Ventilação industrial, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Mecânica

Baixe Ventilação industrial e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!

NOÇÕES

DE

VENTILAÇÃO

INDUSTRIAL

JAIME MEDEIROS DE OLIVEIRA

1 - INTRODUÇÃO

Como ventilação industrial entende-se o processo de retirar ou fornecer ar por meios naturais ou mecânicos de, ou para, um recinto fechado. O processo de ventilação têm por finalidade a limpeza e o controle das condições do ar, para que homens e máquinas convivam num mesmo recinto sem prejuízo de ambas as partes. Resolver o problema da vazão necessária a ventilação e sua distribuição, requer do projetista, grande experiência, criatividade e conhecimento dos princípios físicos em que esta se baseia. Grande parte das indústrias gera resíduos e desperdícios que, não sendo tratados, iriam poluir a atmosfera. Daí a necessidade de sistemas de ventilação industrial.

2 - OBJETIVO

O objetivo principal do estudo da ventilação industrial, em conformidade com colocação inicial, é identificar técnicas de controle das correntes de ar a serem introduzidas ou retiradas de um recinto afim de mantê-lo salubre, com o mínimo de perdas de energia. Existe uma diferença fundamental entre manter o bem estar em uma repartição pública (somente escritórios) e uma instalação industrial. Numa instalação industrial a ventilação do ambiente, têm por finalidade o controle das concentrações de contaminantes e poluentes das condições térmicas e, na maioria dos casos, ambas. A ventilação neste caso pode consistir em passar simplesmente uma corrente de ar exterior, supostamente não contaminada, ou melhor, não poluída, pelo interior do recinto diminuindo assim a concentração do poluente, ou contaminante, a uma taxa aceitável pelo organismo humano. Este ar contaminado, ou poluído a uma taxa permitida pelos órgãos controladores do meio ambiente, pode então ser novamente retornado ao exterior, onde novamente o contaminante, ou o poluente será disperso a menor taxa. Acontece que a operação contínua deste processo irá gradualmente aumentando a taxa de concentração destes poluentes na atmosfera, tornando-a nociva à vida animal e vegetal.

3 - CARACTERÍSTICAS DA VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

A simples renovação de ar em um recinto não significa que este tornar-se-á salubre. É necessário que o ar seja distribuído de tal forma que a taxa de contaminante seja a mesma em todos os pontos. O conhecimento da forma como o ar externo, por intermédio da turbulência, mistura-se com o ar interno é de fundamental importância no projeto do sistema de ventilação.

Substância Concentração (mgs/10m3 ) Compostos metálicos tóxicos de cádmio, cromo, chumbo, mercúrio, silênio e telúrio......................................1, Antimônio, arsênio e bário...............................................................5, Manganês......................................................................................60, Óxido de zinco, óxido de ferro, óxido de manganês....................150,

MIST (NEVOA)

Quando um líquido é atomizado formam-se pequenas gotículas de fluído que são transportadas pelo ar. Essas partículas, dependendo de sua natureza, podem ser tóxicas. A eliminação destas pequenas gotículas, por ventilação é bastante difícil. Ex.: Pintura A tabela abaixo fornece a concentração máxima para alguns líquidos comumente usados na indústria:

Substância Concentração (mgs/10 m3)

• fósforo (amarelo)......................... ...................................................
• dímitro cresol...................................................................................
• pentacloro naftaleno, pentaclorofenol.............................................
• clorodifenil, dimitro-tolueno, pentacloreto de fósforo, T.N.T, ácido sulfúrico..........................................10 a 15
• fluoreto .........................................................................................
• tridoronaftaleno, cianitreto...........................................................

GASES TÓXICOS

Geralmente, quando em concentração muito pequena, são imperceptíveis, e somente pessoas especializadas em higiene industrial ou com aparelhos podem detecta- los. Quando ocorre contaminação através deste tipo de substância a sua identificação é o principal problema em ventilação industrial.

SOLVENTES VOLÁTEIS Muitos solventes, usados em processos industriais, devem ser voláteis, para que após o uso, sejam eliminados do produto. Desta forma a quantidade de substância evaporada é previamente conhecida, e desta forma facilita o cálculo da quantidade de ar necessária para retirá-la. A seguir, concentração limite para alguns solventes industriais:

Substância Concentração (1 ppm)

• diclorometano, cloreto de vinil.............................................
• brometo, etílico, metanol, clorofórmio, nitroetano, nitrometano........................................................
• cloro benzeno........................................................................
• benzeno.................................................................................
• brometo metílico....................................................................
• tetracloroetano........................................................................

POEIRAS

Em geral são partículas provenientes dos processos mecânicos. Possuem um tamanho considerável. Se subdividem em quatro categorias: sílica livre, asbesto, pedra sabão e poeiras indesejáveis. Partículas de sílica, quando inaladas durante um longo período provocam no pulmão uma doença conhecida como silicose. Algumas formas de asbesto também quando inaladas continuamente podem provocar doenças pulmonares como asbestoses. Quanto às partículas de talco e pedra sabão existe a suspeita de que acima das doses limites elas podem também provocar doenças pulmonares. Abaixo estão relacionadas as concentrações limites para poeiras minerais:

Poeiras Concentração (x 106 partículas/pé )

• Sílica livre (acima de 50% sílica livre)...................................
• Sílica livre (de 5 a 50% sílica livre)......................................
• Asbestos................................................................................
• Talco, pedra sabão .............................................................
• Poeiras indesejáveis (alundum, carborundun, mica, cimento Portland, lousa, ardósia, onde o conteúdo de sílica livre é 1menor que 5% .......................... As poeiras indesejáveis geralmente são pós de material não tóxico. Assim a presença destas partículas no ambiente, em ,geral provocam incômodo visual, físico e respiratório. A forma de localiza-las é geralmente visual. Uma maneira grosseira de defini-las, em termos de concentração, é que elas podem contaminar o ar até 150 milhões

Há também o valor máximo (VL) onde as concentrações obtidas nas referidas amostragens não deverão ultrapassa-lo. VL = FL x TLV VL = valor máximo, TLV = limite de tolerância, FD = fator de estimativa de perigo

TLV (ppm ou mg/m3)

FD

maior que 1000 1,

Este valor máximo indica, de uma maneira prática que há uma situação de risco grave e iminente. Porém num determinado ambiente pode haver mais de um contaminante e neste caso faz-se necessário verificar o efeito cumulativo dos mesmos. Determina-se então a concentração de cada substância e seu limite de tolerância. Não podendo somar concentrações, pois não podemos especificar TLV para uma mistura, usamos a seguinte fórmula:

Caso este somatório seja maior ou igual a uma concentração da mistura atingiu seu limite.

COMPOSIÇÃO DO AR

Os constituintes normais da atmosfera terrestre são oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, vapor d`água, argônio, traços de outros gases inertes, hidrogênio, traços variáveis de ozônio e pequenas quantidades de matéria sólida e microscópica. Aproximadamente a composição do ar pode ser caracterizada pelos valores abaixo relacionados. Além disso, dependendo da condições de temperatura e umidade, há variação no percentual dos componentes.

COMPONENTES AR EXTERNO

(seco)

AR INSPIRADO

(21°C UR 50%)

AR EXPIRADO

(36 °C UR 100%)

gases inertes 79,00 78,00 75, oxigênio 20,97 20,69 16, vapor d’água 0,00 1,25 5, dióxido de carbono 0,03 0,06 4, Para o ar seco a massa molecular aparente é: Mol ar= 29,966. A constante para a equação dos gases é: R = 29,27 kgm/kgf.

Um adulto respira até cerca de 40 litros de ar por minuto, consumindo 2 litros de oxigênio e exalando 1,7 litros de dióxido de carbono, aproximadamente.

NECESSIDADES HUMANAS DE VENTILAÇÃO A ventilação de residências, espaços comerciais e escritórios é necessária para controlar calor, odores corporais, fumaça de cigarro, odores de cozinha e outras impurezas odoríficas. Não é objetivo da ventilação manter a quantidade necessária de oxigênio ou remover CO2 produzido pela respiração. Pois a construção-padrão de edificações para ocupação humana não neutraliza a infiltração ou a saída de quantidades de ar, mesmo quando todas as janelas, portas e aberturas no forro estiverem fechadas. Dados publicados, resultantes de estudos sobre as quantidades de ar normalmente disponíveis pela ventilação natural ou infiltração, indicam que a sufocação por deficiência de oxigênio ou excesso de gás carbônico, como resultantes da respiração humana, é potencialmente impossível em construções não subterrâneas.

CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE VENTILAÇÃO Para classificar os sistemas de ventilação é necessário levar em consideração a finalidade a que se destinam. As finalidades da ventilação podem então ser: a) Ventilação para a manutenção do conforto térmico,

• ela restabelece as condições atmosféricas num ambiente alterado pela presença do homem
• refrigera o ambiente no verão
• aquece o ambiente no inverno b) Ventilação para a manutenção da saúde e segurança do homem,
• reduz concentrações no ar de gases, vapores, aerodispersóides em geral, nocivos ao homem, até que baixe a níveis compatíveis com a saúde;

• centros de processamento de dados.

Também é o ar condicionado um processo muito utilizado em conforto ambiental.

4 - VENTILACÃO NATURAL

A ventilação natural é o movimento de ar num ambiente provocado pelos agentes físicos pressão dinâmica e/ou temperatura, podendo ser controlado por meio de aberturas no teto, nas laterais e no piso. Ventilação natural não é infiltração, que é um movimento de ar provocado pelos mesmos agentes físicos, mas não é controlado. O fluxo de ar que entra ou sai de um edifício por ventilação natural ou infiltração depende da diferença de pressão entre as partes interna e externa e da resistência ao fluxo fornecido pelas aberturas. A diferença de pressões exercida sobre o edifício pelo ar pode ser causada pelo vento ou pela diferença de densidade do ar fora e dentro do edifício. O efeito da diferença de densidade, conhecido como "efeito de chaminé", é freqüentemente o principal fator. Quando a temperatura no interior de um determinado ambiente é maior que a temperatura externa, produz-se uma pressão interna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, o que causa em seguida uma pressão interna positiva, e um fluxo de ar sai nas partes superiores do edifício.

Ti - Temperatura interna Te - temperatura externa

Os efeitos da corrente de ar num ambiente dependem dos seguintes fatores:

• movimento devido aos ventos externos;
• movimento devido a diferença de temperatura;
• efeito das aberturas desiguais. Na construção de edifícios deve-se fazer as seguintes considerações:
• edifícios e equipamentos em geral devem ser projetados para ventilação efetiva, independente das direções do vento;
• aberturas com portas, janelas, etc. não devem ser obstruídas;
• uma quantidade maior de ar por área total de abertura é obtida usando-se áreas desiguais de aberturas de entrada e saída.

um ganho ou a uma menor dissipação de calor pelo organismo. A esse estímulo o organismo responde fisiologicamente, refletindo a severidade da exposição ao calor. Para o equacionamento do equilíbrio térmico do indivíduo se faz necessário medir quantitativamente a ação do calor, bem como a resposta do organismo, correlacionando- as. Essa é uma tarefa difícil em função de vários parâmetros intervenientes, tais como a temperatura do ar, a umidade relativa, o calor radiante, a velocidade do ar, o tipo de trabalho exercido, a roupa utilizada e outros. Dessa forma, torna-se necessário a fixação de critérios que permitem estabelecer os limites de exposição ao calor em diferentes tipos de trabalho e a redução da exposição para respostas excessivas do organismo. Os critérios assim desenvolvidos devem levar em conta não só a resposta fisiológica, mas também a psicológica, a produtividade e a ocorrência de desordens devido ao calor. Várias medidas podem ser tomadas para se evitar a exposição de pessoas a condições de alta temperatura. Por exemplo, enclausuramento e isolamento das fontes quentes, vestimentas, barreiras protetoras, diminuição do tempo de exposição, etc. Na tabela abaixo são indicadas as relações de espaço ocupado e vazões necessárias para várias situações:

TABELA - Critérios para projetos gerais de ventilação de ambientes (ASHRAE - American Society of Heating and Air Condictioning Engineering, Guide and Data Book

ÁREA FUNCIONAL TAXA DE RENOVAÇÃO (trocas/hora)

VAZÃO

(ft^3 /min)/pessoa

Hospitais (sala de anestesia) 8 – 12 - Salas de animais 12 – 16 - Auditórios 10 – 20 10 Hospitais (salas de autópsia) 8 – 12 10 Padaria e confeitaria 20 – 60 - Boliches 15 – 30 30 Igrejas 15 – 25 5 Hospitais (salas de citoscopia) 8 – 10 20 Salas de aula 10 – 30 40 Salas de conferência 25 – 35 - Corredores 3 – 10 - Hospitais (salas de parto) 8 – 12 - Leiterias 2 – 15 -

Lavagem de pratos 30 – 60 - Lavagem a seco 20 – 40 - Fundições 5 – 20 - Ginásios 6 – 30 1,5/ft Garagens 6 – 10 - Hospitais (salas de hidroterapia) 6 – 10 - Hospitais (salas de isolamento) 8 – 12 - Manutenção e limpeza - - Cozinhas 10 – 30 - Lavanderias 10 – 60 - Bibliotecas 15 – 25 10 Salas de depósito 2 – 15 - Pequenas oficinas 8 – 12 - Equipamentos mecânicos 8 – 12 - Hospitais (suprimentos) 6 – 10 - Berçários 10 – 15 - Escritórios 6 – 20 10 Hospitais (salas de operação) 10 – 15 - Pinturas e polimentos 10 – 22 - Radiologia 6 – 10 - Restaurantes 6 – 20 10 Lojinhas 18 – 22 10 Residências 5 – 20 - Equipamentos telefônicos 6 – 10 - Salas de controle de tráfego aéreo 10 – 22 10 Toaletes 8 – 20 - Soldas a arco voltáico 18 - 22 -

OBSERVAÇÕES
Nesta tabela foi prevista a remoção de odores corporais, nível de atividade do indivíduo e remoção de calor.
As trocas até oito vezes por hora são suficientes para remover contaminantes emitidos por ocupantes.
O limite superior da faixa é recomendado para remover calor e vapor em zonas tropicais.
Em climas quentes (equatoriais) sugere-se o dobro dos valores da tabela.

A ventilação geral diluidora, além de não interferir com as operações e processos industriais, é mais vantajosa que a ventilação local exaustora, nos locais de trabalho sujeitos a modificações constantes e quando as fontes geradoras de poluentes se encontrarem distribuídas no local de trabalho. Seu custo de instalação é relativamente baixo quando comparado com o da ventilação local exaustora. é conveniente quando há interesse na movimentação de grandes volumes de ar na estação quente. Diversas razões levam não-utilização freqüente deste tipo de ventilação para poeiras e fumos. A quantidade de material gerado é usualmente muito grande, e sua dissipação pelo ambiente é desaconselhável. Além disso, o material pode ser muito tóxico, requerendo, portanto, uma excessiva quantidade de ar de diluição. O princípio usado para ventilação de diluição de contaminantes, com relação a aberturas e colocação de exaustores, é sugerido pela ACGIH, comparando todas as formas possíveis, na figura:

6 - VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA

A ventilação local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases, vapores ou poeiras tóxicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho, ou seja, antes que atinjam a zona de respiração do trabalhador. A ventilação de operações, processos e equipamentos, dos quais emanam poluentes para o ambiente, é uma importante medida de controle de riscos. De forma indireta, a ventilação local exaustora também influi no bem-estar, na eficiência e na segurança do trabalhador, por exemplo, retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam. Também no que se refere ao controle da poluição do ar da comunidade, a ventilação local exaustora tem papel importante. A fim de que os poluentes emitidos por uma fonte possam ser tratados

ENCLAUSURAMENTO – Enclausure a operação tanto quanto possível. Quanto maior o enclausuramento, menor será a quantidade de ar requerida pela exaustão

DIREÇÃO DO FLUXO DE AR – Locaslize o captor de maneira que o contaminante não atinja a zona de respiração do trabalhador