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Ventilação Aplicada à Engenharia de Segurança
do Trabalho
Prof. Alex Maurício Araújo
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO
Recife - 2009
(7ª Aula)
Purificação do Ar
Os poluentes exauridos do ambiente de trabalho (vapores, gases,
névoas, particulados e poeiras) devem ser coletados ou tratados para
liberação na atmosfera.
Os equipamentos para a coleta ou tratamento de
poluentes do ar podem ser agrupados segundo os
mecanismo de:
Coleta e eliminação de PARTÍCULAS
• ação de filtragem (coleta via meio poroso – FILTROS)
• ação da força de gravidade (COLETORES GRAVITACIONAIS)
• ação de forças de inércia (COLETORES INERCIAIS)
• ação das forças centrífugas (CICLONES)
• ação de lavagem por água (LAVADORES, câmaras ou torres de BORRIFO, lavadores VENTURI)
• ação de ionização e atração eletrostática (PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS)
Os filtros atuam em virtude dos seguintes mecanismos de interação
com as partículas:
- Impacto inercial: partículas (>3) são coletadas devido sua
inércia impedir de acompanhar o fluxo do ar ao redor dos
filamentos do tecido. O efeito cresce com a massa e velocidade da
partícula. Elas deixam o fluxo e colidem com os filamentos do
tecido. (1 mícron = 10-6 m ).
- Interceptação direta: partículas com (1 – 3) que acompanham
o fluxo do ar são retidas nas malhas constituídas por fios
micrométricos do tecido.
- Movimento browniano: partículas entre (0,1 – 1,0) tocam os
filamentos face seu movimento aleatório. Partículas menores têm
mais mobilidade browniana, expondo-se mais que as maiores à
colisão com os fios.
FILTROS
Um dos mais antigos métodos de remoção de partículas de um fluido gasoso.
A escolha do filtro depende do tipo de pó e do “diâmetro” médio
() das partículas.
A tabela mostra indicações de tamanho das partículas de vários
materiais:
Para efeitos comparativos Cabelo humano (50 - 200 )
Limite de visão humana (10 – 40)
(Ref.1, pg. 288)
Tipos de Filtros
PAINÉIS
usa vários tipos de meio filtrante, conforme a classe, sob forma
de mantas alojadas em armações.
(Ref.1, pg. 285)
FILTROS DE TECIDOS
Formas
- Sacos
- Mangas
- Painéis lisos
- Painéis ondulados
Aplicações
-Captação de poeira de
moagem
- Mistura e pesagem de
grãos
- Moagem de pedra, argila
e minerais
- Trituração de cimento
- Limpeza por abrasão
• Quando a (C) de partículas é muito alta, usa-se, antes do filtro,
um separador tipo inercial para reter as partículas maiores
• O rendimento dos filtros de tecido supera 93%
Materiais de tecidos usados em filtros industriais
(Ref.1, pg. 292)
(Ref.1, pg. 293) www.imapa.com.br
Válvula Rotativa:Equipamento adaptado em filtros e ciclones para controlar a quantidade de material a ser descarregado em transporte pneumáticoou qualquer outro tipo de recipiente.
FILTROS DE MANGA
1) Ar c/ pó entra p/ dentro da manga e
deixa o pó no lado de dentro do tecido;
2) Ar c/ pó penetra de fora p/ dentro e sai
pela parte central da boca superior,
deixando o pó no lado de fora do tecido.
(Ref.1, pg. 298)(Ref.1, pg. 296)
Usa em poeiras finas em
forte (C) em processos
contínuos, limpeza por ar
comprimido com comando
automático.
Filtro automático de mangas
COLETORES GRAVITACIONAIS (de sedimentação)
Câmara metálica de grandes dimensões, em relação às do duto que
nela introduz o ar poluído, com o fim de reduzir a velocidade do fluxo,
permitindo a deposição de partículas relativamente grandes (100 –
200) pelo seu peso.
No fluxo de (E – S) as partículas
maiores vão se depositando no
cone de coleta. O pó acumulado é
retirado periodicamente por A.
(Ref.1, pg. 303)
(Coletor gravitacional de 1 câmara)
Vantagens
-Baixo custo
-Pouco desgaste
-Consomem pouca potência
-Recebem gases com altas T´s
Aplicações
-Pré-coletor em indústria
-Coletas de cinzas em
caldeiras a carvão
-Operações de refino de
metais
Solução para uma maior
deposição de partículas
médias e pequenas
(coletor de câmaras múltiplas)
(Ref.1, pg. 304)
Solução para uma
maior deposição de
pós finos
(coletor de câmaras múltiplas, de chicanas,
placas dispostas alternadas p/ induzir
formação de redemoinhos de eixo
perpendicular ao fluxo)
COLETOR DE CÂMARAS INERCIAIS
São câmaras em que se faz o desvio do fluxo do ar e devido à inércia, as partículas
mais pesadas tendem a conservar sua trajetória original caindo em dispositivo de
captura.
(Ref.1, pg. 306)
Aplicações- Pré-coletores
- Є (50-200)
COLETORES CENTRÍFUGOS ou CICLONES
Usado para coletar as partículas de maior
tamanho e peso específico funcionando como
pré-coletor, de modo a reduzir a carga de coleta
no coletor principal.
Induzem um movimento rotatório para o gás de
modo que a força centrífuga sendo maior que o
peso e a coesão, resulta num lançamento das
partículas contra as paredes, separando-as do
fluxo do gás.
A entrada do gás é tangencial à periferia da
parte alta do cone de modo a criar um fluxo
helicoidal descendente que ao alcançar a parte
inferior retorna como fluxo helicoidal
ascendente central até a boca de saída na
parte superior do ciclone. As partículas sólidas
em suspensão no ar, sob o efeito da força
centrífuga, tendem a deslocar-se para a
película de ar junto às paredes do ciclone.
(Ref.1, pg 307)
Aplicações-Coleta de material
particulado ou fibroso
Vantagens
-Baixo custo
-Fácil de projetar
-Consomem pouca potência
-Fácil construção e manutenção
-Pode usar com T elevada
Desvantagens
-Baixo rendimento para < 5
-Desgaste rápido com pó de alta dureza
e velocidade
-Podem entupir com poeiras pegajosas,
úmidas e em altas C.
COLETORES ÚMIDOS - LAVADORES DE GASES
Objetivam a captura de pó ou gases poluentes mesmo em T elevadas.
Lavador de ar convencional / coletor úmido
Usado quando a C de pó é alta e > 10 , funciona também com (1 – 10) .
O ar com pó recebe água pulverizada
bombeada do tanque do lavador. As
partículas em choque com as
gotículas de água de H2O (20 – 50) ,
caem formando lodo. Um eliminador
de gotas impede as gotículas saírem
do lavador.
(Ref. 1. Pág.317)
Eliminador de GotasExecutado com perfil especial de polipropileno tipo onda dupla, montagem modulada em
painéis, com dimensões que facilitam a desmontagem e limpeza e com alta capacidade de reter as gotículas arrastadas pelo ventilador, reduzindo esse arraste a um percentual ínfimo da vazão de água circulada.
Construído através da união de chapas corrugadas que formam câmaras com o desenho de"S", pelas quais passa o fluxo de ar, cujas partículas de líquido se chocam contra as paredesdestas, aglomerando-se e sendo eliminadas pela ação da força de gravidade. Quandomontado na horizontal (fluxo vertical de ar), permite que as gotas drenadas escorram nocontrafluxo do ar; quando montado na vertical (fluxo horizontal de ar), deve ter inclinaçãoentre 5 e 10° em relação à vertical, facilitando a drenagem do líquido separado. Trabalhacom velocidades de 2,5 a 3,5 m/s, em sistemas ar/água, e apresenta perda de carga de 1,27mmca e eficiência de remoção de até 99%.
CICLONE ÚMIDO
Ciclone com sistema de
borrifamento de água, as partículas
tendem a escorrer pela superfície
do coletor até o local onde é feita a
coleta do material retido sob a
forma de lodo ou lama.
(Ref.1, pág. 319)
PRECIPITADOR / FILTRO ELETROSTÁTICO
O ar em contato com uma alta ddp se ioniza, os íons chocam-se com as
partículas, carregando-as eletricamente, causando a sua migração em
direção ao pólo (eletrodo coletor) de carga contrária.
(Ref.4, pág.378)
Unidade de controle de emissão de
particulados contidos nos gases de
combustão ou de outras correntes
gasosas (fumaça, poeira) em
processos industriais.
TIPOS
Usos
- Usinas termoelétricas
- Fábricas de cimento
- Aciarias
- Fundições de metais
não-ferrosos
- Fábricas de celulose
Desvantagens
-Alto custo inicial
-Requer espaço
-Perigos de alta-tensão
-Só serve para material
particulado
Características
- Rendimento de coleta em peso de (95 – 99%) para (0,1 – 200 m);
- Podem tratar gases a altas temperaturas;
- A energia é consumida apenas para carregar as partículas, logo a perda
de pressão é baixa (0,1– 0,5 pol H2O).
• Separação e coleta de GASES E VAPORES
absorção (dissolução gáslíquido): por líquidos no qual o gás é solúvel
(TORRES de BORRIFO (spray), de ENCHIMENTO, de PRATOS)
adsorção: substâncias de alta porosidade retém poluentes gasosos/fumaças
pela ação de forças de atração moleculares (Van der Waals) e afinidade
química (CARVÃO ATIVADO, ALUMINA ATIVADA, SÍLICA-GEL)
( colunas ou caixas c/ leitos ou camadas de adsorvedor c/ (15-90cm) de espessura. O gás
atravessa os leitos de adsorção c/ v=10m/min (odores) e v=20m/min (solventes) )
incineração de resíduos gasosos ( “FLARES” tochas, INCINERADORES)
condensação de vapores (resfriamento realizado em CONDENSADORES)
Lavador de Gases - Câmara de Borrifo
T. Borrifo- o gás contido no ar atravessa a torre de baixo/cima, aspersores
espalham gotículas do solvente (H2O) que absorve o gás, caindo o condensado em
bacia de onde é recirculado. / T. Enchimento- o gás passa por leito de recheio p/
assegurar maior área de contato c/ o solvente que cai de aspersores do alto da torre
(contracorrente) / T. Pratos- série de bandejas (pratos) c/ furos sobre os quais são
postos “copos” invertidos que permitem o gás ascendente borbulhar numa camada
fina de líquido solvente lançado nas bandejas.
• Na torre de enchimento, o íntimo contato entre o solvente e o soluto
ocorre ao passar os mesmos por uma camada de recheio. O material e
o formato do enchimento proporcionam um aumento da área
superficial de contato.
• Na torre de pratos os contato entre o solvente e o soluto é feito em
vários pratos.
• Os principais tipos de enchimentos são: anéis de raschig, sela de berl,
anéis pall, sela de intalox e tellerette.
• Nos leitos de adsorção os poluentes são retidos porsubstâncias com alta superfície específica (alta porosidade) porforças de atração moleculares ou por afinidade química.
• Os materiais capazes de adsorver são denominadosadsorvedores. Dentre os principais adsorvedores estão ocarvão ativado, a alumina e a sílica-gel.
• O carvão ativado é uma forma de carbono puro de grandeporosidade, que contem micro poros que adsorvem moléculas,sem modificar a composição química do produto tratado.
• Esse tipo de carvão é obtido a partir da queima controlada combaixo teor de oxigênio de certas madeiras, a uma temperaturade 800°C a 1000°C tomando-se o cuidado de evitar que ocorraa queima total do material, mantendo assim sua porosidade.
(Ref.1, pg. 303)
Filtros de carvão ativado
Funcionam segundo o fenômeno físico da adsorção molecular sendo mais
apropriados para eliminar odores desagradáveis. São postos após filtro
convencional ou eletrostático, protegendo-os de poeira, pólen, bactérias e
particulados.
O carvão é de origem vegetal. Casca de coco fornece grande área de
adsorção sem liberação de pó.
O carvão ativado é obtido
através de pirólise
(carbonização)
controlada de materiais
carbonáceos de origem
vegetal, animal ou
mineral com posterior ativação
termoquímica.
A pirólise controlada
propicia a cristalização do
carbono, formando poros
dentro do carvão.
Os flares são equipamentos que estão localizados no ponto de emissão dospoluentes e que promovem a queima destes em espaço aberto. Este equipamentoé utilizado quando os gases combustíveis estão em concentrações próximas ouacima do limite inferior de inflamabilidade. Podem ser do tipo elevado, localizadosna chaminé de saída das substâncias ou ao nível do solo. Os elevados são àmelhor condição para a dispersão dos poluentes.
São empregados basicamente em refinarias de petróleo e/ou em petroquímicas,servindo tal equipamento também como dispositivo de segurança. Os efluentestem poder calorífico p/ manter a combustão sem o uso de um combustíveladicional.
A incineração é um método bastante eficaz na eliminação de gases e vapores deorigem orgânica. A combustão, que é o processo utilizado na incineração, transforma oscontaminantes combustíveis em dióxido de carbono e vapor de água, no caso decombustão completa. A incineração também pode ser utilizada para a oxidação decompostos inorgânicos como por exemplo o gás sulfídrico, que é um gás de mau odor.
CONDENSADORES DE VAPORES / coletores de condensação
• Condensadores são dispositivos simples, baratos que usam água ou ar para resfriar umacorrente de vapor condensado. São usados como dispositivos de pré-tratamento, antesdos absorvedores e incineradores, para reduzir o volume de gás total a ser tratado emequipamentos de controle mais caros. Reduzem o custo total do sistema de controle.
• A condensação de um gás ocorre de três maneiras: (1) em uma dada temperatura, apressão do sistema é aumentada (compressão do volume de gás) até que a pressãoparcial do gás iguale a pressão de vapor; (2) em uma pressão fixada, o gás é resfriadoaté que a pressão parcial iguale a pressão de vapor; ou (3) usando uma combinação decompressão e resfriamento do gás até que a pressão parcial iguale a pressão de vapor.
• Na prática, os condensadores operam através da extração de calor. Os condensadoresdiferem na maneira de remover calor e no tipo de dispositivo usado. As duas diferentesmaneiras de condensação são contato direto (ou contato), onde o meio resfriante comvapores e condensados estão intimamente misturados e combinados, e indireto (ousuperficial), onde o meio resfriante e vapor/condensado são separados por umasuperfície de algum tipo.
• Os condensadores de contato são mais simples, mais baratos de instalar, e requeremmenos equipamentos auxiliares e manutenção. O condensado/resfriado de umcondensador de contato tem um volume de 10 a 20 vezes a superfície condensadora.
• Os condensadores de superfície formam a grande parte dos condensadores usados paracontrole de poluição do ar.
Filtros eliminadores de névoas
Eliminam névoa líquida, corrosivas e contaminantes solúveis contidos no ar
ou em fluxo de outros gases, que ocorrem em processos e indústrias
químicas, petroquímicas, têxteis, fertilizantes, etc.
As partículas são
coletadas, agregadas e
coalescem formando
uma lâmina líquida, que
pela pressão dinâmica
do gás, move-se através
do leito. Formado um
fluxo líquido, este é
drenado por gravidade.
Coalescência - fenômeno físico de crescimento da massa das gotículas
líquidas por contato com outras. (Ref.1, pg. 300)
Eliminador de Névoa de Óleo
Trata-se de um equipamento compacto para a instalação no corpo de máquinas operatrizes
(tornos automáticos e outras máquinas), destinado à exaustão e retenção da névoa de óleo
proveniente do processo de usinagem.
Funcionamento:
A névoa é aspirada e retida em três estágios através de uma manta
de feltro instalada interiormente. Simultaneamente, por centrifugação
e aglutinação, o óleo é acumulado, drenado e devolvido ao processo.
Vantagens:
- diminui a poluição do ambiente de trabalho;
- elimina a concentração da névoa, reduz a
manutenção das máquinas adjacentes;
- longe do contato com a névoa o operador fica
resguardado de eventuais irritações da pele;
- evita a adoção de um sistema central tornando as máquinas
independentes, com baixo consumo e livres para modificações
de layout;
- recupera o óleo em forma de névoa devolvendo-o ao processo;
- fácil reposição das mantas.
Características Construtivas:
Atende uma vazão de ar de até 800m³/h, com um motor de 1,5 CV,
2 pólos, diretamente acoplado.
Lavador de GasesOs Lavadores de Gases são destinados à limpeza de gases
via úmida, caracterizados por alta versatilidade e eficiência e baixo
consumo de energia.
Aplicações:- abatimento de vapores ácidos, básicos, etc.
- controle de odores
- despoluição de tanques de galvanoplastia
- alta eficiência, baixa energia
Funcionamento:Uma bomba d'água (5) eleva o líquido de lavagem da piscina ao
distribuidor (3) no topo do leito de recheio. O líquido de lavagem
desce por gravidade através do recheio (2), umedecendo-o
continuadamente. Os gases poluídos (1) são forçados em
contracorrente através deste recheio. Como o meio líquido
possui mais afinidade com os poluentes do que com os gases,
estes poluentes passam dos gases para o líquido de lavagem.
Este líquido, geralmente composto de água e reagente,
neutraliza e estabiliza os poluentes.
Eficiência:
A eficiência se relaciona com as concentrações
e propriedades dos poluentes. Com a profundidade
do recheio, tamanho e tipo de corpos de enchimento e
reagentes/aditivos do líquido de lavagem.1 - Entrada de Gases2 - Recheio
3 - Distribuidor d'Água
4 - Eliminador de Névoas5 - Bomba de Recirculação
6 - Depósito de Sólidos
Seleção econômica de coletores p/ contaminantes
sólidos de granulometria conhecida
Obs. Rotoclones são ciclones associados a ventiladores que aumentam a aceleração centrífuga
do pó.
CONCLUSÕES
SELEÇÃO e APLICAÇÃO dependem:
- grau de pureza desejado;
-temperatura;
-umidade;
-estado químico;
-estado físico (sólido; líquido, gás, vapor).
PORTANTO, são equipamentos ESPECÍFICOS para cada
TIPO DE SISTEMA.
NORMAS REGULAMENTADORAS
1) NBR 14679:2001: Sistemas de condicionamento de ar e
ventilação – Execução de serviços de higienização.
Origem: Projeto 04:008.08-001:2000
ABNT/CB-04 – Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos
CE-04:008:08 – Comissão de Estudo de Ventilação Industrial
Esta Norma foi baseada na Recomendação Normativa ABRAVA I – Renabrava I: 1999. Válida a partir
de 30.05.2001
Palavras-chave: Serviços de higienização. Ventilação. Ar-condicionado
2) NBR 6401:1980: Instalações centrais de ar-condicionado para
conforto – Parâmetros de projeto.
3) NBR 13971:1997: Sistemas de refrigeração, condicionamento
de ar e ventilação – Manutenção programada.
4) NBR 10080: Instalações de ar condicionado para salas de
computadores.
5) NBR 10085: Medições de temperatura em condicionamento de
ar.
6) Recomendação Normativa ABRAVA - Associação Brasileira de
Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação e Aquecimento.
7) Recomendações Técnicas da Sociedade Brasileira de Meio
Ambiente Qualidade de Ar de Interiores – BRASINDOOR.
8) Resolução-RE nº 176, de 24 de outubro de 2000, da Agência
Nacional de Vigilância Sanitária – Anvisa, do Ministério da Saúde.(estabelece critérios e metodologias de análise para avaliar a qualidade do ar interior em
ambientes climatizados artificialmente de uso público e coletivo e relaciona as principais
fontes poluentes químicas e biológicas).
9) Portaria nº 3.523/GM, de 28 de agosto de 1998, da Agência
Nacional de Vigilância Sanitária – Anvisa, do Ministério da Saúde. (estabelece procedimentos de verificação visual do estado de limpeza e manutenção da
integridade e eficiência de todos os componentes dos sistemas de climatização para garantir a
qualidade do ar e prevenção de riscos à saúde dos ocupantes de ambientes climatizados).
10) NB-10/1978 ABNT- Ventilação.
11) NR-15/1978- Atividades e operações insalubres. Nível de emissão
no ambiente laboral limite de tolerância (anexo 11)
12) ABNT/CB-55 Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e
Aquecimento
Gestor Interino: Carlos Eduardo Marchesi Trombini
Secretaria Técnica: ABRAVA - Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado,
Ventilação e Aquecimento
Chefe de Secretaria: Jamile Maria Haddad Zahran
Av. Rio Branco, 1492
Cep: 01206-001 - São Paulo - SP
Fone: (11) 221-5777 Fax : (11) 222-4418
E-mail: [email protected]
Âmbito de atuação do CB: Normalização no campo da refrigeração, ar
condicionado, ventilação e aquecimento compreendendo refrigeração
comercial e industrial, ar condicionado comercial e industrial, ventilação
comercial e industrial e aquecimento convencional e solar, no que concerne à
terminologia, classificação; identificação; desempenho e ensaios de máquinas,
equipamentos e sistemas; projeto, execução e manutenção de sistemas;
conservação de alimentos perecíveis; conforto humano; qualidade do ar e
conservação de energia em ambiente comercial e industrial.
(Fim da 7a. Aula)