Problemas de Ventilação

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Problema 1
Num setor de uma indústria o chumbo é derretido em contato com o ar e por diferença de pesagens chegou-se a conclusão de que em 25 dias úteis de 8 horas de trabalho diário houve uma sublimação de 60g de Pb, convertido pelo contato com o ar em óxido de chumbo (venenoso). Qual deverá ser a vazão de renovação de ar em uma instalação VGD para que não haja danos à saúde dos operários daquela seção da fábrica.
	Dados Solução:
		P = 60g : 25 dias : 8h = 0,3g/h = 0,0003Kg/h
		C = 0,2mg/m3 – concentração limite
		K = 5
		V = K 106P = 5 x 106 x 0,0003 = 7.500 m3/h
			C		 0,2
Problema 2
Calcular a quantidade de ar externo necessário para ventilar uma sala onde se trabalha com benzeno (C6H6) para limpeza de peças.
	Condições do recinto = 	temperatura = 30º C (86ºF)
Pressão absoluta = 9.500Kgf/m2 ~ 13,5psia
	Consumo de benzeno = 0,5Kgf/h
Solução:
	CFM = G x _106 x _387 x K		
		 TLV	 M	
	
	Onde G = 0,5Kgf/h			1Kgf = 2,205Pb
	
.. CFM = 0,0184 (lb/min) x 106 x 387 (ft3/lb – mol) x 5
		 25 x 78 (lb/lb – mol)
 CFM = 0,01826 x 106 ft3/min = 18.260ft3/min
Correção para as condições:
	t = 30º C (86ºF)				Vo = 18260 ft3/min
	P = 9,500Kgf/m2 (13,5 lb/m2)		P1 = 13,5 lb/m2
Po = 14,7 lb/m2				T1 = 460 + 86 = 546ºR
To = 460 + 70 = 530ºR			V1 = ?
Po Vo = P1 V1 .. V1	= Po Vo T1
 To	 T1		 P1 To
V1 = 14,7 x 18260 x 546 = 20483 ft3/min
	 13,5 x 530
	Para l ft3 = 0,02832m3
	V1 = 580 m3/min = 34.805m3/h
	
Problema 3
Em uma pequena indústria medindo 30m x 10m x 5m existem equipamentos dissipando uma quantidade de calor igual a 3000Bt/min em uma operação industrial. A temperatura no exterior é de 26,7ºC (80ºF) e a interior igual a 32,8ºC (91ºF).
A área das aberturas de entrada é de 7m2 (75,32ft2) e das aberturas de saída é de 12m2 (129,12 ft2).
A diferença de nível entre entrada e saída é 1 metro.
O vento sopra perpendicularmente à fachada com uma velocidade de 3Km/h 9ou 50m/min = 164 ft/min. Pergunta-se:
Qual a vazão Q necessária para a remoção do calor gerado no ambiente?
Quais as vazões correspondentes à ação do vento Qv e a da diferença de temperaturas Qt?
Qual a vazão correspondente a ação simultânea Qv e Qt?
Qual a vazão total real QTr?
A ação combinada do vento com a variação de temperatura será suficiente para remover a quantidade de calor produzida?
Solução:
A vazão Q(ft3/min) necessárias para remover Cs é:
Q = __	 Cr_______
 (cfm) Cp . p . 60 (Ti – Te) 
	Q = 3000 x 60 = 15.151 cfm
	 0,24 x 0,075 x 60 (91 – 80)	
Vazão de ar devida à pressão do vento.
Consideremos primeiramente os vãos das janelas entrada e saída iguais:
Qv = cAv 
	Qv = 0,55 x 75,32 x 164 = 6.794 cfm
Vazão de ar devida à diferença de temperatura (chaminé):
Qe = 9,4 A V h Ti - Te (h em ft)
	Qt = 9,4 x 75,32 x V 3,28 (91 – 80) = 4.253 cfm
Correção devida ao vento levando em conta Ae =\= As:
 As = 129,12 = 12 = 1,714
	 Ae 75,32 7
	Entrando no gráfico achamos percentagem de 20%
	Logo Vazão devida ao vento = 1,2 x Qv = 1,2 x 6,794
						 Qvc = 8,153		
Vazão Total (QT) devida à ação simultânea:
QT = Qt + Qv = 8.153 + 4.253 = 12.406 cfm
Relação entre Qt e QT
Qt = 4.253 = 0,34
		QT 12.406
Vazão real QR
Temos que fazer correção levando em conta a simultaneidade dos efeitos da pressão do vento e das temperaturas. Para isto entramos no gráfico com Qt = 0,34 (34%) e achamos 2,2 com fator pelo qual devemos multiplicar Qv para obtermos QR
		QR = 2,2 x 4.253 = 9.357 cfm
A quantidade de ar a ser removida pela ação vento e chaminé 9.357 cfm é insuficiente para remover 15.151 cfm.
Logo a diferença, 15.151 - 9.357 = 5.794 cfm deverá ser atendida por 
ventilação mecânica.
Problema 4
Seja um cinema com as dimensões de 20m x 70m e pé direito igual a 10m. Calcular a vazão de ar externo necessária.
Solução:
Na base de m3/h por pessoa
Recomendações de Ventilação Mecânica da Ordem de Serviço “E” nº 04/75 do Depto. Geral de Edificações.
Item 6.1 – 30m3/hora por pessoa.
Na falta de informações sobre o nº de pessoas utilizar os valores indicados na Tabela 3.1.5 da NB-10 da ABNT – 0,75m2/pessoa.
Área do recinto: 20 x 70 = 1400m2
Nº de pessoas: 1400 = 1867 pessoas
			 0,75
Vazão de ar necessária:
			30 x 1867 = 56010m3/h
Na base de remoção de calor sensível produzido pelas pessoas.
Utilizando os valores indicados na Tabela 4.2.3 da NB-10 da ABNT
Para 28ºC	QS = 44kcal/h por pessoa
			QL = 44 kcal/h por pessoa
Considerando uma elevação de temperatura do ambiente = 5ºC, teremos:
	te = 30ºC								
	ar									ar	
	externo								viciado
O calor produzido pelas pessoas será de:
QS = 1867 X 44 = 82148 kcal/h
Cálculo da massa de ar necessária para absorver este calor:
QS = m . c . ( ts - te )
QS = 82148 kcal/h
c = calor específico a pressão constante = 0,24 kcal/kg. ºC
tS = 35ºC
te = 30ºC
m = ? ( kg/h )
m = QS	 = 	 82148	= 68457 kg/h
	 C . ( ts - te ) 	 0,24 (35 – 30)
Cálculo do volume de ar necessário:
 
PV = nRT . . V = nRT	 ( 1 )
				 P
onde:
n = m		m = 68457 kg/h = 68457 x 103g/h
	 MAR		MAR = 28,96 g/g – mol
R = PVM		P = Po = 1 atm = 1033,3 x 10-3 kg*/cm2
	 nT			V = Vo = 22,4 1 = 22400 cm3
M = 1 g/g-mol
m = 1 g
T = To = 273 + 0 = 273ºK
 R = 1033,3 x 10-3 (kg*/cm2) x 22400 (cm3) x 1 (g/g-mol)
			1 (g) x 273 (ºK)
 R = 84,78 (kg*) (cm)
		 (g-mol) (ºK) 
 T = 273 + 30 = 300ºK
 P = 1033,3 x 10-3 kg*/cm2
 Substituindo em ( 1 )
V = 68457 x 103 ( g . h-1 ) x 84,87 ( kg* ) ( cm ) x 300 ( ºK )
	28,96 ( g . (g-mol-1 ) ( g-mol ) ( ºK ) x 1033,3 x 10-3 ( kg* . cm-2 )
V = 58246 x 106 cm3/h
V = 58246 m3/h = Q
Adota-se a vazão de maior valor.
			Q = 58246 m3/h
Problema 5
Calcular a quantidade de ar externo necessário para ventilar uma sala onde se trabalho com benzeno (C6 H6) para limpeza de peças.
Condições do recinto:	temperatura = 30ºC (86ºF)
				pressão = 9500 kg*/cm2 (13,51b*/im2)
				absoluta
Consumo de benzeno (C6 H6) = 0,5 kg/h
Resolução:
CFM = G x 106 x 387 x K		nas condições
						Po = 1 atm = 10333kg*/m2
							= 14,7 lb/in2
						to 	= 21ºC (70º F)
onde:
	G = 0,5 kg/h			(kg = 2,205 lb)
	= 0,5 x 2,205 lb = 0,0184lb/min.
		60 min.
	TLV = 25 ppm (ver tabela 3.1.)
K = 5
Mc6H6 = 78 lb/lb – mol.
CFM = 0,0184 (lb/min) x 106 x 387 (ft3/lb-mol) x 5
		 25	x	78 (lb/lb-mol)
= 0,01826 x 106 ft3/min = 18 260 ft3/min.
Correção para as condições:
t = 30ºC (86ºF)
P = 9500 kg*/m2 (13,5 lb*/in2)
Po = 14,7 lb*/in2)			P1 = 13,5 lb*/in2
To = 273 + 70 = 343ºR		T1 = 273 + 86 = 359ºR
Vo = 18260 ft3/min			V1 = ?
Po Vo =	P1 V1	 . .	V1 = Po Vo T1
 To		 T1				 P1 To
V1 = 14,7 x 18260 x 359 = 20810 ft3/min
	 13,5 x 343
sendo 1 ft3 = 0,02832 m3
	V1 = 589 m3/min = 35361 m3/h
Problema 6
Um misturador com 6 ft de diâmetro é utilizado para misturar areia e resina em ciclos de 10 minutos de duração. Cada ciclo manipula 400lb de areia, 19 lb de resina e 8 lb de álcool etílico. Qual a razão de ar necessária sabendo-se: libras de álcooletílico vaporado = 4 lb/min. e temperatura do processo = 200ºF.
Solução:
CFM = G x 102 x 387 x C
		 LEL M B
onde: G 	= 4 lb/min
	LEL 	= 3,28% ou 32800 ppm. (Ver tabela 3.2.)
	M 	= 46,07 lb/lb-mol (Ver tabela 3.2.)
C2H5OH
C 	= 4 (misturador contínuo, adequadamente ventilado)
B	= 1 ( t < 250º F )
CFM	= 4 x 102 x 387 x 4	=	4098 ft3/min.
		 3,28 46,07 1
Correção de temperatura:
To = 273 + 70 = 343ºR		T1 = 273 + 200 = 473ºR
Vo = 4098 ft3/min			V1 = ?
V1 = Vo T1 	 = 4098 x 473 = 5651 ft3/min
	 To		343
nas condições
Po = 1 atm = 14,7 psi
to = 21ºC = (70ºF)
G = 0,5 x 2,205 = 0,6184 lb/min
	 60
TLV = 25 ppm ( tab 3.1
M = C6H6 = 78 lb/lb - mol
K = 5
 ts = 35ºC	
		QS		QL
Cr – calor a ser removido
Cp – calor específico a pressão
 constante =	0,24 Btu/lbºF
P – massa específica de ar = 0,075lb/ft3
c = 0,55 - vento _|_
A= 7m2 = 75,32 ft2 (a menor delas)
v = 164 ft/min