MF.512.R-1 - DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE MEDIA DE GÁS EM
CHAMINÉS
Notas:
Aprovada pela Deliberação CECA n. 192, de 28 de maio de 1981
Publicada no DOERJ de 30 de junho de 1981
1.
OBJETIVO
Definir método para determinação da velocidade média do gás e
conseqüentemente a vazão volumétrica do fluxo gasoso, visando
determinar a concentração ou emissão de contaminantes provenientes de
fontes estacionárias como parte integrante do Sistema de Licenciamento de
Atividades Poluidoras.
2.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DO MÉTODO
2.1
A velocidade do fluxo gasoso é determinada a partir da densidade do gás e
da medida da carga de velocidade pela utilização de um tubo Pitot tipo “S”
(Stauscheibe ou tipo reverso).
2.2
Este método só se aplica ao escoamento com filetes paralelos. Geralmente,
podemos esperar o fluxo gasoso ciclônico ou redemoinho após a sua
passagem por equipamentos tais como: ciclones, "demisters" (retentor de
névoa) ou chaminés com entrada do gás tangencial. Com observações
visuais da pluma, tais fluxos podem ser detectados.
3.
APARELHAGEM
3.1
Tubo Pitot - tipo “S”
3.2
Manômetro diferencial - manômetro inclinado.
3.3
Medidor de temperatura - pirômetro ou equivalente.
3.4
Manômetro de mercúrio em U ou equivalente para medir pressão estática.
3.5
Barômetro - para medir pressão atmosférica.
3.6
Analisador de gás - “Orsat” para determinar a composição dos gases e o
peso molecular.
3.7
Tubo Pitot - Tipo “Standard” para calibrar o Pitot tipo “S”.
4.
PROCEDIMENTO
4.1
Montar a aparelhagem conforme mostra a Figura 1, e verificar todas as
conexões para que não ocorram vazamentos.
4.2
Medir a carga de velocidade (leitura no manômetro - D P) e a temperatura
nos pontos transversos (descritas no MF-511). Utilizar o formulário
mostrado na Figura 2.
4.3
Medir a pressão estática no interior da chaminé
Obs.: Normalmente uma só leitura é suficiente para todos os pontos
transversos, entretanto se faz necessário ler todos os pontos da
seção. A variação da leitura das pressões estáticas não deve ser
superior a 100 mm de H2O. Caso isto ocorra, medir e registrar a
pressão estática para cada ponto transverso.
4.4
Determinar a pressão atmosférica.
4.5
Determinar o peso molecular do gás seco.
Para gases de combustão usar o MF-513. No caso do fluxo gasoso ser o
ar, o peso molecular é 29 e para outros gases consultar a FEEMA.
4.6
O percentual de umidade pode ser obtido pelo MF-515 - Determinação do
teor de partículas ou pelo MF-514 - Determinação de umidade dos gases.
DIÂMETRO OU DIMENSÕES DA CHAMINÉ, m
_______________________
PRESSÃO BAROMÉTRICA, mm Hg
_______________________
ÁREA DA SEÇÃO TRANSVERSAL, m
2
_______________________
COEFICIENTE TUBO PILOT, CP
_______________________
ESQUEMA DA SEÇÃO TRANSVERSAL
PONTO
TRANSVERSO
Nº
CARGA DE
VELOCIDADE
P mm H2 O
PRESSÃO ESTÁTICA
TEMPERATURA CHAMINÉ
t
O
C
T
O
K
Pg*
mmHg
MÉDIA
* Caso uma investigação preliminar mostrar que Pg não varia mais que 100
mmH2O registrar somente uma leitura.
FIGURA – 2 - DADOS DE VELOCIDADE TRANSVERSA
P
5.
CALIBRAÇÃO DO TUBO DE PITOT
Consiste em determinar o coeficiente (Cps) do tubo Pitot “S".
5.1
PROCEDIMENTO
Em laboratório, medir a carga de velocidade em um ponto qualquer de um
fluxo gasoso, utilizando para isto o tubo de Pitot “S" e o Pitot “Standard"
com coeficiente conhecido. A velocidade do fluxo para a calibração deve
variar dentro da faixa de trabalho no campo. As cargas de velocidade,
utilizando-se o tubo Pitot “S", devem ser medidas nos dois lados do tubo
conforme mostra a figura 3.
Registrar os seguintes valores:
- carga de velocidade determinada com o Pitot Standard, e
- carga de velocidade determinada como Pitot "S":
Lado “A” =
Lado “B” =
5.2
CÁLCULOS
Utilizar a seguinte expressão para calcular Cps:
Cps = Cpstd
std
teste
Onde:
Cps = coeficiente do tubo Pitot “S”
* Cpstd = coeficiente do tubo Pitot "Standard” ou “padrão”
Δ Pstd = carga de velocidade determinada com o Pitot "Standard" ou padrão
Δ Pteste = carga de velocidade determinada com o Pitot “S”.
* Caso não seja conhecido, utilizar o valor 0,99.
OBS.: Se os coeficientes lado A e lado B, do tubo de Pitot “S" não diferiram mais
do que 0,01, poderá ser usado, indiferentemente qualquer dos dois lados.
Caso contrário, especificar um dos lados e usar o seu coeficiente específico
para as demais determinações.
6.
CÁLCULOS
6.1
VELOCIDADE MÉDIA DO GÁS
Utilizar a seguinte expressão:
(T )
V = Kp Cp (
) med
med
P PM
6.2
VAZÃO VOLUMÉTRICA DO GÁS
Q = 3600 (1- Bw).V.A.
6.
u
Tstd
T (med )
P
Pstd
NOMENCLATURA
A = área da seção transversal da chaminé, m2
Bw = teor de umidade no fluxo gasoso (calculado conforme o MF-514 ou
MF-515), proporção por volume
Cps = coeficiente do tubo de Pitot "S”, adimensional
Kp = constante do tubo de Pitot "S", para o sistema métrico
34,97
m
s
( g / gmol )(mmHg )1 / 2
( K )(mmH 2 O)
PMs = peso molecular do gás seco (calculado pelo MF-513), g/g mol
PMu = peso molecular do gás úmido, g/g - mol
PMu = PMs (1 - Bw) + 18.Bw
Pbar = pressão atmosférica, mm Hg
Pg = pressão estética, mm Hg
P = pressão absoluta, mm Hg
P = Pbar + Pg
Pstd = pressão absoluta padrão, 760 mm Hg
Q = vazão volumétrica do gás seco nas condições padrão, m/h
t = temperatura do gás na chaminé, ºC
T = temperatura absoluta do gás na chaminé, ºK
T = 273 + t sistema métrico
Tstd = temperatura absoluta padrão, 293°K
V = velocidade média do gás, m/s
ΔP = carga de velocidade do gás, m/s
3600 = fator de conversão, segundo/hora
18 = peso molecular da água, g/gmol
7.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MESQUITA, Armando L.S. et alii. Amostragem em Chaminé
São Paulo, CETESB, 1977. 78 p.
EPA ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Industrial guide for air
pollution control. Washington D.C. 1978 lv.
FEDERAL REGISTER. Washington D.C., 41 (111) : 23060 - 76. Jun, 8,
1976.