Ventilação Industrial - Departamento de Engenharia Mecânica da ...
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Universi<strong>da</strong><strong>de</strong> Estadual Paulista “Julio Julio <strong>de</strong><br />
Mesquita Filho”- Filho Campus Ilha Solteira-SP<br />
Solteira SP<br />
Prof.Dr. Wyser José Yamakami<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
9.1 – DEFINIÇÃO<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
É o processo <strong>de</strong> retirar ou fornecer ar por meios naturais ou<br />
mecânicos <strong>de</strong> ou para um recinto. O fim fun<strong>da</strong>mental <strong>da</strong> ventilação é<br />
controlar a pureza do ar num recinto fechado.<br />
A ventilação industrial é uma operação realiza<strong>da</strong> por meios<br />
mecânicos que visem a controlar a temperatura, a distribuição do ar, a<br />
umi<strong>da</strong><strong>de</strong> e a eliminar agentes poluidores do ambiente: gases, vapores,<br />
poeiras, fumos, névoas, microorganismos, odores, <strong>de</strong>signados por<br />
"contaminantes" ou "poluentes".<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
9.2 - TIPOS DE VENTILAÇÃO<br />
9.2.1 - Insuflação e Exaustão Naturais<br />
O fluxo <strong>de</strong> ar que sai ou entra <strong>de</strong> um recinto por infiltração ou<br />
ventilação natural <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>da</strong> diferença <strong>de</strong> pressão entre as partes<br />
interior <strong>de</strong>ste recinto e <strong>da</strong> resistência ao fluxo exterior <strong>de</strong> ar ofereci<strong>da</strong><br />
pelas aberturas e frestas do recinto.<br />
9.2.2 - Insuflação <strong>Mecânica</strong> e Exaustão Natural<br />
Ventilador<br />
Filtros <strong>de</strong><br />
Ar<br />
SALA<br />
Figura 8 - Sistema <strong>de</strong> insuflação natural<br />
Ps<br />
Ar viciado<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong><br />
Pe<br />
Ps > Pe
9.2.3 - Insuflação Natural e Exaustão <strong>Mecânica</strong><br />
Figura 9 - insuflação natural e exaustão mecânica<br />
9.2.4 - Insuflação E Exaustão <strong>Mecânica</strong><br />
Ar externo<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Ar externo<br />
SALA<br />
Ps<br />
Ventilador<br />
Filtros <strong>de</strong><br />
Ar<br />
SALA<br />
Ps<br />
Ventilador<br />
Ventilador<br />
Ar viciado<br />
Figura 10 - insuflação e exaustão mecânica<br />
O fluxo <strong>de</strong> ar mais comum é: Vexaustão = 0,8 Vinsuflação<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong><br />
Pe<br />
Ps
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Os contaminantes po<strong>de</strong>m ter origem em processos <strong>de</strong> manufatura (sol<strong>da</strong>,<br />
fundição), nos tratamentos superficiais (limpeza com solventes, pintura,<br />
jateamento, polimento, etc), no transporte e transferência <strong>de</strong> materiais<br />
particulados (correias transportadoras, enchimento <strong>de</strong> recipientes, etc)<br />
ELEMENTO<br />
Pressão interna<br />
Pureza do ar que entra<br />
Efeito direcional do ar<br />
Custo<br />
Existe<br />
RESUMO<br />
INSUFLAMENTO<br />
Mais fácil controle<br />
O ar é lançado<br />
Geralmente maior<br />
EXAUSTÃO<br />
Menos fácil controle<br />
Não existe<br />
O ar é aspirado<br />
Geralmente menor<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
9.3 - PROPRIEDADES DO AR<br />
Constituintes normais do ar atmosférico: oxigênio, vapor <strong>de</strong> água, gases<br />
inertes, dióxido <strong>de</strong> carbono e pequenas quanti<strong>da</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong> matéria sóli<strong>da</strong><br />
microscópica, as vezes chama<strong>da</strong> <strong>de</strong> impurezas atmosféricas permanentes.<br />
Ar seco e puro (composição: % em peso): nitrogênio, gases raros,<br />
hidrogênio - (76,80%); oxigênio (23,16%); dióxido <strong>de</strong> carbono (0,04%).<br />
Condicionamento <strong>de</strong> ar: qualquer outra substância no ar po<strong>de</strong> ser<br />
chama<strong>da</strong> <strong>de</strong> contaminante.<br />
A ventilação para conforto térmico:<br />
• Restabelecendo-se as condições atmosféricas altera<strong>da</strong>s pela presença do<br />
homem.<br />
• Refrigerando-se o ar ambiente no verão.<br />
•Aquecendo-se o ar ambiente no inverno.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
A ventilação para manutenção <strong>da</strong> saú<strong>de</strong> e segurança do homem:<br />
• Reduzindo-se a concentração <strong>de</strong> aerodispersói<strong>de</strong>s nocivos, até que<br />
baixe a valores permissíveis.<br />
• Mantendo-se a concentração <strong>de</strong> gases, vapores e poeiras, inflamáveis e<br />
explosivos, fora <strong>da</strong>s faixas <strong>de</strong> inflamabili<strong>da</strong><strong>de</strong> ou <strong>de</strong> explosão.<br />
9.4- ALGUNS CONCEITOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE<br />
9.4.1- Pressão Estática: Para corpos gasosos, o esforço externo <strong>de</strong><br />
compressão <strong>de</strong>fine a proximi<strong>da</strong><strong>de</strong> entre as moléculas do gás. Maior<br />
esforço <strong>de</strong> compressão, menor o volume ocupado. Corpo gasoso<br />
submetido a um esforço <strong>de</strong> compressão reage sobre todos os <strong>de</strong>mais<br />
corpos que estão em contato com ele em to<strong>da</strong>s as direções. Essa reação:<br />
"pressão estática". Pressão estática: força por uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> área exerci<strong>da</strong><br />
por um gás sobre um corpo qualquer em contato com esse gás.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s: mm c.a , pol. H 2O 1 Kg / m2 = 1 mm ca<br />
9.4.2 - Pressão <strong>de</strong> Veloci<strong>da</strong><strong>de</strong>: Quando certa massa <strong>de</strong> um fluido esta<br />
em movimento com uma certa veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> v, ela possui além <strong>da</strong><br />
energia potencial Epot., referente a uma pressão estática, uma parcela<br />
<strong>de</strong> energia cinética Ecinet.<br />
A energia cinética por uni<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> massa é <strong>da</strong><strong>da</strong> por:<br />
E<br />
P<br />
c<br />
cinet<br />
=<br />
2<br />
V<br />
=<br />
2g<br />
2<br />
V<br />
2g<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Ao contrário <strong>da</strong> pressão estática (manifesta em todos os sentidos) a<br />
pressão cinética manifesta-se no sentido do movimento.<br />
A pressão total é <strong>da</strong><strong>da</strong> por: Ptotal = PE + PC<br />
9.4.3 - Equação <strong>da</strong> Conservação <strong>de</strong> Energia: Para um fluido real existem<br />
per<strong>da</strong>s <strong>de</strong> energia, quando o fluido escoa entre duas seções quaisquer:<br />
p1<br />
Z1+<br />
Pe<br />
123<br />
P<br />
E1<br />
2<br />
2<br />
V p V<br />
1<br />
2<br />
2<br />
+ = Z2<br />
+ +<br />
{<br />
2g<br />
P<br />
{<br />
2g<br />
e 142<br />
43<br />
P P P<br />
C1<br />
C2<br />
+ ΔP<br />
Pe = peso específico<br />
∆P = per<strong>da</strong> <strong>de</strong> energia <strong>de</strong>corrente <strong>de</strong> uma soma <strong>de</strong> per<strong>da</strong>s:<br />
- Por atrito (fluido - pare<strong>de</strong>s, entre as cama<strong>da</strong>s do fluido)<br />
- Devido a singulari<strong>da</strong><strong>de</strong> (cotovelos, contrações, expansões, trechos<br />
retos, etc).<br />
E2<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Para vencer as resistências num sistema <strong>de</strong> dutos: necessário fornecer<br />
energia <strong>de</strong> modo a manter uma pressão diferencial entre os pontos inicial<br />
e final do sistema.<br />
O Ventilador fornece ao ar uma pressão estática suficiente para superar a<br />
resistência do sistema.<br />
2<br />
2<br />
f . L.<br />
ρ.<br />
V<br />
2<br />
f . L.<br />
ρ.<br />
V<br />
Δ P = [ N / m ] ΔP<br />
= [ m.<br />
c.<br />
a]<br />
D 2<br />
D 2g<br />
H<br />
f = fator <strong>de</strong> atrito adimensional<br />
L = comprimento <strong>de</strong> trecho reto (m)<br />
DH = diâmetro hidráulico (m) DH = (4.A/P)<br />
A = área <strong>da</strong> seção e, P = perímetros<br />
ρ = <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> do fluido (Kg / m 3 )<br />
V = veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> do fluido (m/s)<br />
g = aceleração <strong>da</strong> gravi<strong>da</strong><strong>de</strong><br />
Δ P = per<strong>da</strong> <strong>de</strong> carga (N/m 2 ou m.c.a)<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong><br />
H
9.4.4 - Duto Circular Versus Duto Retangular:<br />
Dutos para remoção <strong>de</strong> partículas: seção circular é mais recomen<strong>da</strong><strong>da</strong>.<br />
Seção retangular: indica<strong>da</strong> para ar condicionado.<br />
Vantagens do duto circular:<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
- Menor possibili<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong>pósito <strong>de</strong> partículas, pois não há cantos<br />
vivos.<br />
- Menor perímetro para uma <strong>da</strong><strong>da</strong> área transversal (menos material,<br />
menor custo).<br />
- Menor per<strong>da</strong> <strong>de</strong> carga <strong>de</strong>vido ao menor fator <strong>de</strong> atrito, <strong>de</strong>corrente <strong>da</strong><br />
menor superfície interna <strong>de</strong> contato.<br />
- Inexistência <strong>de</strong> transições<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Exemplo 6.1: Qual <strong>de</strong>vera ser o suprimento <strong>de</strong> ar para diluição <strong>de</strong> odores<br />
corporais em uma sala on<strong>de</strong> se encontram 15 pessoas adultas senta<strong>da</strong>s,<br />
trabalhando? A sala me<strong>de</strong> 5 m x 8,4 m x 3 m.<br />
Solução: Usar a Tabela 6.1<br />
Volume <strong>da</strong> sala: 5 x 8,4 x 3 = 126 m³<br />
Taxa <strong>de</strong> ocupação: 126 / 15 = 8,4 m³ /pessoa<br />
Exigência <strong>de</strong> suprimento: aproxima<strong>da</strong>mente 0,34 m³/min/pessoa x 15<br />
pessoas = 5,1 m³/min = 180 cfm.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Exemplo 6.2: Um recinto me<strong>de</strong> 5m x12m x 3m e nele trabalham, em<br />
regime <strong>de</strong> ativi<strong>da</strong><strong>de</strong> mo<strong>de</strong>ra<strong>da</strong>, 12 pessoas. Calcular o suprimento <strong>de</strong> ar<br />
para remover odores e eventuais fumaças <strong>de</strong> cigarro.<br />
Solução:Usaremos a curva “D” do gráfico <strong>da</strong> Fig. 6.9<br />
Volume do ar no recinto : V = 5x12x3 = 180 m³ = 6.354 cfm<br />
Volume <strong>de</strong> recinto por pessoa: 6.354 / 12 = 525 cfm<br />
Com este valor, vemos pela curva “D” <strong>da</strong> Fig 6.9 que serão necessários<br />
10 cfm / pessoa.<br />
Total <strong>de</strong> 10 x (12 pessoas) = 120 cfm <strong>de</strong> ar exterior.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Exemplo 6.3: Para o ex. 6.2, admitir trabalho mo<strong>de</strong>rado e que o local seja<br />
uma oficina. Suponhamos 10 renovações por hora (oficina), portanto<br />
com duração <strong>de</strong> 6 min. Ca<strong>da</strong> (Tab. 6.2):<br />
6.354 cf x 10 renovações / hora = 63.540 cf/hora<br />
Ou 63.540 / 60 = 1.059 cfm = 30 m3 /min<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
Exemplo 6.4: Instalar<br />
ventilação com exaustão<br />
mecânica (ventilação<br />
induzi<strong>da</strong>) em uma sala <strong>de</strong><br />
uma indústria on<strong>de</strong> trabalham<br />
22 funcionários (escritório,<br />
sala <strong>de</strong> contabili<strong>da</strong><strong>de</strong>).<br />
Sala: 20 m x 8 m x 3,50 m<br />
(pé direito = 3,50 m).<br />
Entra<strong>da</strong> do ar: janelas amplas<br />
em uma <strong>da</strong>s extremi<strong>da</strong><strong>de</strong>s.<br />
Remoção do ar: dois<br />
ventiladores axiais na pare<strong>de</strong><br />
oposta. Determinar a vazão<br />
necessária à obtenção <strong>de</strong> um<br />
razoável nível <strong>de</strong> conforto.<br />
40% <strong>da</strong>s pessoas fumem.<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
1º Processo: Baseado no Nº <strong>de</strong> renovações /hora.<br />
Volume do recinto: V = 20 x 8 x 3,50 = 560 m³.<br />
Pelas Tab. 6.2 e 6.3: Escritórios - 6 a 20 renovações/ h. Adotou-se 10.<br />
O volume <strong>de</strong> ar necessário por hora: Q = 560 x 10 = 5.600 m³/h<br />
A secção livre <strong>de</strong> passagem do ar na sala (consi<strong>de</strong>rar viga <strong>de</strong> 30 cm <strong>de</strong><br />
altura): S = 8 m x 3,20 m = 25,6 m²<br />
Veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> média <strong>de</strong> escoamento ao longo <strong>da</strong> sala:<br />
V = (Q / S) = 5600 / 25,6 = 218,7 m/h = 3,64 m/min.<br />
A veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> no ambiente está entre 1,5 e 10 m/min: vazão aceitável.<br />
A vazão em m³/min será: 5.600 ÷ 60 = 93,3 m³/min.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Usando dois ventiladores: capaci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> or<strong>de</strong>m <strong>de</strong> 50 m³/min.<br />
Metalúrgica Venti Silva: ventilador axial Mod. E 40 T6P; Q = 55<br />
m³/min; pressão estática <strong>de</strong> 7 mmH 2O; diâm. 400 mm; motor trifásico<br />
220/380 V ou monofásico 110/220 V; N = 1/4 HP.<br />
2º Processo: baseado no número <strong>de</strong> m³/h <strong>de</strong> ar por pessoa.<br />
Pela Tabela 6.5 temos:<br />
-Não fumantes: 0,60 x 22 pessoas x 13 m³/h = 171,6 m³/h.<br />
- Fumantes: 0,40 x 22 pessoas x 68 m³/h = 598,4 m³/h.<br />
Total = 770,0 m³/h.<br />
Veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> escoamento: V=(Q/S)=770,0 / 25,6 = 30 m/h = 0,5 m/min.<br />
Vazão pelo 2º processo: veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> ar muito reduzi<strong>da</strong> no recinto.<br />
Po<strong>de</strong>mos usar as recomen<strong>da</strong>ções <strong>da</strong> NB-10/1978 <strong>da</strong> ABNT indica<strong>da</strong>s na<br />
Tabela 6.6, para <strong>de</strong>terminação vazão <strong>de</strong> ar necessária para a ventilação.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
Local<br />
Escritórios<br />
Escritórios<br />
Sala <strong>de</strong> diretores<br />
Restaurantes<br />
Salas <strong>de</strong> reunião<br />
Salas <strong>de</strong> reunião<br />
Salas <strong>de</strong> aula<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Tabela 6.6 - Vazão <strong>de</strong> ar necessária.<br />
25<br />
50<br />
85<br />
25-35<br />
85<br />
35<br />
50<br />
m 3 /pessoa/hora<br />
Recomendável<br />
Mínima<br />
17<br />
25<br />
50<br />
20<br />
50<br />
25<br />
40<br />
Porcentagem <strong>de</strong><br />
pessoas fumando<br />
Baixa<br />
Gran<strong>de</strong><br />
Muito gran<strong>de</strong><br />
Consi<strong>de</strong>rável<br />
Muito gran<strong>de</strong><br />
Baixa<br />
Nenhuma<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Quando se faz insuflamento <strong>de</strong> ar diretamente sobre os operários a fim<br />
<strong>de</strong> dissipar calor pelo aumento <strong>da</strong> evaporação e <strong>da</strong> convecção, po<strong>de</strong>-se<br />
chegar a temperaturas ambientes relativamente eleva<strong>da</strong>s, como <strong>de</strong> 35°C e<br />
até 36°C, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> que a temperatura do termômetro <strong>de</strong> bulbo úmido não<br />
seja eleva<strong>da</strong>.<br />
Recomen<strong>da</strong>-se, to<strong>da</strong>via, procurar que a temperatura do termômetro <strong>de</strong><br />
bulbo seco no ambiente não seja maior que 27°C (80°F), o que<br />
entretanto, para <strong>de</strong>terminados processos industriais, é inviável.<br />
Haverá portanto necessi<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> insuflar ar em temperaturas <strong>de</strong> 26°C a<br />
28°C para que haja um alívio térmico consi<strong>de</strong>rável.<br />
A Tabela 6.9 apresenta valores <strong>da</strong> veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> ar aceitável conforme a<br />
natureza do trabalho realizado pelo operário.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Tabela 6.9 - Movimentação <strong>de</strong> ar aceitavel sobre o trabalhador.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
9.5 - VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA<br />
Objetivo: diluir uma certa massa <strong>de</strong> ar contaminado por meio do<br />
fornecimento <strong>de</strong> ar não-contaminado, até que a concentração ambiente<br />
seja reduzi<strong>da</strong> a níveis inferiores que passam a causar riscos à saú<strong>de</strong> e/ou<br />
riscos <strong>de</strong> explosão e inflamabili<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Desvantagem: Esse método <strong>de</strong> ventilação não impe<strong>de</strong> a emissão <strong>de</strong><br />
poluentes para o ambiente para o ambiente <strong>de</strong> trabalho, mas<br />
simplesmente dilui esses poluentes.<br />
• Proteção <strong>da</strong> saú<strong>de</strong> do trabalhador: Concentração dos poluentes <strong>de</strong>ve ser<br />
inferior ao TLV (Threshold Limit Value) - Limite Inf. <strong>de</strong> Concentração.<br />
• Segurança do trabalhador: Concentração dos poluentes <strong>de</strong>ve ser inferior<br />
ao LEL (Lower Explosive Limit) - Limite Inferior <strong>de</strong> Explosivi<strong>da</strong><strong>de</strong>.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
TAXA DE VENTILAÇÃO:<br />
Q<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
6<br />
6<br />
387 10<br />
387 10<br />
= G.<br />
.<br />
Q =<br />
G.<br />
. . k<br />
P VDC<br />
P TLV<br />
mol<br />
Q = taxa <strong>de</strong> ventilação (pés³ / min. = cfm)<br />
G = taxa <strong>de</strong> geração <strong>da</strong> substância que se quer diluir (lb./min)<br />
387 = volume <strong>de</strong> 1 lb. mol <strong>de</strong> qualquer gás a 700 F a 1 atm (cf/lb)<br />
Pmol = peso molecular <strong>da</strong> substância (lb.)<br />
VDC = Ventilation Design Concentration = concentração permiti<strong>da</strong> no<br />
ambiente em (ppm) (Tabela 8.4).<br />
k = fator <strong>de</strong> segurança compreendido entre 3 e 10 (Tabela 8.5).<br />
TLV (Threshold Limit Value) - Limite Inferior <strong>de</strong> Concentração (Tabela<br />
8.8).<br />
mol<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Exemplo 8.3: Processo libera 0,045lb/min <strong>de</strong> um solvente (VDC = 150<br />
ppm e Pmol = 58,4 lb). Qual a taxa <strong>de</strong> ventilação para que se obe<strong>de</strong>ça ao<br />
valor <strong>da</strong> VDC (Ventilation Design Concentration)?<br />
Solução:<br />
Pmol = 58,4 lb (acetona)<br />
VDC (valor tabelado) =150 ppm<br />
G = 0,045 lb/min (taxa <strong>de</strong> geração <strong>da</strong> substancia)<br />
Aplicando a formula:<br />
Q = G x [(387 / Pmol) x (106 / VDC)]<br />
Vazão <strong>de</strong> ar a ser insuflado:<br />
Q = 0,045 x [(387/58,4) x (106 / 250)] = 150 cfm.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
FATORES IMPORTANTES:<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
1) O poluente gerado não <strong>de</strong>ver estar presente em quanti<strong>da</strong><strong>de</strong> que exce<strong>da</strong><br />
a que po<strong>de</strong> ser diluí<strong>da</strong> com um a<strong>de</strong>quado volume <strong>de</strong> ar.<br />
2) A distância entre o trabalhador e a fonte emissora do poluente <strong>de</strong>ve<br />
garantir que as concentrações médias não sejam superiores ao TLV.<br />
3) A toxi<strong>da</strong><strong>de</strong> do poluente <strong>de</strong>ve ser baixa. TLV ≤ 100 ppm (substância<br />
altamente tóxica), 100 < TLV < 500 ppm (substância mo<strong>de</strong>ra<strong>da</strong>mente<br />
tóxica), TLV ≥ 500 ppm (substância levemente tóxica). (Tabela 8.8).<br />
4) A taxa <strong>de</strong> geração (emissão) do poluente <strong>de</strong>ve ser uniforme.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
FATORES LIMITANTES PARA POEIRAS E FUMOS:<br />
1) Altas toxi<strong>da</strong><strong>de</strong>s geralmente encontra<strong>da</strong>s requerem uma excessiva<br />
quanti<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> ar <strong>de</strong> diluição.<br />
2) A veloci<strong>da</strong><strong>de</strong> e a taxa <strong>de</strong> material gerado muito altas.<br />
3) Não há <strong>da</strong>dos seguros sobre a quanti<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> fumos e produção <strong>de</strong><br />
poeiras.<br />
OBS.: A ventilação geral diluidora é mais frequentemente usa<strong>da</strong> para<br />
controlar vapores <strong>de</strong> solvente orgânicos mo<strong>de</strong>rados ou levemente<br />
tóxicos.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
PROJETO DE VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA: PRÍNCÍPIOS<br />
1) Escolher a saí<strong>da</strong> <strong>de</strong> exaustão o mais próxima possível <strong>da</strong>s fontes<br />
contaminantes, a fim <strong>de</strong> se obter o benefício <strong>da</strong> ventilação local.<br />
2) A fim <strong>de</strong> tornar eficiente a diluição, a saí<strong>da</strong> exaustora e o suprimento<br />
<strong>de</strong> ar <strong>de</strong>vem ser locados <strong>de</strong> tal modo que o ar empregado na ventilação<br />
passe através <strong>da</strong> zona <strong>de</strong> contaminação.<br />
3) A movimentação geral do ar no recinto <strong>de</strong>verá manter a fonte poluente<br />
entre o operador e a saí<strong>da</strong> <strong>de</strong> exaustão.<br />
4) Num sistema contaminado (insuflamento <strong>de</strong> ar mais exaustão) é<br />
preferido com um mo<strong>de</strong>rado excesso <strong>de</strong> exaustão se houver áreas<br />
contíguas ocupa<strong>da</strong>s, e com um mo<strong>de</strong>rado excesso <strong>de</strong> insuflamento se não<br />
houver tais áreas.<br />
5) Evitar-se a recirculação do ar exaurido. Descarga <strong>de</strong> ar sempre acima<br />
do telhado. Ausência <strong>de</strong> janelas ou outras entra<strong>da</strong>s próximas à saí<strong>da</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>scarga.<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA PARA MISTURA DE<br />
SUBSTÂNCIAS<br />
Quando duas ou mais substâncias estão presentes, o efeito<br />
combinado <strong>de</strong>ve ser consi<strong>de</strong>rado. Na ausência <strong>de</strong> informação contrária,<br />
os efeitos <strong>de</strong> diferentes riscos <strong>de</strong>vem ser consi<strong>de</strong>rados aditivos:<br />
C1<br />
C2<br />
C3<br />
Cn<br />
+ + + .... + ≥<br />
TLV TLV TLV TLV<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Se Σ (C n / TLV n ) ≥ 1,0: significa que o TLV <strong>da</strong> mistura foi excedido.<br />
Se for menor que 1,0: significa que o TLV <strong>da</strong> mistura não foi excedido.<br />
n<br />
1,<br />
0<br />
Introdução a <strong>Engenharia</strong> <strong>de</strong> Segurança: Capítulo 9 – <strong>Ventilação</strong> <strong>Industrial</strong>
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
TAXA DE DILUIÇÃO PARA A MISTURA (Q):<br />
6<br />
403 . ( <strong>de</strong>nsi<strong>da</strong><strong>de</strong> do líquido)<br />
. ( 10 ) . ( k)<br />
. ( pints / h)<br />
Q =<br />
(peso molecular<br />
do líquido)<br />
. (TLV) . 60<br />
k = fator <strong>de</strong> segurança (3 a 10)<br />
peso molecular = [lb.]<br />
TLV = (Threshold Limit Value) - Limite Inferior <strong>de</strong> Concentração [ppm]<br />
1 pint = 0,473 litros<br />
1 pé³ = 0,02832 m³<br />
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
TAXA DE ALTERAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE UMA<br />
SUBSTÂNCIA EM UM AMBIENTE VENTILADO<br />
Em um ambiente ventilado com uma taxa <strong>de</strong> ventilação, on<strong>de</strong> uma<br />
substância está à razão <strong>de</strong> G (lb./min) ou pints/h, a concentração <strong>de</strong>ssa<br />
substância no ambiente irá variar com o tempo, tendo em vista a taxa <strong>de</strong><br />
geração G e a taxa <strong>de</strong> ventilação. Assim, num certo intervalo <strong>de</strong> tempo<br />
será introduzi<strong>da</strong> no ambiente uma certa massa <strong>de</strong> ar limpo, fazendo com<br />
que a concentração <strong>de</strong>ssa substância mu<strong>de</strong> com o tempo nesse ambiente.<br />
Se admitirmos que a substância ao ser gera<strong>da</strong> é mistura<strong>da</strong><br />
instantaneamente com o volume total <strong>de</strong> ar do espaço, temos que a<br />
variação <strong>da</strong> concentração com o tempo po<strong>de</strong> ser <strong>da</strong><strong>da</strong> por:<br />
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K<br />
∫<br />
Variação <strong>da</strong><br />
concentração<br />
como o tempo<br />
K0 V<br />
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
Taxa <strong>de</strong><br />
Geração<br />
dK<br />
dt<br />
Concentração<br />
. .<br />
G KQ . G−K. Q<br />
= − =<br />
V V V<br />
Volume do<br />
ambiente<br />
dK<br />
t dt<br />
= ∫ = 0<br />
t0<br />
G − K.<br />
Q<br />
. K [ ]<br />
G<br />
0<br />
. 1<br />
= − e + K0. e<br />
Q<br />
t V<br />
⎡ .<br />
G QK<br />
= ⎢<br />
− .<br />
. ln .<br />
Q ⎣⎢<br />
G−QK .<br />
Volume <strong>de</strong> ar<br />
<strong>de</strong> diluição<br />
−Q( t−t )/ V −Q( t−t0)/ v<br />
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0<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎦⎥
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
1º Caso: Para o instante inicial t 0 = 0; concentração inicial K 0 = 0.<br />
K [ ]<br />
G Qt V<br />
= −e Q<br />
− ./<br />
. 1 t V<br />
⎡ ⎤<br />
G<br />
= ⎢ ⎥<br />
. ln .<br />
Q ⎣⎢<br />
G − Q. K⎦⎥<br />
2º Caso: Concentração inicial no ambiente (K 0 ≠ 0); não existe geração<br />
<strong>de</strong> poluentes (G = 0).<br />
K = K0. e<br />
./ t V K<br />
= . ln<br />
Q<br />
K<br />
.<br />
− Qt V<br />
0<br />
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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />
3º Caso: Geração <strong>da</strong> substância poluente ocorre intermitentemente. No<br />
primeiro intervalo <strong>de</strong> tempo G ≠ 0; no segundo G = 0; no terceiro G ≠ 0,<br />
e assim sucessivamente.<br />
K<br />
max<br />
=<br />
. ⎡ ./<br />
1−<br />
e<br />
G ⎣⎢<br />
. .<br />
Q<br />
⎡ −<br />
e − e<br />
⎣⎢<br />
Qt V<br />
⎤<br />
⎦⎥<br />
.<br />
Qt ./ V Qt ./ V<br />
⎤<br />
⎦⎥<br />
Para valores <strong>de</strong> Q.t/V a partir <strong>de</strong> 4 ou 5, a expressão anterior fica:<br />
G<br />
K max<br />
Q<br />
= .<br />
Obs.: Em todos esses casos, admiti-se que o ar que entra no ambiente é<br />
limpo no que se refere à substância que está sendo gera<strong>da</strong>, ou seja, K <strong>da</strong><br />
substância no ar <strong>de</strong> entra<strong>da</strong> é zero.<br />
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