A ventilação local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases, vapores ou poeiras toxicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho, ou seja, antes que atinjam a zona de respiração do trabalhador. A ventilação de operações, processos e equipamentos, dos quais emanam poluentes para o ambiente, é uma importante medida de controle de riscos.
De forma indireta, a ventilação local exaustora também influi no bem-estar, na eficiência e na segurança do trabalhador, por exemplo, retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam. Também no que se refere ao controle da poluição do ar da comunidade, a ventilação local exaustora tem papel importante. A fim de que os poluentes emitidos por uma fonte possam ser tratados em um equipamento de controle de poluentes (filtros, lavadoras, etc.), eles tem de ser captados e conduzidos a esses equipamentos, e isso, em grande numero de casos, é realizado por esse sistema de ventilação.
Basicamente, um esquema de instalação de um sistema de ventilação local exaustora é o seguinte.
Princípios de exaustão
Um sistema de ventilação local exaustora deve ser projetada dentro das princípios de engenharia, ou seja, de maneira a se obter maior eficiência com o menor custo possível. Por outro lado devemos lembrar sempre que, na maioria das casos, o objetivo desse sistema é a proteção da saúde do homem; assim, este fator deve ser considerado em primeiro lugar, e todos os demais devem estar condicionados a ele.
Muitas vezes, a instalação de um sistema de ventilação local exaustara, embora bem dimensionada, pode apresentar falhas que a tornem inoperante, pela não observância de regras básicas na captação de poluentes na fonte.
O enclausuramento de operações ou processos, a direção do fluxo de ar, entre outros fatores, são condições básicas para uma boa captação e exausto dos poluentes
Como exemplo, a Figura 6, a seguir, ilustra a maneira correta de se proceder, comparada com as situações que tornam a exaustão inoperante, nos casos específicos de descarregamento de correias transportadoras e tanques de lavagem.
A ACGIH possui padrões de exausto da maioria dos processos e
operações industriais, com forma e dimensões normalizadas.
Captores (Coifas)
São pontos de captura de poluentes, que, dimensionados convenientemente para uma fonte poluidora , irão enclausurar parte da fonte e, com um mínimo de energia ,consegue-se a entrada destes poluentes para o sistema de exaustão.
Esses captures devem induzir, na zona de emissão de poluentes, correntes de ar em velocidades tais que assegurem que os poluentes sejam carregados pelas mesmas para dentro do captor.
Em casos especiais, formas de captores devem ser desenhadas. Usualmente as dimensões do processo ou operação determinam as dimensões do captor e sua forma.
Vários tipos de captores são utilizados nas mais diversas
aplicações industriais (vide Figura 7).
Figura 7. Tipos de captores (coifas)
A Figura 8, a seguir, mostra em detalhes um captor enclausurante para trabalhos com esmeris.
Para este caso, a ACGIH estabelece condições básicas, tais como dimensões em relação ao disco e vazões de ar mínimas, sendo considerado péssimo o enclausuramento quando a área do disco exposta exceder a 25%.
Evidentemente, estes valores são obtidos a partir de dados experimentais e após testes comparativos com inúmeros materiais de ensaio.
Sistema de dutos (dimensionamento)
Una linha de dutos deverá ser instalada de acordo com o layout geral da fábrica, interligando captores ( coifas) ao sistema de coleta. Esta linha deverá ser do menor comprimento possível,
a fim de minimizar a perda de carga, consumindo dessa forma menos energia. Isto significa que o sistema de coleta constituído por um exaustor-coletor deverá ser instalado o mais próximo possível dos pontos de captação ( coifas ou captores).
Para o dimensionamento de dutos e captores, bem como das singularidades ao longo deles, o projetista deverá levar em consideração as vazões necessárias para cada captor, velocidade de transporte recomendada para o trecho principal dos dutos e as devidas perdas de carga, a fim de determinar a potência do motor e ventilador, bem como das secções dos dutos.
Para tanto, a American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) e demais literaturas a respeito possuem toda a informação necessária para o cálculo das perdas de carga, expressas em milímetros ou polegadas de coluna de água. Por conveniência, podem ser adotados:
A Figura 9, a seguir, mostra uma instalação dutos interligados a um coletor e um exaustor.
Ventiladores
São os responsáveis pelo fornecimento de energia ao ar, com a finalidade de movimenta-lo, quer seja em ambientes quer seja em sistema de dutos.
A função básica de um ventilador é, pois, mover uma dada quantidade de ar por um sistema de ventilação a ele conectado.
Assim o ventilador deve gerar uma pressão estática suficiente para vencer as perdas do sistema e uma pressão cinética para manter o ar em movimento.
Basicamente, há dois tipos de ventiladores: os axiais e os centrífugos, conforme a Figura 10.
A) - Axial
b) Centrífugo
Figura 10b - tipo de ventilador centrífugo.
b) Ventiladores centrífugos
Um ventilador centrífugo (Figura 10b) consiste em um rotor, uma carcaça de conversão de pressão e um motor. O ar entra no centro do rotor em movimento na entrada, e acelerado pelas palhetas é impulsionado da periferia do rotor para fora da abertura de descarga.
Vantagens e desvantagens
Os tipos principais de ventiladores Axiais e Centrífugos são os da Figura 11
As principais vantagens essenciais de cada tipo são dadas a seguir.
a) - Axial propulsor. É
tipo mais barato para mover grandes volumes de ar a baixas pressões,
sendo freqüentemente utilizado para circulação de ar
ambiente. Figura abaixo.
b) Axial comum - Possui ampla calota central,
que possibilita sua utilização a pressões mais elevadas.
É freqüentemente usado em ventilação de minas
subterrâneas e, em algumas ocasiões, em industrias. Nesse
tipo de ventilador, a forma das pás é muito importante, e
eles não devem ser usados onde haja risco de erosão e corrosão.
c) Tubo-axial - Trata-se de um propulsor,
com pás mais grossas mais largas, colocado dentro de um tubo, o
que permite direta conexão como dutos.
d) Centrífugo, pás para trás - Possui duas importantes vantagens: 1ª - apresenta maior eficiência e auto-limitação de potência. Isso significa que, se o ventilador está sendo usado em sua máxima potência, o motor não será sobrecarregado por mudanças de sistema de dutos. É um ventilador de alta eficiência e silencioso, se trabalhar num ponto adequado.
e) Centrífugo, pás radiais - Um ventilador robusto, para movimentar efluentes com grande carga de poeira, poeiras pegajosas e corrosivas. Apresenta menores possibilidades de "afogar", sendo usado para trabalhos mais pesados. A eficiência desse tipo de ventilador é baixa, e seu funcionamento, barulhento.
f) - Centrífugo, pás para frente - Mais eficiente, tem maior capacidade exaustora a baixas velocidades, e não é adequado para trabalhos de alta pressão nem para altas cargas de poeira, apresentando problemas freqüentes de corrosão, se mal utilizado.
Leis dos ventiladores
Já vimos que a vazão varia com a rotação, que a pressão desenvolvida varia com o quadrado da rotação e que a potência varia com o cubo da rotação. Essas relações, acrescidas das que mostram a variação da vazão, da pressão e da potência, com a densidade do fluido e o tamanho do ventilador, constituem as chamadas leis dos ventiladores.
Usaremos a seguinte nomenclatura:
D = diâmetro de ventilador (pés);
Q = vazão exaurida (pés /min) pressão estática
(pol. de H20);
SP = rotações por minuto;
HP = potência transferida ao fluido (em horse power);
v = capacidade do ventilador
(lb./min);
r = densidade do fluido
gasoso (lb./pe³);
h = eficiência
mecânica do ventilador.
As leis dos ventiladores podem ser expressas conforme segue.
SP1 = (rpm1)
SP2 (rpm2)
b ) Para um dado ventilador a rotação constante;
Q = constante,
HP1 = P1
HP2 P2
C) A variação com o tamanho de d é:
SP1 = {d1}²
SP2 {d2}
HP1 = {d1}³
HP2 {d2}
Curva característica
A eficiência pode ser computada e plotada pelo uso da seguinte relação:
Dados necessários para a seleção correta de um ventilador
