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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 />

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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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VENTILAÇÃO INDUSTRIAL<br />

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