ventilaao-industrial-e-controle-da-poluiao-macintyre-2-ediaopdf-pdf

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Ventilação Industrial
e Controle da Poluição
( i
I,
ARCHIBALD JOSEPH MACINTYRE
Professor de Máquinas Hidráulicas da Escola de Engenharia da UFRJ;
do Centro Técnico-Cientifico da PUC - RJ;
da Escola de Engenharia da UERJ;
Professor de Sistemas Fluidodinâmicos e de Instalações Hidráulicas
do Instituto Militar de Engenharia - IME
e Professor do Núcleo de Treinamento Tecnológico - NTT
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Segunda edição
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Direitos exclusivos para a língua portuguesa
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LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A.
Travessa do Ouvidor, 11
Rio de Janeiro, RJ - CEP 20040-040
Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou
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.
Prefácio da 2. a Edição
Durante muitos anos a preocupação contra
a poluição se voltava quase que exclusivamente
para a defesa dos empregados 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 às indústrias e que respiravam o ar po-
luído. Eventualmente, um caso de doença grave
veiculado pelos 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 as providências
cabíveis.
Nos últimos anos, a opinião pública, alerta-
da por defensores da preservação ecológica, to-
mou conhecimento e se posicionou em defesa
do meio ambiente contra várias formas 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 mais variadas 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-
ções de calamidade em escala mundial, afetando
a saúde, a temperatura, os climas, os níveis dos
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 os países de todo
o mundo deverão enfrentar, para preservar as \
condições de 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
dessa ou daquela perturbação ecológicaou climá-
tica. Enquanto se realizam as pesquisas, é im-
prescindível combater causas perfeitamente co-
nhecidas como poluidoras, conscientizando as in-
dústrias a se equiparem 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, por assimdizer, o primeiro está-
gio nos estudos que o leitor irá realizar na elabo-
ração de seus projetos e na busca de soluções
de questões relacionadas com Ventilação Indus-
trial e Controle da Poluição.
Um agradecimento especial é feito a vários
fabricantes de equipamentos e a industriais pelas
valiosas informaçõesprestadas e que foram intro-
duzidas nesta segunda edição.
O Autor
\
- -
. -
I
I
L
Conteúdo
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 do Meio 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 de Transmissão de Calor, 26
3.3 Umidade Absoluta e Umidade Relativa,
30
3.4 Temperatura Efetiva, T", 30
3.5 Ventilação para o Conforto Térmico, 33
3.6 Metabolismo, 35
4 Ventilação Geral, 37
4.1 Conceituação,37
4.2 Entrada de Ar e Exaustão Naturais, 37
4.3 Movimento do Ar Devido ao Vento, 39
4.4 Movimento do Ar nos Recintos em Virtu-
de da Diferença de Temperaturas, 40
4.5 Combinação dos Efeitos da Ação do 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, 58
(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 Sensivel, 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
Ventilação Industrial 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 Concentração num Recin-
to. 11-1-~".
1'.5 Ventilação Geral Diluidora para Evitar
Fogo ou Explosão. 113
X.h Mistura de Solventes. 114
9 Dutos para Condução do Ar, 117
9.\ Divisão do 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 RamifieaçÜes em Duto. 14K
9.9 Material dos Dutos. 154
lO Ventiladores, 157
10.1 Ddiniç.jo. 157
10.2 Classificação. 157
10.3 FUl1llamentos da Teoria dos Ventilado.
res. 164
10.4 Grandezas Características. 171
10.5 l.eis de Semelhança. 176
10.6 Escolha do Tipo de Ventilador. Veloci.
dade Especifica. 171'
10.7 Codicientes AdimensiOlmis. 179
10.1' Velocidades Perif.:ricas MÜximas. 179
10.9 Projeto de um VentiladurCentrífugo. 11'1
10.10 Escolh.l Preliminar do Tipo de Rotor. 11'5
10.11 Curva Característica do Sistema. 11'6
10. I:! Controle da Vaz.jo. 11'9
1O.1J Operaç.jo de Ventiladores em S.:rie e em
Paralelo. 192
10.14 Efeito da VariaçÜo da Densidade sohre
o Ponto de OperaçÜo. 193
10.15 InstalaçÔes de Ventilauores em Condi.
çÜes Perigosas. 195
10.16 Ruído Provocado pelo Ventilador. 197
11 Ventilação Local Exaustora, /99
11.1 Caracterizaç.jo do Sblema. IW
I \.2 Captor. 201
11.3 Estimativas da Vazãoa Ser Exaurida com
o Captor. 229 .
liA VazÜoa Considerar em Captores. 255
11.5 Projeto de uma InstalaçÜo de Exaust.io
Local. 25K
12 Purificação do Ar, 270
12.1 Generaliuaues.270
12.2 Fatores a Serem Considerados na Escolha
uo Equipamento. 270
12.3 Equipamentos para Coleta e Eliminação
das Partículas. 283
12.4 Equipamentos para Separação e Coleta
de Contaminantes Gasosos. 283
12.5 Filtros. 285 .
12.6 Coletores Gravitacionais. 303
12.7 Coletores de Cãmaras lnerciais. 305
12.8 Coletores Centrífugos ou Ciclones. 306
12.9 Coletores Úmidos. Lavadores de Gases
ou Torres Lavadoras. 316
12.10 Tratamento de Gases e Vapores. 323
12.11 Filtros Eletrostáticos ou Eletrofiltros. 332
13 Remoção e Eliminação do SOl-Ani-
drido Sulfuroso, 338
13.1 Natureza da Questão. 338
13.2 Emissão do Enxofre. '339
13.3 Chuvas Ácidas. 339
13.4 Limites de Emissão de SO.. 340
13.5 Exemplo. 341 .
13.6 SoluçÜes para Controle do 50, no Ar.
342 -
13.7 Tratamento do 50. Contido nos Gases
de Comhustão. 342-
13.8 Métodos de Verificação do 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 de Ar ou Bomba de Jato, 365
Medições em Ventilação Industrial,
370
ma - Funuaç.jo de Engenharia Estauual \
do Meio Amhiente do Rio de Janeiro.
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 Óxidos de Nitrogênio. 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 Natureza das MediçÜes. 370
19.2 Medição dos Níveis dos Gases Presentes
no Ar. 370
19.3 Tclemedição com Lasers. 372
19.4 Medição da Velocidade do Ar. 373
19.5 Medições de Vazão. 379
19.6 Medição da Pressão (Estática). 3X(}
19.7 Medição de Temperatura. 381
19.1' Métodos ue Mediç.io Adotados 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
. --
.A
15 Poluição pelas Pedreiras, Mineração
e Perfuração de Túneis, 351
15.1 ConsidemçÔes Preliminares. 351
15.2 PerruraçÜo da 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 Processo Sidenirl!ico. 356
16.2 Poluentes Formado~. Depuraç.jo dos Ga-
ses e Separação do PÓ. 351'
17 Controle do Odor, 362
17.1 M.:todos Empregados. 362
-
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1
Conceitos Fundamentais
OBJETIVOS DA VENTILAÇÃO INDUSTI.UAL
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Numa acepção ampla, ventilar significa deslocar o ar. Na prática, o deslocamento do ar tem como finalidadl'
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 pureza e velocidade de escoamento compatíveis com as exigências fisiológicas para a saúde
e o bem-estar humanos, e uma adequada distribuição do mesmo no local. A renovação consegue, além
disso, controlar, dentro de certos limites, a temperatura e a umidade ambiente. Entretanto, o controle rigorosll
destas duas grandezas só se realiza de um modo praticamente perfeito em instalações de climatização designada,
como instalações de ar condicionado. .
A Ventilação Industrial é em geral entendida como a operação realizada por meios mecânicos que viselI'
a controlar a temperatura, a distribuição do ar, a umidade e a eliminar agentes poluidores do ambiente,
tais como gases, vapores, poeiras, fumos, névoas, microrganismos e odores, designados por "contaminantes"
011 "poluentes". Podem-se considerar também como contaminantes substâncias que normalmente existen!,
na composição do ar normal quando elas excedem determinados teores ou índices de concentração, passandQ
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 determinado local os elementos contaminantes, o controle da poluição pOl
meio da ventilação requer muitas vezes que os elementos poluidores, depois de captados, sejam coletados
dando-se a eles, em seguida, uma adequada destinação, de modo a não contaminarem o ar exterior, 01.
rios e lagoas, caso venham a ser dissolvidos ou misturados à água. A ventilação industrial, adequadamente
projetada e operada, consegue eliminar agentes nocivos à saúde humana, ou no mínimo consegue uma reduçãL
na intensidade e na concentração dos agentes contaminantes a níveis de quase total inocuidade e evita quI'
esses agentes se dispersem na atmosfera, prejudicando um número considerável de pessoas, afetando mesmL
as condições ecológicas indispensáveis à vida. Permite, outrossim, reduzir as temperaturas dos locais de trabalho
a níveis suportáveis e até mesmo a condição de relativo conforto ambiental. '
É necessário insistir que a Ventilação Industrial não visa apenas a atender a condições favoráveis par:.>
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 relativamente afastados.
As indústrias siderúrgicas (calcinação, sinterização etc.), petroquímicas e químicas são normalmente muite
poluidoras. Lançam na atmosfera, em certos casos, sem tratamento adequado, grande quantidade de material
particulado e poluentes no estado de gases ou vapores. As estatísticas revelam números estarrecedorcs part-
a massa de substâncias poluidoras lançadas na atmosfera, não obstante o esforço que em muitos países vem
sendorealizadopara reduzira poluição. \
As conseqüências de uma poluição em larga escala, dependendo naturalmente do poluente, podem manifes-
tar-se sob a forma de graves doenças, entre as quais devem ser mencionadas:
il,
- .enfisema pulmonar e outras afecções broncopulmonares;- hipertensão arterial;- doenças do fígado;- doenças dos olhos 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 10 a 20 anos 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 níveis de conforto e índice de poluição e limites de tolerância
do organismo humano a grande número de substâncias cuja liberação no ar tem lugar no ambiente em
que se 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
exclusiva com a economia pode conduzir a soluções paliativas ou ilusórias. O projeto deve ser entendido
como o do processo industrial em si, e o da Ventilação correspondente.
A substituição de materiais nocivos ou muito tóxicospor outros de menor nocividade, quando for possível,
deve ser tentada. "
Umidificação do ar. É muito usada quando há poeira. Aplicada na indústria de cerâmica, perfuração de
minas, aberturas de valas em pavimentação de ruas, estradas, britagem de pedras, pátios de carvões etc.
Confinamento. Usado no jateamento de areia, em pintura, trituração, moagem de cereais etc. A operação
é realizada em compartimentos que impeçam o escapamento das substâncias poluidoras para outros ambientes.
Isolamento. Consiste na instalação do equipamento de uma unidade altamente 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, irão devidamente protegidos.
Ventilação de ambientes, para assegurar condições de conforto adequadas, de modo a 'remover do ambiente
contaminantes provenientes de equipamento e processos químicos e industriais.
É o que se pretende com a aplicação da técnica da Ventilação Industrial.
Separação e coleta dos poluentes, processando-se um tratamento, quando necessário, e dando-se ao produto
residual uma destinaçâo que não prejudique as condições ecológicas ambientais. É o objetivo do Controle
da Poluição.
1.2 CLASSIFICAÇÃO SUMÁRIA DOS SISTEMAS DE VENTILAÇÃO
h.1
Os sistemas de ventilação se dividem em Sistemas de Ventilação Geral e em Sistemas de Ventilação
Local Exaustora. Vejamos em que consistem.
1.2.1 Sistema de ventilação geral
Realiza a ventilação de um ambiente, de um modo global e geral.
Pode ser:
Natural, quando não são empregados recursos mecânicos para provocar o deslocamento do ar. A movi-
mentação natural do ar se faz através de janelas, portas, lantemins etc.
Geral diluidora, quando se empregam equipamentos mecânicos (ventiladores) para a ventilação do
recinto. A ventilaçâo geral diluidora pode realizar-se por meio de:
insuflação;
exaustão;
insuflação e exaustão combinados,constituindo o chamado Sistema Misto.
A Ventilação 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 climas quentes;
CONCEITOS FUNDAMENTAIS 3
- o aquecimento do ar em climas frios;- o controle da umidade do ar.
Estes objetivos são conseguidos da forma mais perfeita nas denominadas instalações de ar condicionado.
b) Manter a saúde e a segurança do homem. Visa a conseguir:
- reduzir a concentração de aerodispers6ides e particulados nocivos, até um nível considerado compatível
com as exigências de salubridade;
- impedir que a concentração de gases, vapores e poeiras inflamáveis ou explosivas ultrapasse limites
de segurança contra a inflamabilidade ou a explosão.
c) Conservarembomestadomateriaiseequipamentos(subestaçõeselétricaseminteriores;"locais"decompres-
sores, de motores a diesel e de geradores e motores elétricos).
1.2.2 SIstema de ventllação local exaustora
Realiza-se com um equipamento captor de ar junto à fonte poluidora, isto é, produtora de um poluente
nocivo à saúde, de modo a remover o ar do local para a atmosfera, por um sistema exaustor, ou a tratá-Io
devidamente, a fim de ser-lhe dada destinação conveniente, isto é, sem riscos de poluição ambiental.
. -
7
2
Ar 'Atmosférico e Ar Poluído
2.1 Composição do ar
o ar atmosférico é uma mistura de gases, contendo pequena quantidade de matérias sólidas em sqspensão
e cuja composição, quando seco e considerado puro, é indicada na Tabela 2.1.
Tabela 2.1 Composição do ar
Ar externo seco
Substâncias
. Nitrogênio, gases raros, hidrogênio
Oxigênio
CO2 (dióxido de carbono)
%
em volume
%
em peso
79,00
20,97
0,03
76,80
23,16
0.04
Em recintos onde existam pessoas, os teores acima se modificam. As porcentagens em volume, quando
a umidade relativa do ar é de 50% e a temperatura de 21'C, podem passar a ser de:
Nitrogênio, gases raros, hidrogênio
Oxigênio ................................
CO2......................................................
Vapor de água
78,00% (em volume)
20,69%
0,06%
1,25%
Uma redução de oxigênio para 16 a 20% ocasiona dificuldade de respirar. Entre 11 e 16% produz
dor de cabeça. Entre 8 a 10%, ãnsia de vômito e perda da consciência.
Compreende-se que o estado higrométrico do ar e a existência de indústrias poluidoras e de grande
número de veículos trafegando em uma cidade alterem os valores acima indicados nas áreas industriais e
centros urbanos densamente povoados. A simples presença do homem em um ambiente altera as taxas dos
componentes. De fato, no ar expirado pelo homem, as taxas a 36'C e 100% de umidade relativa assumem
os valores seguintes:
Nitrogênio, gases raros, hidrogênio
Oxigênio
CO2......
Vapor de água
75% (em volume)
16%
4%
5%
~
I
~,
Uma pesquisa realizada pelo ProL Ernesto Schneider revela que 42% das substâncias tóxicas espalhadas
no ar em um centro urhano de muito tráfego (monóxido de carhono, chumbo, benzopireno etc.) provêm
dos gases de escapamento dos veículos automóveis; 35% provêm das indústrias; e 23%, das emanações
dos fogões domésticos.
Naturalmente, a presença de uma ou mais indústrias no local, lançando, sem qualquer tratamento, poluentes
na atmosfera altera completamente esse quadro de proporções. As "queimadas" na lavoura e eventuais
incêndios em matas ocasionam também poluição, mas de caráter ocasional.
. O consumo normal de ar por um homem com peso de 68,5 kg é o seguinte:
AR ATMOSFÉRICO E AR POLuioo 5
Em repouso
Trabalho leve
Trabalho pesado
IImin
7,4
28
13
kgf/dia
12
45
69
IIdia
10.600
40.400
62.000
Ib/dia
26
98,S
152
2.2 Poluentes do ar
o ar, mesmo o considerado puro, contém normalmente, além do que foi mencionado na Tabela 2.1,
quantidades pequenas de poeira de origem mineral, vegetal ou animal, além de bactérias e os chamados
odores, que são gases de origem vegetal ou animal, desagradáveis ou não ao olfato. Acima de certa concentração,
essas substâncias passam a constituir poluentes ou contaminantes ocasionando prejuízos à saúde humana e
danos ecológicos. Vejamos os principais poluentes:
2.2.1 Aerossóis
As partículas de materiais sólidos, líquidos e organismos vivos microscópicos se apresentam no ar atmos-'
férico, formando com esse meio gasoso o que se denomina um aerossol.
Pode-se definir o aerossol como um sistema constituído por meios de dispersão gasosa onde se encontram
partículas sólidas, líquidas ou microorganismos, donde o nome de aerodispers6ide, pelo qual também é conhe-
cido.
2.2.2 Modalidades de aerossóis
Os aerossóis podem ser formados por dispersão, como resultado de pulverização, atomização de sólidos
ou líquidos, ou transferência de poeiras, pólen e bactérias, para o estado de suspensão em virtude da ação
de correntes de ar. As partículas se apresentam de tamanho variado e de forma irregular. Podem também
ser formados pela condensação,de vapores supersaturados ou por uma reação processada entre gases, produzindo
um material não-volátil.
Existem aerossóis cuja fase dispersa é líquida. As partículas constitutivas, em geral, no caso, possuem
forma esférica e tendem a fundir-se, originando partículas esféricas cada vez maiores que acabam por desinte-
grar-se no choque entre as mesmas.
Vejam os principais aerossóis poluentes:
a) Fumos. São partículas sólidas, em geral com diâmetros inferiores a 10 p., chegando mesmo a 1 p. (1
mícron = 0,001 mm). Resultam da condensação de partículas em estado gasoso, geralmente após volatilização
de metais fundidos, e quase sempre acompanhada de oxidação. Os fumos tendem a flocular no ar. É
o caso dos fumos metálicos, como o cloreto de amônio, por exemplo.
Quando o chumbo é derretido, o vapor de chumbo sublimado em contato com o ar se transforma
em óxido de chumbo, PbO, constituindo partículas sólidas extremamente pequenas em suspensão no ar,
isto é, aerossóis. Esses fumos de PbO são tóxicos, venenos acumulativos, razão por que, nos linotipos,onde
são fundidas ligas de chumbo e antimônio, deve-se executar uma instalação de ventilação adequada.
Os fumos de óxidos metálicos produzem a chamada "febre dos fundidores" ou "febre dos latoeiros"
que se manifesta acompanhada de tremores, algumas horas após a exposição ao "fumo".
b) Poeiras. Os aerossóis no caso são formados por partículas sólidas, predominantemente maiores que as -
coloidais, com diâmetros compreendidos entre 1 p. e 100 p.. (Segundo o Manual da Connor, variam de
1 aiO p..) Resultam da desintegração mecânica de substâncias inorgânicas ou orgânicas, seja pelo simples
manuseio (embalagem), seja em conseqüência de operações de britagem, moagem, trituração,esmerilha-
mento, peneiramento, usinagem mecânica, fundição, demolição etc. Exemplo: poeiras de carvão, sflica,
asbesto, algodão, papel, fibras e outras. As poeiras de dimensões maiores são às vezes designadas por
particulados ou areias finas, ou ainda, material fragmentado. As poeiras não tendem a flocular, exceto
se submetidas a forças eletrostáticas. Não se difundem; ao contrário, precipitam pela ação da gravidade.
c) Fumaça. São aerossóis constituídos por produtos resultantes da combustão incompleta de materiais orgânicos
(lenha, óleo combustível, carvão, papel, cigarro etc.). As partículas possuem diãmetros inferiores a 1
p. (ou a 0,1 p., segundo o Manual da Connor).
d) Névoas. São aerossóis constituídos por gotículas líquidas com diâmetros entre 0,1 (ou mesmo 0,01 p.)
e 100 p., resultantes da condensação de vapores sobre certos núcleos, ou da dispersão meciJnicade líquidos
em conseqüência de operações de pulverização, nebulização, respingos etc. Exemplos: névoa de ácido
sulfúrico, de ácido crômico, de tinta pulverizada, de "sprays" etc. As neblinas se acham compreendidas
entre 1 p. e 50 p. e se classificam em mist e em fog, sendo as partículas de um {og (cerração, orvalho,
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 flores (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,rossóis devem-selevar em consideraçãoos gasese vapores,que podem ocorrer em certos
ambientes ou processos industriais, como é o caso do NHJ, S02' NOz, CO, CH.. CI e CO2 (em excesso).
São considerados por alguns autores como sendo também aerodispersóides.
Gás. É um dos 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
oUl arcialmente reduzidos ao estado líquido.Vapor. a forma gasosa da matéria, a qual, à temperatura ordinária, pode ser reduzida total ou parcialmente
ao estado líquido.
g) "Fly ash" (fuligem). São partículas finamente divididas de produtos de queima de carvão e óleo combustível
e que são carregadas nps gases de combustão em geral de fornalhas e queimadores de caldeiras.
Alguns autores classificam os aerodispersóides simplesmente em: poeiras; líquidos e vapores condensados;
gases e vapores não-condensados; fumaças.
A Fig. 2.1 do livro Air Conservation Engineering,da Connor Engineering Corporation, fornece, grafica-
mente, indicações quanto aos aerossóis, vapores e gases, aos tamanhos das partículas e aos métodos 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 das partículas 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 partícula é o diâmet~o ou o raio de uma esfera hipotética, tendo
a mesma velocidade de queda da partícula e uma massa específica igual 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 noar.
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Fia, 2.1 Impurezas em suspensão no ar (Connor Engineering Corp. Ai, Conservalion Enginee,ing).
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Flg. 2.2 Carta de. S. Sylvan - níveis de 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 líquidamolhante.
r
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUfDo 9
A umidade do ar favorece a adesão. O fenômeno de adesão está relacionado com o fenômeno de tensãosuperficial e com as chamadas forças de Van der Waals.
2.3.3 Densidade
A densidade de uma partícula formada por dispersão de um sólido será a mesma do material que aoriginou.
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 departículas pode ser
até 10 vezes menor que a do material que a formou devido a essa porosidáde.
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 se verifica 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 elétricas de atração ou pelas condições de valência
químicaoriginadasna camadasuperfidaldas moléculas. ,
Esta formação de camada adsorvente de gás sobre a superflcie de uma partícula depende do grau de
concentração do mesmo no ambiente, e a quantidade de gás que é adsorvido é função da superfície externada 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
ou a umidade do ar por efeito do fenômeno de adsorção. São por isso usadas em filtros e em secadores.
2.3.5 Carga eletrostática
O contato, a separação, o choque ou atrito entre as partículas em um meio gasoso provocam a transferência
de elétrons livres, o que comunica às partículas uma certa carga elétrica. A difusão de íons livres no meio
gasoso também influi na carga das partículas. Assim, as cargas de sinal elétrico + e as de sinal - 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 elétrica, o aerossol, em seu conjunto, pode ter
uma carga resultante bastante pequena, devido ao equilíbrio das cargas 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 aglutinação das mesmas. A carga elétrica recebida pela partlcula é proporcional ao seu tamanho, e
neste fato 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 Polltica Nacional do Meio Ambienteno Brasil.
Esta lei foi regulamentada em 1° de junho de 1983 pelo Decreto n° 88.351, que conferiu ao Ministro
de Estado do Interior a coordenação geral da política nacional do meio ambiente. Em 15 de março de
1985foicriadoo Ministériode DesenvolvimentoUrbanoe MeioAmbiente. '
O Sistema Nacional do Meio Ambiente (SISNAMA) tem como órgão superior o Conselho Nacional
do Meio Ambiente (CONAMA), cujo Regimento inicial foi ~lterado em 03 de junho de 1985.
Cabe ao CONAMA, entre outras atribuições, as seguintes:
- Estabelecer, com o apoio técnico da Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA), normas e critérios
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 alternativas e das possíveis conseqüências ambientais de projetos públicos ou privados de grande porte.- Estabelecer, com base em estudos da SEMA, normas, critérios e padrões relativos ao controle e à manu,-tenção da qualidade do meio ambiente.
O Decreto, em seu artigo 9", criou várias Câmaras Técnicas coordenadas pela SEMA, sendo uma delas
a encarregada dos assuntos relativos à qualidade geral do ar, a DIPAR.
Cabe aos Estados e Municípios a regionalização das medidas emanadas do SISNAMA, elaborando normas
10 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
e padrões supletivos e complementares.
O órgão estadual do meio ambiente em São paulc(é a CETESB, e no Estado 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 das atividades geradoras de poluição, para manter as emissões
gasosas ou efluentes líquidos e resíduos sólidos nas condições e limites estipulados no licenciamento concedido.
O Decreto citado prevê multas a "quem causar poluição atmosférica que provoque a retirada, ainda
que momentânea, dos habitantes de um quarteirão urbano ou localidade equivalente".
A Associação Brasileira de Meio Ambiente e a Fundação Brasileira 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 resultam de operações e processos industriais. 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 prática, não existe a pretensão de se alcançar uma purificação total do ar, mas atingir um grau
de pureza que não ofereça riscos à saúde e à ecologia nem a médio nem a longo prazo.
Pesquisas quanto à suscetibilidade dos organismos à ação de agentes poluentes têm sido e continuam
sendo 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 - TL V). A
definição correta dos limiares de tolerância permitirá o cálculo do limite total permissível de emissão de
um determinado poluente. A partir daí poderão ser estudados os métodos de redução da emissão, da coleta
dos poluentes, do tratamento para a purificação do ar e estabelecidos sistemas de controle do teor do poluente.
O Valor do limiar de lolerlJncia (YLT) corresponde a uma concentração média de substâncias suspensas
ou dispersas no ar de um certo ambiente de trabalho, em um determinado intervalo de tempo, e que representa
condições para as quais se pode presumir com cerla segurança que quase todos os tr!lbalhadores possam
estar expostos a esse ar s~m que ocorra a manifestação de um efeito adverso em seu organismo.
Existem três valores limiares de tolerância mais conhecidas e que 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
as quais todos os trabalhadores podem ser expostos repetidamente dia após dia, sem efeito adverso.
b) TLY-8TEL (Threshold Limit Value -Short Term Exposure Umil). Ê a concentração para a qual os trabalha-
dores podem ser expostos continuadamente, por um curto intervalo de tempo, sem sofrerem:
1. Irritação das mucosas e da pele;
2. Dano crônico ou irreversível de qualquer tecido;
3. Narcose em grau tal que possa aumentar a possibilidade de um acidente ou reduzir a capacidade de
autodefesa, ou ainda, o rendimento no trabalho.
Trata-se de um parâmetro que suplementa mas não exclui o TL Y-TWA e se aplica 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 define como a concentração durante um intervalo de tempo de 15 minutos 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 repetidas
mais de quatro vezes ao dia.
Deve haver pelo menos 60 minutos entre duas exposições sucessivas de.um STEL.
c)TLY-C (Threshold Limil Va/ue-Ceiling). Vem a ser a concentração que não deverá ser excedida em qualquer
tempo da jornada de trabalho. Corresponde pois a um "teto" ou limite superior que não deve ser atingido.
Sempre que possível, devemser 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 controle do
risco à saúde e não como se constituíssem 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 as 24 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
Tabela 2.2 Yalores limites máximos para poeiras, fumaças e neblinas tóxicas, segundo
a ACGIH - American Conference of Governamental Industrial Higienists - 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 . - 0,31 - -
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
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12 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 mais conhecidas são:
- Toxic limits (TL) - da United States Public Health Service (USPHS);- Maximum acceptable concentration (MAC) - concentração máxima aceitável, da American Standard
Association (ASA);- Recommended maximum concentration (RMC) - concentração máxima recomendada, da American Indus-
trial Hygiene Association (AIHA);
Tabela 2.2 (cont.) Valores limites máximos tara poeiras, fumaças e neblinas tóxicas,segundo a ACGIH - American Conferenc of Governamental Industrial Higienists
- Industrial Ventilation, 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
Di6xidode nitrogênio 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
(socianetode metilenobiofenil(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
1 ppm = 1 pane de vapor ou gás por milhão de panes de ar, por volume, a 25"C e 7fIJ miUmetros de mercúrio.
1 ppm = \0-. m'/m'
1 mglm' = 1 miligrama de substância por 1 metro cúbico de ar
1% de volume = 10.000 ppm
-. -í,
14 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
- Hygienic Standard for Daily Inhalation - Padrrs higiênicos para a inalação diária, do Dr. Henry Field
Smith Jr. .
Neste capítulo faremos referência especial a dois poluentes à base do carbono e que são oCO, monóxido
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 Monóxido de carbono.CO
IaI
o CO é um gás incolor e inodoro. Possui uma, afinidade com a hemoglobina do sangue maior que
o oxigênio e forma a carboxiemoglobina, a qual reduz a capacidade tran~portadora de oxigênio pelo sangue
até as células. 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 veículos com 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,
estabelece para o monóxido de carbono:
- uma concentração máxima, em 8 horas, de 10.000 microgramaslmJ, 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 de 4.000 ppm durante 30 min pode ser fatal.
Tabela 2.3 Padrôes de qualidade do ar recomendados pela Portaria SEMA N." 23 e pelo Decreto-lei n."
8468 do 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 240 microgramaslm' que não deve ser excedida mais de 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 mais de uma vez por ano.
c. Monóxido de carbono (CO):
c.I Uma concentração máxima de 8 h de 10,000 microgramas/m', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
c.2 Uma concentração máxima horária de 40.000 microgramaslm'. que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
d. Oxidantesfotoquímícos: .
d.l Uma concentração máxima horária de 160 microgramaslm', que não deve ser excedida mais de uma vez por ano.
o CONAMA- Conselho Nacional de Meio Ambiente - prevê que a evolução tecnológica dos veículos
com motor de combustão interna, através de aperfeiçoamentos e alterações de projeto, com injeção eletrônica
ou aerodinâmica, melhor combustão, filtragem em certos casos, poderão em 10 a 12 anos reduzir os níveis
de poluição dos gases de carbono e nitrogênio causados pelos veículos a valores aceitáveis.
Atualmente os índices máximos permitidos são, no caso de veículos, para cada quilômetro rodado:
24gdeCO
2,1 g de hidrocarbonetos (HC)
2,1 g de óxidos de nitrogênio (NO,)
Espera-se, com alguns dos aperfeiçoamentos mencionados, reduzir, dentro de alguns anos, esses índices
para:
12 g de CO/km rodado
.1,2 g de HC/km rodado
1,4 g de NO,/km rodado
Numa bem-sucedida série de aperfeiçoamentos, espera-se em uma década, ou pouco mais, chegar a
2,0 glkm de. CO
O,3,glkm de HC
0,6 glkm de NO,
Os veiculos a álcool apresentam menores indices de poluição que os a gasolina.
2.5.2 Gás carbônico - C01
Resulta da combustão do carbono quando há excesso de oxigênio, como ocorre nas "queimadas", incêndios,
queima de lenha, de petróleo, de carvão, 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 irradiado da terra para a atmosfera se dissipe. Poderá, no futuro, vir a alterar as
temperaturas, fundir os gelos e elevar o nível dos mares, com terríveis conseqüências. (
b) Altera o nível do ozônio (OJ) na atmosfera. Numa camada relativamente 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 além do desejável.
2.6 CONSIDERAÇÕES BREVES SOBRE TOXICOLOGIA INDUSTRIAL
2.6.1 Toxicologia
É o estudo das ações nocivas de substâncias químicas sobre os IIlecanismos biológicos.
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 fisiológico vivo, produzindo
uma alteração indesejável do mesmo. Em outras palavras, é a propriedade de uma substância sob cuja ação,
pode vir a ocorrer dano a um organismo.
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 Agentes tóxicos
Os agentes tóxicos podem classificar-se em: (
- Irritantes. São corrosivos e vesificantes (produzem bolhas e vesículas na pele e nas mucosas). Existem
os que afetam principalmente o tratorespiratóriosuperior- nariz, traquéia, faringe (por exemplo,
os aldeídos, poeiras e névoas alcalinas, amônia, ácido crõmico, ácido clorídrico, ácido fluorídrico,
fluoreto de hidrogênio, dióxido de enxofre, acroleína e outros); os que afetam também os
pulmões: bromo, cloro, óxidos clorados, flúor, iodo, ozônio, ácido sulfídrÍco, tricloreto de fósforo
e alguns dos acima mencionados, quando concentrados ou respirados durante longos períodos
de tempo; e os que afetam principalmente o trato respiratório 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, nitrogênio, óxido nitroso; qu{micos - isocianato de metila, fosgênio, CO, cianeto
de hidrogênio, anilina, metilanilina, nitrobenzeno. Este último e o sulfeto 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
pelos venenos hemáticos, entre os quais CO, H2S, As, Pb, NOJ, C6H6 (benzeno).
- Narcóticos. Funcionam como anestésicos em seu estádio extremo de ação. É o caso dos hidrocarbonetos
acetilênicos e olefínicos; do éter etílico, do éter isopropílico, dos hidrocarbonetos parafínicos,
das cetonas e álcoois alifáticos.
- Tóxicos sistêmicos. São agentes de natureza química tal, que atuam mais diretamente sobre alguns órgãos
ou sistemas, mas acabam por comprometer todo o organismo.
a) Afetam as vísceras: a maioria dos hidrocarbonetos alógenos (que contêm um dos elementos F, CI,
Br e I).
--1-
---
Tabela 2.4 Partes do organismo humano afetadas pelos contaminantes mais
usuais e valores limites críticos de tolerância (TLV-TWA)
OLHOS
1. Gases e vapores
Cresol
Quinona
Anidrido acético
Acroleina (aldeido acético)
Cloreto de benzina
Álcool but/lico
2. Poeiras tóxicas, neblinas, fumaças
Hidroquinona 2 mglm3
CÉREBRO OU SISTEMA NERVOSO CENTRAL
1. Gases e vapores
Benzeno (benzol)
Tetracloreto de carbono
Sulfeto de carbono
Butilamina
Gás sulf(drico, SHz
Chumbo tetraetila
Acetaldeído (aldeído acético)
Nitrobenzeno
2. Poeiras tóxicas, neblinas, fumaças
Manganês
Mercúrio
Chumbo
16 VENTII.AÇÃOINDVSTRIAI.
i
l
!
I.
:1
b) Afetam a formaçüo Lsangue: bcnzeno, fenóis, tolueno, xilol e naftaleno.
A emanação de benzeno nas indústrias siderúrgicas provoca a leucopenia,
isto é, redução na taxa de glóbulos brancos no sangue.
c) Afetam o sistema nervoso: dissulfato de carbono, álcool metnico (metanol).
Constituem também tóxicos causadores de dano sistêmico progressivo:
a) Metais tóxicos: chumbo, mercúrio, antimônio, cádmio, manganês, berilo etc.
b) Não-metais tóxicos inorgânicos: compostos de arsênico, fósforo, selênio, enxofre, nuoretos, dissulfato
de carbono, tetraeJoreto de carbono.
- Ma/erial particulado nüo constituindo propriamente tóxico sistémico:
::I
a) Poeiras que produzem fibrose: silício, asbestos (amianto).
b) Poeiras inertes: carborundum, carvão.
c) Poeiras que produzem reações alérgicas: pólen, serragem, resinas e muitas outras poeiras orgânicas.
d) Pós i"itantes: sais, ácidos, álcalis, nuoretos, cromatos. .
e) Bactérias e outros microorganismos.
'11
I
I
I
2,6.3 Classificação das substâncias segundo seus efeitos tóxicos
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 orgânicos fosforados, que permitem
acúmulo de grandes quantidades de acetilcolina
no organismo;
3) fisiologicamente tóxicos - Butilcelosolve, que causa anemia hemofilítica (fragilidade dos glóbulos
vermelhosdo sangue). .
PULM6ES
1. Gases e vapores
Níquel carbonila
Gás sulí{drico
Cio reto 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 limite de tolerância do
sangue (chumbo, núor, DDT).
d) Venenos aditivos: cada molécula que entra no organismo produz efeito permanente irreversível. Podem
produzir cãncer.
Exemplos: o níquel-carbonila e a benzopireno produzem câncer no trato respiratório.
2.7 AGENTES QUÍMICOS E SEUS EFEITOS FISIOLÓGICOS PREJUDICIAIS
pela fÓrmula
% SiOz+ S
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 alerta e um dado no estudo das condições de higiene industrial e no projeto de uma instalação de
ventilação adequada.
Existe uma idéia simplória, ingênua e às vezes irresponsável, de achar-se que, para evitar 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 evitar 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 rotineiro 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 manipulação e até mesmo o risco de uma eventual paralisação no sistema de captores, por falta de
energia elétrica. 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 tiver que fazer um projeto para combater a poluição por alguma substância ou produto
não constante das Tabelas 2.2, 2.3 e 2.4, deve-se consultar um químico e um médico que conheçam as
propriedades do produto e seus efeitos sobre o organismo humano.
CORAÇÃO
1. Gases e vapores
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 silica livre)
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
0,002 mglm3
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)
mwm30,1
5 ppm
lr
~;
~
~
~
(
18 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 2.4 (cont.) Partes do organismo humano afetadas pelos contaminantes
mais usuais e valores limites críticos de tolerância (TL V-TW A)
Dimetilsulfato
Clorofórmio (triclorometano)
Tetracloreto de carbono
Dicloroetileno
Tolueno (toluol)
RINS
1. Gases e vapores
Clorofórmio
Dimetilsulfato
2. Fumos tóxicos
Mercúrio
PELE
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 Alguns agentes químicos, as indústrias que os utilizam e os órgâos do corpo humano mais afetados
I,
I!
I
I
I
I
I
.
.
,11t
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. de lacas e tintas
SISTEMA RESPIRATÓRIO SUPERIOR - MEMBRANAS, MUCOSAS
Fumos metálicos Fundição de metais, linotipos
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 raion: tratamento de resíduos 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
SRica cristalina (produz a pneumoconiose)
Asbesto (produz a asbestose)
Berílio
Cromo (pode provocar câncer pulmonar)
Sulfeto de hidrogênio
Cloreto de alila
Dicloroetil-éter
Mica
Talco
Isocianeto de metila
Dióxido de nitrogênio
Aldeído acético
Processos de refinação metalúrgica
Ind. de mineração; indo fundição
Ind. mineração; indo tecelagem
Ind. fundição; indo metalúrgica
Fabricação de cromatos
Ind. de raion viscose
Tratamento de resíduos industriais
Fabricação de plásticos
Fabricação de inseticidas; ref. de óleo
Ind. borracha; indo isolantes; indo mineração
Fabricação química de plásticos
Fabricação química, decapagem de metais
Fabricação química; fabricação de tintas
Tabela 2.4a (cont.) Alguns agentes químicos, as indústrias que os utilizam e os órgãos do corpo humano
mais afetados
Agente Indústria
F{GADO
Cresol
Dimelilsulfato
Clorofórmio
Tetracloreto de carbono
Tricloroetileno
percloroetileno
Tolueno
Fabricação química; refinação de óleo
Fabricação química; indo farmacêutica
Fabricação química; fabricação de piásticos
Fabricação química, limpeza a seco. Extintores
Fabricação química, desengraxe de metais
Fabricação química, limpeza a seco
Ind. borracha,indo de 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 OU SISTEMA NERVOSO CENTRAL
Benzeno Ind. de borracha, fabricação química
Tetracloreto de carbono Fabricação de solvente, limpeza a seco
Sulfeto de carbono 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
Mercúrio (hidrargirismo) Oitenta indústrias diferentes. Fabricação de equipamento elétrico. Serviços
de laboratório
Fabricação de automóveis, de baterias. Refina-
ção de 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. farmacêuticaDimetilsulfato
SANGUE
Nitrobenzeno
Anilina
Arsênico (com arsina)
Benzeno (produz leucopenia)
Monóxido de carbono
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 borrachaTolueno
Tabela 2.4b Concentrações consideradas como
fatais ao homem expressas 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
,
1
i~
20 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 2.5 Órgãos afetados, doenças e outros males causados por alguns produtos químicos largamente
fabricados e empregados
I. HIDROCARBONETOS ALlFÁTlCOS
Metano .........................
Propano TL V = 1.000 ppm
Butano .........................
GLP (gás liquefeito de petróleo)
Acetileno
2. HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS
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. HiDROCARBONETOSCLORADOS
Cloreto de metila TLV = 100 ppm, F.O-N-G
ClorofórmioTLV = 50ppm ,.. F
Tetracloretode carbonoTLV = 10ppm F-P-R
HexacloroetanoTLV = 1ppm P-F
Cloreto de vinila TL V = 500 ppm
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
AldeídoacéticoTLV'" 200ppm O-N-G-B
AcetonaTLV=400a1.000ppm O.N-G
6. ÁCIDOS ORGÂNICOS ANIDROS
Ácido fórmico TL V =5 ppm .
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 = 0,5 mglm' 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
Ácidocrômico.cromatosTLV = 0,1 mglm' lrritação do nariz. Rins; cãncer pulmonar; aumento do número
de GV. Hipertrofia do baço
Cobalto (metal, poeira)TLV =0,1 mglm' Policitemia, pneumonite, rins.
Cobre (poeira) TLV =1mglm' Irritação do nariz. distúrbios gástricos. rins. anemia
Cobre (fumo)TLV = 0.1 mglm' 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; aparelho digestivo; vias respiratórias
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 TLV = 5 mglm' Câncer intestinal; febre de fumo; vias respiratórias.
8. GASES E VAPORES lNORGÂNlCOS
Ozona (ozônio)TLV = 0.1 ppm
Óxido nítrico TL V = 25 ppm ....
Dióxido de nitrogênio TL V = 5 ppm
Amônia TL V = 50 ppm
O-N-G-B-A
O-N-(J-B-A
O-N-G-B-A
O-N-G-B
'""'-
AR ATMOSFÉRICO E AR POLUÍDO 21\
Tabela 2.5 (cont.) Órgãos afetados, doenças e outros males causados por alguns produtos 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
Cloretode hidrogênio(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
Cianeto de hidrogênio TL V = 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'
Hidróxido de sódio TL V = 2 mglm'
Ácido sulfúrico TL V = 1 mglm'
10. POEiRAS
Cristalinas
SOica alta (acima de 50% de Si02 livre)
TLV = 5 mppcf Fibrose pulmonar progressiva
SOica média (5 a 50% de Si02livre) TLV = 20
mppcf ............
Poeiras amorfas, incluindo terras diatomáceas TLV =
20mppcf Fibrose pulmonar progressiva
Asbesto (amianto) TLV = 5mppcf Fibrosepulmonar progressiva
Pedra-sabão, talco e micaTLV = 20mppcf Fibrosepulmonar progressiva
Cimento poltland TLV = 50mppcf Fibrose pulmonar progressiva
Fibrose pulmonar progressiva
Abreviaturas: O = olhos; N = nariz; G = garganta; B = brónquios; A = alvéolos pulmonares; PS - pressãosangüínea;SNC = sistema
.ervoso central: 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 de 4, e que representa uma primeira linha de defesa do organismo.
Irritante primário é uma substância que, permanecendo em contato com a pele, produzirá uma alteração~
visívelsobre ela.
2.8.1.1 Meios de atuar do irritante
o agente contaminante pode atuar:
- como solvente de queratina. É o caso do hidr6xido de s6dio (soda cáustica) e de potássio;
-por dissolução de óleos e gorduras. É o modo de agir dos solventes orgânicos. Podem causar inflamaçóesl
graves na pele. Exemplo: álcalis 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, como o arsênico, o cromo e outros metais pesados, alteram\
a estrutura bioquímica da pele, causando u1ceração;- por redução. A redução vem a ser o aumento
da valência positiva ou a diminuição da negativa de qualquer elemento químico em uma substância_~
O ácido salicílico, o ácido oxálico e outros ácidos reduzem quimicamentea camada mais externa
I
24 VI::I"TILAÇÁOINDUSTRIAL
Tabela 2.7 (cont.) Concenlração máxima para I hora de exposição e máxima
admissível para exposição prolongada (partes por 10.000 partes de ar)
I
I
Substância
Concentração máxima
para I hora de
exposição
Concentração máxima
para exposição
prolongada
Fumos ("vapor") de chumbo
Gasolina
Metanol
Nitrobenzeno
Óxido de carbono
Sulfeto de hidrogênio
Sulfureto de carbono
Terebintina
retracloroetano
Tetracloreto de carbono
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
correspondentes do TL V (ACGIH - revisão de 1985-1986)
Substância TLV
Amianto- Amosite
- .Crisólito
- Outras formas
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
0.05 mglm' como Cr
0.001 p~m
I mglm' como Ni
0.2 mglm' como solúveis de benzeno
Tabela 2.9 Substâncias suspeitas de serem
cancerígenas (ACGIH -revisão de 1985-1986)
Substância TL V
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 AR POLUÍDO 2~
(......
Tabela 2.10 Substâncias usadas nos filtros das máscaras protetoras indust~iais
~Iiminar Substância do filtro (
a) COlo CI, formol, ácido fórmico. ácidos clorí- Soda cáustica fundida sobre pedra-pomes (
drico, cianídrico e sulfídrico. NO!, SOl' SO,.
Concentraçâo máxima de 2% no ar \
b) Amônia NH, Sulfato de cobre sobre gel de sí1ica, com filtro de algodâo
(,
Mistura de óxidos de manganês, cobre, prata e cobalto. É um catali- (
sadorque transformaCO em CO!
d) Cetona. benzeno,anilinas,SOl' hidrocarbo. Carvâode madeiraativado.seco, emgrânulos.Adsorveas substância'- ~ (
c) CO (até 3%)
2.8.5 O ozônio
\
Na estratosfera e na troposfera existe uma concentraçãode ozônio (03) que protege os seres vivos
ao filtrar 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 (c1orofluorcarbono) usado em sprays 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
de ozônio nas camadas inferiores da atmosfera é prejudicial à saúde, dada sua atividade de oxidante.
Uma concentração de 1 mm cúbico de ozônio por metro cúbico de ar provoca irritação dos olhos e
das membranas e perturbações circulatórias. \
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Efeito do Movimento do ar Sobre o
Conforto de uma Pessoa
3.1 SENSAÇÃO DE FRIO E CALOR. CONDIÇÕES DE CONFORTO
É sabido que o movimento do ar alivia a sensação de calor, uma vez que o mesmo abaixa a temperatura
da pele. É importante que se façam umas considerações sobre as perdas 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 se eleve 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 transferência de calor através da pele, de modo a eliminar 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 ventilação 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 temperatura e grau de umidade elevados ou uma secura excessiva do ar e baixa temperatura,
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 físicos de transmissão
de calor: a radiação, a convecção e a evaporação. A liberação de calor por convecção e evaporação é considera-
velmente influenciada .pelo movimento do ar.
3.2.1 Radiação ou irradiação
O corpo humano transmite ou recebe calor por radiação, conforme sua temperatura seja maior ou menor
que as das superfícies existentes no ambiente. Assim, se as paredes do ambiente forem frias, o corpo 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 efeito da radiação. A transferência
de calor por radiação depende pois das temperaturas do corpo e das superfícies circundantes, mas não 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 (kcallh);
o coeficiente de transmissão de calor por radiação pelo homem vestido (kcallm2h'q;
a superfície do corpo (m2) eficaz para a radiação;
a relação de ângulos da radiação do homem sobre o volume ambiente total (coeficiente de
radiação) ;
a temperatura superficial média do homem vestido; e
a temperatura superficial média das superfícies do local ("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 maior parte do mesmo para o ambiente, reemitindo sobre o operador apenas pequena parte do calor
radiante que foi absorvido. .
3.2.2 Convecção
Quando a temperatura do ar ambiente é inferior à da pele, processa-se uma perda de calor do corpopara o ar por efeito de condução e de convecção. A condução se dá pelo contato do corpo com a película
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 transferência de calor da pele para o ar vai se amortecendo. Se o ar aquecido pela pele for removido
por uma corrente de ar, estabelece-se com o ar ambiente uma corrente 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 ventilador 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 sensivelmente maior que a da pele, o calor do corpo sofrerá um aumento por
efeito da convecção.
As correntes de ar por convecção se realizam porque o ar quente, sendo de menor densidade que
o ar frio, tende a elevar-se, à medida que o ar frio, mais denso, desce, ocupando o espaço do ar quente
ascendente.
3.2.3 Evaporação
Nem sempre a perda de calor do corpo humano por radiação e convecção é suficiente para regular
a temperatura do corpo. Então, entram em atividade as glândulas sudoríparas, de modo que o corpo possa
vir a perder calor por efeito da evaporação da umidade que se forma na pele. Simultaneamente com a
transpiração, ocorre um fenômeno de mudança de estado físico, 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 simples podemos dizer que à medida que a umidade
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28 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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11
evapora sobre uma superfície quente, extrai calor, resfriando a superfície. O corpo elimina quantidades variáveis
de água, e em casos extremos e que só podem ocorrer excepcionalmente, pode chegar a eliminar até 3
I em uma hora e um total máximo de 6 I por dia.
Convém recordar que calor latente é calor aplicado na mudança de estado físico, sem que ocorra simultanea-
mente variação da temperatura, e que calor sensivel é aquele que se manifesta pela existência de uma certa
temperatura ou por uma variação da mesma.
A eliminação desse calor latente do corpo se realiza portanto pela evaporação do suor da pele. A velocidade
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
roupa e a pele ficam praticamente saturadas de umidade, e portanto não possuem mais êondições de absorver
a umidade existente na pele. Por conseguinte, o suor evapora mais lentamente do que vai sendo formado,
e a pele fica molhada de suor. Nessa situação, há uma transferência de calor por condução através da camada
superficial de ar sobre a pele.
Fazendo-se incidir correntes de ar sobre a pele, a camada de ar junto à mesma, saturada de umidade,
dispersa-se, e portanto a perda de calor por evaporação melhora. Desde que o ar do ambiente não esteja
excessivamente impregnado de umidade, e, evidentemente, não esteja saturado, um movimento de ar, com
certa velocidade, conseguirá evaporar o suor sobre a pele mais rapidamente do que o mesmo está sendo
produzido, conduzindo a uma sensação de certo bem-estar.
Resumindo: O movimento do ar tem por efeito;
a) acelerar a perda de calor por convecção;
b) auxiliar o corpo a dissipar o calor fornecido por condução na camada de ar superficial da pele;
c) auxiliar a perda de calor por Iranspiração, permitindo ao homem suportar temperaturas até certo ponto
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 excessiva debilita o organismo humano, principal-
mente devido à perda de sais minerais. Até mesmo em temperaturas moderadas é conveniente provocar-se
um certo movimento de ar para acelerar a perda de calor do corpo por convecção, de modo a reduzir
a tr~~piraçã~.
Em locais onde a temperatura varia de 21 a U'C, um deslocamento de ar com velocidade de 12 m/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 ar poderá ter que chegar a 30 e até 130m/min e até mais para que se possam 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 com velocidade 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 ventilação industrial também se
aplique
Para uma umidade relativa 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 estivesse
calmo.
Assim, se o ar ambiente se deslocar, por exemplo, a uma velocidade de 2,2 m/s em contato com a
pele, produzirá o mesmo efeito que o ar "parado" com uma temperatura de'S'C mais baixa 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 1S m/mino Se houver "captores" de poluentes no recinto, no local
de captação a velocidade do ar ambiente deverá ser no máximo de 15 a 22 m/min (50 a 75 fpm).
A emissão total de calor por uma pessoa trabalhando em um escritório com temperatura de 20'C e
umidade relativa de 40 a 60% se compõe de:
'\1
~I
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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 do ar 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.
num ambiente 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
Entrando no gráfico da Fig. 3.2 com temperatura do local = 25'C, vê-se, pelas linhas tracejadas (qu1correspondem a trabalho moderado), que teremos:
80 kcal de calor emitido por convecção e irradiação e
225 - 80 = 14S kcal para emissão de calor por evaporação na transpiração,
225 kcal para emissão total de calor (soma de Q..,p + Q,onv.'ÇIO+ irradiação).
-.
40
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30 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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111
Fig. 3.2 Emissão de calor por pessoa em função
da temperatura local, para ocupações diversas
(VDI, Dusseldorf, 1968).
liSO
- TRABALHOPESADO
-- TRABALHOLEVEOUMODERADO
SENTADO,EM REPOUSO
250
~
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'ii 200
(,)
~
--
11:150
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C(u
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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 medição da umidade absoluta, isto é, da quantidade total de umidade presente no ar,
é o grama. Nos EUA e em outros países, emprega-se como unidade de umidade o grain ou grão, medida
antiga de peso, relacionada ao peso de um grão de trigo. Uma libra de água "contém" 7.000 grãos. Um
quilograma de água corresponde a 15.542 grãos.
A umidade que geralmente se considera na prática é a umidade relativa, ou seja, a relação entre o
número de gramas de umidade existente em um m3 de ar num determinado ambiente e numa determinada
temperatura, e a quantidade máxima de gramas de umidade que o ar nessa mesma temperatura poderá
conter quando estiver saturado.
Assim, por exemplo, um metro cúbico de ar a 27'C pode conter, no máximo, 25,4 gramas de água.
Se contiver 12 gramas e a temperatura for a mesma, a umidade relativa será de
12
= 0,47, ou seja, de 47%.
25,4
A umidade relativa aumenta, portanto, com o conteúdo de água no ar e com a diminuição da temperatura
ambiente. Quanto maior a umidade relativa do ar, mais lento se torna o processo de evaporação e, portanto,
menor será a taxa com a qual o suor evapora do corpo, e chegando à saturação, o ar não terá mais condições
de possibilitar a evaporação do suor.
Considera.se como faixa de conforto a que corresponde à temperatura entre 22 e 26'C e umidades
relativas 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 relativa e uma determinada
velocidade do ar. A temperatura efetivacorrespondente a essas condições seria a temperatura do ar praticamente
parado (10 cmls), saturado de umidade e que provocaria a mesma sensação de calor ou frio que aquela
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. Utili-
zam.se, para sua determinação, diagramas, nos quais, entrando-se com os valores das temperaturas dos termô-
metros de bulbo seco e de bulbo úmido e da velocidade do ar, 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 efetiva 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), admitindo uma velocidade do ar de 0,50
mls (30,0 m/min = 98,4 pés/min) e supondo a pessoa normalmente vestida?
Solução:
No ábaco da Fig. 3.3, ligando-se os valores 76'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.
30
l20
110
100
80
40
30
90 -...
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60 ..
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, ~iQ.
31 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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:
Utilizando o ábaco da Fig. 3.4 e entrando com os valores 76'F (bulbo seco), 62'F (bulbo úmido) e
v = 100 pés/min, achamos a temperatura efetiva de 65'F (18,3'C).
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60
50
40.
30
Fig. 3.4 Temperatura efetiva básica (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 na profundidade e extensão que o estudo de instalações de ar condicionado aconselharia,
mas apenas enfocaremos o efeito da ventilação na promoção do conforto 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 que a 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
pelo mesmo 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
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10° 15° 20° 25° i !Ia o 35°
VALORES DO TERMÔMETRODE 8ULBO SECO (OCI
40°
rJ8
~
ZONA MÉDIA DE BEM- ESTAR NO INVERNO
ZONA MtDIA DE BEM- ESTAR NO VERAo
BEM- ESTAR ÓTIMO NO INVERNO
BEM -ESTAR ÓTIMO NO VERlO
ZONA DE BEM- ESTAR NO VERAD
ZONA DE BEM- ESTAR NO INVERNO
PERCENTAGEM DAS PESSOAS OUE SE SENTEM BEM
TEMPERATURAS EFETIVAS
UMIDADE RELATIVA
. (
A
B
C-O
E
F
Flg. 3.5 Zonas de bem-estar (segundo Yaglou).
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34 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
o organismo humano possui um mecanismo de auto-regularização, necessário para que possa adaptar-se
a condições ambientais desfavoráveis.
O comando responsável pelo controle de termorregularização é proporcionado pelo hipotálamo, que
por sua ação sobre a hipófise controla também as atividades vasomotoras, hormonais, humorais e metabólicas.
Para manter o caror do corpo em um ambiente frio, realiza-se uma vasoconstrição periférica, de modo
que o organismo não tenha tendência a uma elevada dissipação de calor. Com o abaixamento da temperatura
da pele, fica reduzida a perda de calor do organismo para o exterior.
Quando, pelo contrário, o ambiente é quente, para realizar uma dissipação de calor pelo efeito da
evaporação do suor realiza-se uma vasodilatação cutãnea. As glândulas sudoríparas, estimuladas pelas ramifi-
cações do sistema neurovegetativo, secretam o suor, cuja evaporação reduz a temperatura superficial do
corpo. ,
A evaporação do suor é o meio pelo qual o organismo se protege contra um calor excessivo do ambiente,
mas uma sudorese excessiva pode ter, como desfecho, um acidente circulatório, fato que tem ocorrido com
operários que trabalham em alimentação de cableiras, 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 ar parado, partindodo conhecimento das temperaturas
dos termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido (e, portanto, da temperatura efetiva normal).
90°F
CARTA DE CONFORTO DO AR PARADO
80
26.1oC
...
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~ 21,l°Co:C>
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60 70 '8Ó 90
l5.aGe tI,loe 26.7oC 32~oC
TEMPERATURA DO BULBO SECO EM GRAUS FAHRENHEIT
100°F
37,8°C
~ f[JJ}JJJJJJ- ZONA DECONFORTO
MÉDIO NO INVERNO
- LINHA DE CONFORTO
IDEAL NO INVERNO
- ZONADE CONFORTO
MÉDIO NO VERÃO
- UNHA DECONFORTO
IDEAL NO VERÃO
---
Flg. 3.6 Ábaco de Houghten de conforto para verão e inverno,
"",-
EFEITO DO MOVIMENTO DO AR SOBRE O CONFORTO DE-UMA.PESSOA 35
Pelos gráficos A e B, nas escalas C e D vê-se a percentagem de pessoas que presumivelmente se sentirão
bem nessas condições.
EXEMPLO 3.4
A temperatura do bulbo seco é de 27'C, e a do bulbo úmido é de 18'C. Quais os valores da temperatura
efetiva e da umidade relativa? Qual a percentagem de pessoas que se sentirão bem nessas condições?
Solução:
Entrando com os valores de 27'C (bulbo seco) e de 18'C (bulbo úmido), obtemos o ponto P (não representado).
Seguindo a linha inclinada que passa por P, achamos à direita uma umidade relativa de 42%. Na escala
E, vemos que a temperatura efetiva é de 23'C. No gráfico 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 nessas condições.
Pode-se também usar o ábaco de conforto térmico para verão e inverno, proposto por Houghten, muito
utilizado 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
se corresponde 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 como o 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,
saldo entre 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 equilíbrio térmico com o meio exterior. Corresponde à quantidade mfnima
de energia despendida para a manutenção da respiração, circulação sangüínea, peristaltismo, tono muscular,
temperatura corporal, atividade glandular e outras funções do organismo. É determinado em clínica médica,
porque fornece indicação sobre a importância das combustões, as quais estão ligadas ao funcionamento da
glândula tireóide; sua medida permite apreciar as disfunções, para mais ou para menos, do funcionamento
da tireóide. Sua avaliação se mede em quilocalorias por metro quadrado de superfície corporal e por hora,
e seu valor se situa em torno de 37 quilocalorias para o homem adulto e de estatura média.
Segundo Missenard, o "homem padrão", conforme a atividade que desempenha, emite uma certa quanti-
dade de calor cujo valor aproximado se encontra na Tabela 3.2.
Tabela 3.2 Emissão média de calor por um homem
de porte médio, segundo Missenard
Deitado
Sentado e imóvel
De pé e 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 ou marcha 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
f1i 36 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL <.
\
4
Ventilação Geral c..
Para efeito do cálculo do calor metabólico, o "homem padrão" vem a ser: jovem; físico e saúde superiores
ao normal e aclimatado ao calor; peso: 70 kgf; altura: 1,73 m; superfície do corpo: 1,86 m2.
Para as mulheres, a emissão de calor atinge 85% destes valores; para as crianças, 75%.
A Tabela 3.3 apresenta indicação do suprimento de ar externo necessário por pessoa. de acordo com
o tipo 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 de jantar 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 ventilação geral consiste na movimentação de quantidades relativamente grandes de ar através dJ
espaços confinados, com a finalidade de melhorar as condições do ambiente graças ao controle da temperatura(
da distribuição 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
Restabelece, para isso, as condições desejáveis para o ar, alteradas pela presença do homem; pelo aqueci-
mento devido a equipamentos ou a condições climatéricas; ou pelo resfriamento do ar devido a certas instalações
ou ao clima. É designado também 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 ventilação natural consiste em proporcionar a entrada e a safda do ar de um ambiente sob uma
forma controlada e intencional graças a aberturas existentes para esse fim, como é o caso de janelas, porta!Í
e lantemins.
A ventilação natural é objeto das considerações que se fazem na elaboração do projeto de arquiteturi
e se baseia nas constatações de que:
. r
a)O fluxo de ar que penetra ou sai pelas aberturas de um prédio por ventilação natural depende:- da diferença entre as pressões existentes no exterior e no interior do prédio ou recinto;- da resistência oferecida à passagem do ar pelas aberturas.
c
... - - - -- - -- --
5~0
10-15
15-20
20-30
30-60
5-7.5
25-40
-Não se prevê uso de equipamento de limpeza de ar. O espaço não deve ser inferior a 150 pés\/pes~oa
ou IS pés'/pessoa.
..O limite inferior é o mínimo e o limite superior é o recomendado (Pany. F.. Indu.uriul Hygi~n(*
and To:xicology, 2ttdedition. Interscience Publishcrs. 1967).
Tabela 3.4 Padrões de ventilação geral
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
~
,.' !
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38 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
> 1.3-2.0H
H
a()~
Chaminé alta e entrada de ar peto t.to
DEFICIENTE
Chaminé com peqlJeno altura em relac;iro ao prédio: entrado pelo
teto e pelas Janelas
Fig. 4.1 Ventilação natural em prédio (ACGlH). Efeito de "tiragem" com chaminé.
b) A diferença de pressão é uma conseqüência da ação direta do vento sobre as paredes e coberturas e
da diferença entre as densidades do ar no exterior e no interior do prédio (efeito de chaminé).
As posturas municipais em geral estabelecem algumas exigências mínimas para orientação do projeto
arquitetõnico, entre as quais citamos:
- "A superfície iluminante 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 ventilação 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 diferença de elevação entre a altura média das tomadas e das saídas de ar (janelas) 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:- ventilação devida à ação do vento;
- ventilação devida à diferença de temperaturas;
- ventilação pela ação combinada da ação do vento e da diferença de temperaturas.
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, }anelas e lanternl?s deve ser feito procurando conseguir que os efeitos favoráveis à ventilação
devidos à açao do vento e da diferença de temperaturas se somem e não se contraponham.
Vejamos os três casos acima referidos:
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
voltadas, evidentemente, para o lado dos ventos predominantes (zona de pressão positiva).
As saídas de ar d.evem ser colocadaS\em regiões de baix~ pressão ex.terior, como por exemplo:- nas paredes laterais à fachada, que rec'e.be a ação dos v<;rttos predommantes;- na parede oposta àquela que recebe a açã~dos ventos predominantes.
As saídas podem consistir em lanternins e-clarabÓias ventiladas, 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 decurso das 24 horas diárias. Por isso, a ventilação natural pela 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 dos ventos locais e adotando-se
50% de seu valor como base para cálculo, pode-se determinar a vazão Q de ar (pés cúbicos por minuto)
que entra em um recinto através 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 grandeza rp é um fator que depende das características das aberturas. Pode-se adotar:
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 coso
PEQUENO COLCHAo
DE AR QUENTE
1-
AR QUENTE
62 coso
SAloA AO NlvE" OA "AJE ou fORRO.
REDUZo COLCHÃODE AR QUENTE
SUPERIOR.
FIg. 4.1 Casostípicos de ventilação natural em galpões.
211 coso
42 coso
72 COSO
:~:~~~::~MM ~g~~H'1'cJ~:~R
QUENTE.
52 coso
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JANE LAS NA MESMA ALTURA
E LANTER'flN.
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40 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 1,50 m, sendo a velocidade média sazonal do vento 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 pés2
A velocidade v é 0,5 x 2,0 m/s ou. 196,8 pés/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 densidade do ar quente faz com que o mesmo se eleve e tenda a escapar por aberturas colocadas
nas partes elevadas, em lanternins etc. Esse escoamento se realiza pelo chamado efeito de chaminé e proporciona
uma vazão dada por
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
verifica a maior vazão de ar por unidade de área. Quando as áreas não forem iguais, deve-se fazer uma
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40
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I 2 3 4 5
RELAÇ,!tOsArDA / ENTRADAOU VICE-VERSA
Fig. 4.3 Correção para o caso de aberturas de entrada
e saída desiguais (Fan Engineering, R. Jorgensen).
6
VENTILAÇÃO GERAL 41<.
correção. Faz-se o cálculo, considerando-se a menor das áreas de passagem do ar, e acrescenta-se um aumento (
de vazão que pode ser obtido com consulta ao gráfico da Fig. 4.3.
Assim, se a relação entre as áreas for 2, vemos que o acréscimo de vazão será de 27%, considerando-se
a área menor das janelas. '\
4.5 COMBINAÇÃODOS EFEITOS DA AÇÃO DO VENTO COM O EFEITO DE CHAMINÉ \
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(
duas vazões e obtém-se OT' Acha-se a relação entre Q" vazão produzida pela diferença de temperatura,
e QT' vazão total. Entrando-se no gráfico 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.
(
,
QT = Q. + Q,
EXERCícIO 4.2
Em uma pequena fábrica medindo 30 m x 10 m x 5 m existem equipamentos dissipando uma quantidade'
de calor 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 entrada é de 7 m2 (75,32 sq.ft) e a das aberturas de saída é de 12 m2 (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,? (- Oual a vazão correspondente à ação simultânea do vento é da diferença de temperaturas Q,?- Qual a vazão total real QT,? \
- A ação combinada do vento com a da variação de temperatura será suficiente para remover a quantidade
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
(
(
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Õ~5
1oI..J
Q~
i~4cr-u
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!:03
1-&
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I!Io :t101
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~:Sl
~i.
9-
(
\ ,
o 20 40 10 80
VAZ).O DEVIDAi\ DIFERENÇADE
TEMPERATURA í% DO TOTAL)
Flg.4.4 Correção dos efeitos combinados do vento e da diferença (
de temperaturas (Fan Engineering, R. Jorgensen).
100
--J
--
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V
/
/
1/
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J
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 achamos2,2comoo fator
QT
pelo qual deveremos multiplicar Q, para obtermos a vazão total real Qi,
QT, = 2,2 X 4.253 = 9.357 cfm
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 ventilação forçada no recinto, para atender à diferença15.151- 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 do Exemplo 4.2.
sendo
c,
Cp
p
- quantidade de calor a ser removida (Btulhora)
. calor específico a pressão constante = 0,24 Btullb. 'F
- massa específica do ar = 0,075 Ib/pé3
3.000x 60
Q=
0,24 x 0,075 x 60(91 - 80)
= 15.151 cfm
2. Vazão de ar devida à I?ressão do vento
Consideremos primeiramente os vãos das janelas de entrada e saída do ar como sendo iguais:
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= 164 ft/min
= 0,55x 75,32x 164= 6.794cfm
3. Vazão de ar devida à diferença de temperaturas pelo efeito chaminé.
Como vimos (fórmula 4.2)
Q, = 9,4 . A . Vh (T, - T,) (h. em pés)
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. Correção da vazão devida ao vento levando em conta que as aberturas de entrada e saída são desiguais.
A, (área de saída)
A, (área de entrada)
129,12 = 1,714
= 75,32
Entrando com este valor no gráfico da Fig. 4.3, vemos que a percentagem de aumento 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,) devida à ação simultãnea do vento e da diferença de temperaturas
QT = Q;+ Q, = 8.153 + 4.253 = 12.406 cfm
6. Relação entre
Q
Q,
, T
~.i
:1,I
III
I.
I
I;
I'
,
i
~ !
II
: I
1
1
'
II"
i,
~
5
Psicrometria
Psicrometria é o estudo das propriedades e características do ar e da determinação das mesmas.
Em Ventilação Industrial são feitas referências ou utilizadas grandezas denominadas psicrométricas, razão
pela qual serão apresentadas as informações que se seguem. Em instalações de conforto ambiental e ar
condicionado, a psicrometria se acha sempre presente na elaboração de projetos e na execução e manutenção
das instalações. Rememoraremos algumas noções que explícita ou implicitamente se acham contidas na essência
das questões relacionadas com o resfriamento e o aquecimento do ar, umidificaçãq e desumidificaçãQ etc.
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 uma substância, 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 possui mais do que um corpo 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 fluido 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
contendo água fria. Podemos derreter um pedaço de parafina na água do recipiente 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
cavidade e nela despejemos a água a ferver do pequeno recipiente. A fusão do gelo, de início, é rápida,
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 água fervendo 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 de ser, um estado, um grau, uma intensidade de calor no corpo.
11
I
I~I
111:1
5.1.2 Unidade de quantidade de calor
~I!" i
Usam-se as seguintes unidades para medir a quantidade de calor:- Quilocaloria (kcal ou Cal): é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 quilograma
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
- BritishThermal Unit (Btu): é a quantidade de calor necessáriapara elevar a temperatura de uma \,
libra de água de 63'F a 64'F (14,5 a 15,5'C).
1 Btu correspondea 0,252kcalou a 1.055r '
1 kcal corresponde a 3.968 Btu
1 Btullb/'F corresponde a 1 kcal/g/'C
- Termia é igual a 1()6cal = 1()3kcal.
- 1kcal = 4,1866kJ(quilojoule)= 4.186,6J = 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 temperatura AT (
correspondente, isto é,
\
[ C" ~ I (k~ooBwrB Is.' I.
I
5.1.4 Calor específicoc de uma substância
É a razão entre a capacidade térmica do corpo dela constituído e a massa m do corpo considerado (
(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 igual a 1 kcal/kg/'C, ou 1 BtullbJ'F, ou 1 callg/'F.
No Sistema Internacional (SI) a unidade é joule por quilograma por grau Celsius (J/kg'C).
5.1.5 Modalidade de calor específicodos gases
Para os gases, há dois calores específicos a considerar:
- Calor específico a volume constante c.: representa a energia térmicaaplicada na elevação da temperatura,
isto é, no aquecimento do gás, conservando-se constante seu volume. Para o ar e gases diatômicos,
c. = 0,0939 kcal/kg'C = 0,1689 Btullb'F.
- Calor específico a pressão constante cp: representa a energia térmica aplicada ou fornecida ao gás
para produzir aquecimento (elevação de temperatura) e também trabalho de expansão, conservando-se
constante a sua pressão.
Para o ar e gases diatômicos,
cp = 0,1321 kcallkg'C = 0,2375 Btu/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.
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'IIII!,
46 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Para o ar e gases di atômicos secos,
Cp 0,1321k=-=-=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
físico de mudança do estado líquido para o estado gasoso.
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 velocidade de evaporação varia diretamente:
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, deste mesmo vapor na atmosfera. Para que um líquido possa vaporizar, é preciso que a atmosfera reinante
não esteja saturada desse mesmo vapor; em outros termos, é necessário que a pressão h, do vapor já existente
na atmosfera seja inferior à tensão elástica máxima h.ma. do mesmo, na mesma temperatura.
Portanto, a evaporação depende da diferença 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 industrial, para se conseguir maior rapidez na operação procura-se obter pressões
reduzidas, isto é, vácuo parcial na câmara de secagem, com o que a vaporização se realiza em temperatura
de tal modo baixa, que não produza dano ao produto em fabricação.
O calor necessário para a vaporização no fenômeno da evaporação é subtraído do meio ambiente ou
dos corpos circundantes. Em conseqüência disso, o meio ou os corpos resfriam-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 conseguir evaporar o suor e portanto baixar a temperatura da pele que as pessoas 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 eleve. Assim, no caso da água, se tivermos uma pressão p = 2 atm, t será 120'C; se p = 3 atm, 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 pressão de 17,4 mmHg (0,236 mca), a água tem seu ponto de ebulição igual a 20'. Se
a pressão for de 31 mmHg (0,421 mca), 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
perceptível e mensurável, e por isso o nome sensível.
Calor latente é o que causa mudança de ~stado físico sem alteração na temperatura e pressão. Chama-se
também calor de vaporiz,ação. O calor sensível corresponde à quantidade de calor necessária para mudar
a temperatura, sem que ocorra mudança do estado físico.
Tabela 5.1 Temperatura de ebulição da água em 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 quantidade de calor absorvida pela unidade de massa desse líquido para que o mesmo
se transforme 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 vaporização é, por assim dizer, libertado: é o
calor de 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 um termômetro,
como a 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
em realizar a mudança de estado da mesma, de líquido para vapor. Dizemos que o calor se acha sob a
forma de calor latente, isto é "oculto" na água.
O líquido, para chegar a vaporizar, necessita receber uma quantidade total de calor, que resulta da
soma do calor sensível graças ao qual sua temperatura se eleva, com o calor latente, com o qual se realiza
a vaporização.
O vapor gerado possui essas duas parcelas de calor, sendo a quantidade de calor latente maior que
a de calor sensível. Por exemplo, a 15'C e sob a pressão absoluta de 17,4 mm de coluna de mercúrio (0,236
roca), a água possui 15,04 kcal/kg de calor sensível, 588,80 kcaVkg de calor {atente, e portanto 603,84 kcaVkg
de calor total.
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
1 8tu = 0,252 kcal
1 kcal = 4,20 kJ
ou ainda,
970 Btu/lb.
No caso do ar, essas considerações podem aplicar-se à umidade nele contida.
Quando ocorre evaporação da umidade no ar, sem que sua temperatura esteja aumentando, está sendo
agregado calor {atente ao ar.
Quando se remove calor latente, o conteúdo de umidade diminui (e vice-versa), porém a temperatura
do ar se mantém constante.
Podemos, pois, dizer que quando se procede a uma condensação da umidade do ar, sem alterar sua
temperatura, está se extraindo calor latente do mesmo.
O corpo humano emite e recebe do exterior calor sensível e calor latente, que é o calor necessário
paravaporizar o suor e a água da respiração. Cada grama de suor evaporado resfria a pele de aproximadamente
536calorias (ver Tabela 5.2).
Calor total = Calor sensível + Calor latente.
A quantidade de calor sensível é 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 kg ou lb;
= calor específico (kcallkg.'C) ou Btu/lb.'F. Para água, c
= temperatura no estado final ('C ou 'F);
= temperatura no estado inicial ('C ou 'F).
A quantidade de calor latente é dada por
= 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
,I ~
J!
m:
I
'111
I
I
'I~
I
h".'
~ I
li 1
Im~
.
i'
:11 t
~'
48 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
PSICROMETRIA 49 (
Tabela 5.2 Entalpia do vapor saturado seco de água em função da temperatura
Observação: I kJlkg = 0,238 kcallkg = 0,424 Btullb1 Btullb = 2,32 kJlkg
1 kcallkg = 4,20 kJlkg
sendo
À = calor latente de vaporização ou condensação, kcallkg ou Btullb.
r
- Irradiação ou radiação. Sob a forma de energia radiante, por ondas do gênero das eletromagnéticas.
Não há transporte de massa, e a propagação se realiza até no vácuo, e, quando no ar, não o aquece <-
diretamente. Ao atingir uma superfície ou massa densa, a energia radiante se transforma em calor.
- Conveeção.O 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 propaga-se então como que por correntes de ar, de água ou outr() fluido que esteja \
sendo aquecido. E o que ocorre no ar ambiente de um recinto aquecido por radiadores. No radiador
ocorre condução térmica, mas o ar aquecido pelo radiador transfere 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. (
- Condução. 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 um corpo para outro contíguo, ou de um corpo para o ar parado que o envolve.
Em unidades do Sistema Internacional, temos
'11
Q joules (J)
m... kg
c J Ik g.'C
1 kcal = 4,1866kJ
À = Jlkg.
5.1.10 Intensidade de calor
\
Como não se pode medir diretamente o calor como energia em si, mede-se o nível de intensidade
docalor,e o mesmose designapor t,::mperatura. '
Conversão de escalas termométricas para medição da temperatura.
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 pressão
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 nível médio do mar).
5.1.9 Transmissão de calor
Acrescentamos mais alguns dados ao exposto no item 3.2.
O calor se transmite ou propaga das seguintes maneiras:
(
r <> -; (-F - 32) I'F = + ('C + 32) I 5.6 I
5.1.11 Temperatura de bulbo úmido
É obtida com um termômetro em cujo bulbo é colocada uma gaze umedecida e que se faz girar ou
sacudir, provocando a evaporação da água colocada na gaze. Pode ser determinada também com o psicrômetro, I
instrumento que se vê na Fig. 5.1.
5.1.12 Umidade absoluta
É o peso real da umidade (ou vapor d'água) contida em um m3, pé3 ou lb de mistura de ar.
Em ar condicionado, é expressa em grãos por libra ou grãos por pé cúbico (grainslcf).
Ilb contém 7.000 grãos
1 kg contém 15.542 grãos
5.1.13 Umidade relativa
É a relaçãoentre o peso de vapord'água d existenteem 1 kg (ou 'I mJ)de ar úmidoa uma determinada'
temperatura e o peso da umidade d'al gue 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 existente em certo volume (ou peso de ar), a uma determinada temperatura, e a pressão 1
de vapor d'água 11..., que deveria existir se a mesma quantidade de ar estivesse saturada à mesma temperatura".
\
[u~ = ~ = h-I I 5 1 I~ ~ .
{
A umidade relativa é também designada na prática por grau higrométrico ou grau de saturação do ar.
- ~
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 1 073,6 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
50 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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!
1
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 temperatura
Exemplo: 60'F (coluna do meio) = 15,6"C
60'C (coluna do meio) = 14O"F
5,1.14 Ponto de orvalho
PSICROMETRlA 51
É a temperatura sob a qual o vapor d'água contido na atmosfera condensa. Percebe-se que o pont!>
de orvalho num ambiente foi atingido 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
líquida que exerce em sua base a pressão considerada. Ao nível médio do mar a pressão atmosférica éiguala .
H~ = 1,033 kgf . cm.,2 = 14,7 psi (pound per square inch) = 10,33 mca (metros de coluna de água
ou 100 kPa (quilopascal) ou 34 pés ca ou 760 mmHg.
Fig. 5.1 Psicrómetro.
'
1,,1 il
,
i
'~ 'li
,:1 ;~I
._ll ~
"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
2,837 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 61,7 143 289,4 109,4 229 444,214,4 58 136,4 62,2 144 291,2 110,0 230 446,015,0 59 138,2 62,8 145 293,0 110,6 231 447,815,6 60 140,0 63,3 146 294,8 111,1 232 449,616,1 61 141,8 63,9 147 296,6 111,7 233 451,416,7 62 143,6 64,4 148 298,4 112,2 234 453,217,2 63 145,4 65,0 149 300,2 112,8 235 455,017,8 64 147,2 65,6 150 302,0 113,3 236 456,818,3 65 149,0 66,1 151 303,8 113,9 237 458,618,9 66 150,8 66,7 152 305,6 114,4 238 460,419,4 67 152,6 67,2 153 307,4 115,0 239 462,220,0 68 154,4 67,8 154 309,2 115,6 240 464,020,6 69 156,2 68,3 155 311,0 116,1 241 465,821,1 70 158,0 68,9 156 312,8 116,7 242 467,621,7 71 159,8 69,4 157 314,6 117,2 243 469,422,2 72 161,6 70,0 158 316,4 117,8 244 471,222,8 73 163,4 70,6 159 318,2 118,3 245 473,023,3 74 165,2 71,1 160 320,0 118,9 246 474,823,9 75 167,0 71,7 161 321,8 119,4 247 476,624,4 76 168,8 72,2 162 323,6 120,0 248 478,425,0 77 170,6 72,8 163 325,4 120,6 249 480,225,6 78 172,4 73,3 164 327,2 121 250 48226,1 79 174,2 73,9 165 329,0 127 260 500
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52 VENTILAÇÁO INDUSTRIAL 53 fPSICROMETRIA
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 fluido. Traduz a medida de seu calor total.
Encontram-se tabelados valores da entalpia, às vezes designada por calor IOlal, em função da temperatura,
para o vapor saturado seco (Tabela 5.4).
Pode-se calcular a variação da entalpia, quando ocorre apenas uma variação de temperatura, 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 Leis dos gases
,L' Lei: lei de Gay-Lussac
"Os volumes ocupados por uma mesma massa de gás, sob pressão conslante, são diretamente proporcionais
às temperaturas absolutas." Esta lei é também conhecida como lei de Charles.
I ~-~I G
)
TI = I1+ 273'C T2 = 11+ 273'C
2.' Lei: lei de Gay-Lussac (também chamada lei de Amonlons)
..As pressões adquiridas por uma massa de gás sob volume conslanle são proporcionais às suas temperaturas
absolutas. "
I ~-~I G
Pode-se escrever sob outra forma, muito usual:
I P = P. (! + aI) G
sendo
a = ~ = O,003666'C.1
273
a tem o mesmo valor para todos os' gases ditos perfeilos.
3.' Lei: lei de Boyle-Mariolle
.-.
Peso do vapor Entalpia da mistura
Temperatura
satugdreso
Entaia do de 1 lb de ar seco
vapor turado com vapor saturado
'F "C grãosllb gIkg Btullb kJlkg Btullb kJ/kg
40 4,44 36,49 5,21 5,662 - 13,16 15,230 - 35,4241 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 - 37,6143 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 - 44,6849 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 - 48,5252 11,11 57,82 8,26 8,945 - 20,80 21,436 - 49,85
53 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 - 64,7763 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
5.1.20 Volume de ar para remover calor 11ente
Neste caso, determinam-se:
1.' Quantidade de calor latente, C'ate... (Btu/h)
2.' Grãos por lb de diferença de conteúdo de umidade do ar exterior e do ar interior nas condições
fixadas pelo projetista para a exaustão.
3.' Calcula-se a vazão Q(p.ra removerc.lor, ). pela fórmula 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 retirar da água a O"Cpara formar uma tonelada de gelo a O'C,
em cada 24 horas".
1 TR corresponde a 3.333 kcal por hora
1 kcal 3",9685 Btu
1 TR 12.000Btu/h(toneladaslandardcomercial
americana de refrigeração)
5.2 CARTA PSICROMÉTRICA
5.2.1 Significadoe emprego
O diagrama ou carta psicrométrica relaciona várias grandezas que se consideram em instalações de ventilação
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.
Existem diversas cartas psicrométricas, publicadas pela Carrier, pela Trane Company, por outras empresas
fabricantes de equipamentos de ar condicionado e pela ASHRAE (American Society for Heating, Refrigerating
and Air Conditioning Engineers, lnc.)
As grandezas representadas nas cartas costumam ser:
a) temperatura lida no termômetro de bulbo seco (TBS);
b) temperatura lida no termômetro de bulbo úmido (TBU);
c) umidade relativa (UR). É determinada a partir dos itens a e b;
d) umidade específica, expressa em grãos de umidade por lb de ar seco ou gramas de umidade por kg
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 kg de 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", isto é, pressão reinante sobre a água numa determinada temperatura, abaixo da
qual a mesma entra em ebulição. É expressa em polegadas de coluna de mercúrio ou mm de coluna
de mercúrio.
~
o
~~
"r"4~~0
00 8&(~
u"'''o'
oo
:"
=1t
~..
e
õADO
TEMPERATURA
80°F
26.7° C
DE BULBO SECO
Flg. 5.1 Indicação quanto ao modo de utilizar a carta psicrométrica da Trane Company.
PSICROMETRIA 59
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CQ
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115
110°F
43,30C
Consideremos a carta psicrométrica da Trane Company (Fig. 5.2).
Conhecidas duas grandezas, podem-se, pela carta, achar todas as demais. Na carta encontram-se as
seguintes escalas:
- linha de temperatura de bulbo seco; (1)
- linha de umidade específica (grãos de umidade por Ib de ar seco; (2)
-linha de umidade relativa (%); (3)
-linha de temperatura de bulbo úmido; (4)
- linha de volume específico (pés cúbicos por lb de ar seco); (5)- escalasde entalpias (Btullb de ar seco e umidade combinadas); (6)
- escala de temperatura do ponto de orvalho; (7)- escala de pressão de vapor; (8)- escala de razão entre calor sensível e calor total Q/Q,. (9)'
5.2.2 Emprego da carta da Trane Company
Para uma melhor compreensão das vantagens da utilização da carta psicrométrica, consideremos a Fig.
5.2, na qual se acham indicadas as escalas mais usadas em Ventilação Industrial. Façamos um exemplo
numérico. O leitor poderá orientar-se pela carta, Fig. 5.2, e passar depois para a Fig. 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, entre outros valores, os seguintes (Figs. 5.2 e 5.3):
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0,67 X grãos de diferença de
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61 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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TEtl,~:TURA DEB~~~ SECO°c 0;825
VOLUME ESPEciFICO m3/~o
Flg. 5.5 Carta psicrométrica da Carrier.
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0,87'5
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0,850
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.
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10,3 t/Kg DE AR sECO
PSICROMETRIA 63
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T&S TBS
Flg. 5.7 Adição decalor latente: umi.
dificação.
Flg. 5.8 Remoção de calor latcn-
tc: desumidificação.
5.2.4 Aquecimento e resfriamento do ar
Quando se adiciona calor sensível ao ar, sua temperatura se eleva, isto é, o ar se aquece sem que
o conteúdo de umidade absoluta seja alterado (Fig. 5.9). A umidade relativa porém varia, pois passamos
deumponto da curvaA de umidaderelativaUR, para a curva B de umidaderelativaU'R'. ,
Observa-se na Fig. 5.9 que o ponto de orvalho PO não muda quando se adiciona calor sensível, mas
a TBS 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 os pontos A e B se acham em curvas de UR diferentes. Diminui
também a TBS.
5.2.5 Resfriamento com desumidificação
Em instalações de ar condicionado, para se conseguir obter uma temperatura de bulbo seco mais baixa,
toma-se necessário recorrer a um resfriamento com retirada de calor senslvel e também de calor latente.
Para conseguir o resfriamento usa-se uma serpentina de resfriamento (com água gelada em circulação,
por exemplo) ou sistema de ciclo térmico de um gás refrigerante (Freon).
Consideremos a Fig. 5.11.
As condições iniciais do ar correspondem às do ponto A, com calor total C" temperatura de bulbo
seco 11'umidade relativa UR", ponto de orvalho PO" e calor latente C/. Pretendemo~ que a nova temperatura
de bulbo seco venha a ser ~, correspondente a um calor total C'2' Trata-se de passar do ponto A ao ponto
C.
Pelo ponto A traçamosuma reta vertical,e pelo ponto C, uma horizontal.As duas se encontramem
B.
o segmento AB indica a quantidade de calor latente C/ a remover, e o segmento CB, a quantidade
de calor sensível C. a retirar.
Vemos que o ponto B se situa na curva de umidade relativa URB, e C, na URc.
A variação de calor total, ou seja, da entalpia, isto é, da quantidade total de calor removido, é a
hipotenusa CA do triângulo ABC, isto é
C, = C/I - C'2
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Flg. 5.9 Adição de calor sensível:
aquecirnen/odo ar.
Flg. 5.10 Remoção de calor sensí-
vel: resfriamento do ar.
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64 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL "
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Ct, - Cti = Ct
- ESCALA DA RELAÇÃO ENTRE
CALORSENSlvEL E CALORTOTAL
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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 ou determinar no gráfico o s~ento C/I - CI2 = C.
Liga-se C a A por uma reta, que determina, na escala correspondente o valor % ...!.... ~
Como se conhece C" calcula-se então C,.Com C, e C, teríamos evidentemente o calor latente
C, = C, - C,
5.2.6 Resfriamento evaporativo
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o processo de resfriamento industrial segundo o qual se retira do ar calorsensívele calor latentee
se adiciona umidade denomina-se resfriamento euaporativo.
Para realizar esse tipo de resfriamento, o ar deve ser insuflado através de um chuveiro ou de água
pulverizada por aspersores. Ao atravessar a água pulverizada 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
mais frio e mais úmido.
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flg. 5.13 Fig.5.14 \
EXEMPLO5.8 {
Aquece-se ar, a 1 atm, de 4O-F (4,4"C) T, (temp. de bulbo seco) e 35'F (l,7'C) Tu (temp. de bulbo
úmido), até a temperatura de 70'F (21 ,1"C) T,. \
Achar, pela carta psicrométrica da Carrier:
a) a umidade relativa e a absoluta antes e depois do aquecimento;
b) a temperatura do ponto de orvalho antes e depois do aquecimento;
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'F é aquecido ao estado 2 T,
4,4"C
T '" 35'F
I 1,7"C
= 70'F
21,1"C
a) Um / Umidade absoluta antes do aquecimento
Pela carta psicrométrica (CP) da Carrier, achamos à direita V,In/ = 0,0034 lb de vapor d'água por Ib
de ar seco. Achamos também, para a umidade relativa antes do aquecimento, U..,/ = 70% (Fig. 5.13). .
Depois do aquecimento, estado 2. (
Com os valores T, = 70'F e Vub, = O,OO34lb de vapor d'água por Ib de ar seco, seguindo horizontalmente,
obtemos na curva de umidade relativa
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
para o ponto de orvalho, o valor 30,S'F
(
r Pai = 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 esquerda, temperatura de bulbo úmido igual 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, em seguida, pela reta inclinada
até o valor de
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66 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
'"
0,0034
0,0034
Fig. 5.15 Fig. 5.16
v"'. = 12,65 pés3/1b
De modo análogo, com T, = 70"F e V"1z = 23%, obtemos:
VlU'2= 13,38 pés3/1b
e) Conhecemos o valor da pressão de vapor d'água saturada a 4O"F, e que é de 6,35 mmHg (dado do problema)
Queremos 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.
EXEMPLO 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 linha inclinada até a escala de entalpia de
saturação, achamos
C'l = 20,7Btullbde ar seco
C'I = 13,5Btullbde ar seco
o calor consumido foi
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E = C'l - C,. = 20,7 - 13,5 = 7,2 Btullb.
A quantidade de calor insuflado é dada por q, = 4,5 . Q . E (ver fórmula 5.20). Se insuflarmos, por
exemplo, 10.000 cfm 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
deve ser adicionado por libra de ar fornecido, e quanto calor será necessário para produzir essa evaporação
(por libra de ar seco)?
Solução
Para obter uma umidade relativa de 60% no ar aquecido, nos termos do exemplo 5.8, deveremos ter
uma umidade absoluta de V'h'3 = 0,0094 lb de vaporllb de ar seco (Fig. 5.18).
Como temos
VOh'l= 0,0034 Ib de vaporllb de ar seco, teremos que fornecer
b.Voh, = 0,0094 - 0,0034 = 0,006 Ib de água/lb de 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, necessitamos de C = 0,3 Btu Ib de ar seco para evaporar a umidade. Este valor é obtido
na carta 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 relativa 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 umidade absoluta e a relativa antes e depois do resfriamentoj
b) a temperatura do ponto de orvalho antes e depois do resfriamento;
c) a temperatura de bulbo úmido do ar resfriado;
d) o volume específico do ar antes e depois do aquecimento (baseado em 1 libra 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
mercúrio (17,8 mm de mercúrio), qual será a pressão parcial de vapor nas condições finais, isto é, sem
saturação?
Solução
São dados:
Estado iniciall
T,; = 3O"C(86"F)
Tu; = 22,8"C (73"F)
Com o resfriamento, obteremos o estado final 2
T'I = 23,9"C (75"F)
0,0094
0,0034
70°F Fig. 5.18
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68 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
GRÃOS DE UMIDADE POR RbDE
AR SECO
0,006 11>DE ÁGUA/tI> DE
AR SEGO
~ DE ÁGUA POR 11>DE
AR SECO Flg. 5.19
a) Umidade absoluta antes do resfriamento Uob'.
Pela carta psicrométrica da Carrier, ,achamos à direita a umidade absoluta ou específica U.b,. = 0,0146
lb de umidade por lb de ar seco.
Achamos também a umidade relativa antes do resfriamento, pela curva de UR que passa pelo 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, determinamos 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 após o resfriamento (Fig. 5.22)
Entrando na carta com os valores 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 13,56 pésflb.
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"do a umidade relativa do
ar for de 7S% e não de 100%, como ocorre quando o ar se acha saturado de umidade. Queremos,
pois, obter Pua2.
A umidade relativa sendo 7S%, podemos escrever:
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PSICROMETRIA
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0,0146
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(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,
PU8l.sB'urado = 0,69"
Logo,
PU8/.= O,7S x 0,69" = 0,53S polHg = 13;6 mmHg.
EXEMPLOS.U (
Considerando o exemplo 5.11, deseja-se saber qual a quantidade de calor que deverá ser extraída quando
ascondições iniciais forem T" = 3O'C(S6'F) e T. = 22,S'C (73'F), para que se obtenha a condição T" = 23,90{'
(75'F).
Solução
Entrando na carta com os valores T" = S6'F e 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'F em M. ,
Seguindo as linhas inclinadas, que passam por P e M respectivamente,obtemos, na escala da entalpia
de saturação, as quantidades de calor
\
C'I = 36,7 Btuflb de ar seco
C'2 = 33,S Btuflb de ar seco
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70 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
A quantidade de calor C extraída corresponde à variação de entalpia E
C = E = C'l - C,z = 36,7 - 33,8 = 2,9 Btullb de ar seco.
A quantidade de calor total retirado C, pode ser calculada também pela fórmula:
I C, = 4,5xQxE I I~
sendo
C,
Q
E,
= 'a quantidade ~I de calor removido do recinto em uma hora (Btu/h);
= a vazão de ar insuflado em cfm para se obter Tq = 23,9"C(75'F);
= entalpia por lb de ar seco.
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.
4,5 x E
Se dividirmos C, por 12.000 obteremos o número de toneladas de refrigeração correspondentes à quantidade
de calor que pretendemos remover
162.000-......
12.000
13,5 TR.
EXEMPLO 5.13
Consideremos o' mesmo problema do exemplo 5.11. Desejamos uma umidade relativa 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, deveremos ter uma umidade absoluta de
U.b'3 = 0,0112lb H20/lbde ar seco
Uabq = O,Ol46lb Hpllb de ar seco
Variação de umidade absoluta:
U.b, = 0,0146 - 0,0112 = 0,0035 Ib Hpllb de ar seco.
A este valor U.b, corresponde, na escala de grãos de umidade por Ib de ar seco, o valor de 25 grãos
de umidade por Ib de ar seco e que devem ser removidos.
Entrando no gráfico da Carrier, indicado na Fig. 5.26, com o valor 0,0035 Ib HzO/lb de ar seco, vamos
até a curva de 60% de U,d e obteremos o ponto N.
A curva que fornece Btullb e passa por N corresponde a 0,18 Btullb de ar seco.
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Fig. 5.25
0,0146 1b "20 POR '11 DE AR SECO
0,0112 111"20 POR ..til DE AR SECO
75.1'
PSICROMETRIA 71
OE AR
SECO
O,0035RII DE ÁGUA/lb DE AR SECO
Ib DE ÁGUA POR 111DE AR SECO
Fig. 5.26
EXEMPLO 5.14
O total de calor sensível liberado em um recinto é de 130.000 Btulh. A temperatura de bulbo seco
do interior 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 temperatura do ar no recinto (,C);
I, = a temperatura do ar exterior (,C);
Q = a vazão de ar (mcm, metros cúbicos por minuto).
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
Aplicando, por exemplo, a expressão 5.17, teremos:
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
cfm. O interior deve ser mantido a 80'F (27"C) e o ar penetra nele com a temperatura de 6Ü"F (15,6"C).
Qual a quantidade de calor que pode ser absorvida pela circulação do ar?
Solução
A quantidade de calor sensível a ser rem.ovida pelo ar pode ser calculada pela fónnula 5.17.
C, = 1,08Q(li - I,) = 1,08 x 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 15.000 cfm.
Q = 15.000 cfm
As condições do recinto são:
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72 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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Ventilação Geral Diluidora Obtida
Mecanicamente
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É usada quando a ventilação natural não possuir condições de confiabilidade e eficiência para atender (
à vazão, temperatura e umidade desejadas.
6.1 INSUFLAÇÃO MECÂNICA E EXAUSTÃO NATURAL
Nesta modalidade de ventilação geral diluidora, um ou mais ventiladores enviam ar exterior para o (interior do 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
do ar insuflado do que no caso da ventilação natural. Usa-se, também, quando é necessário impedir que (
o arcontaminado 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,maior que a do ambiente exterior p" Deve-se portanto verificar inicialmente a necessidade e a conveniência (de manter a pressão do ambiente acima da pressão externa ou dos ambientes adjacentes, pois o ar expelido,
poderá ser 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 ventilador numa plirede, a fim de que a tomada f
de ar se efetue livremente. Quando for necessário fazer-se uma tomada de ar em local afastado, deve-se ~
instalarum duto ou plenum até o ventilador, ou do ventilador até o recinto. É necessário, em qualquer
caso,garantir um fluxo de ar adequado, livre de concentração anormal de agentes contaminantes externos, (
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- Temp. bulboseco = 82'F
- Temp. bulboúmido = 68'F
e as condições do ar insuflado são:
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- Temp. bulboseco = 54'F
- Temp. bulboúmido = 43'F
VENTILADOR AXIAL
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Solução
Pela carta psicrométrica, temos nas escalas inclinadas que dão a entalpia de saturação (calor total):
- para as condições do recinto (82'F e 68'F): entalpia = 37,5 Btullb- para as condições do ar insuflado: entalpia = 17,2Btullb
A variação de entalpia do ar de insuflamento será
E = 37,5 - 17,2 = 20,3Btullbde ar seco,
'.
O calor total (para os 15.000 cfm de ar) se calcula pela fórmula 5.20
c, = 4,5' Q . E
ou seja, \
C, = 4,5 x 15.000x 20,3 = 1.370.250Btulh.
Para termos o número de toneladas de refrigeração, deveremos dividir esse valor por 12.000:
1.370.250 = 114 TR.
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74 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 superiorno recinto;
b) não há possibilidade de se colocarem aberturas nas outras paredes, de modo que a saída 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, eventualmente, ocorra o contrário.
Embora em geral seja de menor custo que a insuflação mecânica, esse sistema não permite um controle
adequado da qualidade do ar que penetra no recinto, salvo se forem utilizados filtros nas entradas de ar.
Usa-se esse método na ventilação de sanitários, de cozinhas, além, naturalmente, na de muitos recintos
industriais onde não há poluentes em grau de toxidez inaceitável.
Na ventilação por exaustão, como dissemos acima, estabelece-se no recinto beneficiado uma pressão
menor que a do ambiente exterior. Deve-se previamente verificar se há conveniência ou mesmo necessidade
de manter a pressão do ambiente abaixo da pressão externa ou dos ambientes adjacentes. A tendência é
de que o ar dos compartimentos vizinhos entre no recinto pelas portas ao serem as mesmas abertas.
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 necessário, aberturas de admissão de ar em paredes externas, a fim de que a tomada de ar se efetue
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 necessária 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 filtros 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 nível o mais alto possível em relação ao piso. Quando não for possível a utilização da parede
oposta à da admissão do ar, deve-se considerar a utilização de redes de dutos.
A Fig. 6.3 mostra um ventilador de cobertura no qual o motor fica isolado do ar removido e é ventilado
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 1.000 a 14.000 mJ/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
Motor externamente à corrente de ar
Sarda tipo venturl favorece o
escoamento de dentro para fora
Suprimento de ar para o motor
Sustentação do motor formada
por amortecedores o ar da ventilação do motor
é Induzido a sair
Roíor de ventilador para
pressões moderadas
Tubo de suporte
Flg. 6.3 Ventilador de exaustão para cobertura - The Loren Cook Company- Berea, Ohio, USA.
de 70 mm ca. A GEMA os fabrica para vazões de 70 mJ/min a 250 mJ/min em poliéster reforçado com
fibrade vidro (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 diretamente no recinto, quer seja atuando através de sistemas de dutos.
Consegue-se, assim, uma ventilação mais controlável tanto em relação à qualidade do ar que entra,
quanto à distribuição do mesmo no recinto.
Trata-se, portanto, de um sistema misto de ventilação, que utiliza a combinação de ventilação por insufla-
mento e por exaustão.
Quando ocorre passagem direta do ar de uma abertura de admissão para a saída, causando a estagnação
do ar em parte do ambiente ventilado, diz-se que ocorre curto circuito de ar. O sistema misto consegue,
quando bem projetado, evitar essa circulação "parasita" do ar.
Tratando-se de um sistema mais dispendioso que os anteriores, o sistema misto, evidentemente, só deverá
ser adotado quando a ventilação não puder ser resolvida satisfatoriamente por um deles isoladamente.
A Fig. 6.5 apresenta indicações da ACGIH quanto a localizações inadequadas e adequadas dos ventiladores,
para diversas hipóteses com relação à entrada de ar no recinto. Vê-se que a utilização de uma câmara grande
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,
igual ou menor que a reinante no exterior.
Na Fig. 6.6 percebem-se situações satisfatórias e situações insatisfatórias devido â formação de "regiões
mortas", isto é, de estagnação.
A instalação de insuflação e exaustão mecânicas em sua forma mais completa pode permitir a captação
do ar em local não-poluído, realizar a filtragem do mesmo, caso necessário, e realizar o insuflamento em
"bocas" dispostas convenientemente ao longo de um ou mais dutos (Fig. 6.7).
O ar contaminado no recinto poderá ser lançado no exterior livremente, em certos casos, por ventiladores
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Flg. 6.4 Insuflação e exaustão mecâni-
cas.
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16 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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Entrada de ar
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LOCAlIZACÕES INADEQUADAS PARA OS VENTILADORES
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Melhor entrada
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800 entrada
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LOCALIZAÇÕES ADEQUADAS PARA 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 entra ins\lflado. e de Q..ldna vazão de ar exaurido. A pressão
p, no recinto dependerá da relação entre Q.., e Q",ldu'Assim, se
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Qr"' > QJaitla
Qenf = Qsalda
Qen, < QJalda
p, > Pm
p, = Pm
p, < Pm
sendo Pm a pressão reinante no exterior
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Em muitos casos se considera Q,n' = 1,15 Q..ldn
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AR INSUFLADO
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VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE
AR INSUFLADO
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porcima e saído
parede oposta
Lateralmente ]) '"'\Vt ~ZON.J\I' ~'"'\- ))./'JIMORT~ ~/_j Tetot comgrade total
Transversalmente
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(Anemostoto)
E.oustôo pelo
teto
Conduçõo de
cimo poro cimo
lateralmente
Alimentoçõo de
cimo paro baixo m [U] Transversoldireta
Entrado lateral
por cimo e saída
por baixo Jf)\'\'\'\'-/..IJ./
Pelo teto com
aerofuse de
entrado e retorno
FIg. 6.6 Alternativas de insuf]ação de ar em um recinto.
TOMADA
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Flg. 6.7 Ventilação geral diluidora completa (mista).
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78 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 escritórios 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 primeira solução é a climatização do ar, ou seja, a execução de uma instalação que renove e filtre
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 são atendidas, como já foi mencionado, 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 instalações de médio e grande portes
são da alçada de firmas especializadas em ar condicionado. A Fig. 6.8 mostra um self container ou condicionador
de ar tipo gabinete, da Hitachi - Line Industria Elétrica S.A. Os modelos com condensação a ar vão de .
14.200 kcal/h até 39.900 kcallh, e os de condensação a água vão de 15.800 kcal/h até 61.800 kcallh.
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 instalação,de ar condicionado, mas
pode ser a maneira de, economicamente, estabelecer condições ambientais de trabalho razoáveis. Alguns
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Flg. 6.8 Condicionador de ar tipo gabinete, com COD'
densação a água, da Hitachi. (I) Saída do ar cQndicio-
nado - a direção de saída do ar pode ser regulada.
horizontal ou verticalmente pelo simples posicionameD'
to das venezianas direcionais. (2) Tampa do comparo
timento do ventilador - Pode ser facilmente removida.
(3) Gradil de entrada do ar - Pode ser facilmente
removido. (4) Tampa do painel de controle - De fácil
acesso ao painel de controle. proporcionado pelo fecho
magnético. .
(5) Tampa do compartimento inferior - pode ser facil'
mente removida. retirando-se os parafusos da parte !u.
perior da tampa. facilitando o serviço de manutençao.
(6) Câmara de condicionamentodo ar - Totalmente
isolada térmica e acusticamente. (7) Abertura paraT
mada do ar exterior - Pode ser instalada a tomaa ,
de ar exterior. tanto pelo lado esquerdo ou direito do
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 designam como instalação para controle do calor. Conforme as circunstâncias, pode-se realizá-Ia
por um ou mais de um dos processos de ventilação por diluição que acabamos de examinar.
6.4.2 Condições a serem atendidas
Na ventilação de ambientes normais ou onde se possam concentrar muitas pessoas (auditórios, salas
de reunião, salas de projeto, de contabilidade etc.) devem-se considerar os contaminantes produzidos pelo
homeme as exigências de conforto impostas pelo mésmo.
Os contaminantes humanos se reduzem a:
- odores;- fumaçade cigarros;
- CO2 exalado dos pulmões pela respiração (cerca de 0,02 m3/h por pessoa).
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80 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
-k Tabela 6.2 Renovações de ar recomendadas
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Por outro 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, isto é, 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 oxigênio indispensável.
- 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. valores mais elevados constantes desta tabela aplicam-sea
casosem climasquentes e onde haja fumaçade cigarros.
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)Volume de espaço
m'/pessoa
Suprimento de ar
exterior m'/minlpessoa Tipo de ocupante
Adultos sedentários
Adultos sedentários
Adultos sedentários
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
15 pessoas adultas sentadas, trabalhando? A sala mede 5 m x 8,4 m x 3 m. Usar a Tabela 6.1.
'1
'
.
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jjí'.I'
U
Solução:
Volume da sala:5 x 8,4 x 3 = 126 m3
Taxa de ocupação: 126.;- 15 = 8,4 m3/pessoa
Exigência de suprimento: aproximadamente
0,34 m3/minlpessoa x 15 pessoas = 5,1 m3/min
= 180cfm
Tabela 6.4 Padrões de ventilação geral, segundo o Handbook of Air Condilioning
System Design, da Carrier Air Conditioning Co.
EXEMPLO 6.2
Um recinto mede 5 m x 12 m x 3 m e nele trabalham, em regime de atividade moderada, 12 pessoas.
Calcular o suprimento de ar pará remover odores e eventuais fumaças de cigarro.
:!\.
Solução:
Usaremosa curva D do gráficoda Fig.6.9.
Volume de ar do recinto: V = 5 x 12x 3 = 180 m3 = 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 10 cfm por pessoa, portanto,
um total de 10 x (12 pessoas) = 120 cfm de ar exterior.I;
I
li
i:
,I,
i,
~\!
Jtl
6.4.3 Ventilação de ambientes normais, com poucas 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. 6.9 e da Tabela 6.1, vale~-nos dos seguintes critérios:
a) usar tabelas que indiquem o número de renovações completas de ar áo recinto por /tora (Tabelas
6.2 e 6.3);
b) usar uma tabela que forneça o número de m3fh ou cfm por pessoa, de modo a remover odores
e.fumaça (Tabelas 6.4 e 6.5).
As tabelas se referem a vazões tais que a velocidade de escoamento no recinto não seja muito pequena
(d~ve ser > 1,5 m/min), nem excessiva (deve ser < 10 m/min) a fim de não provocar desconforto nos ocupantes
do local.
Tabela 6.5 Ar externo necessário,
segundo o ASHRAE Handbook
olFundamentals 1972
Ar exferno necessário em mJ/h
por pessoaEXEMPLO 6.3
Para o caso do Exemplo 6.2, admitamos que se trata de trabalho moderado e o local seja uma oficina.
Suponhamos 10 renovações por hora (oficina), portanto com duração de 6 minutos cada (Tabela 6.2):
6.354 cf x 10 = 63.540 cflhora
ou 63.540 .;-/60 = 1.059 cfm = 30 m3/min.
Por pessoa
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 - - - - - 4,0Laboratórios Algum 20 34 15 25,S -
Garagens - - - - - 1,0
Fábricas (geral) Nenhum 10 17 7,5 13 0,10
Sanitários (exaustão) - - - - - 2,0
~~!.
82 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Vê-se que o valor obtido 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 janelas amplas em uma das extremidades. A remoção do ar se fará COm
dois ventiladores axiais na parede oposta. Determinar a vazão necessária à obtenção de um razoável nível
de conforto.
e,oom
~I!'i
*.,,~f;,_~..,,*."(~~;t';~~;\:!:':'~~~~.>f(:O ,.:g-:',ilZ:.,-~~~'";\.;;:i ~W"~I
20.00m
i11i..
'.
PLANTA
-- ==T0'30m
~.20m
CORTE A-A
Flg. 6.10 Salacom ventilação por exaustão mecãnica.
Suponhamos que 40% das pessoas fumem.
1. processo: Baseado no número de renovações por hora
Volume do recinto: V = 20 x 8 x 3,50 = 560m3
Pelas Tabelas 6.2 e 6.3, encontramos,para escritórios,6 a 20 renovaçõespor hora. Adotemoso valor10.
Volume de ar necessário em cada hora:
Q = 560 x 10 = 5.600 m3/h
A seção livre de passagem do ar na sala, considerando vigas de 30 em de altura, será:
S = 8 ~.x 3,20 = 25,6m2
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA M~CANICAMENn: H.\
A velocidade média aproximada de escoamento ao longo da sala será:
v = Q
s
5600
25,6
= 218,7 mlh ou 3,64 m/min
Como a velocidade ambiente está compreendida entre os valores 1,5 e 10 m/mino podemos considerar
a vazão aceitável.
A vazão em m3/min será:
5.600 + 60 = 93,3 m3/min
Usando dois ventiladores, cada um deverá ter capacidade de ordem de 50 mJ/min. O,catálogo da Metalúrgica
Venti Silva Ltda., por exemplo, indica ventilador axial Mod. E 40 T6P, com Q = 55 m.l/min, pressão estática
7 mmHp, 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, temos:
Não-fumantes:
Fumantes:
0,60 x 22 pessoas x 13m)/h = 171,6 m)h
0,40 x 22 pessoas x 68 m)/h = 598,4 mJ/h
TOTAL = 770,0m3/h
j'
Velocidade de escoamento ao longo da sala
770 (m3/h) = 30 m/h, ou 0,5 m/minv=
25,6(mZ)
Com a vazão obtida pelo 2. processo, teríamos uma velocidade de ar muito reduzida no recinto.
Podemos usar as recomendações da NB-IO/1978 da ABNT indicadas na Tabela 6.6, para determinação
davazão de ar necessária para a ventilação.
Tabela 6.6 Vazão de ar necessária para a ventilação
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,procurar 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 alívio térmico considerâvel.
ATabela 6.9 apresenta valores da velocidade de ar aceitável conforme a nature~do trabalho realizado
pelooperário. '
,,'-
+:, i
A I 1111L
1
SALA I5 = t 20 mZ
: <
!;
., ---
"
\.!4liI'o.........,.,....;,;>,,;i!.!,...a -; "". -.
;,
\:
m'/pessoalh
Porcentagem deLocal 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
i
jf I1
1
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'1,
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:;1,
84 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 spray metálico (o opera-
dor deve usar proteção respiratória adequada)
(Pa1ty.F.. Imluslria{H}'giem:emdTo: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
Tabela 6.8 Trocas de ar para ventilação do ambiente
(Patty, F.. I1,dusrrialHygi<lle allClToxicology, 2.' edição, Interscience Publishers. 1967.)
Tabela 6,9 Movimentação de ar aceitável sobre o trabalhador
(ACOIH, Industrial Ventilation)
I Velocidade do ar (pés/min)
Exposição contínua
Local com ar condicionado
Local de trabalho fixo com ventilação 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
!!,=".
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE 8s(
~
6.4.4 Ambientes normais, com elevado número de pessoas
(
Algumas indústrias possuem auditórios, salas de conferências,salas de aula para seus 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 ventilação, de modo a ser obtido um razoável grau
de conforto. Uma instalação desta natureza deverá resolver as questões referentes a:
a) eliminação da fumaça de cigarro, cujos inconvenientes são reconhecidos pelos próprios fumantes;
b) odores do corpo devidos ao suor provocado pelo calor num ambiente de elevada temperatura e,
cujo elevado teor de umidade relativa dificulta a evaporação do suor da epiderme;
c) Calor sensível liberado pelas pessoas. Este calor sensível eleva a temperatura do ar ambiente. Quanto'
ao calor sensível devido ao calor solar, a equipamentos, motores, lãmpadas etc., trataremos mais
~~; I
d) calor Ia/ente liberado pelas pessoas com a evaporação do suor e que é responsável pela elevação
da umidade do ambiente. ~
Os itens a e b são atendidos pelo método descrito no item 6.4.3. Vejamos como se calcula a vazão
dear necessária para manter a elevação da temperatura provocada pelo calor sensível conseqüente ao metabo,
lismodo corpo 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.
ou kca1lh. 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 liberado por pessoa (Btulh.). (Handbook of Air Conditioning System Design, Carrier
Air Conditioning Company)
Oburvaç40: 1 Btulh = 0,252 kcallh
CJ = calor sensível
C, = calor latente
Usando uma conceituação simplificada e parcial, podemos caracterizar o metabolismo pelo teor de produçãL
de calor pelo corpo. Para que haja equilíbrio térmico, é necessário que o corpo perca calor, exatament~
segundoo teor com o qual o vai produzindo.
Chamemos de C, a quantidade de calor sensível e de C, a quantidade de calor latente, liberados 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 de ar p/hora N." de min/troca
Tipo de sala ou ocupação
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 de 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I C'T = n . C, I I 6.1 I
A vazão de ar para remover o calor sensível pode ser calculada pelas fórmulas 5.17 e 5.18, que são:
Q - C(Btulh)(quant. de calor sensível)(para calor sensível) -
1,08 (ltF - I,'F)
[cfm)
e
Q(para calor sensi"cl) =
C(k"'"h)(quant. de calor sensível)
[m3/min]
20,10 (ltC - ';C)
.li
sendo
'i' a temperatura do ar no interior no recinto medida com o termômetro de bulbo seco;
I,. a temperatura do ar exterior,.medida 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 caso c.
Adota-se, então, o maior valor encontrado para 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 "sopro" que evapore o suor do corpo, melhorando a sensação de bem-estar.
Velocidade de 1,0 m/s até 1,5 m/s são usuais. Velocidades excessivas incomodam. A solução definitiva exigirá
entretanto a redução da umidade do ar, o que se pode conseguir com desumidificadores.
Para remover o calor latente, a vazão Q poderá ser calculada pela fórmula 5.19.
i
~
,
i. J'
i jT
,li'
li
ii
jl
li
I:
I!
li
II
'.11
Calor latente (Btu/h)
Q(cfm) =
0,67 (gr/lb) de diferença
il!!
EXEMPLO 6.S
Uma indústria possui um auditório onde são realizadas palestras e conferências. A capacidade é de
200 pessoas sentadas, havendo fumantes. As dimensões são de 10 m x 22 m x 4 m. Determinar 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"<:.:Ri
Solução:
t. ' 2S0C
A
ti =2S.C
,\OUTO
r:0 I. CORTE A- A
Fig. 6.11
.DUl
I' critério. Renovação para diluir fumaças e odores
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
VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA OBTIDA MECANICAMENTE 87
Pela Tabela 6.2, vemos que o número de renovações varia de 10 a 20 por hora, sendo o segundo valor
recomendado para climas quentes e com muita fumaça. Considerando 15 renovações por hora, teremos
880 m3 x 15 renov.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 auditório C'T será
C'T = 200 pessoas x 175 Btu/h = 35.000 Btu/h
175 Btulh.
ou
35.000 x 0,252 = 8.820 kcallh.
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 proporcionaria 8.776 + 880 m3 = 10 renovações horárias.
Verifica-se que o número de renovações achado por esse método de cálculo é menor do que nos anteriores,
os quais previam a presença de fumantes no local.
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 quisermos usar exaustão mecânica,
porém mantendo uma certa pressão positiva no auditório, os venttladores de exaustão 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 da mistura de ar 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
F-
VENTILAÇÃO GERAL DlLUlDORA OBTIDA MECANICAMENTE
89(
Como estão sendo insuflados Q = 13.200 m3fh (calculado pelo 1° critério, item b) e estão escapando Q, = 660
m3fh, os ventiladores de exaustão deverão atender a
Q. = 13.200 - 660 = 12.540 m3fh
Deve-se procurar fazer com que haja pressão positiva no recinto, para evitar que o ar exterior penetre
pelas portas e frestas, o que acontecerá se a pressão interior for negativa em relação à exterior, isto é
se removermos mais ar do que aquele que for insuflado. '
6.5 MISTURA DE RETORNO COM AR EXTERNO
Em certas instalações de ventilação com resfriamento (ar condicionado) recircula-se uma parte do ar
já insuflado no recinto, condicionando previamente sua temperatura e umidade, completando-se. assim o
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 consumido no recinto
no processo respiratório e com a formação de CO2.
O volume de ar externo (de reposição) é da ordem de 10 a 15% do volume total de ar necessário.
Portanto, o ar recirculado variará de 90 a 85% do ar interno.
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
tratamento adicional de resfriamento para que sejam obtidas.
Podemos usar a carta psicrométrica da Trane na determinação da temperatura média, conforme indicado
no exemplo a seguir.
EXEMPLO
Sejam:
Q, = 25.000 m3fha quantidade total de ar necessário;
Q, = 22.500 m3fha quantidade de ar de 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 <
em C o segmento AB obtido no item b. (
b) Seguimos a reta de temperatura de bulbo úmido que passa pelo ponto C e lemos, na escala à esquerda,
a temperatura de 65,6'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
indúStriasquímicas, farmacêuticas, óticas, fotográficas, de papéis, alimentos, cigarros, plásticos, cervejarias, \
gráficasetc.
A remoção da água contida no ar pode ser realizada de maneira simples pelos processos indicados
aseguirpelos fabricantes dos aparelhos e equipamentos desumidificadores.
a)Desumidificador MACLAM ou similar. Opera pelo princípio de circulação forçada do ar ambiente atraves- I
sando uma serpentina evaporadora de gás de refrigeração, que, estando com a temperatura abaixo do
pontode orvalho, retém a umidade por condensação.O ar vai perdendo umidade até o limite situado I
entre.60e 40%, dependendo da temperatura e das condições de infiltração de umidade no local.
A água condensada é recolhida em um reservatório 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%
25.000ar total
ili
d) Calculamos a diferença I::..Tentre as temperaturas de bulbo seco do ar externo e do ar de retorno confonne
os dados do exercício.
Condensador
r '
r ' , ,,Arúmido
I1T = 33' - 27° = 6'C
e) Multiplicamos I::..Tpela porcentagem 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-- Serpentinaevaporadora
Moto
compressor
Reservatório
d'água
b) Desumidificador Honey Combe com os desumidificadores Cargocaire da Higrotec. A parte fundamental
do sistema é o cilindro Honey Combe. Este cilindro contém finas lâminas de amianto corrugadas, enroladas
em espiral, formando estreitos canais no sentido axial.
O cilindro de amianto é impregnado com um composto higroscópico à base de cloreto de lítio e gira
lentamente dando seis voltas em uma hora. Completam o sistema um ventilador e motor de desumidificação
e de reativação; e o aquecedor de ar, que pode ser elétrico ou a vapor.
Os COmponentes são instalados em uma estrutura única com repartições tais que formam dois circuitos
separados: o de desumidificação e o de reativação. Setenta e cinco por cento da área da face do cilindro
~rt~ncem ao circuito de desumidificação, e os 25% restantes, ao de reativação do material higroscópico: I
;Vtdo. à rotação, o Honey Combe é continuamente regenerado, e a cada canal úmido que entra em processo
reativação corresponde um canal seco que entra em processo de desumidificação do ar.
A Fig. 6.14 é um esquema dos elementos constitutivos do desumidificador Cargocaire da Higrotec. I
~-"J1'
- -
90 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
,n:!
Q)
I
11,1
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@
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Fig. 6.14 Desumidificador Cargocaire Honey Combe da Hi-
grotec. (1) Entrada do ar reativação. (2) Saída do ar seco.
(3) Aquecedor do ar de reativação. (4) Ventilador do ar
seco. (5) Área de reativaçáo. (6) Desumidificador Honey
Combe. (7) Saída do ar úmido. (8) Ventilador de reativação.
(9) Entrada do ar úmido. (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 de vaporização da água é retirado do ar.
Uma bomba recalca a água de um reservatório, e por meio de 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 um resfriador Econoclim colocado sobre um telhado.
Consegue-se uma redução de 7 a 10"C de temperatura em relação ao ar do exterior, e uma filtragem
com renovação do ar circulante.
TIPOT
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1
--- ------ --.---- ------ ------ ------ ------ ------ ------ --- <J---- ------ ------ ------ ------ ------- ------ --------- --------- ------ ---
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Fig. 6.15 Resfriador Econoclim de DELTA
NEU com dutos e bocas de insuflamento.
VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA OBTIDA MECANICAMENTE 91
I
!
,
i,
!
6.8 COMp"ARTIMENTOS"LIMPOS" OU "PURIFICADOS"
Certos recintos, por sua natureza O!-,pc:las operações que neles se processam, necessitam de ar com
elevado grau de pureza. É o caso de saIaS de operação, centros cirúrgicos, laboratórios farmacêuticos e
de análises e pesquisas no campo químico e bioquímico.
O ACGIH recomenda nesses casos o filtro absoluto HEPA (High-Efficiency ParticulateAir), de altíssima
eficiência na detecção de partículas contidas nó ar. Consegue-se uma eficiência, com os filtros HEP A, acima
de 99,97%. Emgeral, empregam-se pré-filtros e mesmo ultrafiltros de menor eficiência, para uma depuração
preliminar e redução na carga do filtro HEPA. O pré-filtro reduz de 60 a 90% o pó contido no ar, ficando
a cargo dos filtros HEP A a purificação final. Entre outras empresas, a LUWA fabrica no Brasil os filtros
HEPA.
A esterilização 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 utilizadas e mostra que a melhor consiste no
lançamento do ar uniformemente distribuído pelo teto, onde são colocados filtros HEP A. A saída do ar
se efetua 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!,s HEPA.
I
I
1
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!.
I
I SOLUÇÃO RAZOÁVEL
~ Grelho de Exoustóo1- -
f~-
I I
-"'I ./ \.../ '- -
I
.I
H.E.P.A filtros-
BOA SOLUÇÃO
Piso Gradeado
MELHOR SOLUÇÃO
Fig. 6.16 Escoamento de ar em compartimento limpo com filtro HEPA.
t.. -- Pré. Fillro de Alta Eficiência
AO
Compar'lmento
limpo
".
Fig. 6.17 Sistema de condução de ar para compartimento "limpo".
I
,I"
I1
---
7
Ventilação Geral Diluidora para Redução
de Calor Sensível
7.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
No Capo 6 vimos que a ventilação geral diluidora, além de proporcionar um grau admissível parao
nível de poluição ambiental, reduz também a temperatura do local, embora não consiga realizar uma perfeill
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. -
Consideramos, no referido capítulo, apenas a carga térmica devida às pessoas presentes no ambiente
e, assim mesmo, apenas o calor sensível proveniente das mesmas. Entretanto, além do calor sensível devido
às pessoas (e évidentemente também o calor latente devido ao suor evaporado), devem-se, num cálculo
mais rigoroso, considerar também:
- o calor sensível devido à irradiação solar sobre os vidros e paredes externas e coberturas;
- o calor sensível devido à condução pelas paredes, pisos, tetos, vidros etc.;
- os calores sensível e latente decorrentes da infiltração do ar exterior pelas portas e janelas;
- o calor sensível correspondente à carga de energia elétrica dissipada no recinto nos aparelhos de iluminação
e acessórios. Assim, no caso de iluminação fluorescente, deve ser computado o calor produzido pelos
reatores;- calor sensível devido a motores elétricos;
- calor sensível devido a outros equipamentos eventualmente existentes no recinto.
A primeira providência a ser tomada no projeto de ventilação diluidora é a determinação da denominada
carga térmica provenie!lte das fontes de calor que acabam de ser mencionadas. Conhecida a carga térmica,
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 possível conseguir-se apenas com a ventilação os niveis ideais de temperatUfl
de bulbo seco e de umidade relativa, indicaremos, para servirem de referência, os valores considerados
Tabela 7.1 Condições ambientais 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 escritório, contabilidade etc.
Auditórios, salas de conferência
Restaurantes
6 mZ ~/pessoa
1,5 m p/pessoa
2 mZ p/pessoa
Escritórios
Auditórios
Restaurantes
il
!1
.11
.J L~I'
(
7.4 .CALOR LmERADO POR UMA PESSOA
(
Conforme foi mencionado anteriormente, a instalação de ventilação procura primordialmente reduzir
calor sensível do ambiente, embora em determinadas condições ambientais possa melhorar o grau de umidade (
o lativa, reduzindo o calor latente. Apresentaremos, entretanto, a Tabela 7.2, onde é indicado o calor liberado
~r pessoa (kcallh) sob as formas de calor sensível e de calor latente, para vários valores de temperatura I
dotermômetro de bulbo seco.
A Tabela 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,pode-seadotar para o calortotal: .' (
- Para pessoas em movimento lento ou sentadas: 100 kcal/h (400 Btulh).
- Parapessoas trabalhando: 166 kcaL'h (660 Btu/h).
7.S CALO!! DEVIDO À PENETRAÇÃO DO EXTERIOR PARA O RECINTO, POR CONDUÇÃO,
EMRAZAO DA DIFERENÇA DE TEMPERATURAS ENTRE O EXTERIOR E O INTERIOR
DO MESMO
Estacarga térmica de calor sensível devido à penetração do calor pode ser calculada pela fórmula
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 valor de k'é encontrado em tabelas de livros de ar condicionado.
Para cálculos de ventilação apenas, podemos calcular de um modo aproximado o calor que penetra
Tabela 7.2 Calor liberado por pessoa sob.a forma de calor sensível e latente
s ~ calor sensível-- L = calor latente (kcallh)
-- -- - - - -- -- - .JiIIO!I
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
(trabalholeve)
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
~~ '
expostas ao sol (m2); ! 7.9 CARGA TÉRMICA DEVIDA A EQUIPAMENTOSEM FUNCIONAMENTONO RECINTO
S = ár~adaspa:e~emperaturaequivalente,representativado efeitode insolação.Dependeda latitude I
6.t = dIferençah ea do tipo de superfície e da proteção da mesma contra os raios solares. "i Existe uma grande variedade de aparelhos e equipamentos cujo funcionamento acarreta 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 por este método, recorre-se a tabelas apresentadas em livros ou manuais de ar condicio-
1~ dependências industriais, cozinhas e laboratórios.
Quando ~ calcu a
\
~ VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
...1
. . I. ndo a área da superfície através da qual passa o calor por um coeficiente A indicadopor conduçao multlP Ica
na Tabela 7.3.
!
i
"j!..
S=A'S
Tabela 7.3 .:valores do fator A
Temperalura de bulbo seco, externa 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, reveslimento 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 tcto tivcrisolamentode I'"de isolantesusuais, muhiplicar
por 0,4; se do2", multiplicarpor0,3; se do 4', multiplicarpor 0,2.
,i
W
II
~
J,
7.6 CARGA TÉRMICA DEVIDA À INSOLAÇÃO
. . d vida exclusivamente ã radiação solar sobre a superfície exposta aos raios solares.
Esta carga térm~ca e- e ara a qual se acha voltada a parede ou as janelas. .
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 as janelas em questão.
a que pertence a parede ou
Tabela 7.4 Valores do fator B. Ganh9devido à insolação direta
:..o.~
-I
~
M
i
. 'd à insolação, isto é, à incidência solar direta sobre paredes e cobertura, tem
A carga térmica de~ a O problema de isolamento térmico, podendo em certos casos exigir, mesmo,
um efeito importante so re d
a instalaçãode ar cond~cion~r~jetos de ar condicionado, ao invés de emprego dos fatores B indicados na
Quando se proce el a lar a quantidade de calor que penetra no I~cinto por meio da fórmula 7.2:
Tabela 7.4, prefere-se ca cu .
!
lC = k .S .~ I I 7.2 I
J~
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 acordo com o tipo de material dos mesmos, a latitude 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 recinto, em função do índice de iluminação que deverá ser previsto para o mesmo e a natureza do
trabalho a ser executado, cujo grau de precisão influencia o nível de iluminação exigido.
A Tabela 7.5 indica 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 das lâmpadas fluorescentes já incluem os reatores.
Para obtermos o calor devido ã energia dissipada pelas lâmpadas e reatores, podemos adotar os valores
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 diversas potências funcionando no recinto, pode-se, num primeiro cálculo, calcular
o calor dissipado multiplicando a potência total expressa em hp por 2.800 para se obter o calor em Btulh.
Para um cálculo mais rigoroso, podemos usar a Tabela 7.7, na qual o ganho de calor do recinto devido
aos motores é expresso em Btulh. Para exprimirmos em kcaVh, deveremos multiplicar os valores da Tabela
por 0,252. .
Podemos usar a Tabela 7.8 para obtermos a carga térmica em kcallh em função da potência nominal
dos motores elétricos.
i. t
Janolavoltadapara
SE 1..(Et. NE N NW W SW
Vidro' simples e duplo, sem proteção
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 sem proteçao
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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J
96 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 7.7 Carga térmica devida a motores elétricos em operação contínua
(Carrier Air Conditioning System Design Handbook)
7.10 CALOR DEVIDO À VENTILAÇÃO OU INFILTRAÇÃO DO AR PARA O AMBIENTE
Na maioria dos casos, o ar externo é conduzido para o recinto a ser ventilado. 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 feito com relativa. precisão, o que se procura conseguir em projetos de
ar condicionado, para o caso de ventilação 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.
Tabela 7.8 Carga térmica devida a motores
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 de ar necessário para se obter uma boa ventilação
Para isto, fazemos:
- Númerode ocupantes x 7,5 = cfm
~
caso de não haver fumantes)- Número de ocupantes x 15 = cfm caso de fumo moderado)- Número de ocupantes x 40 = cfm caso de fumo intenso)
7.10.2 Calcula-se a vazão de infiltração aproximada
Esta vazão é dada por
(comp. x largox altura) x Icfm =
60
Observações:
a) As dimensões são dadas em pés.
b) I = 1 (para uma só parede externa);
I = 1,5(para duas paredesexternas);
I = 2 (para três ou mais paredes externas).
Tabela 7.10 Multiplicador do fator de infiltração ou ventilação para vários valores de
temperatura de bulbo úmido
Temp. (BU) .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
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78
41
79
45
t
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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
Potência (hp) a plena carga .,,(%) ." 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 1/4 cv 60 1.050
1/2 a 1 cv, 70 900
1 1/2 a 5 cv 80 800
7 1/2 a 20 cv 85 750
Acima de 20 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
Bico de Bunsen - tamanho grande 835 215 1.050
Fogão a gás - serviço de restaurante 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
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98 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 vários valores
de temperatura do termômetrode bulboúmido, considerado,parao ar exterior.
7,11 CARGA TÉRMICA TOTAL
A carga térmica total é obtida somando-se as cargas parciais, ou seja, os valores dos itens 7.4, 7.5,
7.6,7.7,7.8,7.9 e 7.10.
EXEMPLO 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 de funcionamento é de 8 às 18 horas. As salas c~ntíguas são climatizadas com ar condicionado. . I
A par~de externa com 22 m de largura acha-se voltada para leste (E) e possui janelas envidraçadas
comvenezIanasde20m x 2,0m. '
A parede e~terna de 10 m estávoltada 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 existem 110 lâmpadas de 40 W e máquinas de escrever, totalizando 1,5 hp. A iluminação é
fluorescente.
Trabalham sentadas 16 pessoas e circulam, em geral, 15 outras. Pode-se considerar'como leve a presença
de fumaça de cigarros.
Temperatura de bulbo seco é de 26'C (79'F). A temperatura se refere ao ar exterior. A temperatura
BS para o ar no recinto é de 3O'C.
Deseja-se determinar a carga térmica de calor sensível e o volume horário de ar a ser insuflado para
remover o calor produzido na sala. .
Solução:
A. Ganho de calor por condução
1. Janelas na sombra:
8 x 2,0 m = 16 m2 =.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.ft
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 devido às pessoas
7. Pessoassentadas: 16 x 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 Btu/h
D. Ganhor de calor dn'ido a aparelhos elétricos e luminárias
(ti. Total em watts (Tabela 7.6)'
'f
3,4 = Fator de conversão
W Btu/h
\10 lâmpadas x 40 W x 1,2 x 3.4 (fator) = 17.'152Btu/h
E. Outras fontes (no caso. motores elétricos de máquinas de escrever)
11. Total do item E; 1,5 hp
Na Tabela 7.7 vemos que, para 1,5 hp, tem-se 4.770 Btu/h
.F. Ventilação ou infiltração
No item 7.10.1 vemos que se pode considerar taxa de 15 cfm por ocupante.
Ven/ilação
31 ocupantes x 15 (fumo moderado) = 465 cfm
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 maior dos valores acima obtidos, isto é, 602 cfm.
12. Para a temperatura de bulbo úmido igual a 80'F, a Tabela 7.10 de fatores G nos indica o fator
. =49 para determinação da quantidade'de calor.
602 x 49 = 29.498 Btulh
t
G. Cargatérmica total
É a soma dos itens 5,6,9,10,11 e 12, ou seja. 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 recinto
O resfriamento com insuflamento de ar exterior para o recinto só será possível sem o emprego de
resfriadores de ar se a temperatura do ar exterior for inferior à que reinar no recinto.
. Para resolver este problema, deveremos conhecer:
- temperatura de bulso seco do ar de insuflamento. No caso, 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.). .
Nocaso, CSMal = 146.908 Btulh
= 7'Fe ti- t.
Jiô§
100 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 Tabela"7.11 fornece valores que permitem uma avaliação da carga térmica de verão, para as seguintes
condições:
- ar exterior:
termômetro de bulbo seco = 95'F (35"C)
termômetro de bulbo úmido = 75 a 78'F (23,9 a 25,6'C)
- ar interior:
termômetro de bulbo seco = 76 a 80"F (24,4 a 26,7'C)
umidade relativa = 50%
Como o ar exterior se encontra em temperatura mais elevada que a do ar interiL, deverá ser empregado
aparelhamento de resfriamento, cuja capacidade é expressa em toneladas de refrig1ação.
EXEMPLO7.1
Qual a carga térmica aproximada de uma sala de escritórios, com os seguintes dados: comprimento
= 15 m, largura = 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, encontramos 462,86 Btu/h por mZ, de modo que a carga térmica será 462,86 x (15 x 6) = 41.657'
Btulh
41.657
ou - = 3,47(toneladasderefrigeração).
12.000
Encontramos, na mesma tabela, o valor 15,07 cfm/mz, para o ar de insuflamento.
O total de ar de insuflamento será (15 m x 6 m) x 15,07 = 1.366 cfm.
O número totai de pessoas que se sentiriam bem no ambiente pode também ser calculado com o emprego
da mesma tabela, onde temos 3,5 pessoas por tonelada de refrigeração.
3,5 pessoasITR x 3,47 TR = 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{ "5
'~4
(
{
Carga térmica para escritórios em geral, padrão elevado (Tabela 7.11),
BtulhlmZ = 775.
portanto, 220 x 775 = 170.500 Blulh.
Paraescritório de padrão médio, teríamos, pela Tabela 7.11,
Btulhlm2 = 462
220 x 462 = 101.640 Blulh.
o valor 146.900 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 recintos industriais pode haver máquinas e equipamentos que irradiem quantidades grandes(
decalor sensível, capazes de gerar o desconforto e até de impedir a permanência de operadores no local,
alémde sacrificar o bom funcionamento e a durabilidade das instalações e equipamentos. \
Isto pode ocorrer quando os equipamentos são instalados em recintos onde não haja ventilação natural
suficiente. Torna-se necessário, então, realizar a remoção do calor sensível excessivo, por meio de uma'
ventilaçãomecânica adequada. É o que sucede às vezes com as instalações de motores elétricos, compressores,
bombas,caldeiras, fundições, tratamentos térmicos etc. I
Nesses casos, não há necessidade de levar em conta o calor sensível dos operadores dos equipamentos,
nem do calor de lâmpadas, quando os valores dos mesmos forem muito pequenos em comparação com
ocalor irradiado pelos equipamentos principais.
A Tabela 7.12 mostra o volume de ar de exaustão necessário, de acordo com o tipo de recinto industrial
; (lohnD. Constance, revista Power, setembro de 1963).
EXEMPLO7.4
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 capacidade, e trabalham 25 operários. Pretendendo-se que a elevação de temperatura seja
de3'C, qual deverá ser a vazão de ar para a necessária renovação? ,
Tabela 7,12 Ar de exaustão para recintos industriais
I Ar de exaustão (cfmlpéz de
área bruta de piso)
clima frio I clima quenteTipo 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 III '
:1
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
RestaurantesBaixo 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
'
I
"
I'
f~
li' .
a) Calor emitido pelos motores segundo a Tabela 7.7:
1 cv - 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 teremos
~I~
Qz = 25 x 150 = 3,750 kcallh.
O calor total, desprezando trocas de calor por paredes, teto e janelas, será 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
1
I'
'
1
11
i i
! [
~ i:
~. !
I Q - o.~.. I (m'& h) I 73 I
37.219
0,288 x 3
= 40.077 mJ/h ou 718 mJ/min.Q=
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, teríamos:
344,26 x 8 = 2.754 cf~ = 1,30 m3/s = 78 m3/min.
!~.
EXEMPLO 7.6
Suponhamos um recinto industrial de montagem de alta precisão. medindo 20 m x 10 m. O cálculo
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, temos
Calor dissipado: P x 0,857 x 1,26 = 6.048 kcallh.
...
VENTILAÇÃO GERAL DlLUIDORA PARA REDUÇÃO DE CALOR SENSivEL 103
EXEMPLO 7.7
Se, no exemplo anterior, trabalharem no recinto 30 montadores, qual o calor total no recinto e qual
a vazão de ar de ventilação para que o aumento de temperatura em relação ao exterior 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 recinto acham-se instalados dois grupos diesel-gerador elétrico (sendo um de stand-bye), ambos
de 450 kV A.
Supondo a temperatura do ar exterior igual a 25"C e pretendendo que a temperatura interior seja no
máximo de 35"C, qual deverá ser a vazã9 de ar a ser insuflado, expressa em mlh?
~i
~ Solução:
a) Grandezas do gerador elétrico e do motor diesel:
;1,(
- Potência útil = Pu'= 450 kVA
p. = 450 x 0,850 = 383kWde potência.
- Potênciamotriz (no eixo do motor diesel)para que o gerador forneça382kW. Suponhamosque
o rendimento total do gerador seja '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 (atrito etc.).Assim,~'
.10'....
.."
415,2 - 383,0 = 33,2 kW.
Mas, 1 kWIh -> 860 kcallh.
A quantidade de calor irradiado pelo motor elétrico será, portanto,
Q, = 33,2 x 860 = 28.552 kcallh.
- Perdas no mOlor diesel
Sejam:
Perdas por irradiação e convecção = 3%
Rendimento total '1)4 = 35%
/
11"li
104 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
~
(
(
(
(
(
A quantidade de calor irradiadó será, portanto,
Pm 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 = 59.157 kcal/h.
c) Massa de ar escoada 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 dada
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)
= 24.649 kglh.
8
Ventilação Industrial Diluidora
(
<..
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 decorrência de uma operação induslrial, o ar do recinto é afetado por contaminantes gerados
de modo bastante uniforme, pode-se reduzir o teor desses contaminantes, isto é, diluir o produto, fazendo (
passar pelo recinto uma corrente de ar com vazão adequada. O contamihante, à medida que vai se formando,
dilui-se no ar e é por este conduzido para a atmosfera exterior. Em certos casos, processa-se um tratamento
do ar poluído ou contaminado antes de se proceder a esse lançamento final. As vantagens desta solução
sãoa não-interferência com as operações e processos industriais e o prestar-se bem quando as fontes geradoras
, de poluentes se encontram dispersas pelo local de trabalho.
. A desvantagem do sistema de diluição geral é que os gases, vapores ou fumaças que saem dos equipamentos
ondesão 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
e nem deve ser permitida a ventilação geral diluidora, por obrigar a quantidades muitas grandes de ar para
a diluição e 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
certoscasos é indispensável.
Quando, porém, o gtau de toxidez do produto o permite, usa-se a 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 vazões necessárias para o atendimento dos vários casos isoladamente.
Suponhamos que se forme um poluente no recinto, segundo uma vazão igual a q (m31h).
No'recinto entram Q metros cúbicos de ar por hora. O grau de 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~ (
e P~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) Ar necessário à combustão do óleo no motor diesel.
O consumo médio de óleo é da ordem de 0,25 kg por kW/h. Cada kg de óleo necessita de 20 kg
de ar para poder realizar o ciclo térmico, de modo que para a poténcia Pm = 415,2 kW, teremos
M' = 415,2x 0,25 x 20 = 2.076kglh.
; ~~'I Esta massa gasosa sairá pelo cano de descarga do motor diesel para o exterior.
f) Ar que sai do recinto:
Massa:
M, = M, - M' = 24.649- 2.076 = 22.573kglh
e vazão:
22.573 x 29,27 x(273 + 25) = 19.689 m.l/h.
V, = 10.000
~",'
~
''''''111
(!
~ 'J
lilljL
1','il
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W,.
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\tliJ
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1'1:1
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- ...
\1
I1
1'1
I'
'I
J
.~
106 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DlLUIDORA 107
Tabela S.1 Concentração máxima admissível C
no ar, para alguns solventes
C Volume de ar, em ml/h, para
(ppm) diluir 0,5 kglh do material
400-500 380-470
50-100 1.430-2.850
50-100 715-1.450
20 7.150
Solvente
A concentração C é expressa, como vimos, em várias unidades, mas devemos na fórmula 8.2 exprimi-Ia,
m3/m3,uma vez que a vazão Q é dada em mllh.eO!
NotemOsque 1 ppm (1 parte por milhão = 10-6m 3/ m3
= 0,000001 m3/m3.
Acetona
Benzeno
Tetracloreto de carbono
Sulfureto de carbono
Usa-se também exprimir a concentração em mpppc,
1 rnpjJpc = 1 milhão de partículas por pé cúbico (Tabela 8.3),
Tabela S.2 Concentração limite de poeiras
e fumos tóxicos
I Concentração limite
(gim)
eem
g/rrf, conforme a Tabela 8.2, ou 1 parte de poluente por 10.000 partes de ar = 10-. m3/m3 (conforme
a Tabela 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 DE VENTILAÇÃO
0,0005
0,0005
0,0002
0,015
0,015
0,0001
0,0005
0,0005
5 mpppc
0,015
"Taxa de ventilação" Q é a vazão de ar que, pela ventilação geral diluidora, é introduzida ou retirada
doatttbiente. É usualmente dada em m3/min ou pés3/min. Quando, em um ambiente ou recinto de volume
V a ventilação 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 trocas de ar por minuto
serádado por
taxa de ventilação (m3/min)
volume de recinto (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
ataxade ventilação requerida para se obter uma concentração desejada kd' pela fórmula 8.3.Com a ventilação diluidora consegue-se: (
- proteger a saúde do trabalhador pela redução da concentração dos poluentes abaixo do nível de tolerância;- salvaguardar o trabalhador contra riscos de explosões e inflamações de certos poluentes, baixando o nível I
do <o,''',,,,,''' "'" mmmm; ; [ I- =lh..." di"'''''''. o ~fn"" dnt..balh"'". ",I. =trok d. rem"""," od. ""'0 (,~ "'" I "" 10' I Iponto)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 modo que
ao se calcular a vazão Q de ar puro a ser lançada no recinto, adota-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 Concentração limite de poeiras minerais em
milhões de partículas 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)
pmoi= peso molecular da substância que se quer diluir (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 usar a tabela de valores de VDC (Ventilation Design Concen-
, tration)(Tabela 8.4), como valores para kd, pois o VDC corresponde ao TLV dividido por um coeficiente
I desegurança K, maior que a unidade e compreendido entre 3 e 10, conforme já mencionado.
\ Q o K ~ I (m'~) G!II
Substância
TLV = VDC
kd=K
,1:IJ1 Podemosescrever5
50
50
50
20
5
20
20
20
Amianto (asbesto)
Cimento Portland
Poeira (argila, sem süica livre)
SOica- baixoteor (menosde 5% de SiOzlivre)
SOica- médio teor (5 a 50% de SiOz livre)
Süica -elevado teor (acima de 50% de SiOzlivre)
Mica (com menos de 5% de sRica livre)
Talco
Pedra-sabão com menos de 5% de SiOz
GOG38710' KI I Ip~ TLV. . 84
.ou
........
... n
...
~
i" .'.;,
~
; -<,1.
108 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 8.4 Valores de VDC (Ventilatíon Desígn Concentratíon) - concentração máxima
permitida, para vários solventes industriais
Tabela 8.5 Recomendação para valores do coeficiente de segurança K para ser
aplicado sobre o VDC
Considera-se uma substância altamente tóxica quando TL V s 100 ppm, moderadamente tóxica quando 100 <
TL V < Soo ppm e levemente tóxica quando TLV ;. Soo ppm.
Não se recomenda ventilação geral diluidoraparasubstâncias altamente tóxicas.
Devem-se uSar valores superiores de K quando a taxa de geraçâo lia substância é variável.
Tabela 8.6 Toxidez de alguns gases e fumos (em partes por 10.000 partes de ar, segundo
Henderson e Haggard)
-<r
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DILUlDORA 109( I
~. G ~7 ~ IP- voe I 85 [
(
8.3 CASOS A CONSIDERAR
Temos dois casos a considerar na ventilação geral industrial diluidora:
a) trata-se da eliminação de vapores de solventes e gases;
! b) visa-se à eliminação de partículas sólidas (poeiras, 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 abaixo especificado.
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 = massa de vapor do solvente liberado em uma hora (kglh);
c = concentração admissível de poluente no ar (em partes por 10.000 partes =
8.6), ou em ppm.
1 ppm = 10-6 m'/m3 (Tabela 8.4);
p = pressão atmosférica local = 760 mmHg.
760 mmHg x 13,6 = 10.330 mm de coluna de H,O ou 10.330 kgflm2;
Vm = volume molecular (m3);
M = massa molecular = 28,95(kg);
T = temperaturaabsoluta(273'+ r) em'C;
r = constante universal dos gases perfeitos, igual a 29,27 kgf. mlkg . moI, 'K.
10-' m3/m3- Tabelú
Podemos escrever de acordo com o que ensina a física
p . Von= M . r . T
Ovolume molecular será:
Vm = M . r . T
RT
Pp
sendo
i R = Mr = 28,95 x 29,27 = 848kgf . m/kg . moi, 'K
I: Logo (
, [ V.. ~TI I 8.6 !
O volume total de solvente liberado. por hora é dado por
RT
m-
q=~
p
848
(pesomoI.)
10.330
8.7
m. x (273' + r)
~.
-
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 Ortodicloro-benzeno 50
Dicloroetileno 75 Dicloroetiléter 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 de meti Ia 200 Metiletilcetona 150 Metilisobutilcetona 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 de entrada e Substância Substância Substância
saída de ar altamente tóxica moderadamente txica levemente tóxica
Teto perfurado para NR 3 \ 1,5
entrada de ar (não recomendada)
Bons difusores para NR 3-6
'" 2-3
entrada de ar ---
Janelas para entrada de ar e NR 6-10 3-6
exaustores de parede para
saída do ar
Concentração máxima Concentração máxima
durante 1 hora 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
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1
~
f
O volume de 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~stria emprega acetona como solvente de resinas e preparo de vernizes. A experiência indico I
que, por vaporização, ocorre uma perda diária de 3 kg desse solvente, numa jornada de 8 horas. A temperaturU
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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DlLUIDORA IIt
gSEfdI'LOU d
.
d " h b . d .d t d ' r dNum setor 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
de chumbo, converttdo em contato com o ar em óXIdo de 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?
.,60 g + 25 dias + 8 h = 0,3 gIh de chumbo sublimado = 0,0003 kglh;
~ ., 0,2mg/m3(ver Tabela8.2) - concentraçãolimite;
K .,coeficientede segurança = 5.
Dados:
m = 3 kg :,. 8 h = 0,375 kglh
P", = peso molecular da acetona = 58,08 (consulta em livro de química)..
p = pressão atmosférica local = 750 x 13,6 = 10.200 kgf/m2
C = concentração admissível da acetona = 450 ppm (Tabela 8.1)
Mas, I ppm = 10-6 m3/m3
logo 450 ppm = 4,5 x 10-4 m3/m3
K = fator de segurança. Adotemos o valor 5.
106P 5 x 106 x 0,0003 = 7.500 m3fhou 125 m3/min.V.,K-= 0 2C ,
Calculemos o volume de acetona evaporado q e que deve ser. removido pelo ar (fórmula 8.7)
R"= Mr = 28,95 x 29,27 = 848 kgf . mlkg . moi, "K I
I
I
I
! .
, EXEMPLO8.3i Num processo, libera-se 0,045 lb/min de um solvente para o qual o VDC = 150 ppm e cujo Pmoi=
j 58,4Ib. Qual 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 '" 0,045 lb/min (taxa de geração da substância)
I Apliquemosa fórmula8.5:
I
I
I
i Vazãode ar a ser insuflado:
I
I
I
I
1
8.4TEMPO PARA O ESTABELECIMENTO DE UM DADO GRAU DE CONCENTRAÇÃO NUM
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 ar vai ser renovado, será:
0,162
Q = ~ =
C
= 360 m3fh de ar (fórmula 8.8)
4,5 x 10-4 106-=
150
387-x
58,4ir
I"
Q = 0,045x 1.988cfm.
Com o fator de segurança K = 5, a vazão deverá ser
Q' = 5 . Q = 5 x 360 = 1.800m3/h.
,.,
t:
;;;
il
ll
l
:111
li
,lI
~lii1
2. Caso: Eliminação de partículas sólidas
Chamemos de Chamemos de
V o volume do recinto (m3);
q a descarga de contaminante no recinto, em m3fh;
Q,a descarga de ar insuflado do exterior para o recinto;
I C,a concentração inicial no instante em que se inicia o insuflamento de ar;
. C a concentração final, após o tempo t.
I
I Demonstra-seque o tempo t, necessário para que a concentração inicial Co atinja o valor final C, é dado
I pelaexpressão:
P = massa de poeira formada durante 1 hora;
C = concentração máxima admissivel (mglm3)
I kglm3 = 106mglm3;
V = vazão de ar a ser renovado cada hora
V = I06P
C
~IIIJ
O'. ;","'0'''"''0 o mio"" ~,''',"ça K iE. I II 10', I ' G ,. ~. en q - Q,c. I '.10V = K C (m Ih) I Q, q - Qi . C
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I
Se no início do insuflamento do ar o ar no recinto fosse puro, teríamos Co = Oe a expressão acima passaria !
a~c '
I1Z VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I I .
I
V q , OU
t=-.tn !
. (1 q-Q,.C. Gi
Suponhamos que num recinto exista uma certa concentração C. e que ao se iniciar a insuflação de ar se i
suspendaa produçãode poluenteno local (q = 0), Paraquea concentraçãoC. sereduzaao valorC
a insuflação de um volume Qi deverá ser feita durante o tempo 1dado por ' !
I ,= f. rn~ I G
EXEMPLO 8.4
Em uma sala de 6 m x 4 m x 3 m, opera um equipamentodo qual escapaconsiderávelquantidade
de amônia.
Peloconsumode amônia,chegou-seà conclusãode que a vaporizaçãoda mesmano ambienteé da
ordem de 0,25 m3/h.O sistemade ventilaçãoda salainsufla(e retira) 800m3/hde ar. !
Após que tempo ascondiçõesdo ambientesetomariam insalubres? I
ISolução:
V q - Q,Co
1 =-' tn.
Qi q - QiC
600
( 0,18 - (1.000X 4 x 10-4) )I=-.tn.1.000 0,18 - (1.000 x 2 x 10-4)
1 = 0,6tn ( ~ )- 0,02 = 1,38 h'" 83 minutos.
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL DlLUIDORA
Se o solvente cessasse de ser lançado, chegar-~-ia ao valor de C = 2 X 10-4 p/p após o tempo
V Cot=- .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 = 72 m3
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.
Consultando a Tabela 8.6, vemos que a concentração máxima de amônia durante 1 hora de exposição,
em partes por 10.000 partes de ar, é igual a 3, ou ~ja, I
C = 3 x 10-<partes de NH3por 1 parte de ar. I
No início, o ar estava puro, de modo que usaremos a fórmula 8.11:
V
t =-. tn'
Q/
q
q - Q..C
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 10.000 partes de ar .
e são vaporizados 0,18 m3fh. Se ligarmos o equipamento de exaustão, que fornece 1.000 103fhde ar, após:
quanto tempo a concentração atingirá o índice aceitável de 2 partes por 10.000? ,
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 tempo 1será dado pela fórmula 8.10
~.
Tabela 8.7 Concentração
máxima C (em partes por 10.000
partes de ar) para exposição
prolongada (segundo Henderson
e Haggard) (VDC)
Substância
Anidrido sulfuroso
Amônia
Anilina
Benzeno
Arsina
Sulfureto de carbono
Monóxido de carbono
Tetracloreto de carbono
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
1,5 a 3
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
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114 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
o valor kd da concentração do produto no ambiente deverá ser inferior ao chamado "limite inferi
de inflamabilidade ou explosividade". Or
Chamemos de
kd o valor da concentração desejada;
LEL - o Limite Inferior de Explosividade, expresso em porcentagem (kd deve ser inferior 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 fomose secadores, a concentração de vapores nã~
costuma ser superior a 25% do LEL. Em fornos contínuos, bem ventilados, adota-se {, = 4, e em
fornos intermitentes, t, varia de 10 a 12; I
Em fornos sem circulação de ar ou fornos intermitentes, ou, ainda, 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 constante que leva em conta o fato de que o LEL diminui quando a temperatura aumenta'
Assim, .
B = 1 para T< 250'F e B = 0,7 para> 25O"P.
Os valores dos limites de tolerância (TL V) são sempre inferiores aos níveis inferiores de explosividade
(LEL).
A vazão necessária para atender aos valores de LEL, {, e B pode ser calculada pela expressão:
,~j
I 3~I~f'l GQ = G . - . - . - 8.\3 !Pmol LEL B iI
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 dÕ5efeitos das diferentes
"
substãncias. '
Chamemos de C a concentração da substância no ar ambiente, determinada experimentalmente ou avaliada,
e TL V, o valor do limiar de segurança correspondente.
,",~
i~1
f
"'Ii
Calculemos:
I ~ + 5L Lu. + 5L I I 8.141,TLV\ TLV2 TLV. I,,
Se a soma for maior que a unidade, é sinal de que o valor limiar de segurança foi excedido. Calcula.sei
a quantidade de ar necessária para diluir com segurança cada componente isoladamente e se somam as
vazões, a fim de se ter a vazão da mistura.
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.
EXEMPLO8.6 .
Em uma operação de pintura industrial, estão sendo empregados simultaneamente diclorometano (cloreto
de metileno) e metanol (álcool metílico), ambos de propriedades narcotizantes.
Nas análises, verificaram-se as seguintes concentrações:
cloreto de metileno 300 ppm
metanol 100 ppm
Verificou-se uma evaporação de 0,683 llh de álcool metílico e 0,840 l/h de cloreto dc metilcn....
f'le VENTILAÇÃO Il'iDVSTRIAL DILUIDORA 115
Consultando a Tabela 2.9, vemos que os TL V para as substâncias consideradas são
íL" de álcool mct11ico. 200 ppm
íf.l/ de clo[(~")de meuleno 500 ppm
Aplicandu a expressão R.13, temos
\OU .100-+ -~I.I
200 500
Como obtJvemo~ valor maiur que a unidade, vemos que o TL V da mistura roi ultrapassado.
Calculemos enrão. separadamente. as taxas de dilUição. Podemos aplicar a rórmula da ACGIH para
obtermos a 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 " 4 para o cloreto de metileno
K " 6 para o álcool metílieo
Notemos que 1 pint (medida norte-americana) é igual a 0,473 I.
0,683Vh -+ 1,444 pints de álcool metílico
0,840Vh -+ 1,775 pints de cloreto de metileno
Pesomolecular de 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
QiJcooI metRico =
32,04 x 200 x 60
7.192cfm
ou
431545 c{hora
~IO de metilcno - 403 x 1,336 x lQ6 x 4 x 1,775
84,94 x 500 x 60
= 1.500cfro
ou
90.000 c{hora
Taxade diluição para a mistura, em condições normais de temperatura e pressão (cntp):
Q = 7.192 + 1.500 = 8.692 cfm
ou
Q = 8.692 x 0,028 = 243 m)/min para a diluição necessária.
A Tabela 8.8 fornece a indicação do número de cfm (ar em condições normais de temperatura e pressão,
CIIlp)necessáriospara conseguiruma diluiçãocorrespondente aos valores do TLV (coluna 1). A coluna
(2)se refere a pints e a (3) a libras de produto evaporado.
i EXEP.!PLO8.7
i Suponhamos que seja evaporado 0,683 Vh de álcool metílico, isto 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Mas essa diluição ocorreu em 1 hora = 60 minutos, de modo que o volume de ar por minuto será
de
70.900 .;. 60 = 1.180 cfm.
Adotando um fator de segurança K = 6, para estarmos bem longe do limiar de tolerãncia, obteremos
.Q = 1.180 x 6 = 7.080cfm.
valor bem próximo ao calculado no exercício anterior.
Tabela 8.8 Volume de ar em pés cúbicos em condições normais de temperatura e pressão (cntp) para diluir
1 pinl (0,473 I) ou 1 libra de poluente evaporado
,.:,,1
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"
';'11
I
f'IIDI.
Os valores tabelados dc\'cm ser multiplicados pelo fator de segurança K.
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Dutos para Condução do Ar
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I"
9.1 DIVISÃO DO ASSUNTO
li
Vimos que em cenos casos pode-se ou deve-se insuflar ou remover o ar de um recinto colocando ventiladores
axiais nas paredes, que normalmente são as exteriores. Muitas vezes esta solução não é possível ou mesmo
conveniente, havendo necessidad!: de recorrer a dutos com bocas de insuflamento ou de exaustão, conforme
o caso. Esses dutos conduzem o ar graças à energia que é comunicada ao mesmo ou à rarefação, provocadas
por um ventilador localizado, em geral, em local separado e até a razoável distância do recinto a ventilar.
Por meio de bocas de insuflamento ou de captação adaptadas aos dutos principais ou a suas ramificações,
pode-se conseguir um adequado insuflamento ou uma satisfatória captação, sob o ponto de vista de distribuição
de vazão e de velocidade de escoamento no ambiente.
O sistema de dutos para ventilação é estudado sob dois aspectos:
- o do escoamento do ar no interior dos dutos, desde sua captação até sua expulsão. É o aspecto que
interessa diretamente ao dimensionamento e ao projeto da rede de dutos e seus acessórios;
- o dos materiais constitutivos dos dutos, das peças e equipamentos complementares ao sistema 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 conservação da energia
1
~,
O sistema de dutos de ventilação 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 para os Fluidos em Escoamento, traduzida pela equação de Bemoulli.
A Equação de Continuidade mostra que o valor de vazão é obtido pelo produto 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
-
Tetracloretode carbono 10 Não se 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 26.90020.000
Dioxano 100 47.600 '43.300
Acetato de etila 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 de metilcelosolve 25 Não se 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 Não se 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
..,1 EXEMPLO".
Num duto de ventilação industrial devem passar 2.400 pés cúbicos de ar por minuto (68 mJ/min), com
uma velocidade de 600 pés por minuto (183 n/min). Qual o diãmetro do duto no trecho?
Solução
Pela Equação de Continuidade:
Q 2.400
S = - = - = 4 pés quadrados (sq . fi) = 4 x (144) = 576sq. in ou 576 x 6,451 = 3.716emz
V 600
.'1'1 Diâmetro: d ~: 11'4 x 576 = 27"
,~I!
10:
li
li
I,
i
!
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 energia ("perda de carga") no escoamento entre a e b. Além disso, mostra que a energia da
unidade de peso do fluido (P = 1), numa dada 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. Esta grandeza, importante no caso de líquidos, em instalação de ventilação, tem
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 polegadDs de água. A
grandeza é o termo L , designado 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 .
"pressãode velocidade",e mesmo,por "pressãodinâmica". .
A energia total H da unidade de peso do fluido em escoamento, em uma determinada posição em relação
a um plano de referência, será, portanto, expressa por
I
!
i,
I H -h + ~+ ~ I I 92 I
I
r o desnível energético da unidade de peso de fluido entre duas posições a e b de um sistema de tubulações
ou dutos de escoamento vem a ser a perda de carga J.-b entre os mesmos e é calculado por
J.-b = (h. + ~. 'Y
V2+ -'
2, ) (
Pb V2b
)- hb+ -; + ~
9.3
lr.
Dividindo-se essa perda J. - b pelo comprimento retilíneo do trecho a - b, obtém-se a perda de carga
unitária correspondente às condições propostas.
Para que o ar escoe ao longo de um duto, é mister fornecer-lhe essa energia J. - b' a fim 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 desprezível, de modo que podemos escrever:
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 119
I J.~ -~ + Sf"1 . I 9' I
Esta energia deverá ser proporcionada por um ventilador, e deverá ser calculada a fim de que se possam
especificar os dados dessa turbomáquina operatriz.
É necessário ter presente que "carga" significa "nível energético" e é dada pelo trinômio de Bernoulli.
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 atrito interno do fluido e de alterações nas trajetórias e nos turbilhonamentos das partículas, que ocorrem
principalmente nas bocas de toma<ki e saída de ar, em grelhas, filtros, registros e nas próprias peças de
concordância.
..il
i
.TI .
prueóo atmosférica
Prn.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 pelo filtro A, penetra com uma vazão Q no ventilador em C, onde recebe
energia graças à ação das pás do ventilador, 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 diagrama (a) da Fig. 9.1 mostra como varia a energia de pressão L que já designamos também corno
. 'Y
pressão estática (Pcs' ou PE). Na boca de entrada do ventilador, esta pressão é inferior à atmosférica, o
que toma possível a entrada do ar no ventilador. Graças à energia de pressão PE, comunicada pelo ventilador,
o ar escoa no duto. Mas essa energia vai baixando em virtude das resistências que se'oferecem ao seu
escoamento, isto é, das perdas de carga, de modo que na última boca de insuflamento a pressão é igual
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,
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120 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
a energia cinética é denominada também de pressão dindmica (PD), embora fosse mais correto designá-I
por energia dindmica expressa em 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 seção à
medida que forem proporcionadas saídas de ar pelas bocas de insuflamento ou dutos de 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, no final do duto, 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 dutos se correlacione com o 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 dutos afete o valor da pressão total e os valores de suas componentes e, portanto, o tipo .
ltência e as características do ventilador. .
A NB-I0/1978 da ABNT classifica as pressões segundo as quais o ar escoa em dutos em
ixapressão:
'dia pressão:
pressão:
pressão estática até 50 IIlmHp e velocidade de até 10m/s
pressão estática até 150 inmHIO e v > 10 mIs;
pressão estática entre 15~ a 250 mmHIO e v > 10 m/s.
9.2.2 Perd~e carga em dutos circulares
= 186 fpm;
O cálculo da perda de carga, ou seja, de energia em dutos circulares pode ser realizado usando a fórmula
universal de Darcy e Weisbach ou diagramas baseados no emprego de dutos de determinado material COm.
rugosidade definida 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 méto~ I
universal.
Aplica-se a fórmula
I.. o (I. + ~ ). y I P,- I 9.S r
1
A perda de carga nesta fórmula é expressa em Pascal, porque o termo entre parênteses está multiplicado
pelo peso específico "1. Notemos que:
1 Pa corresponde à pressão de 0,1 mm de coluna de HIO, ou 1 N/mI;
1 bar, a 10' Pa ou 100 kPa;
1 atm, a 101.325 Pa '" 101 kPa;
10 mca, a 101 kPa;
1 mca, a 10 kPa;
10 cmca, a 1 kPa.
,'r
, I
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 121l
(
pde v é o coeficiente de viscosidade cinemática 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 específico "1e viscosidade cinemática 11do ar
Temperatura Peso específico"1 Viscosidadecinemática"
('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 diagrama de Moody (Fig.
d " 1
9.2)para obter o coeficiente de atrito f. Obtido f, têm-se todas as grandezas para calcular a perda de carga
Ap,também designada pela letra J.
EXEMPLO9.2 K
Calcular a perda da carga em um duto retilíneo de polipropileno (€
2Sm de extensão e conduzindo 1,100 m3/s de ar a 30'C.
Ir
c
~ 0,05'"
~
I .
, : 0,04
r
! 0,03
I
= 0,00015 m), de 45 cm de diâmetro'j
ESCOAM
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,em metrospor segundo; /'
"1 - peso específico do ar (ou outro gás), em quilograma-força (quilograma-peso), por metro cúbico. I ~ 0,015
A grandeza f é o coeficiente de atrito ou de resistência ou de perda de carga e depende de duas grandezas: rp
~ 0,01
0,009
0,008
- rugosidade relativa das paredes do duto ~ , sendo € a rugosidade absoluta e d o diâmetro do duto.d
Para dutos de chapa de aço galvanizado, € = 0,00015 m;- número de Reynolds Re, definido por
I R.o ~.y \ GI
, & 0,025
~ 0,02
r
~c
~~
10' 10' 10' 10?J;r10'
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NUMERO REYNOLOS R.' 7
FIa.9.2 Diagramade Moodypara determinaçãodo coeficientef de perdade carga.
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10.
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\ I I I I I
I I 1 I I
\ TURS LiMCIA COMPLETA CANO. .PEAO.
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122 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Solução
a) Velocidade de escoamento no duto
I
I
I
I
I
\.
Q Q 1,100v = -
'TI'cP
4
'TI'X 0,452 = 6,91 m . s -t
4
=-=
s
b) Peso específico do ar a 30'C (Tabela 9,1)
'Y = 1,1644 kgfJm-3
c) Viscosidade cinemática do ar a 30' (Tabela 9.1)
v = 18,648 JLPa,s = 0,000018648 Pa . s
r::: .
/1;1
/t., ( .. {..,.
...> . ')
d) Número de Reynolds
v.d
Re = -' 'Y
v
J)
6,91 x 0,45 x 1,1644 = 194.661
0,opoo18648
/ / . I.
"" 200.000 ou 2 x tOS
I (
. i'~.! ".11:- ~\. :
e) Rugosidade relativa
~ = 0,OOOI5"~0,00033
d 0,45f}!'
/V: r' ".",
;
~ . ti
.! )., -., ,
f) Coeficiente df! atrito f
Entrando no diagrama de Moody (Fig. 9.2) com ~ = 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 Velocidade de 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 um modo geral. I
No caso de plenuns, isto é, de dutos que conservam a mesma seção transversal ao longo de toda SUl
[
'
extensão, não obstante fornecerem ramificações para bocas de insuflamento ou de entrada de ar confo((l1/
o caso, adota-se 5 a 5,3 mls para dutos de insuflamento e 0,85 a 1,20 mls nos de retorno.
A "velocidade terminal", isto é, do ar ao atingir o local do recinto onde foi lançado através de unII
!boca de insuflamento, ao atingir cerca de 1,5 m acima do piso, costuma ser 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 sistemas de baixa pressão. . I
r
.
'."'1,,"';
t
I .
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 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 Os gráficos para determinação da perda de carga referem-se ao ar limpo, 'Y = 1,2 kgfJm3 e na temperatura
de10 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 limpo transportador
1 V2 Z
?
!:J.p=f'-'i(-''Y
I .t{
\ . . /1
I'",YI = .I fJ !"-
d' 2
1
F) {I':;' /,,11
,;\j
Indústrias
Edifícios públicos (m/min)
Designação (m/min) (m/s)
Entrada de ar no duto 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 industriais dências públicos industriais
Tomadasde 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- alta ve- - - 9,00 - - 9,00
locidade
Descargado 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
Ramaishorizontais mín - 3,00 4,00 - - -
máx 3,00 4,50 5,00 5,00 6,50 9,00
lUziwsverticais mín - 3,00 - - - -
máx 2,50 3,50 4,00 4,00 6,00 8,00
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..' li RJC~ 11\
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Flg. 9.3 Fator de correção da perda de
Icarga para ar contendo material parti.culado. ,
1000
900
aoo
700
800
~ 3 A4 5 6 8 107 9
Peso do materlQI transportado
Peso do ar transportador
I'
I
No gráfico da Fig. 9.3, para o valor de A, obtém-se o valor de 8, que vem a ser o fator pelo qualI
se deverá multiplicar a perda de carga calculada para o ar limpo, para se obter a perda de carga CODlo '
ar carregando partículas. !
1100
400
I
I Jar compar",".a = 8. J.r puro I 13 ;:
300
2001
9.3 DIMENSIONAMENTO DOS DUTOS ci
....
....'...Consideremos primeiramente os trechos retilfneos dos dutos e determinemos as dimensões das seções
transversais dos mesmos. Para isto, em instalações puramente de ventilação, recorre-se ao método dindmico
ou ao método de igual perda de carga. \ 1
I '
100:
90,
80
70'
60
9.3.1 Método dinâmico
9.3.1.1 Dutos de seção circular 110
'1',
Escolhe-se a velocidade nos diversos trechos, com base nas Tabelas 9.2 e 9.3, de modo que a velocidade
seja máxima nos troncos principais e reduzida nos trechos ou ramais secundários.
Conhecendo-se a vazão em cada trecho e havendo sido escolhida a velocidade, pode-se determinar I :
seção transversal do duto e, a partir desse valor, determina-se o diâmetro do duto ou os lados do retângu~ ,
correspondente a ,essa área. I
Para isto, numa primeira aproximação, pode-se aplicar a equação de continuidade e achar a áreadir
seção circular de um duto e seu diâmetro.
Por exemplo:
ZO
40
30
Dados V = 8 m . S-I Q = 4 m3 . S-I
Q - ~ = 0,50m2
S = V - 8
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8 8.0.4 .6 ,8 I Z 3 4
{TS(4XQ,5
d= " -:;;:-= ,,~ = 0,797m ... 31,3"
Usando o gráfico da Fig. 9.5a, entrando no eixo vertical com Q = 4 m3 .S-I e seguindo a reta inclinadJ
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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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Fig. 9.4a Perda de carga em dutos retos circulares.
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Qrtulartendo cerca de 1 junta por metro. Válido para I = 10 a 32'<:.
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PERDA DE CARGA
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9.3.1.2 Dutos de seção retangular
Em instalações de ventilação industrial, quando o pé direito do recinto é suficientemente grande, costuma-se,
usardutos de seção circular. Quando tal não ocorre, convém usar dutos na seção retangular, em geral com
o lado menor na vertical.
Podemos ter dois tipos de problemas:
a) Conhecem-se os lados a e b do duto e deseja-se saber o diâmetro equivalente do duto circular da 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.PIROA 01 CAR8A (m. H.o/.. r
Flg. 9.58 Perda de carga por atrito 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 para / = 10 a 32'C. Na primeira hipótese, pode-se calcular o diâmetro equivalente pela fórmula 9.8.
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Flg. 11.68 Duto retangular equ\vz.
lente ao circular (mesma vazão c ,
mesma perda de carga).
Flg. 11.7 Instalação de insuflamenlO
de ar.
r
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR J33 I
c;sideremos seis renovações horárias (Tabela 6.2), cada uma se realizando, portanto, durante 10 minutos <travésde quatro bocas de insuflamento.'
(. A v~o de ar necessária será de
(
800 m3
aI = - = 80 ml/mio
10min
Cada boca insuflará 80 + 4 = 20 m3/min
b) Fundição
Volume Va = 20 x 10 x 4 = 800 m3
t
{
Pela Tabela 6,3, adotaremos 12 renovações de 5 minutos de duração cada.
800 m3
aa = -:- = 160m3/min5mm
\.
Cadaboca insuflará 160 + 4 = 40 m3/min
2) Seções dos dutos:
- Trecho AB do duro principal. Deve atender à vazão ,total
a = QI + Qz = 240 m3/min = 14.400 m3fh = 4 m3 .S-I
Velocidade admissivel V = 8 m/s = 480 m/min (Tabela 9.2)
14.400 m3fh = 0,50 mZ
Área da seção de A até B: S = 8 x 3.600 -::;:::::.-
~ XO,5d = - = O,797m= 31,3"1T .--
o \
Se quisermos usar duto retangular equivalente, isto é, que dê a mesma perda de carga unitária, podemos
usaro gráfico (Fig. 9.6a). Com d = 31,3" = 795 mm e fixandoo lado b = 109 em, acharemos o ladoI a = 50em.
Pela Tabela 9.4, obteríamos, para d = 80 em, a = 60 em e b = 90 em. Adotemos a = 50 em, b = 109 iem DOtrecho AB.
- Trecho BC do duro principal
Q = 180 m3/min = 10.800 m3fh -b
ql;,. ,r
", ,
2,<t'} - ': ,,~. ~, .
Como o trecho se acha um pouco afastado do ventilador, podemos admitir no mesmo uma velocidademenor,digamos de 7 m/s.
Ss- c =
10.800
7 x 3.600
= 0,428mZ
d .. ~ 4xO,428= 0,738m = 29"
\
No gráficoFig. 9.6, com d = 29" e mantendoa altura b = 50 em (19,7"), achamosa = 38" (96,S\CIII).
- ,Trecho CD do duro principal
Q = 120 m3/min = 7.200 m3fh <
IIt:...
--'o _._--
(
- I
134 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Adotemos v = 6 m/s, reduzindo a velocidade
7.200-
Se - D = 6 x 3.600
= 0,333m2
)1/),rI
,í{)IV
),
f 4 x 0,333
d = Y = 0,651m = 25,6"
Pela Fig. 9.6, mantendo b = 50 cm (19,7"), achamos a = 2S' = 71,1 cm.
- Trecho DE, final do dUloprincipal
Q = 6O"m3/min = "3.600 m3/h
Adotemos uma velocidade ainda menor neste trecho, digamos
v = 5 m/s
SD- E
3.600
= 0,200m2=-
5 x 3.600
f 4 x 0,200 "
d = Y-;-- = 0,504m = 19,5
Mantendo a mesma altura de 50 cm (19,7") do trecho CD, teremos (usando a Fig. 9.6) para a largura,
17" = 43,2 em.
- Trechos de derivação lateral EM, DL, CK e BJ
Q = 40 m3/min = 2.400 m3/h
Podemos adotar uma velocidade de 3 m/s (ISO m/min)
2.400
SE - M = 3 x 3.600
= 0,222m2
f 4 x 0,222
d = Y-;-- = 0,532m = 20,9"
Se adotarmos uma altura de 30 cm = 11,8" para o duto, a largura será (Fig. 9.6) de 2S" = 71,2 cm,
portanto, 71,2 cm x 30 cm.
- Tomada de ar exterior, antes do ventilador (duto de aspiração)
I'
I
Vazão total Q = 240 m3/min = 14.400 m3/h
Velocidade de entrada de ar no duto (Tabela 9.1).
Adotemos 4 m/s, compreendido entre os valores 2,5 m/s e 6 m/s da Tabela 9.1.
Seção do trecho do duto até a boca do ventilador
14.400-
4 x 3.600
= 1 m2Scntrada =
f4Xí
d = Y~ = l,128m = 44,4"
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 135
/
O duto de entrada terá 10.000 cm2, com redução até a boca do ventilador. Adotando b = 109 cm
(42,9"), acharemos, pela Fig. 9.6a, a = 98 cm (3S,6").
- Área dosfiltros
Se o local da fá,brica estiver sujeito a muita poeira, pode vir a ser aconselhável utilizar um filtro antes
da tomada de ar pelo duto de aspiração. "
A velocidade de passagem ~través do filtro é da ordem de 1,8 a 2,0 m . çl. Adotemos v = l,S m . S-I.
A área transversal do filtro será:
S6'''. = 14.400 ~"'= 2,22 m2
l,S x 3.600
As células de filtragem podem ser do tamanho padrão de 60 x 60 x 5 cm, de modo que teremos \
2,22 + 0,36 = 6,167
ou seja, aproximadamente seis células, -formando um painel de l,SO x 1,20 m, com"área de 2,16 m2.
'\
. O filtro metálico 44-8 da Higrotec, de 600 x 600 mm e 50 mm de espessura, proporciona uma vazão \
normal de 3.030 m3/h e máxima de 4.040 m3/h com perdas de carga respectivamente de 3,05 e 5,34 mm H20.
Com os seis filtros, a vazão será de lS.lS0 m3/h.
"
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"\
9.3.2 Método de igual perda de carga
Começa-se pelo trecho final do duto (trecho EM).
Arbitra-se a velocidade de escoamento, baixa neste trecho (Tabela 9.1). No caso do exemplo, adotaríamos
3 m/s.
Calcula-se a seção de escoamento necessária, tal como no 1.° método.
7
-~/hSE-M= = O,222m2
3 x 3.600
Diâmetro de um duto circular com esta seção t4
d = J4:S
J4x 0,222 = 0,532 md = 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 igual à J. = o,ors mm de coluna de água por metro 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 retilíneos de duto, a perda de carga unitária tenha sempre esse valor, isto é, que em cada metro
de extensão de duto ocorra uma perda de energia correspondente a401tl~e coluna de água. Calculemos
os diâmetros que deverão ter os restantes trechos de dutos.
- TrechoDE 7
~: 3".600m3fh = 1 m3/s
Entrando no gráfico (Fig. 9.5a) com esse valor e com a per<la de carga ~~itária
J. = 0,01SmmH20,obtemoso diâmetro
D = 620mme V = 3,3 m/s
11)
1
1',
j!.
II~
~
i~
rl,
' "
!:
I~
- Trecho CD
D = 820 mm = 32,2" ' deq = 1,30 (0,30x 0,76)°,625=
\
(0,30 + 0,76)°.25
ObtemosanaJogamente,pela Tabela9.4 . . I
Como a tabela não vai além de d = 77,2 cm, usemos a parte da tabela aCImada lanha qu~brad~
I
Nográficoda Fig. 9.5a, entrando com
considerando valores de 8,2 ao invés de 82. Acharemos, para os 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
'l;I: ,
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
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 = 7.200 m3fh = 2 m3/s
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos analogamente,
D = 820mm e V = 3,9 m/s.
- Trecho BC .
Q = 180 m3/min = 10.800 m3fh = 3 m3/s
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos
D = 930mm e V = 4,3 m/s.
- .!.rechf! ~1i
Q = 240 m3/min = 14.400 m3Jh = 4 m3/s '-...
- TrechoBC
D = 930mm
Acharemos duto de 90 x 80 cm. (
Com J. = 0,018 mmH20, obtemos
D = 1.080mm e V = 4,7 m/s.
Vejamos as dimensões dos dutos retangulares equivalentes, aplicando o método de igual perda de carga. I
- Trecho EM
"
.
~
.
'
.
"
f
~
D = 530mm = 20,9"
Usando a Tabela 9.4, vemos que, para o diâmetro de 53,2 cm pode-se usar duto de 72 x 34 cm.
Podemos utilizar 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.
- Trecho AB
D = 1.080 mm
I
ACha:emos duto de 110 x 90 cm.
ObsefVaçoes:
\. Pelo 2.' método, como foi adotado no trecho EM a velocidade de 3 m . S.I como ponto de partida,
as velocidades nos demais trechos assumiram valores bem menores que os do 1.' método, resultando
daídimensões maiores para os dutos.
2. poderá ser conveniente fixar um dos lados do duto retangular. Pela fórmula de Huebscher, pode-se chegar I
a calcular o outro lado. Por exemplo, se quisermos que o trecho BC tenha a mesma largura de 110
em que tem o trecho AB, acharíamos para o outro lado 67 cm, 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
os ventiladores centrífugos de alta rotação, é necessário quese adapte, entre a boca de saída do ventilador
e o duto, uma peça de concordância com alargamento. Isto porque uma velocidade de insuflamento grande
no duto conduziria a um valor elevado para <>termo da energia cinética. Como vimos, não é conveniente
uma velocidade excessiva de escoamento do ar no duto, devido às perdas de carga exageradas e à vibração
queprovoca. ° alargamento faz diminuir o termo ~ ,aumentando conseqüentemente o termo.! , o qual
~ y
responde preponderantemente na superação das perdas de carga no duto, ou seja, na aplicação de energia
para vencer as resistências que se opõem ao escoamento do fluido.
Esse alargamento do tubo deve realizar-se de um modo suave, com ângulo interno pequeno, para diminuir
a perda que tem lugar no próprio alargamento. Como a peça de alargamento faz aumentar a energia de I
pressão(embora diminua a energia cinética), ela é designada pelo nome de recuperador ou expansor. Tudo
se passa, então, como se o ventilador recebesse um acréscimo de energia de pressão nesse alargamento.
Esseacréscimo corresponde à diferença entre as energias cinéticas no início e no final do alargamento,
menosa perda de carga nesta transformação, que, aliás, é pequena. Voltaremos a tratar desse fato no item
9.5.
EXEMPLO'.4
Qual a perda de carga em um duto retangular de chapa de aço com 25 m de comprimento e lados
de76em e 30 cm, com vazão de 1,8 m3/s?
Soloção
a = 30 cm "" 12"
b = 76 em "" 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. = 0,15 mmH20/m.
~- --- - - .....
d = 1,3 8
(ab»
(a + b)2
Assim, com os valores 72 cm e 34 cm, obteremos
(72 x 34»
d = 1,3 ~8J = 53,3cm.
" (72 + 34?
- TrechoDE D = 620mm = 24,4"
:1
1;1
~
I
1
II1
!Ir
l
Pela Tabela 9.4, obtemos, para 621 mm, retângulo de 68 x 48 cm. Com esses valores, pela fónnull
9.9, obteríamos 622 mm para o diâmetro.
l
(
(
(
l
\
,
138 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
A perda ao longo dos 25 metros de duto será
J =J.x I = 0,15 x 25 = 3,75mmH20.
-17 9.4 PERDAS DE CARGA EM PEÇAS ESPECIAIS
Vimos como se calcula a perda de carga em dutos de seção circular e como se pode passar para ullla i
seção retangular de efeito equivalente no escoamento, se se preferir usar dutos com essa forma de seção.
Mas, ao longo do duto da instalação de ventilação forçada, existem peças que contribuem para aumentar
a perda de carga do sistema, em razão do atrito, das turbulências e das variações na velocidade que provocam
As principais dentre essas peças são: . ;
iJ - bocas de captação ou tomadas de ar- bocas de saída
- grelhas de insuflamento sem registros ou com registros de regulagem de vazão- curvas e cotovelos
- alargamentos graduais ou expansões
- ieduções- fi!tros
J
,I~
;,
i
I
Poder-se-ia fazer como em hidráulica: calcular o comprimento equivalente de um duto de mesmo diâmetro í
que a peça. Somar-se-iam os comprimentos virtuais correspondentes a todas as peças ao comprimento real
I
'
do duto e se calcularia a perda para esse duto de comprimento total. Embora esse método seja usado,
como veremos no item 9.6, na prática de ventilação é mais usual determinar individualmente as perdas
correspondentes a cada peça, exprimindo-as em P9~e~adas de coluna de água ou em mm de coluna 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 seja, a pressão dinâmica expressa 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 [,h. = 4:õõ5z (vem pés/min) .1 I
I
ou, em mm de H20~ i" . I
I ?~ r~:;-"c' [31
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 cargaem pol.H20ouem mmHzO"." I
Pode-se usa(-;(.rórmula com v em m/s e h", pressão dinlJmica ou cinética, em mmH20, consideranOO
Io peso específico do ar igual a 1,2 kgf/m3. I
~ (2 x 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 valor d@belado po@sto é: !
~~~M~ I
J
ll'"
~~
~
("" .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.
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 09
+-,~
~.~K .0,9
,~ v ~-
Perda. li IntrClda do 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-~ ~ ~
Grolh .0.. O''''ÇrOI
Sup.,lIel. 11.,.
d/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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Ili
~'
I
I:,
1'1 o~
W.~1\
1
,1
li'
H
li.
Soç1l0 Circular
R/O R J\
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~K" 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 " AO (uro' 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
CotOV"OI
~o<.
90°
60°
411°
30°
0,85
0,65
0,44
0,22
O ~RCurva Comdoi. '0"0' to O
Fig. 9.9 Valores de K para curvas e cotovelos,
§C{J
Cotovllo C.Ift
palholao
Ângulo rolo
K = 0,8
Cur.,.das JC::I O
D. rolo du,lo
K.. O
*='Fr~- ErtB
V.r "tlllco V., cur'a A
E3B- EEa
t<z 0,06 V., curyo B
AlargamtntoI C,x'Qnl~'I) . . .t'litom'"'OI
w....." '"I R O~..-~u-;.a ~ ~R.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- '-, --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,9.10 Valores de K para alargamentos, derivações e bifurcações.
I
~
Nlo ,..,or I... cO""cIeroqlo
a recup.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( = 450
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 KO 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
{'
(
(
I
\
l
1\ 142
'11
r!1\.
li
l..
I:
'f,
:1:
1
I,!
~'"
t\~
VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
I
2 o ---:
o
v
- -j--
Perda de cor ga no ch ap'"
Pchap..=K.h.
rnD
/'::
~
"/
K: 1.5
Regl.t,o de venl%lona.
1fII}l!: ::!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
K: 1,5
V,,..,lofto 8'1t"".
10.;' d. 1I,.a 11...
K: ',2
Grelha 11",,,,..
~ _./7-
K: 0,30
T,an,lç1ia ca",
",18t,O
~"'ST'O DE.AL"[TAS
li ji]
K: 1,5
Gr.lho com '8,fltro
,~;"
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 143
~:I
i,lrlU
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
:a energia de pressão", representada por p,. Simultaneamente, ocorre uma perda de carga I!o.Pcarg..que,
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 - hll2fornece 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
li p S Aumento d.
energia d~ press60
(, .cuperaçeSo)
PS.
Perda de carga 6.p carga = K (h v, -h v2 ) Fig.9.12 Variação 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>..'
I
(
\
irA.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
+ de 30' 1.00
144 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
EXEMPLO 9.5
Na Fig. 9.12, suponhamos D = 2 m, d = 1 m e a = 1S'
1T X 121TJ! 1T
s. = -=-=- 4 44
1TD2 1T . 22
S2 = -=-='Ir
Ir'
li
4 4
A vazão Q é igual a 6,28 m3/s.
As velocidades serão
'1
~,1
,)1:
6,28Q ---
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
=-
16,34h'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 coeficiente de recuperação R, para
a = 15'e D/d = 2, é iguala 0,55
âps = 0,55 x 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
Na Tabela 9.6, obtemos, 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 7,52 mm, quase igual à perda de carga (7,93 mm).
.11
11"li, I
1
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 em metros ou pés de duto de igual diâmetro e que provoca a mesma perda que a peça considerad3.I
Designa-se esse comprimento por comprimento virtual ou equivalente, pois, sob o ponto de vista de escoamento,i
I
~,
r
! DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 145 ( 'j
(
a peça considerada equivale a um certo comprimento de duto. Esses comprimentos equivalentes ou virtuais
d3Sdiversaspeças são adicionados ao cOlI!primentoreal do duto, obtendo-se um comprimento total, isto é, ,/
e~:'I+ 1'~:0 (
I Umavezobtidoo 1,0 procede-secomovimosno item9.3 para determinaçãoda perda de carga. {
I A Tabela 9.7 permite a determinação dos comprimentos equivalentes para curvas e alargamentos com
I junçãO,taiscomorepresentadasna 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
l-i1
- O --o
FIg.9.13 Comprimentos equivalentes, expressos em pés de duto retilíneo de i~ual diâmetro. (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 para o ramo secundário do du.
10 (ver Fig. 9.13)
Paracurvasde6O" 0,67 x
4S' O,SOx
perda correspondente
a 90"
perda correspondente
a 90-
perda correspondente
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 4
5 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
h"
(
~
(
(
(
146 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
1~1
'~l
.
I
.
.
~
I..
j!Ii
1'
1
':
1q.I.,
"~I
Flg. 9.13a Execução de peças de conCOr.
dância empolipropileno da Tecnoplástico
Belfano, usando soldagem rápida COmVa.
reta e ar aquecido.
t?~ 13~", ,«=::: "" : ' ~, , 13M ~'...." , " ' ,
.
IT." '" '....'M " ...,
........
">0:::~6<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 três seguintes a cada redução no duto
principal (p/enum).
,o..
~
..
7m 10m
~~.. =.
~'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 partir de um p/enum, para insuflação ou retorno de ar. Comprimentos equivalentes. (Cortesia
NfSCA.)
~~
,.. ~ . ~
ç 20~
~~
~
..~
".~ ~
~9.17 Comprimentos equivalentes aproximados para derivações de dutos de seção circular. (Cortesia NESCA.) Nota:
Cm-seacrescentar 8 m ao comprimento equivalente das três conexões mais prdximas da unidade em cada ramal. .
9.7 CURVASE JUNÇÕES
F~ prática do projeto de dutos apresenta algumas recomendações expressas pelos esquemas indicados
Da,Ig.9.18. Vê-se que há soluções recomendadas e soluções inadequadas ou pouco recomendáveis.
. ;",~" '
148 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
ecrQJ1Hiil
]
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 OUTO RETANGULAR
~
~
Vm= V.loc Ida dt ..lnl..a
d. t, ar.. po,to di
contomlno"t.,
Crft'rio para dlmonslonomtnfo
da poça do Inte,.oç1a
L
'nadov.ada
~?
Ac o" &v o,
Flg. 9.18 Indicações práticas para projeto de dutos.
Inadequddo
9.8 JUNÇÕES DE RAMIFICAÇÕES EM DUTO
r
I DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR 149 ( , '
A diferença entre as velocidades, que eventualmente pode até ser grande, necessita de uma certa pressão (
, estáticaPE para que possaser produzida.Quando se verificaruma diferençasuperior a 2,5 mm de coluna
I de água (O,r' H20) entre a pressão dinãmica no tronco principal (3) e a pressão dinâmica resultante dos (
i dOL~troncos (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 equilibrados na junção, de modo que a pressão estática em,
I (1)seja igual à pressão estática 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 correção se faz da seguinte maneira:
P2
P (J) = p (1)+ (h ,..h,). ~ rI'I
I
Um mesmo duto (tronco ou linha principal) pode receber a contribuição de diversos ramais no casoI
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 as velocidades nos ramais que se juntam. No caso
da Fig. 9.19, temos apenas um ramal de junção e .
V3 > VI e vJ > V2
VI
'1,111
111 Flg. 9.19 Inserção de um duto em um alargamento.
(ID
VJ.
P
Notemos que os valores algébricos de p = - são negativos (vácuos ou rarefações) num duto de exaustão.
Y
p."... (J) = Energia de pressão no ramo 3
P (I) = Energia de pressão no ramol = Energia de pressão no ramo 2
h'J = Pressão dinâmica em 3 (altura representativa da velocidade em 3)
!
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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
(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 da pressão estática, por ter havido
uma redução no valor da pressãodinâmica, 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 significa aumento.
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 desnível energético que deverá prover.
Os exemplos acima justificam o alargamento do duto quando nele é realizada a inserção de um ramal.
EXEMPLO9.7
Com a finalidade de determinar a potência do ventilador, calcular a perda de carga no sistema de ventilação
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 trechos retilíneos de dutos. No caso, os trechos correspon.dem aproximadamente
as distâncias entre as bocas de saída laterais no almoxarifado e na oficina.
Adotaremos as dimensões dos dutos calculadas pelo 2.° método, ou seja, o das iguais perdas de carga.
Boca de insuflamento M
Usemos, na boca de insuflamento, grelha simples unidirecional de menor custo, K = 1,2 (Fig. 9.11).
Perda de carga f1PI = 1,2' h,
V2
A altura representativa da velocidade h, pode ser calculada por h. = - (fórmula 9.10).
16,34
')lar = 0,00129 . ')I'coa
2 X 9,80 = 16,34
1,2
:Imlil
.Na saída 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' , DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR
I /I.boca poderá ser de 24" x 10", ou seja, de 0,610 m x 0,264 m = 0,154 mZ.
Corno a seção livre de saída é da ordem de 85% da área total, temos
151
s = 0,85x 0,154 = 0,130 mZ
/I. velocidade corrigida para essa seção livre será:
- ~ = 5,12 m/s, valor aceitável numa instalação industrial. 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 trecho como de igual seção ao longo desse comprimento:
Q = 40 m3/min = 0,66 m3/s
o = 3m/s
Com esses valores, achamos no gráfico (Fig. 9.5 ou 9.5a) uma perda unitária Ju = 0,018 mmHzO/m
Para o trecho de 1,5 m, teremos
Apz= JEM = 1,5 x 0,018 = 0,027 mmH20
Derivação do dU/o principal para o ramo EM (Fig. 9.10)
R
Admitamos- = 0,25 e a = 90" V = 3 m/s
D
Obtemos K = 0,5
32
h, = - = 0,55 mmH20
16.34
Ap3= K x h. = 0,5 x 0,55 = 0,275mmHp
rrechode ,...com 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
Transição(1). Trecho de D para E
Redução com ângulo 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 (sqft) 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
~'l
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I 'Ir'r
""I
ilU,
!il
152 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL r DUTOS PA~A CONDUÇÃO DO AR 153 (" \
Trecho CD com I == 4,5 m
Com Q == 120 m3/min ==2 m3 . S-I e 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 perdade 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
DuascUnJasde 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 mmHp
16,34
àpl2 ==2 curvas xh. x K ==2 x 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 simples sem flange
K == 0,9
.h. == 1,530
àpu ==0,9 x 1,530 == 1,377mmHp
Perda de carga total 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 ventilador deverá atender à pressão estática total l1p, para I
venceras perdas de carga, e à pressão dinâmica (v~ - if. ), sendo v, e v. as velocidades à saída e à entrada2g 2g
doventiladorrespectivamente. (
V, ==7,0 mls v. == 4,0 mls '(
,li
"~ti
\11
4,?2 == 1,35 mm
k. == 16,34
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 da boca de saída do ventilador até o duto no ponto A (Fig. 9.10).1 ;!Ii
l
!!I
.
.
.
:
..11'" 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 ventilador
D
d == - == 675 mm
1,6
Q == 240 + 60 == 4 m3/s
Fixo v == 7 m . S-I
Achamosd == ~4~Q == ~ 4 x 4 == 0,853m'1Tx7
(
(
(
,
\
(
/.
..~
154 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
A pressão total ou energia total será, pois,
Av. = Av + Av = 20,621.+2,01 = 22,63i mmHp
A potência do motor que aciona o ventilador é calculada pela fórmula abaixo, conforme será explicado
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
7S x 0,60
- I
Observaçoes: 1
a) 1 mmH20 equivale a 1 kgf/m2ou 0,0001 kgflcm2 I
b) deveremos consultar catálogos de fabricantes para a escolha do ventilador, como vereJ110s no Capo 10 '
Imas, 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
20 mmca - 0,0020 kgf/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 = 14.700 cm2 x 0,002 kgflcm2 = 29,4 kgf.
"I
i 111:
dl
l
1:: '~~i,I'
d:,j
i';,
li"
11 ,I~
,"1
9.9 MATERIAL DOS DUTOS
O fluido conduzido no duto é um dos fatores decisivos na escolha do material com o qual este deve!
ser construído. Vapores e gases agressivos, grande quantidade de particulados e materiais abrasivos podemI.
impedir o uso de determinados materiais e, em certos casos, definir o tipo de material do duto.
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 grande variedadede agentes agressivos,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
DUTOS PARA CONDUÇÃO DO AR155
Os tipos mais comuns são os de
- cio reto de polivinil. Não se deve ser usado para gases e vapores 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.
- resina termoestável poliéster, fibra de vidro e areia silicosa. Diâmetros de 100 mm a 1.200 mm.
- plástico reforçado com fibra de vidro.
9.9.2 Chapa de aço
podem-se usar dutos de chapa de aço galvanizado desde que os gases que por eles devam passar não
sejamcorrosivos.
A Tabela 9.8 indica a espessura da chapa de aço galvanizado conforme o diâmetro e a "classe de material"
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;- material abrasivo em fraca concentração.
Ex.: exaustão de particulados de politrizes e de moinhos de carvão etc.
o material abrasivo em altas concentrações.
Ex.: britagem de rochas, chaminés de exaustão.
Tabela 9.8 Espessura de chapas de aço galvanizadas para
dutos de ventilação
As peças. especiais como cotovelos, reduções, alargamentos e curvas convém sejam feitas com chapa
doispontos mais 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
A Tabela 9.9 permite a escolha da bitola da chapa de alumínio, uma vez determinada a da chapa de
açogalvanizado.
Tabela 9.9 Bitola de chapa de alumínio para duto de ventilação
~
QasseI
Qasse11
QasseIII
Bitola de chapa de aço
Diâmetro (V.S. Standard)
pol. cm Classe 1 Classe 11 Classe 111
até 8 até 20,3 24 22 20
8 a 18 20,3 a 45,7 20 20 18
18 a 30 45,7 a 76,2 20 18 16
acima acima 18 16 14
de 30 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
bitola 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 d'água) e velocidade de até 10 m/s. e I
I
I
156 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
9.9.4 Tabela da ABNT
Tabela 9.10 Bitola de chapa de dutos, conforme a NB-I0/1978
.11
!!;~
-
! 10
!
VentiladoresIi'-I-
I
I
I
!
I \'
[
As instalações de ventilação por insuflamento elou por exaustão de ar necessitam do ventilador corno
veículopara criar o gradiente energético que permite o desejado escoamento do ar.
! 10.1 DEFINiÇÃO
I
Ventiladores são turbomáquimas geratrizes ou operatrizes, também designadas por máquinas turbodinâ- ,
ricas, que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. Analogamente ao que ocorre com as turbobombas,
I arotação de um rotor dotado de pás adequadas, acionado por um motor, em geral o elétrico, permite (
! 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 \
, oarou os gases) torna-se capaz de escoar em dutos, vencendo as resistências que se oferecem ao seu desloca-
I meDto,proporcionando a vazão desejável de ar para a finalidade que se tem em vista.'
I Já tivemos necessidade de nos referirmos aos ventiladores nas instalações de renovação de ar por insufla-
, meDloe por exaustão e por ambas. É imprescindível que nos detenhamos a estudar, embora sem grande.
1
profundidade, essas máquimas usadas nas indústrias não apenas em ventilação e climatização, 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
eem muitas outras aplicações.
.
1
O ventilador é estudado corno uma máquima de fluido incompressível, urna vez que o grau de compressão
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-seosi turbocompressores,cuja teoria de funcionamento, em princípio, é a mesma que a dos ventiladores, havendo I
. porémnecessidade de levar em consideração os fenômenos termodinâmicos decorrentes da compressão do
are os aspectos inerentes ao resfriamento dessas máquinas.
10.2 CLASSIFICAÇÃO
~xistem vários critérios segundo os quais se podem classificar os ventiladores. Mencionaremos os mais I
í USuaiS.
a)~undo o nlvel energético de pressão que estabelecem, os ventiladores podem ser de:
-baixa pressão: até uma pressão efetiva 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 {
Higrotec Radial TIP Série 1.800 e 4.800 IRT. Pressões de 125 a 890 mmH20;
-alta pressão: . (para 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 0101 Bitola 0101 (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
{
,
\
I
;11
158 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
- muito alIa pressão: para pressões 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 trajetória de uma partícula gasosa no roto r se realiza em uma superfície 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..1dI.
(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 radiais retas (Fig. 10.2 a);
- pás inclinadas para trás, planas (Fig. 10.2 e) ou curvas (Fig. 10.2 b). Podem ser de chapa lisa ou com
perfil em asa (airfoil) (Fig. 10.4 b);
- pás inclinadas para frente (Fig. 10.2 c);
- pás curvas de saída radial (Fig. 10.2 d).
d) Segundo o número de entradas de aspiração no rolar:
- entrada unilateral ou simples aspiração;
- entrada bilateral 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 de 3.000 a 4.000 mmHp (Fig. 10.9).
,
. 'I
pAs RADIAIS RETAS PÁS CURVADAS PARA TRÁS
Robusto. Movimenta g,and..
cargos' d. ,G,';C\8'OI.
Traba'f8o p'lado
R.ndi", .nto baixo
Usado para go,.. limpo. .
SII.nclolo. Bom,. n.
dim.Ato. Potincla auto-
limitado. Alta pr..,ao
(d)
PÁS CURVAS, DE SAlDA RADIAL
Alta pr.I.'ão
Grand.. vazo'"
Flg. 10.1 Formas das pás de ventiladores centrífugos.
'I
J
CURVADAS PARA FRENTE
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 Ventilador Sulzer
com pás para trás.
Ventilador tuboaxial
,;. 24k
Exaustores
com transmissão
tipo TTR
'""..
Exaustores axlals
com transmissão
Com motor externo e transmis-
são blindada, por correias. para
gasescorrosivosouexplosivos
Flg. 10.4 Ventiladores-exaustores axiais da Metalúrgica Silva Ltda.
Ventilador axial-propulsor
Exaustores
Industriais
tipos E-100e E-150
Para ventilaçãoe exaustão em
grandesambientese preces.
50S industriais
160 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
~, ~ ~..
Transmissão direta
O rotor é montado diretamente sobre
o eixodo motor.Atemperatura máxima
de operação é 10o-C
Flg. 10.4a Rotor tipo" A" pás airfoil, para trás (Higrotec), 600 a 954.11X).
m)/h,5 a 760mmHp. Elevadorendimentoe nívelde ruídomuitobaixo. I'
Transmissão por correias
O roloré montadoem um robustoeixo
sobre rolamentos. Para temperatura
acima de 10o-C,um disco de reslria-
mentopode ser montadoentre a carca-
ça e o mancalmaispróximo,permitindo
então transportar gases a temperatu-
ras de até 3SO"C
Transmissão por correias
e base única
O motordo ventiladore a transmissão
por poliase correias são montadosem
uma robusta base formando uma uni-
dade completa pronta para ser acio-
nada
Flg. 10.5 Variantes de acionamento do Ventilador HC da Flãkt Técnica de Ar Ltda.
1"1)
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P3
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MODELO RS (SIROCCO)
Disponibilidades:
200 a SOO.OOOm'lh,
Sa80mmca.
Simples ou dupla aspiração
MODELO RL
Disponibilidades:
2.000 a 300.000 m'lh,
20 a 3S0 mm ca.
Simples ou dupla aspiração
MODELOS RBI-RMI-RAI
Disponibilidade:
1.200 a 9S.000 m'Ih,
30 a 600 mm ca
VENTILADORES
APLICAÇÕES:
Ar condicionado, calefaçáo. ventilação e exauslao industrial, comer.
cial ou doméstica. Estufas, coitas. secadores. condensadores ava.
porativos. torres de resfrlamento e cAmaras trigorlficas
161 (
(
(
{
(
~
{
\
,.o - \~t",.".: ~
CARACTERISTlCAS:
Grande volume de ar. Baixa pressão. Baixo n!vel de rurdo
APLICAÇÕES:
Arcondicionado,ventilaçãoe 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:
Exaustão de detritos de máquinas.ferramentas. através de trans.
porte pneumálJco. Exaustão de pó, gases, fumaças, vapores e odo-
res industriais
CARACTERISTlCAS:
Especial para aplicação onde O material transportado necessite
atravessar o ventilador
MODELOS RBE-RME-RAE APLICAÇÕES:
Disponibilidades:
200 a 130.000 m'lh,
30 a 600 mm ca
MODELO RR
Disponibilidades:
60 a 3.000 m'/h.
60 a 1.350 mm ca
MODELO RH
Disponibilidades:
180 a 6.000 m'/h,
60 a 1.500 mm ca
ExaustAo de detritos de máqulnas.ferramentas através de trans.
porte pneumático. Exaustão de pó. gases. fumaças, vapores e odo-
res industriais. Aplicações espedais
CARACTERISTlCAS:
Construção em 'rês modelos de acordo com a necessidade do
balanceamento entre o volume de ar e pressão
APLICAÇÕES:
Transporte pneumático. queimadOfes de 61eo, fomos Industriais tipo
Cubilot ou especiais, forjas. sopradores para projeção de materiais.
AplicaçOes especiais
CARACTERISTlCAS:
Alta pressao, volume de ar reduzido. O material transportado. se
for o caso, não deve atravessar o ventnador
APLICAÇÕES:
Transportepneumático,quelmadoresde óleo. fomos Industriaistipo
Cubllotou especiais, forjas,sopradores para projeção de materiais.
AplicaçOes especiais
CARACTERISTlCAS:
Alta pressão, pequeno volume de ar. O material transportado, se
foro caso, nAo deve atravessar o ventilador
(
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1\ 10.7 Ventiladores da OTAM S.A. Ventiladores Industriais.
Flg. 10.6 Exaustor cenul ul
SIR - SIROCCO - radial, eRUt
da unilateral, da Metalúrgica Vc~ I
tiSilva Ltda."
~
.....
162 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
~
~
A
MODELO RA
Disponibilidades:
400 a 100.000 m3/h,
150 a 2.000 mmca
MODELO RPD
Disponibilidades:
1.000 a 120.000 m3/h,
20 a 1.000 mm ca
MODELO A
Disponibilidades:
1.000 a 500.000 m3/h,
3a50mmca
MODELO B
Disponibilidades:
1.000 . 500.000 m'Ih,
3a50mmca
MODELO F
Disponibilidades:
1.000 a 500.000 m3/h,
3a50mmca
APLlCAÇOES:
Exaustão emsistemasde alta pressão. transporte pneumático emsiste-
mas de grande volume de ar. grandes quelmadores de OIeo e fOf'r'IOs
Industriais. aplicações especiais
CARACTERISTlCAS:
Alta pressão, grande volume de ar. O material transportàdo. se for o
caso, não deve atravessar o ventilador
APLICAÇOES:
Exaustão de materiais fibrosos. através de transporte pneumático. Espio
dai para aplicaçOes onde o material transportado necessite atravessar
o ventilador
CARACTERISTlCAS:
Grande volume de ar. Média pressão
APLICAÇOES:
Ventilaçãoou exaustão Industrial,cabines de pintura, torres de refrige-
raçAo. cozinhas industriais. capelas de laboratórios. condensadores eva.
porativos, ceifas para gases ou vapores. câmaras frigorifieas ete.
CARACTERISTlCAS:
Construção própria para conexão direta em tubulaçOes e aparelhos
especiais ou colocação em paredes. Modelo em construção aspeclal
para ventilação de minas subterrâneas (Mlne.Vent)
APLICAÇOES:
Ventilação ou exaustâo de equipamentos Industriais. estufas de aqueci-
mento. 8vaporadores de ar forçado. radiadores de água ou vapor. resfria-
mento de máquinas ete.
CARACTERlsTICAS:
Construção própria para adaptação em equipamentos especiais ou fixa.
ção em paredes (Modelo C)
APLICAÇOES:
Exaustão de cozinhas industriais, cabines de pintura. torres de refrige-
ração, coifas para gases ou vapores, capetas de laborat6rios. câmaras
frigorificas. condensadores evaporatlvos
CARACTERISTlCAS:
ConstruçAo pr6prla para conexão direta em tubulações. Recomendado
especialmente para aplicação onde os vapores ou gases exauridoS nao
possam tomar contato com o motor elétrico
Fig. 10.78 Ventiladores da OTAM S.A. Ventiladores Industriais.
r
I
t -
~'
, .
TIPOP
Abastecimentodear prtmárlo
nosquelmadoresde óleoou
emcaldeiras. 'omos ete.
0-0,1 a2,Om'/s
H - 200 . 1.200 mmH,O
I
I
I.I>
TlPON
(rotor aberto)
Transporte de cavacos de madeira.
cereais em moinhos.
aparas de papel. recolhimentode
limalha ou pó de eamerR.
Q-0,3a 20 m',.
H -100 a 500 mmH,O
1Ig,10.8 Ventiladores da ATA Combustáo Técnica S.A.
BOCADE
ASPIRAÇÃD
VENTILADORES 163
TIPOB
(pás cUlVa.)
Ar secundário de cakteiras.
ar condidonado. ventilação
de minas. túneis aerodinâmicos
Q -0,5 a3Om3/.
H-4Oa4oommH,o .
TIPOH
Axial
Para insuflamentoouexaustãodoar.
Pode ser colocado emdutos
0-0,1 a4Om3/.
H-O,1 a20mmH,O
Flg. 10.9 Ventilador de dois estágios da NEU Ae-
rodinâmica.
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11j.\
164 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL 'f 1651VEl";TILADORES
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i \
PEfll'lL DA PÁ
TRAJ. JlIUTlVA
Flg. 10.10 Ventilador axial-propulsor Sulzer, de pás de
passo ajustável, tipo PV. Vazões: de 10.000 a 325.000 m]lh;
pressões: até 70 mmHp.
\ 111,10.11 Diagrama de velocidades para os pontos 1 (entrada), 2 (saída) e M (ponto qualquer) da pá.
Üé a velocidade circunferencial, periférica ou de arrastamento, tangente à circunferência descrita pelo ponta
. wn
j Mda pá. Seu módulo é dado pelo produto da velocidade angular fi = - (radianos por segundo) pelo raio.
, 30
I ,correspondente ao.ponto M, ou seja,
I u = {} . r I 110.1 I
Flg. -10.10a Ventilador VAV (Volume
de Ar Variável) da Chicago Blower (Hi-
grotec).
n é Onúmero. de rotações por minuto;
IVé a velocidade relativa, isto é, da partícula no ponto M percorrendo a trajetória relativa e que correspondf-aoperfil da pá;
Vé a velocidade absoluta, soma geométrica das duas anteriores e tangente à trajetória absoluta no ponlç
M.
" Pá em liga de
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 contatot Odiagramaindicanda-se, ainda: (
com a pá (palheta) do órgão propulsor não tem a mesma trajetória que a do ponto da órgão propu~r
com a qual a cada instante se acha em cantata. Ao mesmo tempo que o pontoda pá 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 correspondente a uma partícula de fluido em contato com a pá, pademO!
caracterizar o movimento pela velocidade ao longo da trajetória correspandente. Assim, na Fig. 10.11, temO!
~
-o ângulo.a, que a velocidade absQluta V forma com a velocidade periférica U; \-o ângulo. {J, que a velocidade relativa W forma CQmo prolangamento de U em sentida oposto. É o
4ngulode inclinação da pá no panto cansiderado; I-a projeção de V sobre U, isto é, a componente periférica de Ve que é representada 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 sobre a direção. radial QU meridiana designada par Vm' Esta componente intervém n(
cálculo. da vazão do ventiladar.
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166 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
São especialmente importantes os diagramas à entrada e à saída das pás do rotor, designados com Os
índices" 1" e "2" , respectivamente, pois representam as grandezas que aparecem na equação de Euler conhecida
como equação de energia das turbomáquinas,
10.3.2 Equação da energia
Se for aplicada uma potência N, pelo rotor a uma massa de um gás de peso específico 'Y, este gás
adquire uma energia H, (alturade elevação)graças à qual tem condiçõesde escoar segundo uma vazão
Q.
Podemos escrever
I N, = 'Y ' Q . H, I 8
é
Leonard Euler deduziu a equação da energia H, cedida pelo rotor à unidade de peso de fluido, e que
I u, V" - U, V" I GH = 2 I, g
Na maioria dos casos projeta-se o rotor de modo a ocorrer a entrada do fluido radialmente no rotor,
o que elimina o termo negativo (condição 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 do que se passa à saída do rotor e, portanto, da velocidade
penfénca de saída U2e do ângulo de inclinação das pás à saída do rotor, fJ2.
Se aplicarmos a equação de Bernoulli aos pontos à saída e à entrada do rotor, chegaremos à u11Ia
~xpressão para a altura total de elevação H" útil na análise do que ocorre no roto r do ventilador, e quee
I' ".' m 2~ m + \ ~ + "\~- ~ I 13
VENTILADORES 167
pe fato, a energia cedida pelo rotor se apresenta sob duas formas:
.- Energia de pressão (pressão estática), dada por
~ ~ ~~ m;. m + ~;. ~ I 1'09 I
-Energia dinilmica ou cinética
E-:;. 71 1'0'0 I
w-m .
A parcela 2 I representa energia proporcionada pela variação da força centrífuga entre os pontos
~_~2g
le2, e I 2representa energia despendida para fazer.a velocidade relativa variar ao longo da pá, do
2g
valorW. ao valor W2.
As grandezas referentes ao que ocorre à entrada e à saída do rotor são fundamentais para o projeto
do ventilador.
Salda da caixa
"3"
Entradada
caixa
"O"
Fig. 10.12 Ventilador Centrífugo - EISEL Equi-
pamentos Industriais Ltda. Entrada e saída da caixa
do ventilador,
~, Para quem adquire um ventilador a fim de aplicá-Io ao contexto de uma instalação, interessa mais conhec~r
oquese passa à entrada e à saída da caixa do ventilador (se for do tipo centrífugo ou bélico-centrífugo)
ehntrada e à safda da peça tubular, se o ventilador for axial.
~" Designemos com o índice "O" as grandezas à boca de entrada da caixa do ventilador e com o índiceas referentes à boca de saída da caixa.
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168 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
10.3.3 Alturas energéticas
Quando se representam as parcelas de energia que a unidade de peso de um fluido possui, para deslocar-se
entre dois determinados pontos, expressas em altura de coluna fluida de peso específico 'Y, elas se denominam
de alturas de elevação. Uma altura de elevação representa um desnivel energético entre dois pontos, e este
desnível pode ser de pressão, de energia cinética ou de ambos, conforme o caso que se estiver considerando.
Vejamos a conceituação de algumas dessas alturas.
10.3.3.1 Altura útil de elevação H. ou pressão total
É a energia total ganha pelo fluido (sempre se refere à unidade de peso de fluido) em sua passagem
pelo ventilador, desde a boca de entrada (índice "O") até à de saída (índice "3").
..1 [ H.' (~-~ )+ (~) I 11011 I
Graças a esta energia recebida, o fluido tem capacidade para escoar ao longo de tubulações ou dutos.
Esta energia útil consta, como mostra a fórmula acima, de duas parcelas:
- Altura de carga estática H, ou simplesmente carga estática, pressão estática, PE, ou pressão manométrica
total (medidas em altura de coluna líquida)
[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 ventilador
(índice "3").
- Alturade cargadinâmicaHv 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 ventilador, desde a entrada até a salda da
caixa.
10.3.3.2 Altura total de elevação H.
11,1
,11
11"
ti
:1
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
il.
[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 ventilador. 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 nos mancais, transmissão por correia, de modo que podemos escrever que
\
VENTILADORES 169
I H~ = H. + Hp I 110.15.1
10.3.4 Potências
O trabalho efetuado ou a energia cedida para efetuar trabalho na unidade de tempo constitui a potincia.
Portanto, a cada altura de elevação corresponde uma potência com a mesma designação.
- Potincia útil: é a potência ganha pelo fluido em sua passagem pelo ventilador.
I N. = 'Y. Q . H. I /10.16 I
- Potência total de elevação: é a potência cedida pelas pás do rotor ao fluido.
I N, = '1 . Q . H, I 110.17 I
- Potincia motriz, mecânica ou efetiva, ou ainda brake horse-power (BHP), é a potência fornecida pelo
motor ao eixó do rotor do ventilador
I N~ = '1 . Q . Hm I 110.18 I
10.3.5 Rendimentos
.J.
j
I
O rendimento é a relação entre a potência aproveitada e a fornecida. Temos, no caso dos ventiladores,
- 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
sendo
Q o volume de gás realmente deslocado pela ação do ventilador,
Q/ o volume de gás que fica continuamente circulando no interior do ventilador em conseqüência das diferenças
de pressão que provocam recirculação interna de uma parcela de gás. É designado por vazão de fugas.
Quando se menciona potência do ventilador nos catálogos, normalmente está-se fazendo referência 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 10.1
<:1 Qual a potência motriz de um ventilador com pressão efetiva ou absoluta de 36 mmH20 com uma
vazão de 5 m3/s de 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 específico do ar
Q = 5 m3/s = 18.000 m3/h
'I) = 0,70
A pressão ~ é igual a 36 mmHzÜ
'Y
Mas 36 mmH20 correspondem a uma pressão de 36 kgflm2. Como 'Y = 1,2 kgf/m3, temos para H em metros
de coluna de ar:
li~!
p 36 (kgf/m2) = 30 m coluna de ar
H = -:;- = 1,2(kgflm3)
:~i
l
'
:11
;1..
Observação:
1 kgflm2 corresponde a 1 mmH20
1 mmH20 corresponde a 0,0001 kgflcm2
Podemos escrever:
IIII!I
1,2 x 5 x 30 = 3,42 cvN=
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= = 3,42cv
7
10.4 GRANDEZAS CARACTERÍSTICAS
Existem certas grandezas de importância no funcionamento e comportamento dos ventiladores, podendo
Il1csmouma adequada combinação das mesmas permitir a escolha do tipo de ventilador para condições preesta-
belecidas. .
Estas grandezas, por caracterizarem as condições de funcionamento, são denominadas características.
Sãoas seguintes:
-número de rotações por minuto, n, ou a velocidade angular, fi (radianos pÇlr segundo);-diâmetro de saída do rotor, d2;- vazão, Q;-alturas de elevação (útil, manométrica e motriz);
- potências (útil, total de elevação e motriz);- rendimentos (hidráulico, mecânico e total).
As equações de que se dispõe para estudar a interdependência entre estas grandezas não permitem
quese possa pretender realizar um estudo baseado em considerações puramente teóricas. Recorre-se a ensaios
delaboratório que permitem estatisticamente 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 ventilador e uma análise
00comportamento do mesmo quando ocorrem variações nas grandezas representadas.
As curvas que traduzem a dependência entre duas das grandezas, uma vez fixadas as demais, chamam-se
CII1Vascaracterísticas.
As mais importantes são:
a)Para um valor de n constante: variação das grandezas H, Nm e 'I)em função da vazão Q.
b) Variação das grandezas H, Q, Nm e 'I) em função do número de rotações n.
c)Curvas de igual rendimento no campo das grandezas Q e H.
A Fig. 10.13 mostra, em porcentagens, como variam H, Nm e 'I) em função de Q para um certo número
nde rpm, no caso de um ventilador de pás para trás. Esses ventiladores proporcionam muito bom rendimento
ea curva pouco inclinada da potência Nm mostra que o motor pode ser dimensionado para cobrir ampla
faixade utilização de valores da descarga.
A Fig. 10.14 apresenta curvas análogas para o caso de um ventilador com pás para a frente.
Esses ventiladores têm uma faixa de utilização bastante estreita (limite inferior condicionado pela instabi-
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
queos de pás para trás.
A Fig. 10.15 mostra o aspecto das curvas dos ventiladores de pás radiais. Apresentam para a curva~função de 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. Determinado o tipo (ou os tipos) aplicáveis,
~l!I~ressado solicita ao fabricante que lhe forneça as curvas características correspondentes ao caso a fim
VIra ser possível um melhor conhecimento das condições de operação e do rendimento.
~
Iic'"
L-........-
172 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
. H. ~~11
~stohCO
.,1, I
'.0
H I n , . rpm.\
::::- -r-~'--T-~~~/1i I ~'t--/ // I "-/ I "-
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/ I I" "-
20 I I '-:
10 I
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100
90
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70
60:
50
o 0030 50 60 10
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~.,.~rl. :'.i~!':;,'1
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H
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,[1([
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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
17~(
PÁ COM PERFIL DEASA
H
+~i-
-~N.. HN..'l
N..
o
Iig. 10.16 Curvas características de um ventila-
Ibr tuboaxial.
O(
Fig. 10.17 Curvas características de um venti-(
lador axial com pá em perfil de asa. Usado
para baixas pressões e grandes vazões.
a 0/.
Flg. 10.13 Curvas características de um
ventilador com pás para trás, perfil em
asa.
CAMPOS DE TRABALHO
PARA ESCOLHA
DOS VENTILADORES
RADIAIS.
GEMA ILG
H
1
N..
~
Fig. 10.14 Curvas características de um ventilador de páspau
frente. Pressões elevadas. Bom rendimento.
~
o
(
Onor.....
nlo10.18 Gráfico de quadrículas para escolha de ventilador centrífugo da indústria Ventiladores GEMA.
(
~" (
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F"""'"'mt1I
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IK\an:
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I
" ,
l'j:
;'Ii'
';1
ROTORES DE MESMA CARCAÇA
ROTOR TIPO A
Apllc:açlo: Fins Industriais leves.
aspiraçAode ar, gás. ya~
(35O"C) pores~ pó e fumaças,
transpone de materiais
leves. .
Rev8.lImenlo: De qualquer espécie e
espessura.
ROTOR TIPO L
ApUcaçlO: Fins industriais pesa.
dos. Materiais abrasl.
(35O'C) \'Os, corrosivos. outras
condiçOes de serviço
extremamente severas,
executando, quando ne.
eu'sArio, ai palhelas
em material. apropria.
....
ROTOR TIPO T
Apllcaçlo: Fins industriais nOr.
(:J5O"C) mais. como ar.;tI. Va-
por . fumaça,
Reve.Umento: De qualquer 8Spécit e
BSp8SSUla até 1 1t'nI,
ROTOR TIPO M
ApUcaçAQ: Fins industriais meio.
pe:!l8dOs. Transporte de
(15O'C) materiais como cavacos
de madeira. pó de 's'
meril, reslduos de poli.
triz . cereais em grlo..
Revestimento: De qualquer espécie e
espessura.
ROTORES DE MESMA CARCAÇA
ROTOR TIPO B
Apllcaç60: F"lOsde confano. obser-
vado o limite de 26 mIe
(3SO"C) na velOcidade circunfe.
rencial. fins industriais
leves. COO'lOer limpo OU
levemente empoeirado
e gases quentes.
Revestimento: Oe qualquer espécie li
es~saura.
--I) ROTOR TIPO F
Apllcaçlo: FI'Isdeconfor1O.com ai.
ta silenciosidade. 11m!.
(40'C) tando a velocicladedoar
da boca de salda em '0
mIa.
Revestimento: De Qualquer espéCie.
espessura até 1mm (di.
ficuldade para lençol de
PVCI.
ROTOR TIPO PE
Apllceçlo: Aspiração de p6. ar.
g6.. fu~u. vapor,..
(6O"C) fibrllhas. Tran.polt,
pneumAtic:o de dIwno8
materiais.
Rev..tlmento: Qualquer espêóe ....
pessura até 1 mm.
Fabrlcaçlo: Ferro ou alumlnio futd.
do, aços carbono. IÇO
inoxidável. bronz.....
.ão.
ROTOH TIPO RP
Apllcaçh: Fins tndustriais normais
como ar. g6s. fumaças
(10CtC): e vapores com pressões
até 2.000 mm ta.
R.ve.tlmento: Não aplicé.vel.
Fabrlcaçlo: RolOf em aço ou atum"-
....
:';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
pressão de 120 mm de coluna de água?
SOluçãO:
Entrando na Fig. 10.18 com estes dois dados, as coordenadas correspondentes se cruzam em um ponto
daquadrícula referente ao ventilador tipo RP.
Em seguida, consultando a Fig. 10.19, vemos o esboço do rotor tipo RP, suas aplicações e outros detalhes.
EXEMPLO~O.3 .
d - .. b . d' - d ..Deseja-se remover, em um sIstema e exaustao, materiaISa raslVOSem con lçoes severas, sen o a vazao
necessária de 20 m3/s = 72,000 m3/h e a pressão de 200 mm ca. Que ventilador GEMA seria indicado?
SOlução:
Para Q
equesão:
-a que corresponde ao tipo B;
= 20 m3/se H = 200 mm ca, obtemos na Fig. 19.18 um ponto situado entre duas quadrículas
"
Pie,.10.20 Ventiladores Radiais HURNER do Brasil - Série 20, Tamanho 20 RU - 450,
EXAUSTAo
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C
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BCF 311 1.8540,35 200 18 500 350 o o o o o o o o o
FCS 311 1.6780.35 110 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 1.8350,08 50. 18 500. 350 o o o o o o o o .0 o
MH 310 1.6350,05 50 14 500 350 o o o o o o o o O o o o
o
lSO 310 1.6350,05 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 RotorIkp/m2)
PlkWI u
". Ir,.) (m/.1
AclonamentO
j" .coRei.Ollr°
100 SI-
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1150 850
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:;~!
176 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
- a que corresponde aos tipos A, M e L.
Consultando a Fig. 10.19, vemos que:
- o tipo B é adequado a "ar limpo ou levemente empoeirado";- o tipo A, a "ar, gás, vapores, pó e fumaças e transporte de materiais leves";
- o .tipo M,- a ::transporte de materiais como cavacos de madeira, pó de esmeril, resíduos de politrjze
cereais em graos ;- o tipo L, a "fins industriais pesados, materiais abrasivos, corrosivos e outras condições extremamente
severas" .
Devemos optar, então, pelo ventilador GEMA tipo L.
EXEMPLO10.4
Na Fig. 10.20 vemos um gráfico de curvas de variação total da pressão 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 ventilador necessário para se
obter Q = 4.000 m3fh 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 os valores 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 DE SEMELHANÇA
Podem-se, a partir do conhecimento das condições com as quais um ventilador se acha funcionando,
aplicando as chamadas leis de semelhança, determinar os valores das diversas grandezas quando uma ou
mais dentre elas sofre uma variação. Por meio de um modelo reduzido, conseguem-se, pela aplicação dos
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 fluido, 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
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I N~,o.~-~ I G
.~ ;.", "'~
'JI
177(VENTILADORES
~
~~MPLO10.S
I Um ventilador girando com 1.150 rpm soo uma pressão estática de 5 mmH10 proporciona uma vazão(
de62 m'/min e ahsorve uma potência motriz de 0,33 op. Que valores assumirão estas grandezas se o ventilador
girarcom 1.750 rpm? ~
Q' = Q' n'
I.7S0 ,62 x - = 94.3 m !min
l.ISOn
n'~
H'=H'-=
n1 (
I.7S0
)
1
1.\50
= 11.5 mmHp5x
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: Rotores geometricamente semelhantes, mesmo fluido e número de rotações diferentes. É, em geral,
ocasodos modelos reduzidos.
[-~ - Q (~) (%) I 11031 I
~ -8 (~) (%)' I 110321
(
r-' N (~) (%) I J 1033 ~
4.' caso: Mesmo rotor, fluidos diferentes.
Designemos o peso específico do fluido por 'Y(kgf/m3) .
-Se H' = H (mesma pressão),
.,
~
--
." "
178 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
1
então, Q, n e N são proporcionais a -
VY
- Se a descarga em massa (massa escoada na unidade de tempo) for a mesma, isto é
p.' = p.
'Y'Q'
g
Q
- , sendo 'Y0 peso específico.
g
Então,
Q, n e H são proporcionais 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.e-=-
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 iria girar é denominado velocidade espedfica (embora se 'trate
de um número de rotações e não de uma velocidade) e designado por n,. .
Segue-se que todos os ventiladores geometricamente semelhantes têm (}mesmo ventilador unidade, cUJo
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 baseia no fato de que
existe, 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 parao
caso.
A velocidade específica, na prática, é calculada pela fórmula
,!UII:
I n," 16,6nVllI Q (t . ,-') G{(ii3 H (mm ca)
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
JI!aiSde um tipo de roto r aplicável.
~PLO 1M
Qual o tipo de ventilador para uma vazão de 1,2 m3/s capaz de equilibrar uma pressão estática de
~rnmH20 admitindo que o mesmo gire com 750 rpm?
SoluçãO:
Calculemos a velocidade específica
Q = 1.200t . ç\
H = 80mmca
n = 750 rpm
n, = 16,6750 y'1.200~=
16.123rpm
Para o valor n, = 16.123, o gráfico (Fig. 10.21) indicaria ventilador centrífugo com pás para frente.
10.7 COEFICIENTES ADIMENSIONAIS
No projeto 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.
Os coeficientes de semelhança referidos mais conhecidos são os de Rateau, se bem que haja outros,
comoos de Eiffel, Joukowsky e, mais recentemente, os propostos pela Sulzer.
A Tabela 10.1 apresenta valores para os coeficientes de Rateau correspondentes aos vários tipos de
ventiladores.
Tabela 10.1 Coeficientes de Rateau para ventiladores
Ventilador
10.8 VELOCIDADES PERIFÉRICAS MÁXIMAS
Não se deve operar com velocidades de ar elevadas tanto no rotor quanto à saída do ventilador.
Velocidades periféricas elevadas produzem vibração das pás e ruído acima do aceitável.
A Tabela 10.2 indica valores máximos para a velocidade Uz, de saída do rotor e V3, de saída da caixa
doventilador.
tnMPLO 10.7
Suponhamos que se pretenda um ventilador para
Q'" 5 m3/s pressãoH = P e n = 600rpm32 mmcae
'Y
~--.
Hélico-
Coeficiente Fórmula Centrífugo centrífugo Axial
Q
devazão /)=- 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 =,
16,6 x 600 V5.õõõ
~ 70.427 = 52.362 rpm13,45
Pelo gráfico (Fig. 10.21), vemos que podemos usar ventilador centrífugo com pás para trás ou mesmo
ventilador axial"tubular com diretrizes. Optemos pela primeira solução, mais simples.
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 trás.
Vz = 2.073 m/min = 34,S m . S-I
Vemos na Tabela 10.1 que o coeficiente de Rateau li para vazão é de 0,1 a 0,6, para ventiladores
centrífugos. Adotemos li = 0,5.
Mas, li=~
Vz' ,z
Q (m3. S-I)
logo"z = ~ f? - / 5 = 0,537m- V0,5 x 34,6
Podemos também calcular 'z usando o coeficiente de pressão /J.de Rateau.
g' H
/J.compreendido entre 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 .. V0,5 x 31,7
.comos valores de Vz e 'z podemos verificarse ireinos obter 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
\'af8Uz .. 34,6m . S-I e,z = 0,537 m,
60 x 34,6- = 615,pm
2 x 3,14 x 0,537
n ..
o valor de n calculado (615 rpn;J.)é aproximadamente igual ao valor estabelecido no enunciado (600 rpm).
10,9 PROJETO DE UM VENTILADOR CENTRÍFUGO
Determinar as dimensões principais de um ventilador de baixa pressão, sabendo-se que
Vazão Q .. 300 m3/min = 5,0 m3/s = 5.000 eis
Pressão diferencial t:.p = SO mm de coluna de água
Peso específico do ar 'Y = 1,2 kgf/m3a 20'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.= = 31.813'pm~ H3 ~S()1
Pelo gráfico da Fig. 10.21, vemos que podemos usar rotor centrífugo de pás para frente, pás para trás
Oude saída radial. Adotemos esta última solução por conduzir a simplificação neste exercício.
.. {
...
180 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
Tabela 10.2 Valores da velocidade periférica 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 Pás para 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
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I
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J82 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
o...
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O.. c)
S
§
O
2
§
50!
§
O
...
§
:i!
Flg. 10.21 Velocidades específicas para os diversos tipos de ventiladores.
c) Velocidade periférica do rotor d salda da pá
Como a pá é de saída radial,l3z = 90', logo,
tg~ = Oe
Vz = VIl2
\
)
---
o.
Flg. 10.22 Ventilador centrífugo com pás para trás, saída radial.
§
~
R - ..
I:SI r,1I1
oo...
.:.{f
VENTILADORES 183
,.altura de elevação (energia cedida pelas pás ao ar) é
Vi
H,=-
g
Sea boca de saída tiver a mesma seção que a de entrada na caixa, V3 = Vo, de modo que
H. = H
Vi
H. = 8 . H. = 8 . - = H
g
!.dlllitamos 8 = 0,80 para o "rendimento hidráulico", Portanto,
~ . H ~9,81 x 66,6 - 286 .-1u= -= - 'T/1 Sz 8 0,80 I
d) Diclmetro 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) Velocidade V. de entrada do ar na boca de entrada da caixa do ventilador
Segundo Hütte (Manual do Construtor de Máquinas)
V. se acha entre 0,25 v'2gH e 0,5 v'2gH
No caso, entre 9,0 e 18,1 m . S-I
AdotemosV. = 15 m ' S-I
QDidmetro D. da boca de entrada do ventilador
'1I"~
~
Q
4
, V.
, .". 'í4Q [4XT
D.=:,,~ = " ~ = 0,651m'fT" V. 'fTx 15
. g) Dit2metro do bordo de entrada das pás
I Weismann recomenda, para Ap O!Õ100 mmHzO
'.I!
pá. para frenf..a...
:: Radial. @c.
U
@
pd. para Ir",
Em tubo COMdlr.trlz..
\
E.. lubo.
Õ
- fi9-.«
H'"co ab.rta
::
8 n - -
~
,
I
\
. 1
1
'000
~
I
0.3 0.4 0.5 1 2 3- - --4 ~ - 10 20-
Vazãode or.m'5/5
..FIg.\~.23 Quadrículas para escolha de ventiladores HC da Flãkl Técnica 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, \
Vml < V.
Podemos fazer Vml = 12 m . çl
A largura b, das pás será:
Q 5
bl=-=
7TD, . Vm, 7TX 0,602 x 12
= 0,220m
.Para simplificar e reduzir o custo de fabricação, adotaremos
b2 = b, = 0,220m
i) Diagrama ,das velocidades
- Velocidademeridianade saída
Q 5
= 9,6m . S-IV- =
d . b2. 7T' 2 7T . 0,753 x 0,220
- Velocidaderelativaà saída da pá
A saídasendoradial, W2 = Vm2= 9,6 m . S-I
- Velocidadeabsolutade saída da pá
\1'817,%+ 92,16 = V2 = 30,2m . S-IV2 = 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'
rV,]o.d..,"]",,,.. ,"md. do,""
VI 22,9 -IW, = - = - = 25,9m . s
cos (31 0,885
VENTILADORES r..
- Diâmetro da boca da saída
Adotemos V3 = 18 m . çl
dJ = ~4 x Q = ~ 4 x ~ = 0,595m7T . 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
Os fabricantes apresentam em seus catálogos diagramas de quadrículas ou outros polígonos representam
oscampos de emprego dos vários tipos de ventiladores de sua fabricação.
Na Fig. 10.18, vemos apresentado um gráfico do fabricante Ventiladores GEMA para facilitar ao usuár"
a escolha do 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 ventilador axial da Flãkt Técnica de Ar Lida.. "
aFig.10.24, um gráfico para ventiladores ílxiais tipo PV da Sulzer.
~deor.~/h2000 3000 100000 2000005000 10000 20000 010000
1000
soa
400
300
..
~
2
2
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200 <.>
ee
2
2
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IOOt~
80 o.
~ -"
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i'
186 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
T
JL-
-.. \
LI - Conjunto ventilador acionado por motor .létrlco ocoplodo di....
mente na ponta do eixo.
T. - Conjunto cem polia na ponta do eixo livre para BCiOnamento Indireto
com moto, el4trk:o alravés de r.orrela.
200I)
1I
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I
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ao
80
40
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~ 20
~
~ 10o.
2 6 7 8 9 10
VAzAomJS
20 30 40 50 60 70 ao 90 100
- - - DOMINIO DE APLlCAÇAo DOS VENTILADORES
TIPOPV.90.120,160E200COM4 EBPÁsGIRANOODE720A 1.750rpm,
Flg. 10.24 Ventiladores axiais tipo PV da SULZER.
10.11 CURVA CARACTERíSTICA DO SISTEMA
As instalações de ventilação industrial utilizam em muitos casos, como vimos no início deste capitulo,
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 provoca uma perda de carga, isto é, de energia,de modo que, à medida que o gás escoa no duto, sua linha energética irá baixando. Para que o escoamento
se possa realizar ao longo do duto, é necessário, portanto, que o gás receba essa energia que será dissipada,
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 mesmoI
uma energia que, referida à unidade de peso de gás, se denomina altura útil de elevação, H., que, colIJO Ivimos, é igual a
P3 - Po VI - vg+,H. =
'Y 2g
11.
!
VENTILADORES 187
Graças a esta energia, o gás irá vencer as resistências ao longo do sistema e sairá ao final do duto oom. ... .
d 1
(Vi)
d" á . b. 'duDlaenerglacmettca resl ua que - que se Isslpar no meIo am tente e que po e, portanto, ser computada2g
, JIIOuma perda de carga.
COConsideremos a instalação representada na Fig. 10.25. Um ventilador aspira ar contaminado por umantepoluidora e que nele penetra em "O".
(o Em seguida, insufla o ar a partir da boca de saída em "3", ao' longo de um sistema de dutos no qual
seachainserido um filtro, 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", entre '~O"e "3" e entre "O" ,e "4", no caso de instalação de ventilação,
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
comoplano de 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 ho = 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 ventilador ("3") e a saída do duto ("4"), tomando como planoreferêncIao 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
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',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 carga total do sistema, isto é, a soma das perdas de carga de todos os componentes
do sistema.
~
A curva representativa das perdas de carga (incluindo o termo i.), em função da vazão (Q), denomina-se
2g
curva característicado sistema.Para traçá-Ia,escolhe-seum certo número de 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
sistema. 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
sistema irá operar. Por isso, este ponto é chamado ponto de operação ou ponto de funcionamento. Vt-se,
I
portanto, que é a curva do sistema que irá levantar a indeterminação quanto aos valores de Q e H COI1l
os quais o ventilador irá operar.
Um ventilador com curva característica "achatada" apresenta ,uma ampla variação de vazão, 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.
Esse aumento na perda de carga pode ser conseguido até propositadamente pela atuação num "regisUO" I
ou num damper (sistema de venezianas controladoras da descarga). ' . :
Vimos, no Capo 9. como se procede no cálculo das perdas de carga em um duto contendo peças, acessónOS,
e equipamentos. Notemos que em geral, num sistema de ventilação operando em condições normais, o escoa. Imento do ar se processa em regime turbulento (com número de Reynolds Re > 2.400), de modo que as
perdas são proporcionais aproximadamente ao quadrado da velocidade e, portanto, também da vazão. Pot I
isso, a curva das perdas de carga nesse regime tem conformação parabólica. . jQuando no sistema houver, por exemplo, filtros de tecido (filtro-manga), o escoamento nesses equIpa-
mentos será laminar (Re - 2.400), e a perda de carga nos mesmos variará linearmente com a vazão. EII!I,
k
t88 VENTILAÇÃO INDl:STRIAL
p, vi P4
i + -"- + ~ = h4 + - + v~ + J,
2g'Y 2g 'Y
,_O
sendo J, a perda de carga entre "3" e "4", e i, o desnível entre "3" e "O".
Desprezando i e h4e notando que ~ é normalmente a pressão atmosférica 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 In: rpm.\olIuro
monometrico
Pressão de operação
do ventilador
Q
vozao
Curvo corocteristico~o
sistema ( J + ~ )
Curvo coroct.ristico do
ventilador
Q
vazõo de operoçao
fII. 10.26 Determinação do "ponto de fUllcionamento ventilador-sistema".
H
VoziS..VaziS..
"a, 10.27 Efeito da forma da curva característica do ventilador sobre a vazão.
geral, os fabricantes desses equipamentos fornecem dados a respeito da perda de carga nos mesmos.
Quando a curva do ventilador apresentar um ramo ascendente e um descendente, deve-se procurar
queo ponto de operação fique no ramo descendente e debaixo do início do ramo ascendente, pois se poderia
demonstrar que a região entre a e b na Fig. 10.27 apresenta uma certa instabilidade na operação do ventilador. ,
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)~inclinação 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. 10.28 mostra
quese não 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 aI
...
H - v2. - l" + l, + --=
ou
2g
H. = 1 + . V1
2g
H
o
H'
H't-----H -----.1-- H
~i\f'"
J
(
I
(
(
(
(
(
(
(
(
'{ ~
,~
(
(
.(
J,
fi
~-
~
...,.:
-
"
-:;":'!'J
",;;:~.
190 VENTII.AÇÃO INDUSTRiAl.
H GU"~R
o
Flg. 10.28 Regulagem da vazão do sistema de dutos
com o emprego do registro.o" o' o
Q', Q" etc., até que, com o registro todo fechado, a curva do encanamento coincide com o eixo das ordenadas
H (condição de shul-of!). '
A vazão em um sistema pode também ser alterada variando-se o número de rotações do eixo, seja
pela substituição do motor, seja pelo emprego de um variador de velocidade mecãnico, ou fluidodinâmico,
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 freqüênciada corrente).
H
Fig. 10.29 Variação da vazão Q de um sistema pela variação
do número de rotações por minuto do ventilador.o
,
L_'.-
O' o" O
,'11m!
No caso de ventiladores axiais, existem modelos de pás ajustáveis, de modo a permitirem, conforme
o ângulo de calagem. a descarga pretendida. A regulagem é feita com o ventilador parado. Como exemplo,
temos o Ventilador V A V, da Higrotec.
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 mostra
a Fig. 10.31, para a qual a vazão Qz é menor que a vazão Q, desejada. Para restabelecer a vazão QI'
podemos recorrer a uma das seguintes soluções:
'~']\r
a) aumentar o número de rotações do ventilador. multiplicando-o por ~ . O ponto de funcionamento passará
Qz
.aserrl;
'''f.
Ventilador Vane axial provido
de veias dlrecionais ajustáveis
PASSO AJUSTÁVEL
Permite grande variedade de
vazOes e pressOes
VENTILADORES 191
Escala de posicionamento
da palheta
!~
:r, I')
",!&.Wi
~
CALOTA
Com seu formato aerodinâmico
guia o ar para as palhetas e
protege as partes internas de
montagem do rolar
PALHETA
Em aluminio fundido,com perfilaerodinâmico,
usinada com precisão para ajuste ao cubo.
Disponfvelem 6 e 12 palhetas
fII. 10.30 Ventilador Super Vaneaxial de pás ajustáveis - VAV. volume de ar variável. Fabricante: Higrotee.
.1:. 02
01
b) aumentar a altura estática H do ventilador (conseqüência do caso anterior), segundo a razão (~:J;
c) aumentar a potência do ventilador (usar um de maior potência) segundo a razão (~:r Ao aumentarmos
a potência, estaremos aumentando o H e obtendo o ponto de funcionamento p',. com o qual se restabelece
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 sistema e a curva característica passa de SI para
S2'
~
I "
~
r,
..."
192 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
10.13 OPERAÇÃO DE VENTILADORES EM SÉRIE E EM PARALELO
10.13.1 Operação em série
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 resultante de dois, em série, é o dobro da de um (não considerandoas perdas), de mOdo
que se somam as ordenadas das curvas dos dois ventiladores para se obter a curva resultante dos dois el11
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 altura de elevação obtida com um único ventilador. Há, porém, um aumento
na vazão resultante, que passa de Q para Q..
Com um ventilador obtemos H e Q, e com dois em série, H' < 2H e Q' < 2Q.
H
o
Flg. 10.32 Operação de dois ventiladores em "série".
10.13.2 Operação em paralelo
Certas instalações de ventilação industrial operam em uma faixa de variação de vazão diffcil às vezes
de ser atingida com a utilização de um único ventilador. Recorre-se então à associação em paralelo de dois
ventiladores. Teoricamente a vazão duplica para um mesmo valor da pressão estática, de modo que o traçado
de curva resultante do funcionamento de dois ventiladores se realiza somando as abscissas (valores 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, ligados a um sistema de dutos.
,...",.
,
VENTILADORES
193 (
(uIlcionamentoseria A, com uma vazão Q, e que com dois, o ponto seria 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 vantagens de grandes vazões que a instalação em paralelo proporciona. ,
{
BOCA DE
ASPlRAç.(O RECAL-
-
ASPIRAÇÃO
IIC.lO.34 Ventilador centrífugo com entrada bilateral, isto é, com dupla aspiração.
10.14 EFEITO DA VARIAÇÃO DA DENSIDADE SOBRE O PONTO DE OPERAÇÃO \
A altitude local e a temperatura de operação dos gases afetam 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 densidade /) é proporcional à massa escoada na unidade de tempo p..
I ~ -~ I 110.341
I ~ . ~ I 11035 !
(~ = ~ I 11036 !
~
As Tabelas dos fabricantes são elaboradas para o chamado ar padrão (1' = 1,2 kgflm3)na temperatura
de21,I'C e ao nível do mar (760 mmHg).
A densidade é
peso da unidade de volume 10.37
1,2
l'
1,2
/) =
. (
A densidade nas condições normais seria 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.i
t
(
Lé,
194 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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 ventilador que é projetado
para condições-padrão, quando submetido a outras condições. Uma vez determinado o peso específico das
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 específico e a densidade do ar quando a temperatura é de 3S'C numa localidade
onde a pressão atmosférica é de 670 mmHg. Um ventilador que opera em condições padrão com H '"
200 mmHzO e N = 5 cv, com que valores operaria?
Solução:
a) Correção do peso específico do ar padrão, que é de 1,2 kgf/m3 para a temperatura de 2D-C, quando
esta passa a 3S'C:
273 + 20
x 1,2 = 1,14 kgf/m3para 35'C.
273 + 35
b) Correção do peso específico para o novo valor da pressão atmosférica, que é de 670 mmHg ao invés
de 760 mmHg:
670- x 1,14 = 0,886kgf/mJ
760
Tabela 10.3 Densidade e pressão barométrica para várias altitudes.
Ar normal a O metro de altitude
A densidade nas condições-padrão é de 111= 1,0. Nas novas condições, será:
0,886
~ = - = 0,740.
1,2
c) Nova altura manométrica
~ 0,740
Hz = HI . - = 200 x -
81 1,00
d) Nova potência motriz
148 mmHg.
VENTILADORES 195
10.15 INSTALAÇÕES DE VENTILADORES EM 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
ede produção de celulose, por exemplo, devem atender a especificações rigorosas para que não venham
aprovocar ou a propagar fogo e explosões.
10.15.1 Atmosferas locais perigosas
10.15.1.1 Gases e vapores
A presença de gases e vapores inflamáveis constitui uma séria preocupação nas medidas preventivas
aserem tomadas contra incêndios, entre as quais aquelas que se relacionam com a especificação dos ventiladores
eseus acionadores.
Existem certos parãmetros que orientam o projetista e que dizem respeito ao risco que vapores e gases
oferecem à irrupção e à propagação de um incêndio. Vejamos os principais:
a) ponto de fulgor
Vem a ser a mais baixa temperatura a partir da qual um líquido emite vapor em quantidade suficiente
para provocar um flash ou centelha quando a superfície é exposta a uma chama que não chega a elevar
apreciavelmente a temperatura do líquido. Existem especificações quanto ao modo de ensaio a ser realizado,
com o fim de estabelecer o valor do pontode fulgor.
Sua determinação é feita segundo o método brasileiro MB-50, da ABNT.
Tabela 10.4 Ponto de fulgor para
algumas substâncias
Combustível Ponto de fulgor
'C
-60
-41
-26
-18
-13
- 9
-40
-34,5
-49
Butano
Éter etílico
Sulfureto de carbono
Acetona
Benzeno
Álcool etílico
Gasolina, 71 de octana
Óleo diesel
Querosene
i
;0)Ponto de ínflamação ou de combustão
Vem a ser a temperatura acima da qual toda a mistura de vapor (ou de gás) e ar se inflamará
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
inflama a cerca de 120'C, existe o risco de que se inflame com o simples aquecimento de um motor
elétrico ou 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
com o hidrogênio (4 a 74%), o perigo se toma extremamente grave. Se a faixa ou margem for pequena,
o risco é 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
verificar-seabaixo do ponto de fulgor, caso a fonte calorífica que produz a inflamação possua energia suficiente
-~~as~~ .
Já Ocorreram incêndios provocados por nuvens de poeira de carvão e, em certos casos, até explosões.
~presença de 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 de carvão pode proporcionar combustão de grande potência.
8 z 0,740
Nz = N1 . - = 5 x - = 3,60cv.
li. 1,00
Na prática, iríamos escolher um ventilador para estes valores de Hz e 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(nível do 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
~ Jlh'
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196 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
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VENTILADORES
197 ( \
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Devem-se tomar precauções com certas poeiras metálicas, como as de magnésio e de alumínio, cuja
IlSinagemapresenta, 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 geral, os ventiladores de alta rotação provocam um nível de ruído maior que os de baixa, pela
lJ3Íorfreqüência da vibração do ventilador, caixa e suportes.
Velocidades de escoamento elevadas nos dutos ocasionam também aumento do nível de ruído no ambiente.
A Norma Brasileira NB-IO/1978 fixa níveis de ruído permissíveis, expressos em decibéis (ver Tabela
10.6).
Tabela 10.6 Níveis de ruído permissíveis,
segundo a NB-IOl1978
Obs.rvações:
dBa - É o nível de ruído lido na .seala "A" de um medidor
de nível de som, que, por meio de um 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 grifieo dos níveis m.didos em bandas de oitava de r.e,
qü~ncia.
- O nível de ruído deve ser medido em 5 ponlos do ambiente
01,2 m do piso.
Fon,.: ASHRAE Guide 1976 - S1sIems, Capo 35.
I
Uma das maneiras de reduzir a propagação da vibração da caixa do ventilador no duto é intercalar (
entre~bos uma ligação ou guarnição elástica de borracha. Outra, que pode ser adotada em conjunto com
I
'~~tenor. consiste em colocar um atenuador de ruldo na boca de aspiração e insuflamento de ventiladores
'Xials. A Fig. 10.35 mostra as especificações do atenuador de ruído tipo 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 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL
. t --E3~D
~-
Na tabela ao lado são indicadas as princi-
pais caracteristicas técnicas
Execução:
Carcaça envolvenla exterior em chapa de aço
galvanizada. internamente chapa galvanizada
perfurada com véu de vidro posterior. O espaço
entre as carcaças é preenchido com material
acúSlico.absorvente e incombustlvel.
A conexão efetua-se mediante colarinhos curtos
com Ilangas. O tipo ZFK tem um núcleo cónico
rev8stidocom chapa perlurada. preenchido com
material acuslico.absorvente e Incombustlvel.
o tipo ZF é igual ao tipo ZFK, porém sem núcleo.
Reservado o direi10 de modificaçOes.
Caracterf.tlca8 construtivas:
TlpoZFK
A seleção cios tamanhos COITesponde aos dia-
metros nonnatizados conforme normas DIN. De..
mo à forma cOnk:a do núcleo e às suas extremi-
dades esféricas, oonseguiu-se uma fonna aaro.
dinamica que provoca pouca perda de pressao.
A relação entre o diâmetro do núcleo e o diâme-
tro externo é de 0.63 aproximadamente. A seção
livre mfnima do atenuador é de 60%.
Tipo ZF
A perda de pressào é dosprezlvet.
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Fig. 10.35 Atenuador de ruído tipo ZFKlZF, da TROX.
A Hurner do Brasil Equipamentos Técnicos Ltda., apresenta em seu catálogo Ventiladores Radiais Incorro- .
síveis - Dados Técnicos, Seleção e Dimensionamento, um excelente estudo sobre Análise do Nível Sonoro
e escolha do ventilador que atenda ao nível solicitado.
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Ventilação Local Exaustora
11.1 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA
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Existem contaminantes que, por sua alta toxicidade ou pela elevada concentração e quantidade produzida,
não podem ser dispersados e diluídos na atmosfera ambiente por um sistema de venlilação geral. Aqueles
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
industriais, não obstante a redução da concentração obtida com uma troca contínua de ar.
A solução para evitar que os contaminantes se espalhem no ar consiste obviamente em captá-Ios junto
à fODle que os produz, de