UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
ESPECIALIZAÇÃO em ENGENHARIA de SEGURANÇA do TRABALHO
Ventilação Aplicada à
Engenharia de Segurança
do Trabalho
(3ª Aula)
Prof. Alex Maurício Araújo
Recife - 2009
VGD – VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA
(obtida
mecanicamente / Ventilação forçada)
É o método de insuflar e/ou exaurir ar, em um ambiente ocupacional,
com a finalidade de reduzir concentração de poluentes.
É também usada quando a VGN não tem condição de confiabilidade e
eficiência para atender ao (Q, T e UR) desejado.
Vantagem -Custo mais baixo que a (VLE)
Aplicações
da VGD
-Locais de
constantes ;
trabalho
sujeitos
a
modificação
-Fontes geradoras de poluentes se encontram muito
distribuídas por local de trabalho ;
-Quantidade de poluentes e toxicidade são baixas.
O controle de Q através da VGD permite:
- proteger a saúde ocupacional pela redução da C abaixo do
TLV (Valores Limiares de Tolerância da substância);
- evitar riscos de explosões e inflamações de certos
poluentes, baixando o nível de C dos mesmos;
- melhorar a eficiência e conforto do trabalho, pelo controle da
T;
- proteger equipamentos e materiais contra efeitos corrosivos
do ar com certos poluentes.
Taxa de Ventilação
É a vazão de ar (Q) que o (SVGD) introduz ou retira de um ambiente:
(m3/min) ; (pé3/min; cfm); (m3/h).
Número de trocas de ar / unidade de tempo
Quando em um recinto de volume  o SVGD introduz num certo tempo um volume de
ar igual a  diz-se que ocorreu uma troca de ar:
NT(trocas de ar/h) = Q / 
- volume do ambiente (m3)
Q-Taxa de ventilação (m3/h)
Em (VGD) e ventilação para conforto térmico, os requisitos
de Q são em geral dados em NT (trocas de ar/min).
Concentração de contaminante
Suponha a geração de um poluente no recinto numa vazão G
(m3/h). A ventilação produz Q (m3/h) de ar. O nível de
concentração C do poluente será:
Q
C=?
G
C é em geral expressa
C = soluto/solvente = G/Q (m3/m3)
- líquidos (ppm)
- poeiras e fumos (g/m3) (mg/m3)
Na prática não se consegue uma diluição uniforme do
contaminante de modo que se adota um fator de segurança “k”
variando de (3 - 10), função do grau de toxidez e da eficiência
desejada na remoção do contaminante.
Q = k (G / C) (m3/h) para C em (m3/m3)
Exemplo de diluição de partículas sólidas
Pb é derretido em contato com o ar. Por diferença de peso observou-se que
em 25 dias úteis de 8h, houve uma sublimação de 60g, convertido no ar em
fumo de PbO venenoso. Qual deverá ser a Q de ar em VGD, para que não
haja danos à saúde naquela operação?.
G = 60g / (25d x 8h)h =0,3 g/h
C = 0,0002 g/m3 (Tab. 8.2
pg 106)
k = 5 (adotado)
Q = k(G / C) = 5 x 0,3 g/h /
0,0002 g/m3 = 7500 m3/h
= 125m3/min
(Ref. 1, pg 106)
Cálculo da Taxa de Ventilação para uma Concentração Desejada
Q – taxa de ventilação (pé3/min)
G – taxa de geração da substância que
se quer diluir (lb/min)
106
387
Q=G
 VDC
Pmol
387 – volume de 1lbmol de qualquer gás
a 70 F e 1 atm (volume molecular)(cf)
Pmol – peso molecular da substância (lb)
VDC = concentração máxima
permitida, para solventes
industriais.
VDC–Ventilation Design Concentration
(ppm)
(Ref. 1, Tab. 8.4, pg 108)
1 ppm = 10-6 m3/m3
1mppc = 106 partículas / ft3
1 parte por milhão (1ppm)
1milhão de partículas por pé cúbico (1mppc)
Exemplo de diluição de vapores de solventes
Num processo libera-se 0,045 lb/min de um solvente (acetona) para o qual o
VDC = 150 ppm e cujo Pmol = 58,4 lb. Qual a taxa de ventilação necessária
para que se obedeça ao valor da VDC?
106
387
Q=G
 VDC = 0,045*(387/58,4)*(106/150) = 1988 cfm
Pmol
(Ref. 1, pg 108)
1 – Modos de VGD : Insuflação mecânica e
exaustão natural
Os ventiladores injetam ar exterior para o interior do recinto, logo:
(pi > pe ); e o ar insuflado sairá, por diferença de pressão, por
outras aberturas existentes resultando em :
- Diluição dos contaminantes;
- Baixa de temperatura interna;
- Arejamento.
Critérios para a tomada de ar
1) O local de admissão de ar para o ventilador deve ser
livre. Quando for necessário uma tomada de ar afastada,
deve ser instalado um duto até o ventilador.
2) A tomada de ar exterior deve ser protegida por meio de
telas para evitar a entrada de animais e corpos estranhos e ter
platibandas para evitar água de chuva.
3) Pode ser necessário a instalação de filtros
escolhidos em função das condições estabelecidas
para o recinto.
Alternativas para remoção do ar insuflado no recinto
A) Janelas na direção do fluxo de ar incidente favorecem a exaustão da camada de ar
quente superior
B) Não havendo possibilidades de se instalar aberturas nas outras paredes, a saída de
ar se fará por abertura em nível inferior ao do ventilador
Padrões de movimentação do ar gerados por alternativas de insuflação e
temperaturas / criação de zonas mortas
Movimento = f ( inércia; temperatura)
Padrão de fluxo
transversal de
cima c/ saída na
parede oposta por
baixo
Quente
Padrão de fluxo
transversal de baixo
c/ saída na parede
Quente
oposta por cima
Padrão de fluxo
circulatório da
lateral por cima c/
saída por baixo
Padrão de fluxo
circulatório da
lateral por baixo c/
saída por cima
Q frio 8
8
Zonas
mortas
8
Quente
8
Quente
8
Q frio 8
Q frio 8
Q frio 8
2 – Insuflação natural e exaustão mecânica
Exaustores retiram o ar do recinto para o exterior, ocorrendo uma queda da pressão
interna (precinto ) em relação à externa (pe). Este processo gera um fluxo de ar do
exterior para dentro do recinto.
Se o ventilador exaustor for do tipo axial, deve ser instalado na parede oposta à de
admissão do ar e em nível o mais alto possível em relação ao piso.
Deve-se prever a instalação
de filtros adequados nas
tomadas de ar do exterior,
escolhidos em função das
condições estabelecidas para
o ambiente.
Este método de ventilação é muito usado em laboratórios,
sanitários, cozinhas e em recintos industriais onde não há poluentes
em grau de toxidez alto.
Exemplo de ventilador de exaustão para cobertura
A figura mostra um ventilador de exaustão para cobertura no qual o
motor fica isolado do ar removido e é ventilado pelo ar exterior.
A faixa de vazões de exaustão destes equipamentos varia de :
20 a 250 m3 / min.
Exemplo de Ventilação por Exaustão Mecânica
Na sala de uma indústria trabalham 22 funcionários. A sala tem (20 x 8 x
3,5) m3. A entrada de ar é feita em janelas amplas de uma parede. A
remoção se fará com 2 ventiladores axiais na parede oposta. Calcular a Q
necessária à obtenção de um razoável nível de conforto. Admitir que 40%
dos funcionários fumam.
A) Volume da sala:  = 20 x 8 x 3,5 = 560 m3
B) Renovações de ar recomendadas:
20
(Ref.1, pg.81)
C) Volume de ar necessários em cada hora:
Q = (560 x 20) m3/h = 11200 m3/h = 187 m3/min
D) SOLUÇÃO: usar 2 ventiladores com capacidade
da ordem de 100 m3/min.
E) Seção transversal livre para o fluxo de ar na sala, considerando
vigas de 30 cm de altura:
A = 8 m x (3,5 - 0,30) m = 25,6 m2
F) Velocidade média aproximada do fluxo de ar ao longo da sala:
V = Q / A = (11200 m3/h) / (25,6 m2) = 437,5 m/h ou 7,3 m/min
G) Verificação do valor da velocidade do ar no recinto para conforto
Segundo a (Ref.1, pg 80)
Var >
1,5 m/min
Var <
10 m/min
H) Verificação da sensação de resfriamento
Sensação de resfriamento de
0 ºC como se o ar estivesse
parado!
(Ref.1, pg.29)
I) Conclusão
O conforto térmico obtido no caso, deve ser pela redução do
calor latente. Já que o fluxo de ar não tem velocidade alta para
causar sensação de resfriamento na forma de calor sensível.
Remoção da umidade do ar
A remoção da água contida no ar pode ser feita por meio de
aparelhos chamados de desumidificadores. Aplica-se em certos
ambientes de trabalho tais como: locais de guarda de documentos,
microfilmes, bibliotecas, certas indústrias químicas, farmacêuticas,
óticas, fotográficas, de papéis, cigarros, plásticos, gráficas,
cervejeiras, etc. que necessitam de ar com baixo teor de umidade,
sem exigirem climatização completa por ar condicionado. Consiste
em retirar calor latente, sem diminuir a TBS.
Lembrando que:
Calor sensível se manifesta por um certo nível de T.
Calor latente causa mudança de estado físico sem alteração
de T e p.
Desumidificador de ar
Opera pelo princípio da
circulação forçada do ar
ambiente que atravessa uma
serpentina evaporadora de gás
de refrigeração, que estando
com a T abaixo do ponto de
orvalho (*), retém a umidade
por condensação.
(Ref. 1, pág. 89)
O ar vai perdendo umidade até o limite situado entre [60 – 40]%,
função da T e das condições de infiltração de umidade no local.
(*) É a T sob a qual o vapor d`água contido no ar condensa.
Percebe-se sua atuação quando uma vidraça começa a ficar
embaciada.
3 – Insuflação e exaustão mecânicas
É o sistema de VGD em que ventiladores insuflam e exaustores
removem o ar do recinto. As máquinas podem ser instaladas
diretamente no recinto ou atuando através de sistemas de dutos.
-qualidade do ar insuflado
Vantagens
-ventilação mais controlável
-distribuição do ar no recinto
(evita circulação parasita)
Desvantagem
-custo mais alto
Exemplo de aplicação:
Exemplo de VGD completa ou mista
A instalação de insuflação e exaustão mecânicas em sua forma mais
completa pode fazer a captação do ar em local não-poluído, filtrar, se
necessário, e insuflar em bocas dispostas ao longo de dutos.
Vista superior
(planta baixa)
Determinação da carga térmica
O 1° dado a ser buscado num projeto de VGD é a carga térmica
originadas das várias fontes de calor identificadas. Conhecida a
carga térmica calcula-se a Q de ar necessária para reduzi-la a um
nível razoável de conforto ambiental.
• Irradiação solar (insolação) (sobre vidros,
paredes externas e coberturas).
Carga térmica
(fluxo de calor
produzido – q )
(sob forma de calor
sensível)
• Condução (paredes, pisos, tetos, vidros etc).
• Carga de energia elétrica dissipada no
recinto nos aparelhos de iluminação e
acessórios.
• Motores elétricos.
• Infiltração do ar exterior por portas e janelas
(calor sensível e latente).
A) Insolação / radiação solar
Área exposta ao sol (ft2) x fator B = Btu/h
(Ref. 1, pág. 94)
B) Condução
Área (ft2) x fator A = Btu/h
(Ref. 1, pág. 94)
C) Iluminação
N° de lâmpadas x P (W) x 3,4 = Btu/h
D) Motores elétricos
P total (hp) x 2800 = Btu/h
E) Carga térmica total (Btu/h)
12000
= TR
(Toneladas
de Refrigeração)
F) Fluxo de ar (Q) para remover calor sensível
Q (cfm) =
q (Btu/h)
1,08 ( Ti – Te) ° F
(ver slide 23, 2ª. Aula)
Dado:1 m3/min = 35,3 cfm
Ventilação de salas de máquinas
• Desconforto ao operador.
Calor irradiado
• Afeta o funcionamento e a durabilidade das
instalações e equipamentos.
Ar de exaustão para recintos industriais
Voltar
(Ref. 1, pág. 101)
Exemplo: Uma casa de bombas mede (4x8) m em planta.
Qual deverá ser a Q de exaustão de ar?
• Área
13,12 x 26,24 = 344,26 ft2
• Tab. 7.12
(1 ft = 0,305m)
4 cfm/pé2 área bruta de piso
Q = 4 x 344,26 = 1377 cfm = 0,650 m3/s = 39 m3/min.
Ex. de conversão de unidades:
1377 ft3 / min x 1min / 60s x 0,3053 m3/ 1ft3 = 0,650 m3/s
Final da 3a. aula