pés por minuto pela f6rmula

..

(

\

(

(

I

V = 4.005yPressão dmâmlca

I

(fpm) /19.1

I

Quando o ar não se acha nas condições normais de temperatura e pressão, deve-se corrigir a pressão

dinâmica Pdem função do fator de densidade d

í,

(

<

d-~x~1 11921

Hb

= pressão atmosférica em polegadas de Hg

t

= temperatura do ar em p

f

l

A ve locid ade , no c aso , s er á c al cu lada por

(

(

(

(

L

I

V = IOM~

I

(Cpm) 11931

J



374


5

=

16o

O'25~'~'

r-

2,500 =801

Diômetro

0 125

1~ =10

~-r

90 10

A-'

.

EÇAO A'A

8 furos - 0 041de diâmetro igualmente

espaçados e sem rebarbas.

o 156 f iRod.

externo x bitolo 21 8 as

Pressõo Está ico

Pressõo TatoI

Fig. 19.5 Tubo de Pitot padrão.

e a pr es são corr ig ida pode s er ca lculada por

I

p..,...

.

p x . - ;;. I ('01. ,0) 1194 I

o tubo de Pitot oferece precisão aceitável para velocidades abaixo de 600 a 800 fpm.

A Fig. 19.5mostra um tubo de Pitot padrão, com asdimensões principais.

Observa-se que a abertura na extremidade posterior do tubo permite a medição da pressão total p/,

e que a derivação lateral conduz à medição da pressão estática p. (ou H,).

Para compreender como se pode medir a pressão dinâmica com o tubo de Pitot , rememoremos o que,

no Capoli, v imos par i o casodos dutos .

Seja'a Fig . 19.7 a. O ar está sendo insuflado e temos três tubos curvos, A, B e C. O tubo A, com

a abertur a no eixo do tubo, f ornece a

pressão total P,ota ,

digamos , de 38mmH20 ; o tubo

B,

adaptado

à parede, mede a pressão estát ica p. , digamos de 8 mmHp. Ligando um tubo ta l como o C, obteremos

d ir et amen te a p res são d inâmi ca Pdin = 38

-

8

=

30 mmH20.

Se o venti lador for instalado como um exaustor (Fig. 19.7 b), teremos no duto uma pressão inferior

0,026 o

0,082 o

0,146 o

0,226 o

0,342 D

.+.

0, 658 o

0 ,774 o

0, 854 D

0, 918 D

0, 974 D

Fig. 19.6 Localização de pontos para medição com tubo de Pitot em duto

circular.

i*

,.

i

MEDIÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL 375

Pressõo Total

- Pr8Ss~oEstático =

press40 Dlnômico

Obs . :

30mm HzO

- 8 mm HzO = 30 mm

p s = Pd

o 22,lm.s-lde velocidade do ar

Press~o Total

-

Pressõo Estática = PressCo Dinâmica

- 8 mm HzO

- (-

38 mm HzO ) = + 30 mm HzO

Ci)

~ Flg. 19.7Mediçãodaspressõescomtubocurvocontendolíquido.

à a tmos fér ic a, e a p res são d inâm ica s er á

Pdin= -8 - (-38) = + 30mmHp

Consideremos, agora, a Fig . 19.8. Em a t emos o pr imei ro caso. Foi ins ta lado um tubo de Pi to t do

modelo da Fig. 19.5, em um duto de aspiração, mas tampou-se a derivação lateral , que é usada para medida

da pressão estática. Logo, a pressão medida é a pressão total negativa R isto é, o vácuo relativo no duto.

No segundo caso, b, observa-se que foi fechada a saída superior de medida da pressão total . Portanto,

.,

a colunade águano tubo curvo medea pressãoestática

p..,

=

R..

O terceirocaso

(c)

mostrao tubo de

Pitot instalado com as duas saídas l igadas em A e B ao manômetro de tubo curvo. O desnível Rd é a

. pressão dinâmica em mmH20 (ou dolíquido contido notubo curvo).

,0

G

~

Flg. 19.8 Medição das

pressões com tubo de Pitot. .

(b)

Pressão total abaixo da

atmosférica.

(a)

Pressão es-

tática abaixo da atmosféri-

ca. (c) Pressão dinâmica.



376


19.4.2 Anemômetro

É usado para determinação da velocidade, e portanto da vazão, em aberturas e passagens amplas de

ar, sendo desaconselhado para medição em dutos de dimensões pequenas, devido à,obstrução que provoca.

O ins trumento cons ta de uma hélice ou roto r de pa lhe tas, colocada em um pequeno tubo e l igada

por umtrem de engrenagens a um sistema de mostradores, que dão diretamente a velocidade do gás. Mede

velocidades da ordem de 200a 3.000 pés/minuto, havendo modelos que medem velocidades mais baixas.

Existem anemômetros convencionais de leitura direta e anemômetros eletrônicos e digitais. Estes instru-

mentos medem impulsos elétricos desenvolvidos por um transdutor capacitivo. Os impulsos alimentam uma

unidade indicadora onde são integrados, de modo a poderem operar um medidor convencional. Alguns tipos

também registram graficamente as medições efetuadas. .

Fig. 19.9 Anemômetro portáti l King-Marine Mo-

del o KW-820 B com sen sor remo to lig ado a um

cabo blindado com 15metros de compr imento .

Campo de medição: 0-110km/hora.

19.4.3 Velômetros

Os velômetros são anemômetros de lâmina oscilatória muito usados em medições de campo devido

à sua portabilidade, ampla escala de leitura e possibilidade de medições imediatas. São, também, designados

por anemômetros defletores.

Conforme o acessório que se adapte ao velômetro, este pode medir pressões estát icas e uma extensa

faixa de velocidades de escoamento. Os velômetros modelo 6006 AP-M/S, ALNOR, medem velocidades

do ar nas faixas 0-1,5/6,25/12,5125/50m/s e possuem seletor de faixas e sondas Pitot. A Fig. 19.10, mostra

um velõmetro com seus acessórios.

Flg. 19.10 Velômetro com acessórios.

MEDiÇÕES EM VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

(

377

(

Os velômetros em geral são calibrados para as condições normais de temperatura e pressão. Se a tempe- {

. ratura variar de mais de 3Ü Facima ou abaixo de 7Ü F,e a alt itude for maior que 1.000 pés, convém realizar (

as correções correspondentes. \

Sejam d a densidade do ar na alt itude considerada e t a temperatura do mesmo, em graus Fahrenheit.

(

Temos

(

(

{

. fT

Veloctdadereal V, = Ylid. Vd

Velocidade real Y

=

Y

. .~460 + t

IIda

530

{

A Fi g. 19.11 most ra vár ia s aplic ações do vel ômet ro em s is tema de du to s, e xau stã o, ta nque de gal van iz ação (

e cabine de pintura .

A F ig . 19 .12 most ra deta lh es da i ns ta laç ão do velõme tro par a r ea li za ção das med ições .

(

Baseiam-se na variação da corrente elétrica em um condutor, quando varia a temperatura. Ouando (

uma corrente de par passa em volta de um lio aquecido, a retirada de calor do fio depende da velocidadedo ~

escoamentodo ar, e, portanto,a temperaturado fioe sua resistênciavariamtambémcom a velocidade.O Anemothenn

[

~

(

(

(

(

19.4.4 Anemômetros de fioquente ou termoanemômetros

\

\

,

ISTEMA DE INSUFLAÇAo

T NQUE OM H P S I MER S S

EXAUSTÃO

{

<

.L

SISTEMA DE EXAUSTÃO

CABINE DE PINTURA

Flg.

19.11

Aplicações do velômetro em medições nos sistemas de venti lação ACGIH).

:.



378


~~

.,.

::D~

.,

-......

-,-..~

+

.+,

Fig. 19.12 Aplicações dovelõmetro namedição d~

velocidade de escoamento do ar.

Fig. 19.13 Anemômetro de fio quente.


379

Air Me/er mede veloc idades do ar ent re 10 e 8.000 fpm e di re tamente a pressão estát ica numa faixa de

9-10 de coluna de água positiva ou negativa. Funciona com energia elétrica da rede ou fomecida por baterias.

19.4.5 Anemômetros de par termelétrico

o princípio é o mesmo do tipo anterior, com o seguinte complemento:

- um par termelé tr ico mede a tempera tura de um elemento aquecido e colocado na corrente de ar; um

out ro par mede a tempera tu ra do a r em escoament o.

Entre as l igações aquecidas e não-aquecidas dos pares , estabelece-se uma diferença de potencial . O

ar em escoamento tende a esfriar o par termelétrico aquecido, reduzindo a diferença de potencial gerada.

A tensão ( voltagem ) gerada permite a medição da velocidade de escoamento. Existem instrumentos deste

tipo para medição de velocidades, na faixa de 10a 2.000 fpm e valores até maiores.

19 .5 MEDIÇÕES DE VAZÃO

19.5.1 Tubo de Pitot

Vimos que, com um tubo de Pitot, podemos determinar, pela pressão dinâmica, a velocidade de escoa-

mento. Uma vez conhec ida a ve loc idade , o d iâmetro e , po rt anto, a á rea da seção de escoamento do ar,

pode -se , pela equação de conti nu idade Q

= S V

determinar a vazão.

Existem, ent re tanto, out ros disposi tivos para medição da vazão em dutos . Vejamos alguns.

19.5.2 Placas de orifício

A placa de orifício é um disco com um orifício central colocado no duto. De um lado e outro do

di sco exi st e uma tomada para um tubo que se l iga a um manômet ro de tubo cu rvo ve rtic al ou i nc li nado.

A Fig . 19.14 mostr a um medi dor de p la ca de o ri fí ci o da Conaut (r epr esent ant e da Turbo-Werke) . Mede

vazões de gas es de 12a 16. 000 m3fh , em dutos de at é 16 de di âmet ro .

PL DE ORIFí IO

Flg. 19.14 Placa de ori fí cio

Conaut Furbo-Werke ) 12a

16.000 m

Ih.

,

19.5.3 Placa sensora comtransdutor pneumático

Para vazões de 90 a 420.000 m3fh em dutos de até 40 de diâmetro, a Conaut fabrica o medidor NOVA,

permi ti ndo o uso par a gas es em temper at ura s de at é ISO-C.

19.5.4 Ilotâmnetros

São medidores de vazão constituídos por um tubo troncônico contendo um fIutuador que é uma esfera

ou corpo de forma especial . Ao passar o f luido no inter ior do tubo , o f Iu tuado r se desloca, ind ic ,ando ,

em uma escala graduada, diretamente a vazão.

, .

Aoescoarno rotâmetroumadeterminadavazão,ofluidosubmeteoflutuadoraforçasquesão equilibradas

pelo peso do mesmo.



380


o rotâmetro pode ser intercalado verticalmente na tubulação que conduz o fluido (líquido ou gás),

como se vê na Fig. 19.15, ou em bypass de modo a poder adaptar -se a tubos de a té 20 de d iâmetro,

como se vê na Fig. 19.16, onde é mostrado um rotâmetro DOMOX H262, da Conaut, par a vazões de

gases de 1 a 6.000 m31h.

PANZAXE2a

Fig. 19.15 Rotâmetro Conaut

(Turbo-Werke) 4,5 a 3.000

m31

h.

DOMOX H262

Fig. 19.16 Rotâmetro Conaut

(Turbo-Werke) 1 a 6.000 m3/h

Fig . 19.17 Rotâmet ro t ipo R-3a

deOMEL Ind. e Comércio S.A.

19.5.5 Outros dispositivosde medição

Os medidores Venturi e os medidores de boquilha são mais empregados em laboratórios de ensaio

do que em medições rotineiras de descarga em sistema de ventilação. Os manuais de hidráulica e de mecânica

dos fluidos dão as dimensões característ icas e a expressão da vazão e a maneira de calcular o

coeficiente

de descargaque aparece nas fórmulas.

19.6 MEDIÇÃO DA PRESSÃO (ESTÁTICA)

A medição da p ressão é út il na determinação da perda de carga ao longo de captores e dutos. Serve

também para se determinar a pressão estát ica em venti ladores e para cálculo da vazão do ar em captores

ou dispositivos de exaustão.

Vimos que com o tubo Pitot se pode medir a pressão estát ica, além da pressão total . Os instrumentos

que medem a pressão estát ica são os

manômetros

Os maiscomuns são o de tubo em U, o de tubo inclinado

e o manômetro metálico/fechado, tipo aneróide

Esses três t ipos de manômetros podem ser adaptados a um tubo de Pitot , para medição das pressões

estáticas, total e dinâmica.

19.6.1 Tubo emU

Pode se r u sado e enchi do com vár io s l íquidos: água, m~r cú rio , á lc oo l, ó le o, quer osene e ó le o e speci al

de manômetro.

Deve- se ev identement e u sar o l íquido pa ra o qual a e sca la fo i e sta be le cid a ou f az er a corr eç ão co rr espon-

dente às densidades. São por tá te is e não necessi tam cal ibragem. Preci são: 0 ,1 H10.

Para uina maior preci são de lei tura , usa-se o manômet ro em U com um dos lados inc linados com declividade

de 1 para 10. Preci são: 0 ,005 H20.

19.6.2 Manômetros tipo aneróide ou de diafragma

Para pressões a té 15e mesmo acima de 20 'po legadas de coluna d' água, pode-se usar o

manômetro

tipo aneróide Lê-se diretamente na escala a pressão. A desvantagem é que, sendo um dispositivo mecânico,


38

~

{

~

NOM TRO

I N

L

N A D o

~

~~,NNE:~~

~ ,._-

DUTO

DUTO

(

Fig. 19.18 Medição da pressão estát ica com manô-

metro inclinado.

Flg. 19.19 Medição da pressão total com manôme-

{

tro inclinado.

\

I

Flg. 19.20 ManÔmetro aneróide Magnehelic.

(

(

(

{

~

(

(

(

(

pode vir a apresentar falha , necessi tando de cal ibragem per iódica .

A F ig. 19.20 mos tr a um manômet ro aner óid e da Magnehe lic , com esc ala de a té 15 polegadas de água.

\

<

9.7 MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

Existem termômet ros de máxima com escala de -15 +5O'C , ou tros de -30 a +50'C, e de mínimo ,(

de -15 a +4o-C. Sãofabricados conjuntos de termômetros padrão tipo DECR, compostos de oito termômetros

em escalas parciais de -38 até 360'C. (

A medição de temperaturas elevadas de gases em estufas, fomos, dutos de exaustão e chaminés é feita

com pirômetros que, por sistemas elétricos, fazem a indicação a distância, e em certos casos graficamente. (

19.8 MÉTODOS DE MEDIÇÃO ADOTADOS PELA FEEMA - FUNDAÇÃO DE ENGENHARI

ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE DO RIO DE JANEIRO (

A FEEMA publicou

o Manual do Meio mbiente no qual são apresentados com clareza e detalhes

os métodose osprocedimentosde medição cálculos amostragem ensaioe análisedo ar paradeterminaçãó

de certo número de poluentes.Mencionaremosos títulos de algunse recomendamosa consultaao Manual

paraa obtençãodasinformaçõesimpossíveisdeseremcondensadasnestecapítulo. \

~

. MF 514.Rl

-

Determinação da Umidade do Gás em Chaminés. \

.MF 515.Rl

-

Determinação em Chaminés da Concentração de Partículas no Gás.

. MF16.Rl

Determinação Visual da Opacidade dasEmissões Provenientes de Fontes Estacionárias. (

.MF 517.RO -

Determinação da Concentração do Dióxido de Enxofre no Gás em Chaminés.

.

.MF 518.RO

-

Determinação da Concentração do Dióxido de Enxofre e da Névoa de cido Suljürico nd

Gás em Chaminés.

. .

.MF 519 RO - Determinação da Concentração de Dióxido de Nitrogênio no Gás em Chaminés.

(

(

C



384


Tabela 20.3 Volume e capacidade

Unidades do sistemainglêsl Equivalente métrico

1 pé cúbico (cu.ft)

1 galão americano

1 galão imperial

1 polegada cúbica (cu.in)

1 barril

28,317 l it ros = 0,028 m3

3,7853 litros

4,546 litros

16,387 cm3

119,215litros = 42galões americanos

Medidas m-étr icas

1 litro

1 m3

Equivalente inglês

0 ,0353 pécúbico = 61pol .3

0,264 galão americano

0,220 galão imperial

1,308 jarda cúbica = 35,31pés.3

1

t

= 1dm = O,ootm = 1.000cm

/

\

(

(

(

(

(

(

I

,~ ~ - .-f. -.- , - -- - - - C

Tabe la 20,4 Mas sa

Unidade s ingle sas Equi va len te mét ri co

1grão (grain)

llb = 7 .000 grãos (gr )

1 slug

lança (ounce)

64,8 mg

0,4536 kg

14,594 kg

28,35 g

Unidades métricas

Equivalente inglês

1 kg

1 t

2,205 Ib = 35,27 oz

1.000kg

1bária

1 pé decolunad água

1 libra por pé quadrado (p.sq.ft)

1libra por paI. quadro(1 psi)

1atmde 29.922paI. demercúrio (760mm de mercúrio)

1paI. de mercúrio

1pé dea l tura d água do mar

1 péde a ltura d água

760 mm de mercúrio

1paI . de a ltura d água a 62 F

1 atmosfera

1l ibra deágua por pol . quad. a 62 F

1 paI. de altura de mercúrio

1kgflcm2

1 kgflm2

1 metro de coluna d água

1 mm de coluna d água

Tabela 20.5 Peso

Unidades inglesas

Equivalente métrico

lança = 8 oitavas

llibra-peso = 16onças

28,35 gramas

0,454 quilograma

Unidades métricas

Equivalente inglês

1 grama

1 quilograma peso (kgf)

1 tonelada métrica = 1.000 kgf

15,43 grãos = 0,053 onça

2 ,205 l ib ras peso

0,984 tono bruta

1,102 tono líquida

Tabela 20,6 Pressão

0,001019 glcm2

62,425libras por pé quadrado

0,4335 libras por paI. quadrada

0,0295 atmosfera

0,8826 pai. de mercúrio a 3Ü F

= 713,3 pés de ara 32 F e pressão atmosférica

0,01602 pé de coluna d água

2,307 pés de coluna d água

= 33,9pés de al tu ra d água

= 14, 696 p si

1,133 pésde coluna d água

1,026 pés de coluna d água pura

= 62,355l ibraspor péquadrado

= 0,43302 l ibra por paI . quadrada (ps i)

= 29,922paI. coluna de mercúrio-

0,5774 onça = 0,036.085 libra por pol. quadrada

1,083 kgf . cm-2 = 14,696Ib/ sq . in

2,3094 pésde coluna d água

0,49119 libraspor pol. quadrada

= 14,2233Ib/ sq .in (ou psi )

0,9678 atm

10 metr o de coluna d água

0,204 Ib/sq.in (ou psi)

0,1 kgf . cm-2

1kgf.m-2

TABELAS ÚTEIS

385

Tabela 20.7 Velocidade

(

\

(

(

(

1m/s

1mls

lftls

1ftlmin

1knot

= 196 ,8 5 f tlmi n

= 3,28ftls

= 0,30 45 mls

= 0,00508 mls

= 0,514mis

Tabela 20.8 Sistemas deunidades de medidas

(

(

(

(

(

\

(

(

(

Sistcma Internacional ou Giorgi ouM K S A

Ou: N m

Tabela 20,9 Correspondência das unidades S.I.

~

(

(

(

(

Tabela 20.10 Múlitplos e submúltiplos

Denominações

Símbolos

Grandeza

M.Kf.S.

C.G.S.

M.T.S.

S.I.

Comprimento metro (m) centímetro (cm) metro (m) metro (m)

Tempo

segundo (s)

segundo (s)

segundo (s)

segundo (s)

Massa

M.Kf.S. de massa

grama (g)

tonelada (t) quilograma (kg)

Força

quilograma.força (kgf)

dina (dyn)

stenio (sn) newton (N)

Momento

kgf. m

dina .cm

sn. m

metro newlon (m N)**

Pressão kgf/m2

bária/cm2 = dinalcm2 piezo (pz) = solm2

paseal (Pa) = N/m2

Trab. ou energia

quilogrâmetro (kgm)

erg

sn. m

joule (J)

= N. m

Potência

kgmls

ergls

sn .mis

watt (W) = J/s

1:1.S.1.

M.kf.S.

C.G.S.

M.T.S.

1m 1m 102cm 1m

1 s

1 s

ls

1 s

1 kg

0,102 u. M.Kf.S.

lü3 g

10-3 I

lN

0,102 kgf

IOsdina

10-3sn

lN m 0,102 kgf . m

10 dina-cm

10-3sn .m

1 Pa 0,102 kgf/m

10ILb

10-3pz

1J

0,102 kgm

10 erg

10-3sn .m

lW

0,102 kgm/s

10 ergls

10-3sn . m/s

1012

10

10

lü3

102 10

10-1

10-2

10-3 10-

10-

1012

tera

giga

mega

quilo

hecto

deca deei

cenli mili

micro nano

pico

T

g

M

k

h da

d c

m

L

n

P

.-



386


Tabela 20.11 Vazão ou descarga

1 cfs

1cfm

1cfm

1 cfm

1gpm

1 m'lh

1m'/s

1 m'/s

1 m'/min

1 m'/min

0.0285 m'/s

0,472 IIs

0.0285 m'/min

0.000472 m'/s

3 .7 85 4 1 11 )1

0.5886 cfm

35,31 cfs

2.118,9 cfm

264,2 gpm

35,314 cfm

Tabela 20.12 Força

1 N (Newton)

lN

lN

lN

llbf

llbf

1kgf

0,225 Ibf

7,233 poundal (pdl)

0.102 kgf

tOO.ooodinas

4,448 N

32,174 (pdl)

9,807 N

Aceleração padrão

g = 9 ,8 07 m ls ' = 3 2, 17 4 f ll s'

Tabela 20.13 Pressão

lin WG

1mm ca

1m ca

1mmc a

1inHg

10cm ca

1mmHg

1mbar

latm

1 atm

1 atm

1 atm

1 atm

1 kPa

1 Pa

1kPa

1kPa

100kPa

llbf/ft'

1PSI

1kPa

1 kgflmm'

lMPa

1 kgf/mm'

1 PSI

1bária

.

1 kgf/cm'

1mmHg

= 249.1Pa

= 1kgflm'

= 9.8kPa

= 9.807Pa

= 3.386 kPa

= 1 kPa

= 133 ,3Pa

= 100 Pa

= 101.325 P a = 101 k Pa

= 760mmHg

= 29,921inHg

= 101.325 P a = 101 k Pa

= 10.332kgf /m ' = 1kgf. cm '

= 4,015 inWG = 0.1 mca

= 0,102 m m ca = 1 N/m

= 0,295 in H g = 10 c m ca

= 7,502 mmHg

= 0 ,987 atm

= 47.880 Pa

= 6,895kPA

= 20,885 Ibf/fr

= 9 ,807MPa

= 0.102 kgf/mm'

= 1.422,33psi

= 0,0007 kgf/mm'

= 10 Pa = 100kPa = 10-'

N/m

= 1kgf lem'

= 100 kPa = 14,22 p si = 1 bária

= 133 ,3 Pa

Tabela 20.14 Viscosidade cinemática

1

ft /s

1 centistoke

1 m /s

1 mm'/s

= 0,093 m /s

= 0.01

em /s

= 10,764

ft /s

= 1cSt

Tabela 20.15 Viscosidade dinãmica

1 IbIs. ft

1Ibf.slft'

1 kgf

.

sim'

lkglm.s

1centipoise

1centipoise

1Pa. s

1 Pa. s

1 Pa. s

1Pa. s

1kg/m.s

1kgf.sim'

1kgf. sim'

1kgf.sim'

= 1,488Pa

.

s

= 47,88Pa.s

= 9,807 P a . s

= lPa.s

= 0 .01dyn . s lcm'

= 0,001 Pa . s

= 0,672 l b/ s . f t

= 0,021 Ibf slft'

= 0.102kgi sim

= 10poi se

= 0,672 Ib/s ft

= 9 8. 07 poi se

= 0,2 06 Ibf . s lft'

= 6,590Ib/s.

ft

Tabela 20.16 Calor espec íf ico

1kcallm' 'C

1 kcallm' 'C

1 Btullb 'F

1kcallkg 'C

Btullb 'F

Btulft' 'F

1 kJlkg 'C

1kJlkg 'C

1 kJ/m 'C

1 Btulft ' 'F

4 187 kJ/m

'C

16,02 Btulft' 'F

4,187 kJllg 'C

4,1g7 kJ~ -C

kcallkg 'C

67.066 kJ/m 'C

0,239 Btullb P

0,239 kcall_kgC

O,U15Btulft' 'F

0,0624 kcallm' 'C

Tabela 20,17 Condutividade térmica

1 Btulft .h 'F

1 kcal/m . h 'C

1 W/m 'C

1 W/m 'C

1 Btulft .h 'F

1kcal /m .h 'C

= 1,731 W/m 'C

= 1,163

W/m

'C

= 0 ,578

BTU/ft .h 'F

= 0 .860 kca llm

. h 'C

= O,672kcal lm' h 'c

= 1 ,488Btu lf t . h ' F

,

.

TABELAS ÚTEIS

387

Tabela 20.18 Conversão de unidade de trabalho. energia e calor

Tabela 20.19 Fatores de conversão

(conf orme o Manual d a Técnic a de Bue ir os e Drenos , d a ARMCO)

Multiplicar

Are

Are

Atmosfera

Atmosfera

Atmosfera

Atmosfera

Cavalo vapor

Cavalo vapor

Cavalo vapor

Cavalo vapor

Centiare

Centímetro

Centímetro quadrado

Centímetro quadrado

Centímetro cúbico

Centímeiro cúbico

Centímetro cúbico

Centímetro cúbico

Centímetro por segundo

Dina

Galão americano

Galão americano

Galão americano

Galão americano

Galão americano

Galão americano p/minuto

Galão americano p/minuto

Grama-força

Jarda

Jarda

Jarda

Jarda

Jarda quadrada

Jarda cúbica

Jarda cúbica

Jarda cúbica por minuto

Jarda cúbica por minuto

Libra

Libra

Libra de água

Libra de água

Libra por pé

Libra por pé quadrado

por

0.02471

100

76

10333

14,70

33,9

1.014

0,7457

33000

550

1.0

0.3937

1.076 x 10- '

0,1550

2 642 x 10-'

3 '531 x 10- '

6 :102 x 10

1,308 x tO' .

0,032 81

1.02 x 10- '

3.785

3.785 x 10-'

0.1337

231

4,951 x 10'3

0.063 08

2,228 x 10- '

980,7

91,44

0.9144

3,0

36.0

0,8361

764,6

0,7646

12,74

0.45

0,4536

444,8

0.01602

27,68

1.488

4.882

para obter

Acre

Metro quadrado

Centímetros de coluna de mercúrio

Qui lograma- força por m'

Libra por pol. quadrada

Pé de altura d'água

Cavalo vapor (métrico)

Quilowatt

Pé . l ib ra por minuto

Pé . l ib ra por s egundo

m'

Polegada

Pé quadrado

Polegada quadrada

Galões americanos

Pé cúbico

Polegada cúbica

Jarda cúbica

Pé por segundo

Grama-força

Litro

Metro cúbico

Pé cúbico

Polegada cúbica

Jarda cúbica

Litro por segundo

Pé cúbico por segundo

Dina

Centímetro

Metro

Pé

Polegada'

Metro quadrado

Litro

Metro cúbico

Litro por segundo

Pé cúbico por segundo

Quilograma

Dina

Pé cúbico

Polegada cúbica

Quilograma-força por metro

Quilograma-força por m'

tl'

Vale cal cv . h

erg

Joule kWh

(pequena

kgm

(cavalo:hora)

Btu

1

caloria)

erg

1 tO-7

2.78 . tO-14 2.39 . 10-8

1.02 . 10-1 3.72 . 10-1.

9,48 . 10-11

joule

107

1

2,78 . tO-7

2.39 . 10-1

1.02. tO-I

3.72 . 10-7

9,48. 10-4

kWh

3,60 . 101' 3,60 . 1Q6

1

8,60 . 10' 3,67 . 10-' 1,34

3,41. 10-'

cal

4,19 . 107 4,19

1,16. 10-.

I

4.27 . 10-1 1,56 . 10-'

3 .97. 10-3

(pequena)

'kgm

0.98 . 10' 9,80 2.72 . 10-. 2,34

I

3,65 . 10-. 9.29 . 10-'

cv.h

2,68 . 101' 2,68 . 10. 7.45 . 10-1

6.41. 10'

2 ,74. 10'

I

2 ,54. 10'

Btu

1,05 . 1010 1.05 . 10' 2.93 . 10' 2,52 . 10'

1,07 . 10' 3,93 . 10-4

1




Tabela 20,19 (Cont inuação) Fatores de conversão

( confo rme o Manua l d a Técn ic a de Bue ir os e Dreno s, d a ARMCO)

Tabela 20,20 Conversão de tempera turas

Tabela 20.21 Concent ração de poluentes

1 .' . Dada em'F, c onvers ão para 'C

5

'C =

-

('F

-

32)

9

lppm

= 1p ar te d e v apor o ug á s p or m il hã o d e p art íc ul as

de ar, por volume, a 2 5' C e 760 mmHg,

= tO.&m3/m3 = 0 ,0 00001 m3 m3

= 1miligrama de substância por 1 m3de ar 1

em volume = 10.000 ppm

= 1 milhão de pa rtíc ulas por pé cúbico

1 pa rt e de polu ent e por 10.000par te s de a r =

tO.4m3/m3

1 mg/m3

2 .' . Dada em'C, convers ão pa ra ' F

9

'F = - ('C) + 32

5

1mpppc

Tabela 20.22 Equivalências importantes

TABELAS ÚTEIS 391

Tabela 20.22 Equivalências importantes

1HP.hora

1joule

= 2.547 Btu

= 1,98 x tO-' Ib . pé

= 2,684 x tO.6joule

= 641,7 kca l

= 2,737 x 10' kgm

= 1,0 x 10' erg

= 0,101972 kfm

= 2,39 x tO- kcal

= O,73761b . ré

= 9,486 x tO- Btu

1 Btulh

= 3 ,9 68 k ca l/ h

1watt-hora

= 3,415 Btu

= 2.655 I b - pé

= 0,8605 kcal

= 367,1 kgm

lkW

1kW

lkW

1 kW

= 1, 341HP = 102 k gmls

= 1 ,360CV

= 3 .4 12 ,1 2 B tu lh

= 859 ,845 kca llh

1 kPa (quilopascal)

1mca

1atm

= 0,10mca

= 10kPa ' 0,1kgf

. cm'>

' 100kPa = 1bária = 760mmHg

Tabela 20.13 Padrões de qualidade do ar ambiente, segundo a

SEMA - Secr et ar ia Espec ia l do Mei o Amb iente (Port ar ia n .' 0 231 de 27 04n6 e a

FEEMA - Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente - Rio de Janeiro

Valores referidos à temperatura de 25'C e à pressão absoluta de760mm de mercúrio

a)

Óxido de enxofre

(S02)

. 80 mic rograma s por m3 (0,03 p pm) . média aritmética a nual.

. 3 65 mic rograma s por m3 ( 0,14 ppm) . conc en tr aç ão máx ima em amos tr as de 24 ho ras , a n ão se r exced id a mai s

do que uma vez por ano.

Método de ensaio:

MF 605 . Método da Pararrosanilina.

b)

Par lcu as em suspensão

. 80microgramas por m3 . média geométr ica anual .

. 240microgramasorm3

. concent ração máxima em amost ras de 24 horas , a não ser excedida mai s do que uma

vez por ano.

Método de ensaio:

MF 606. Método do Amostrador de Grandes Volumes (HiVol).

c) Monóxido de carbono (CO)

. 10 miligramas por m3 (9 ppm). concentração máxima em amostras de oito horas, a não ser excedida mais

~p~~~~

.

.

40 mil ig rama s por m3 (35 ppm) . c oncentr aç ão máxima em amostra s de uma ho ra, a não se r exc edi da mais do

que uma vez por ano.

Método de ensaio: MF 607 . Método de Espectrofotometria Não-Dispersiva de Infravermelho.

d) Oxidantes fotoqulmieos

. 1 60 mic rog rama s por m3 ( 0,08 ppm) conc en tra ção máx ima em amostra s de uma hora a não s er exced id a mais

do que uma vez por ano.

Método de ensaio:MF 608 . Método de Luminescência Química (corrigida para interferência devida a óxidos de

nitrogênio e óxidos de enxofre).

e) Partleu as sedimentáveis

. 1 miligrama por em>por 30dias (1 mg/em>/30dias) em área industrial.

.

0,5 mg/cm2/30dias. nas demais áreas, inclusivecomerciais e residenciais.

Método de ensaio:

MF609 . Método do Jar ro deDeposição de Poeira.

Multiplicar por

para obter

Tonelada curta

907 2

Quilograma

Tonelada curta

2000 Libra

Tonelada longa

1016

Quilograma

Tonelada longa

2240 Libra

Tonelada métrica 1000

Quilograma

Tonelada métrica

2205

Libra

1 tlm2

= 0,0914 t/pé2

1 t/p& = 10,936 tlm2

1 kgflm2 = 0,0624Ib/pé2

llb/pés3 = 16,02 kg/m3

11/m2

= 0,0204 gaVpé2

1 gaVpé2 = 48,905

Vm2

1 kgm

= 7,233 Ib. pé

llb .

pé = 0 ,1382 kgm

1 cv

= 0.9863Hp = 75kgf . m/s

1 HP

= 1,0139cv

1 kg/cv

= 2,235 IblHp

lIb/Hp

= 0,447 kg/cv

1 cv

= 735,5 W = 0,986 hp

1 k cal = Cal

= 3,968 Btu 1 Btu

' 0 ,252 kca l = 0,252 cal

1 k cal = 427 k gm = 4,18 kJ = 2,928 x tO quilowatt.hora

= 1,0548kW

1 kcaVm2

= 0,369 Btulpé2

1 Btulpé2

= 2,713 kcal/m2

1 kcaVm21h/'C

= 0,206 Btulpé2/hI'F

1 Btulpé>/hI'F

= 4,88 kcal/m21h/'C

1 kcaVm3

= 0,1123 Btulpé3

1 Btulpé3

= 8,899 kcal/m3

1 kcallkgf

= 1,8 Btullb

1 Btullb

= 0,555 kcallkgf

1 atmosfera

= 1,0335kg/cm>

1 atmosfera

= 14,7Ib/pol2

1 atmosfera

= 76 cm de Hg aO 'C

1 atmosfera

= 29,92 po l. d eHg a 32' F

1 atmosfera

= 10 ,347 m deágua 15 'C

1 atmosfera

= 33,947pés deágua a 62'F

1 atmosfera

= 0,01 kgflmm2

1 pé de á gua = O,434lb/poI2

= 1,0 kgf lcm2

1 HP

= 42,44 Btulmi n = 550 f t Ib fls

lCV

= 75kgm/ s

= 33 .000 Ib

pé/min

= 0 ,735kW

= 10,7kcaVmin

= 0,7457 qui lowatt = 7.457 W

= 76 kgm/segundo

= 1 ,014 cv



Licenciamento de Atividades Poluidoras e

Aprovação de Projetos de Sistemas de

Controle da Poluição do Ar

21.1 ENTIDADE CONTROLADORA

Cada Estado possui um órgão responsável pela preservação do meio ambiente e pelo controle da poluição,

o qua l e sta be1ece no rmas e regu lamen tos pa ra apli ca ção das le is f edera is e e st adua is . Fa remos r ef erê nci a

ao caso do Estado do Rip de Janeiro. O projetista, ao elaborar um estudo ou projeto para outro estado,

deverá pre liminarmente procurar obter as informações , a regulamentação e omodo de proceder na apresentação

e na aprovação de projeto de um Sistema de Controle da Poluição do Ar. No Estado do Rio, dois órgãos

t ra tam do assunto , sob aspec tos diver sos:

a) A FEEMA - Fundação Estadual de Energia do Meio Ambiente, vinculada à Secretaria de Estado de

Obras e Serviços Públicos, responde pela Polftica Estadual de Controle Ambiental. Tem por objetivos

a elaboração de projetos interdisciplinares de pesquisas, proposição de normas e padrões, treinamento

de pessoal, prestação de serviçose orientação técnica ao público. Cabe à FEEMA o controle da qualidade

do ar,

notadamente o exame periódico de efluentes poluidores do ar.

b) a C ECA -

Comissão Estadual de Controle Ambiental

aprova e propõe aoSecretário de Estado de Obras

e Serviços Públicos as medidas recomendadas pela FEEMA para utilização racional do meio ambiente.

Recorrendo sempre ao parecer técnico da FEEMA, a CECA exerce o poder de po lícia para p reveni r

e controlar a poluição no território doEstado do Rio de Janeiro. Autoriza, através de licenças, a instalação

de equipamentos e atividades potencialmente poluidoras, quer sejam industriais, comerciais, agropecuárias,

quer públicas, domésticas ou recreativas.

21.2 LICENCIAMENTO

Toda empresa poluidora ou potencialmente poluidora do meio ambiente terá de ter suas atividades

licenciadas. Considera-se poluição qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do

meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas, que

direta ou indiretamente seja nociva ou ofensiva à

saúde, à segurança

e ao

bem-estar

das populações; crie

condiçoes inadequadas de uso do meio ambiente para fins públicos, domésticos, agropecuários, industriais,

comerciais e recreativos; ocasione dano à fauna, à flora, ao equilíbrio ecológico, às propriedades públicas

e privadas ou à estética ou que não esteja emharmonia com osarredores naturais.

21.3 SISTEMA DE LICENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS

-

SLAP

O SLAP fornece aos i nte re ss ado s a sse ss ori a té cn ic a capa z de Ihes o rie nta r sobre a spec to s que vão de sde

a obtenção de financiamentos para a empresa até a sugestão de alternativas de localização mais propícia

LlCENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS 393

à atividade exercida ou a escolha e montagem de equipamentos e aparelhagem antipoluição. O processo

de licenciamento instituído através do SLAP é realizado em três etapas, como veremos a seguir.

21.3.1LicençaPrévia- LP

É concedida na fase pre liminar das a tividades, cor respondendo à fase de del ineamento dos proje tos, quando

ainda não foram detalhados aspec tos rel at ivos ao processo indus tr ia l a ser uti li zado nem local ização ou métodos

de tratamento dos poluentes.

A f inal idade da LP é possibi li ta r o levantamento das condições para que o empreendimento possa prossegui r

c om segurança . Bas ei a- se exc lus iv amen te na s i ri fo rmações p re st adas pe lo in te re ssado, por pa rt e de ste , d e

que o projeto final será mantido em termos compatíveis com as condições em que a licença foi concedida.

A LP é in strumento i ndi sp ens áve l p ar a a conc ess ão de fin anci amen to s e speci ai s, d est in ados à aplic ação de

medidas antipoluição.

21.3.2 Licença de Instalação - LI

I den ti fi ca do s e es pec if ic ado s o s d isposi ti vo s de p ro teç ão ambi en tal do p ro jet o, d eve o i nte re ss ado , an tes

de s ua imp lanta ção, re que rer a Licença de Instalação, a qua l é obri ga tó ria , a o cont rá ri o da LP, que é opc iona l.

A obtenção da Llimpli ca o compromisso , por par te do interessado, de manutenção das espec if icações constantes

do proje to apresentado ou de comunicar eventua is a lt erações dessas condições .

21.3.3 Licença de Operação - LO

Sua concessão autoriza, após vistoria, teste de operação ou outro meio de medição e confirmação de

dados, a entrada em funcionamento da atividade poluidora e seus adequados equipamentos antipoluição.

A continuidade da operação estará subordinada ao cumprimento das condições da LI e da LO. A Licença

de Operação deve ser solicitada tanto para as novas atividades quanto para os projetos já implantados antes

da instituição do SLAP.

A FEEMA ou a CECA podem eventualmente exigi ro Relatór io de Inf luência no Meio Ambiente

-

RIMA,

em qualquer fase do empreendimento, para complementar ou instruir tecnicamente um pedido de

licença. Justifica-se em casos de investimentos vultosos ou altamente complexos, quando se faz necessário

o esclarecimento pormenorizado de todas as característ icas do projeto, de modo a garantir o máximo de

proteção ao meio ambiente e conciliar o desenvolvimento econômico com a preservação do qu~dro humano

direta ou indiretamente envolvido.

21.3.4 Manual do meio ambiente

O manual pub li cado pel a FEEMA apre sen ta o s det al hes do que a cima fo i e xpo sto , os modelo s de requeri -

mentos, as planilhas de informações, os mapas a serem preenchidos, os dados de cadastro industrial, os

modelos de fluxogramas dos processos antipoluição e dos demais dados para o

cadastramento

da

atividade

poluidora. Apresenta toda a legis lação per tinente ao l icenciamento de a tividades poluidoras, t anto no âmbito

est adua l quanto no federal .

Na NT 603, o manual apresenta os

Critérios

e

Padrões de Qualidade ,do Ar Ambiente.

Além disso ,

expõe detalhadamente e com esquemas os

Métodos de Referência

para determinação dos teores de S02

NO CO, oxidantes fotoquímicos e par tí culas em suspensão.

21.3.5 Instruções para apresentação de projetos de sistemas de controle da poluição do ar

A IT 802, do

Manual do Meio Ambiente,

contém os

Critérios para Apresentação de Projetos.

As

Instruções

Técnicas (I T) s egu in tes de tal ham as exi gência s e cond ições a que se deve obede cer nos p ro je to s dos segu in te s

s is tema s de cont ro le de polu iç ão do a r:

. NT 803

-

Sis tema de Exaustão com Fil tro de Tecido.

.

NT 804 - Sis tema de Exaustão com Lavadores e Outros Coletores Úmidos.

. NT 805 -

Sistema de Exaustão com Precipitadores Eletrostáticos.

. NT 806 -

Sistema de Exciustão com Ciclones ou outrosSeparadores Centrifugosa Seco , ou Separadores .

Inerciais.

. NT 807 -

Sistema de Exaustão com Equipamento de Adsorção de Gasese Vapores.

. NT 808 - Sistema de Exaustão com Incineradorde Vapor de Pós-queimador.

,.

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394


Não caberia neste capítulo transcrever as instruções referentes aosseis sistemas acimareferidos. Entretanto

para que o leitor, antes de adquirir o manual, já tenha uma idéia do tipo de exigências formuladas e perceb~

o cuidado e rigor no esforço que a FEEMA dedica no sentido de que osprojetos atendam àssuas finalidades

transcreveremos, a título de exemplo, a IT 803.

21.3.6 IT 803- Instruções para apresentação de projetOsdesistema de exaustão comfiltros de

tecido

21.3..6.1 Objetivo

o objet iv o d est a ins truçã o é e st ab el ec er a s c ondiçõ es d e ap re se nt aç ão d e proj etos de s ist ema de ex au st ão

com f il tros de t ecido , como par te do S is tema de L ice nc iamen to de A tividad es Poluidoras .

21.3.6.2 Sistema de exaustão

.

1 . Fornecer um conjunto de desenhos, dimensionados e em escala, em vista plana e elevada, mostrando

claramente cada equipamento de processo ligado ao sistema de exaustão, todos os dutos e suas conexões

como filtroe qualquer pré-captador. Mostrar todos osseguintes detalhes que se aplicarem, usando desenhos

auxiliares, se necessário:

A.

Dimensões e formato de todas as coifas. Mostrar claramente a dis tância da coifa ao ponto ou área

que emite contaminante. Mostrar todas as aberturas, principalmente a abertura principal da coifa.

B.

Diâmetro e dimensões dasseções transversais e comprimentos de todos osdutos principais e ramificações.

C. Localização, tamanho e formato de todas ascurvas, junções e peças de transição.

D. Localização, tamanho e formato de todas as outras peças que não sejam os dutos. Mostrar, também,

todos os equipamentos de resfriamento (câmaras de

spray,

trocadores de calor, colunas de resfriamento

etc.)

E.

Localização e descrição de todos os retentores, chicanas e controles similares.

F.

Localização, tamanho e formato de qualquer

bypass

ao redor do equipamento de controle. Descrever

como opera, em que condições e por quanto tempo esses

bypasses

deverão ser usados.

G. Localização de todos os ventiladores e sopradores. Especificar para cada ventilador ou motor:

a. Ventilador:Fabricante, modelo, tamanho e velocidade (rpm), vazão de ar m3/min a sermovimen-

tada e a pressão estática esperada (mmHzO). Fornecer uma tabela de capacidade para cada

ventilador selecionado.

b. Motor .

Velocidade e potência (hp ou cv).

H.

Localização das unidades de filtração e pontos de saída. Se alguma câmara de sedimentação ou outro

pré-captador for usado como parte do sis tema, mostrar a localização destas unidades de fil tração e

pontos de saída.

21.3.6.3 Equipamento de controle

1. FQrnecer as seguintes informações e desenhos:

A.

Fabricante, modelo, tamanho, tipo e capacidade dasunidades de filtração.

B.

Todos os dados e cálculos usados na escolha e projeto das unidades de filtração.

C. Especificar que partes das unidades de filtração, se houver, são desligadas em qualquer tempo durante

a operação. Dar os motivos e detalhes específicos.

D.

Descrever o método de disposição do material coletado e o procedimento a ser usado para prevenir

perdas quando da limpeza ou esvaziamento das unidades de filtração.

E.

Temperatura dos gases ou ar que entram nas unidades de fil tração. Se algum controle especial for

instalado para manter a temperatura elou pressão dentro de certas faixas, especificar essas faixas e

descrever o modo pelo qual o controle é mantido.

F.

Eficiência esperada da unidade de filtraçãopara controlar ostipos de contaminílntes envolvidos. Fornecer

dados apropriados.

G. Queda de pressão (mm~O) através da(s) unidade(s) de filtração.

H.

Fornecer desenhos, dimensionados e em escala, de todos os planos e seções, necessários para mostrar

claramente as unidades de filtração e o modo de operação. Detalhar os seguintes itens:

a.

Tamanho e formato das un idades de f il tração . Mos trar o tamanho e o formato das ent radas e

saídas.

b.

Seções em que são divididas as unidades de fil tração, se houver. Mostrar tamanho e formato de

todos os detalhes internos importantes.

c.

Tamanho e formato de todos os dutos para passagem de gás ou ar e de tr emonhas ou outras

c ,,,,

LlCENCIAMENTO DE ATIVIDADES POLUIDORAS

395

parte s usadas para con te r os con taminantes coletados .

d. Loca li za çã o, t amanho e forma to de toda s as ch ic an as, r et en to re s e e qu ip amentos s im il ar es.

e. Todas as consi derações que de algum

o o

estão r el acionadas com a ef iciência das unidades de

filtração. Explicar.

fi

Mostrar os mesmos detalhes dos i tens

a

a té e para qua lquer separador cen tr ífugo (ciclone) ou qua lquer

out ro t ipo de p ré -ca pt ador a se r u sa do em conex ão com a s unida des d e f il tr açã o.

g. T ipo , t amanho, forma to d e d is pos içã o do s f il tros. Most ra r os vã os en tr e f il tros a dj ac en te s. Indi ca r

o método e a f re qüê nc ia d e l impez a. Most rar d imen sõe s d e p as sa re la s, s e houv er , e ou tros e sp aço s

p ara us o n a t roc a d e f il tros e manu te nçã o em geral .

2. Os desenhos e detalhes de cálcul os de constr ução ci vi l não são requeridos. Quando um equipamento

comercial padrão for ins ta lado , o catálogo do fabricante, descrevendo o equipamento , p?de ser apresen tado

como parte do item 21.3.6.3. Todas as informações requeridas acima , se não est iverem no catálogo, deverão

ser fornecidas. Informações adicionais poderão ser sol ic itadas .

3. Após o recebimento de noti ficação pelo interessado, com aprovação do pr oj eto, não poder ão ser f ei tas

. modi ficações nos pl anos sem nova aprovação da FEEMA.



ibliogr fi

Livros

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Catálogos

AEROVENTO EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA. - Catálogo Geral de Produtos de Venti lação Indus tr ia l

Coletores. Filtros, Ventiladores Cemrífugos etc. '

A .R .MOREIRA KEIM CIA. LTDA. - Cole to res de pó.

ARNO ROTRON EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS LTDA. - BulletinsCOM-OIOBR.030BR. 043BR,050BR, ENGOIOBR.

ARNO ROTRON EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS - Ventiladores e circuladores de ar.

ATA COMBUSTÃO TÉCNICA S.A. - Coletor de PÓ.Vent il adores ATA.

BÜHLER-MIAG - Direct pulse superjet-filter.

CAPMETAL - Precipitado r hidrodinâmico Cemricap.

C-E AIR PREHEA TER - Combust ion Engineering Inc . - Dus tColl ec tor Sys tems .

CEA. Carter-Day - Fly ash dry fil trarion.

CONAUT - Medidores de vazão.

CONAMSA - SISTEMAS DE CONTROLE AMBIENTAL S.A. (Sucessora de GEMA S.A.)

DELTA NEU SAMECA - Materiais e equipamentos de venti lação.

DEMAC - Equipamemos antipoluição.

DETECTO R ELECTRONICS DO BRASIL LTDA. - Detecção deH2Sc out ros gases .

EBARA CORPORATION - Product s for s teel indus try. fan , b lower. pump, f lu id coupl ing -Japan - 1983.

ENIPLAN INDÚSTRIA E PLANEJAMENTOS LTDA. - Desumidificadores e purificadores de gases comprimidos.

EISEL EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA. - Vemiladores, Fil tros. Lavadores de gases.

FILSANEQUIPAMENTOSE SISTEMAS

-

Tratamento de ar.

FLÃKT TÉCNICA DE AR LTDA. - Venti ladotes HC. HCBB. HCBT. Lavadores degases.

FULLER COMPANY - Fuller air pollution control systems.

GEMA (Conam S.A.) - Equipamentos industriais. secadores, venti ladores. dricooler equipamentos para combate à

poluição do ar. Fil tros de manga.

GENERAL RESOURCE CORPORATION - Air purification methods. inc. super-jet fabric filter.

HERGEN S. A. Máquinas e Equipamemos - Exaustor Axial.

HIGROTEC - Ventiladores Chicago Blower. Desumidifieação Cargocaire . Ventilação. Filtros.

HITACHI-LlNE IND. ELET. S.A. - Unidades Fan Coi l.

HONEYWELL CONTROLS LTDA. - Fil tros de carvão ativado.

HURNER DO BRASIL - Compêndio Tecnol6gico Hurner. Venti ladores, tubulações, tanques, lavadores de gases em

PRF, PVC etc.

INDÚS:rRIA DE PLÁSTICOS REFORÇADOS BRASFIBER LTDA. Exaustores,lavadores degases, tubulações, tanques.

KOMPAC ENG. IND. E COM. LTDA. -Si st emas Inc inex dedest ru ição térmica .

KOPPERS - Eletro~tatic.Precipitators, Baltimore 3, Maryland.

LUWA - CLIMATECNICA S.A. - Fil tros, ultrafi ltros. equipamentos de tratamento do are ar condicionado.

METALÚRGICA VENTISIL VA LTDA. - Ventiladores, Exaustores. Filtros, Equipamentos antipoluição - Tubulações.

MSA DO BRASIL - Equ ipamen to s e I nst rument os de Segu rança L tda. - Sen so re s para H2S ,O , S02' NO. e out ro s

gases.

NEU AERODINÃMICA IND. COM. LTDA. -Equipamentos para captação de 1'6.Ventiladores centrífugos. Transpone

pneumático. Tratamento de gases e poeiras.

NORTORF MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS LTDA. - Equipamentos para jateamento.

PEABODY HOLMES LTDA. London, Baghouse for large volumes.

PENN DOMEX - Centrifugal roof exausters. Séries X, A, B C. Form G-68, Engineering Bulletins, DMXA, 88-4.

PRECIPITRON - Eletronic Air Cleaner.

SMACNA - Low VelocílYDucl S/andards 4th. Ed.

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Cleaner air with Precípitron the eletronic air

cleaner.

Indice Alfabético

Os números em negrito referem.se a locais onde o assunto é tratado mais extensamente. Os númerosem

itd/ico referem.se a inserções fora do texto (legendas, quadros. dísticos, notas etc.).

A

ABNT, 28, 83,120, 15ó, 195,285

Absorção, 283, 325, 362

Ação cil iar, 22

Acetaldeído, 348

Ácidos orgãnicos anidros, 10

Aço, chapa de, 159

Aços-liga, 356

Acril-aldefdo, 348

Adesividade, 8

Adsorção. 9, 283, 328, 363

. a seco, 346

Adsorvedores ou adsorsores, 9, 328

Aerodispersóide, v. aerossóis

Aerossóis

. adesividade, 8

- adsol ção, 9

- carga eletrostát ica, 9

- comportamento das partículasde

--área, 6

. -

evaporação e condensação, 6

. . tamanho, 6

-densidade, 9

-

modalidades,5

. ventiladores, 195

Agressividade biológica, 282

Agressividade química, 271

Água

. acidez, 340

- mudança de est ado da, 47

-p er fu ra çã o d a r oc ha , 3 5t

Alcalino duplo concentrado, 344

Alcatrão de hulha, 356

Álcoois, 20

Aldeído cetonas, 20

Alto-forno, 360

Alturas energéticas

- mot riz d e e le va ção m . 1 68

. total de elevação He 168

. úti lde elevação Hnou pressão total , 168

Alumínio, chapa de. 159

Ambientes normais , venrilação de

-com elevadonúmerodepessoas.85

- com poucas pessoas, 80

- condições a serem atendidas, 79

- natureza da questão. 78

Amõnia, 356

Amontons . leide, 52

Anabolismo,35

Anemõmetro, 376

,

-

de f io quente, 377

-d e p ar te rm elé tri co, 379

Anidrido carbõnico, 283

Anidrido sulfuroso. remoção e eliminação

do (50,) , 338-347

- chuvas ácidas , 339

. emissáo do enxofre, 339

- l im it es d e emi ss ão . 3 40

-métodosdeverWcaçãooteorde

. -colorjmétrico ou dapararrosanilina,347

. naturezada questão, 338

- soluções para controle no ar, 342

- tratamenro contido nosgasesde combus-

tão, 342

- - l av ad ore s c om s ai s s ol úve is d e m ag né si o,

344

- -l av ad or . u sa nd o c al . 3 44

. -

l av ad o r, usando carbonato de cál ci o. 343

-. oxidação catal ít ica, 344

- - processo alcalino duplo. 344

--

processo de ledoção Wellman-Lord, 345

Anóxia anoxêmica. 15

Antagonismo. 15

Aquecimento doar. 63

Areia, local de jateamento de. 242

Ar atmosfêr ico e ar poluído, 4-25

- agentes químicose efeitos fisiológicospre-

judiciais, 16

- atuaçáodos conlaminantes no organismo

humano, 21

. composição doar. 4

. considerações sobre toxicologia indus-

t rial . t5

- poluent es doar . 5

- propriedadesdas partículasdos aerossóis,

6

. proteçãodomeio

ambiente

contraapolui-

ção , 9

- valores imiares de to1erância.10

Arrastamento, 164

Asfixiantes, 15

Atraçãoelelrostática. 283

B

Back .cor01la 335

Bag-IIOLl5 293

Bar ri s, e nc himent o d e. 2 43

Ben zo l, 3 56

Ber no ui ll e, e qu aç ão d e. 1 17 . 1 66 ,3 22

Bessemer

conversar , 357

Bissulfi lO, 346

Boy le -Mar io tt e. l ei d e. 5 2

C.

Cal,344

Calor

- c apa cid ade té lm ica C , 45

-específico de umasubstância.45

-específicodos gases , 49

- formasde transmissãoe. 26

--convecção, 27

--evaporação, 27

--

radiação, 27

- instalação para controle do. 79

- intensidade de. 49

- lalenle. 46

. - volumede arna remoçãode, 58

-l iberado por pessoa. 85. 93

. sensível, 46

. - volumede arna remoçãode, 57

. transmiss<\ode, 48

- unidade de qU~\nridadede. 44

- v.

também

ventihlçãodiluidorapanl redu-

çãode

Cal er5 359

C.1ncerígenos. 24

Captor. 353

-cál cu lo daperda de carga doar

--c oe fi ci en te d e ent ra da , 2 03

--

tenno

h pressão

d inâm ic a do duro. 2 04

-

cilíndrico. 209

- c oi fa c omum ou c lá ss ic a catlQPY /roDei ,

218

.

coiradeexausrão

comum, 222

-com fenda lateral, 224

. conceituação. 201

- em forma de bico de pato (cõnico). 217

- estimativa davazão. 208, 229

-exaustol portátil. 220

-

insuflaç~ioe exauslão, 207

- sopro-exaustão . 227

- velocidade de caprura. 202

-v.também vazão

Carbonato de cálcio, 343

Carboxiemoglobina. 14

Carga eleerostática. 9

Carga. perda de, 118.186.335

. ao penetrarno captor.203

-ciclone. 315

- em dUlos c irculares. 120

-

em peças especiais. 138

-mêt odo d e ig ua l, 13 5

- nocoletar gnvhacional. 304

C..rgastérmicas

- energia

dissipada

pelos aparelhos

deilu



~CICI

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Cidone~ . v . col cwre~ eCl1l ri up.o~

Citrõllu.

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Clilpcyron. 1.:4UtU;.\0de. 59

Cli ln at i,wç .1u do : Ir . 7X

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. IItcrClôlb.

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Cul el or es c ~n lr if ug u~ u u c ic lu ne~. ~KJ

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~d ime:n~iomll ncnlu. 314

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~ p e rd :l de c ar gu . J I. 5

~ p r in cí pi o l Ic ( un d. .men lu . 3 1t 6

~ úm id n. 3 : U

Col el nr cs d e c âm .m ls i ne rc i. .i ~. J II 5

- emp re gu . J ll ó

Cul~tures gmvitacitJlmi~

. aplicótç(\c:s . 3U5

. m u~ ali ~a de . . 1UJ

- p l: r h , d e e ar gu . 3H4

Cul or imét ri eu . mêt od o. 3 47

Cun ,hu~ t. in . I .J .

3h~

- punlo ~e. 1~5

C nm husl ívd . Nu. du. 3 4M

C?mnhuscivid:.uJe. '271

Compart imen to s l impos ou pu ri fi ca~

du, . ~ I

Compu si ç. iu d n ó lr . 4

Compr ime: nt ns e 4u iv al en te s em P :C ju s. 1 44

CONAMA. 14

Cun ce it o~ r un d. .men ta is . 1 -]

~ch l ss if ic ,~ç :i o sumár ió t dos s is temas de ven .

tilaç~iu

~ . e Xa u~t nr a. 3

-. goral.2

~objetivos ua venti lação industr ial. I

Cnn~ensaç'10. 5. Ó.47. 2M3

(','nll',,'I lllur...,.

, ~I)

, t ipu~ . ,UII

( ' I I IUhl 'i ll n. lClu r de . Ir , 78

('ulU.lult.iu.

-1 1

( l In l' ur ll l c l p l'~ \ ua . del tu du muv imen te l

du :Ir ,lIhr 26<~6

. ' lI rm.. , \ .I , .I r. .n~mi, ,: in I le \ ': .l lI r. ~ (,

- met: lhllh~n1cl, . ' :,

. c INu. .i o de f ri u . .' c . l lt 'r .

~11

. h :ml'k, :rat ura efe ti va . . '11

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, \ 'cnl ih lC;: iu p i. IW n elurnr tu l érnl leu. . l~

( lI1lamin..nle

. g ;a~u~n~. e4u ip ilmclI ll I~ pót ra ' P ilT: IÇ,i u e

col e1 :l dc. ~xJ

. nu org.U1i~nHl hunmnn

. . OIpardhu n :~piT<lIc) ri u. : ~

- .

ntecilOi~mu 1ICddc~a. ~1

. . r el<. ~I

- . l ro l: u d ig e~ ti vo . ~ ~

. p rn ll u. ;: in de.

275-181

CUl1tinuid:lde. c4u<lç.in ItC. 117

CCln\'ec~:i(l . ~7. -IC)

( 'un\ 'e r~ur . . \ó ll

( u lIue . J :, ó

( 'o raço io . ó lret :t ;. io dn. / 7

('urIUl1h:.

. -1

Cur to .c ir cu it o d e : Ir . 7 5

('UT\ 'i ll ' ;,mlc, 'terbli. . ; ' ldn i~lenul. IKI,

( ur\ '; 'I~ e jun~cil :'~. 1,.&7

D

()are 'I: Wci~h..ch. ftinnulu d,,'. I~II

Dcc:'ntóldur.

43

I)~re~ . mt:c,'ani~mIJ~C'.12

I>c~iltr.ltilç.in.1 I

I>e~nivclener~étku. IIX

()~ umidil'icação. ól. N9

I>iluiç,;n. JóJ

nimcn~iumllne:nto dosdUlos. 114

Di pcrs.iu.5

DCJençasrUJrre:spircaçãode:pndra silicusa~.

J55

()lItn~ p<lr.1cOl1lluç:iudu ar. IJ7-J56

-CõlSUuU:lr cuntendu p fl ículm~ em su~pen.

s ãu . 1: 3

. cnmpr ime:nt n~ ~<luiYal~nt cs em p~ças . 144

-

cu rV: lS e: j u nç Ôe ~. 1 47

. dimcnsium,mcnto

. . mé to ~u ~e i gu al l' <r ~u ~e e ar gu. 0 5

~ . s eç :i o c ir cu l: lr . 1 24

~ - s~ç .; o rc: tómgul ar . 12t J

~ d iv iS ti n d o a ss un to . 1 17

~Cquõl çt ks de: con li nu id :l dc ~ de conserva-

ç ,l u d a e ne rg ia . 1 17

~ e xp :msã o o u a la rg amen to g ra dm ll . 1 43

~ j un ç( )c s d e r am if ic il çt ie s em dUl o. 1 4X

. m al er ia l. 15 4

- p er ~u d e c ar ga

. . e :m d ut us c ir cu la r~ s. I lU

. . em p eç as e sp c=ci ai s. 1 3M

~yc:l nc id :u Jc de: eSCOó lmen tu do : Ir . 122

E

Ebuliç,io.4ó

Economizador. 349

Efeito curona . 332

E'eilu de chaminé. 41

Eleito estura, , 2 83

Efeitos tóxicos das sub~tànci:l~. 16

Ejelor ~ear ou bomba ~ejato. 365.369

Energia

~dis...ip.uJapc:I()~apare:lhu~...1&:luminação.

95

. ' Iu çã u. 1M

- ~IIU çãud~cunservação da, J17

. r ,,~ianle. 2M3

- v, tamh4:m alturas

hn ilcilme:nto. 246

Entnlpin. 52

Entid:adc cuntrnlaUoTõIda puluição do ar.

:\tJ2

I'.nlmda. cneficienre de. 2U)

EntrtuJ.. de ur c:c:xuu~t;innutufi,i <l.37

Envenenamento pelu SOlo J41}

J-:nxurn:.:Ux

. emi <l~:ino.

331}

f,'.quipill11e:nto~

. curgu lérmica. 97

- de cun trol e: . 31,14

(~~emlmentu

. rc~i~lI:nciél (lU. IXó

. ve loe ida ~e ~e . J J5

E~rneri l d e ~uper fi ci e. 13ó

E~I11e: ri lmanual . h ancada paru. ' 235

<It~r il il aç :i o uu ar. 1 ,11

htur . 2MJ

[~Ic:res. 2()

F .vClpu ruçi in . ó . 27. 4h

Ex.auMãn. 3tJ4

(~x<lu tão'Yc:nlil . .çãu. 354

EX;'lUstor. 74

. v . t amhém v en ti la lj .1 0 l uc al

E :x pa n~ ãu o u a la rg il ment o gmd ua l. 1 43

E xp lo si vi da de . l im it e i nr e: ri ur d e. 1 14

...

Fah ri ci a d~ cuns~ rv :IS. J tM

f ilgncitu~e. 2~

FEE:. tA . 111 . JMI. .W~

fcnÜi~. 20

F er m gu sa . 35 ó

f-.ihrn~e:. 355

F íg Jo. a ft, 'c çã o do. /7.

IV

Fihru~

- cilrclcterist icõlS. ~N5

~ de tecidos

~ - de: c .. rv ii o a li võ ldu. .1U :

~ . d I. ' In it ng il . ' 2C)2

. - U~ p an c) . 292

- . c li mi na do Tt :s d e n ~v ni 's . 3 1MI

~- meu il ieos em pain. :~ e : h i .l nhat . o a Ó leo.

2~M

. e:ll . 't rusti i ticos ou ele:trofil tro~

. - apl ie ;oç, ln . J J4

~ . d es vu nt ag en ~. 3 37

. . u imensân dOIsPitTl ícuh lS . 325

- . p c: 'r d. 1 d e c ar g: l. 3 35

- - p ri nc íp iu d e r un ci on amen to . 3 29

- - r endi me nto. 335

- - res is ti vi da t. le . 33.5

. - tCmpC:r<lIUrõl.33ó

. . t ip os d e: p re ci pi tõ ld ur es . 3 36

. - v anta ge ns. 3 31

. - vel uc il léuJ e de e :s cuõlme:n tu . 3 J5

- e m pa iné s c om pa cla dos ou m ania s

.. ABNT PNB.IO. AI. A2e AJ. 2~1

.. F2eF3.291

. . G2 e G3. 285

. - 03.2M~

. . GO. 2M5

- HEPA. ~I

FIa , 3 32

FI r-gtlJJf5.ml/uri zatim,.343

F1ui~izaçãu.eito, ~e. 231

FI. a..1r(ruligem). ó

Fogoouexplusão.113

Fnrmal~ef~u.348

Fornalh<t.controledo No.na. 349

Fornos

- cauinho hascu, IOte. 251l

. de ~ecagem. 2.54

- elélric<i. 35M

. mecânico operando com mate:riai~de ele.

vada to.iei~ade. 25U

Frio. 26

Fulgor. punIU~e. 1~5

Fumaça.5 .

Fumos..5

Fun~ição.JóI

- em moldes. 245

G

Gângl io s l in rá ti co s. 2 :

Gases

- antes de entrarc:m nachaminé. 34~

. earbónieo (CO,). 14

. decombustão. tralamento do SO.. 342

. depuração. 35R .

- eliminaçãode vaporesde.

1119

-

c vapores inorgânicos. 10

. rator de densidade do. 31. '

. índice de evoluçãu ~o. 255

.Iavadores de. 31ó

. - modalida~es . 317

- l ei s dos . 52

. me~ição. nu

. modalidade de calor especif ico dos . 45

. per/eitos . equação dus . 54

. reação procc:ssada. .5

- remoção em túneis e miml~.355

- ventiladores. ItJ;

Gases e:vapores. trarame:nlo de

. absorção. 325

. a~sorçáo. nM

. . mlros dec,- .lTVó\ollivO\do.3: 'I

. condensauoresno controle:

de Y p1u~~.

329

- incin~ração de rc:siuuosIZasosos.332

Gay-Lussac. lei de. 5'2

. e Buyle-Mariulle. lei ~e. 54

Glóbulos brancos. 21

Gorduras e graxas unimais. Jn4

~

Grandezascaracle:rislicas.171

Granilo e mármore. 245

Gravidade. venti lação pur. JK

H

Hidrocarbonetos

. ali'álieos. 20

- aromáticos.

20

- elorados.

20

Hidró.i~o de eálciu a , ,eo. J4ó

Hipórise. 34

Hipulálamo. 34

Houghten. zonas deconforto c.

3-1

Huebseher . rórmula ~e. 131

Incineração térmica ou catulilic3. 361

Indústria farmaceutica. 364

Indústrias químicas. 363

Indústria têxtil. 3M

In' il tr açáo do ar par . o ambient e. %

InOamabilidade. limites de. 1~5

Insolação. 94

InsuOação e exauslão. 207

Irritanles. 15.2/

ICln- '-11~Se ramif icações em duto. 14K

.: :Jv

00

j}

tr

URI

\~

..cAMPUS-

~

L ~

...hoT:IIÓrio.cuptur de. ~3X

Laminação. 301

Lâmp<lda cc~as. CJ5

l..lv.uJore~

. cal . J 4. I

. coubunatn de c.i lciu. 343

. de arr i' stu. 354

. de cone:. 354

. de:e:~puma.317

. puraru~o ~m rim.354

- sab de magné~io. 344

Leuc6cilU~.2:

Licenciilmenlo de .Hivill:HJe:~poluidofi1~.

J~2

. s is tema de:

- - apresentaç.\u dc pTIJjelo~.31)3

. . licenç d( instõ,I..~;iu.,:\CJ)

. ~ licença d( n~raCj.\u. 3CJ3

. - l icenç.. prévia. J~J

. . m:, ualdo mei o . .mbi en le . 3cH

Umpcz:t du riltrn.11J3

Linha de (..IUTde c.llm ~e:n~ivd.ó4

Liquefação. 47

I .ixadcim de fita hurilunlal. 14'2

M

~ :t crnc i(us c. : :

M.mÔmetms.3XU

Milrtelos pe:rfur.ld(1rc~. .153

Masearam(nlu .3f13

M.iscarõls prntc:t tJr;,I~. ~uh~l.inci ,~ u ..da~

no~ r ihm~ dõl~. 15

~1~diçÔesem ventilm;:hJindustrial. \70 \K2

. F EE: .tA. JM I

- n .t lu re :L . 37U

. n ívcb d (1~p ,. \~c~ (n~~ l: nl e~ nu : ar . 3711

. pressãu C:~I:il ici l . 3XU

. t cl cmed it ;. 1n cum

Iwc f,\.

.n~

. te:mpeTõtlUr:l. 3KI

. y ,z; ,\u, 31C1

. yelocid..d~ du :Ir. :\7,'\

~e:io ..mbie:nte

. m.lDualdo. .W3

. prutcç.1ucuRlru õIpuluit;ãu do. t,I

~ctahuli~mu. 35

. ba . .I . 35

~(t.ílicu .

20

Melalizaçáu. .\I1flI,\ l.'.~J5

~et(muglobinõl. 1.5

~unt\xidu dI:c:lrbtmu

(CO).

14. ~N:

Muudy. dhl~mmôlde. 121

~mur~~ elélrictJ '\.C);

. coug;'1érmic... I)h

N

~a( I'ina.

35h

~arcÜficu~. l:'i

~évm'~. 5

. nhru~ dimi ,ldurc~ dI:. .'\(MI..U

. . Mun~anto. .fOI

~iYel c:nc:rgélicu . 11'1

o

O~ur. eunlmle d . 36J-364

. métudus . 3ó2

. produlo . 363

OECD. m.I ~u . J 47

Óleos e gorduras. dis~oluç:1u d e: . 1 I

O lh us . . .r ec ç, 10 ~ o, . / 7 . 1 .~

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IV

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Pós-<lueimadorcs. 332

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4112

VENTILAÇÃO INDL'STRIAL

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. r .. lun:s nat 'sculha du c:quipamenlo. 170

- fillw oo.1X5.'21

tnll.llnc:nlu de:gases c ,,'apures. 325

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Qudmiu.hJrC'scatalílicos. 332

QucnHiml.1:

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R;.u.lim;.iuou irrmlim;.iu. ~7, 4lJ

R<IIc<lu.cudicicnh.~~ut:.

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Sc:cadurc:<I.9

SE~A . 1 11

Sc:mclhanç:t. Id~ue. 170

Scp<lnuj.in. cneficientc~ de:..'\UX

Serril~

- drcular d~ meMl,~4n

. mdi;d.1.Jn

Si~mc:n~.Murtin. rumu. 357

S il ic u~ c: -. 3 5~

Sin~rgbmo. 15

Si \t~m..re:<lpirolláriu \upcrinr. ..fecç.io do.

17.18

Snldagem. b.mcal.lap.lrOl.~33

. cUmc:-xau \t.iup()rtátil. 236

. Sulubilid de. 271

Sulvente~

. e:limimlç~iude vapure::<Ie:. 114

. mi~ tura de. 114

Supro-exuustãu . 227

S l u-}( t.2t)5

T

Tabola, úlei,. 383-391

. . ireu. JX3

. c.llur e~pecíficu. JH6

. cumprimento. 3M3

. conc..:nlruç.io 1Ie:poluenle:~.:WO

. cnndutividitde h rmicu. 3Xb

. cnnver~ãn de tetnpentlura~. 3t)(I

. cnnvcr,,:iudc unidade de:Irnhôllhu.cne:rgÜ\

c c.. lnr. JH7

. cnrrc \f)(mdt ncia da~unid dc~SI. 3X~

. c:tluivalcncia~impnrlante: \. :WU

. fu(nre::<Ie cunv~~.in.

3H7

. fnrça.3Xh

. m.l~sa.JH4

. múlt iplu:-. c :-.uhOlúlciplo~. JX5

. p<ldn jc \ de quali uõ ldc UO<Ir tlmh ienl e: , J lJ I

. p es o. 3X- I

. p rcx\õi o. . \X6

. ~ iMemas uc uniLlude:<lde med idôl~. . \M;

. Vóll i .inou de~citrgil . 3M

. v el oc id ad e, 3M;

. v i~cn~id. .d e. 3Xh

. volume c cOIpaci tl ude. JX-I

T..nque: dc imel1ifiu r.ipit .l<l . 231

T.lOque de rCôlc;ãt). 34J

T.IOt.lue~ ue: de::-.e:~graxe. ~J:

raxa de ven ti l çüu

O.

1117

T..xOl~de ocupOlçàn du~ rccinln:-. . t ):4

T c lcmedi çã n c um

1II,$ r.\,

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Temperi.ttufôl

. de bulbu úmidu. ~9

. d if er cn ç: t d e

. - CU:<IUe ahert urôl :<l d~ HunõlOhu:<I des i-

gu.Ü \ . -lU

. efetiva. . lU

. med ic ;. iu . . \X I

Tcn \.iu chi~tic.. lT\<ixim<l.-tó

Ten~uat ivn~ . 353

Icrmo..ncl11timelru \ . 377

TI.V.CIO

I 'I .V .STEI. . 111

TI.V.TWA.III

.1 $lcr; ,inci .. d<t:-.:<Iuh \t<inciu:-. tÜxica:-.. v i .l lore :

dc. 111.11.1/ ./ .1

Iu rre: de c l1 l' hl ln~n ln , J : 5

Turre dc pfôllo:<l ..l : 5

Turrc~ de I 't nr ri fu . J : 5

Turnecl li . C4 0 I .10 de, J~:

Tux ic iuau t: , 15

Tuxiculogi<l indu) tri ..1. 15

IÜ:<icu~. 15

. g;I:-'\. ~ fUI11t1~.

/(}s

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( ,mll lm.\ ,

c;'lrta li... ;t)

.1.r;'ln~pt)rliltlt)ra~e:C()rrci<l:-'.5J

Tmcu de . Ir . 107

Troca natural horár ia dc ar, X7

Tubu em U.31«1

u

Umidade,

. absuluta. 3(1.49

. relal iva. 3n. 49

. n:mnço'ioda. Kt)

Umidifi ,'açliu. 61

v

Vap '.

h

. pres.\ào de. 4M

. ve:nliladores. 195

. v. também gases . tralamento

Vtlpurização. 46

Vazão

. cuntrole dOI.IK<I

. d e f ug a, O f. M7

. mediçõc , de. 379

Vazão pelos captures

-

hancada de soldagem com exaustão porU.

lil.236

. bt,nca<.lade trabalho comcaptor de fenda,

243

- b an ca<. la p ar a e smer il man ua l. 2 35

.

bancad. para,oldagem. 233

. cl ixa p ra opc:mçiio cum material rac.1ioalivo,

2~7

- c ap to r p im l e :~me ri l. 2 3U

- cni fu haix.1 soh re l an~ue de ágUOlquen te .

2311

.

cni fa para rogõc , mesas Quenl e: s. fervu ra

de lavagem. 22'1

. curte comoxiaccli leno. 237

.

d e: < I ~ pi nl Çi io e m b oc as p la na s. c ir cu la re :s

ou ~uatlradas. 20M

-

de cuzinha

. . con tr a p ;.m:dc . 249

. . i lh .. 2 49

. enchimenlo de barris. 243

. en~acamenlo. 246

. ~ \mcrild~ supe:rFície.236

. exaustur portáti l p;ua soldagem. 230

. fendalateral. 3

. f ogüu . de par ede. 24M

- forno cadinho I'tasculanh:. 250

. fornu <.Iesecagem. 254

. furno mecânico. 250

. fundiçüo em moldes. 245

. grandes cabines de pintura. 251

. laboratór io. 23M

. leilu, de nuidiz ção. 231

. lixadeira de rit, horizonlal.242

. localde:jatean : nto de areia. 242

. méwdo mode, ' 0.

255

. méllKlo ,impli: , : do. 25M

- p e4 uc na s c ab in :' s d e p in lu ra . 2 30

.

p in tu ra d e v eí cu lo s. 2 53

-pol il ri z ve: ni ca l. 247

. proj~to de ins talação de exaustão local .

25M

. ~erra circular de mesa. 240

. 'erra radial. 2411

. suldagem sem exaustor . 230

. snro.exaustão. 230

- spru.\

de metalização. 235

. tanque dc imersãn rãpida. 231

. tanques de desengraxe, 232

. tr:lb~llhn

mgranito e mármore . 245

Veículo,. pinlura de. 253

Vc:nddadcs

. captura. 201.202

. d iagr ama da, . 164

- escoamento, 122,335

- medição, 373

. mínima de controle, 256

. periCI ric8smáximas, 179

VelOmetros, 376

Venenos

. aditivos, 16

. crônicos, 16

. cumulativos , 16

- por concenlração, 16

Ventilação geral, 37-43

- ação do ven to e efe it o de chaminé , 41

, diferença de temperaturas, 40

. ent rada dear e exaus tão nalur ai s, 37

. manutenção do conforto e efi ci enci a do

homem, 37

- saúde e segurança do homem, 37

. ven lo , 39

Ventilação geral diluidora obtida mecanica.

mente. 73.91

. ambientes normais , 78

. compartimentos limpos ou puririca.

dos ,91

. insuflação e cxaustão mecãnicas, 75

. insunação mecânica e exaustão natural ,

73

. insuflf ição natural e exau51ão mecânica,

74

. mis lura de retorno com areXlerno, 88

-r emoção da umidade doar . 89

.

resfriamentodo ar, 90

Ventilação geral diluidora para redução de

calor sensível, 92.104

. calor devido à penetração doexterior para

o recinlo, 93

. calor devido à venti lação, 96

-- F ato r F m ul ti pli ca do pe lo f ato r G , 98

.. volumetOlalde ar, 97

. .

vazão de infil tração aproximada, 97

.

calor l iberado por pessoa. 93

-

cargatérmica,94

. condições ambientais de confono. 93

. mélodo para avaliação de carga lérmica,

100

. salas de máquinas ou recintos industriais,

101

.

taxas de ocupação dos recinlos, 93

Ventilação industrial diluidora, 105.116

. casos a considerar, 109

. l ocal ougera l, 105

. mis tura de solventes. 114

-para evitar fogoou explosão, 113

-taxa, 107

.

tempo para estabelecimenio de um grau

de concentração num recinto, I1I

Ventilação local exaustora, 199.269

- captor, 201

. caracterização do sis lema. 199

. est imat ivas da val ão a s er exaur ida com

o captor , 229

.

vazão a considerar em captores, 255

Ventiladores. 157.198

. centrffugo, projeto. 181

-classificação, 157

. coeficientes adimensionais. 179

-

controle da vazão, 189

fNDlCE ALFABÉTICO

403

. curva característ ica do sis tema, 186

. efeito da variação da densidade no ponto

de oper: tção, 193

-escolha do tipo, 178

.

escolhapreliminardotipode rotor, 185

-g ra nd ez as c ar ac le rí st ic as , 1 71

- i ns ta lações em condi ções per igosas

o- atmosferas, 195

. leisde semelhança, 176

. operação em par al elo, 192

. operação em sér ie , 192

.

rufdo, 197

. teoria dos

. - alturas energéticas. 168

. odiagrama das velocidades , 164

. -

equação da energia, 166

-. poténcias, 169

. - r endimentos . 169

. velocidade, periféricas mãximas. 179

Venlo. 39

-

c om bi na çã o c om o ef eit o de c ha min é, 41

Viscosid:tde, 271

w

Wellman-Lord, processo de redução de,

345

y

Yaglou. zonas de bc:m.estar de

ventilação industrial e controle da poluição - macintyre - 2ª edição

Documents