Sistemas de aspiração: tipos, estrutura, critérios para escolha da instalação

Os processos de produção frequentemente são acompanhados pela liberação de partículas de poeira ou gases que poluem o ar do ambiente. O problema pode ser resolvido por sistemas de aspiração projetados e instalados de acordo com os requisitos normativos.

Vamos entender como funcionam e onde são aplicados tais dispositivos, quais são os tipos de complexos de purificação de ar. Vamos indicar os principais componentes de trabalho, descrever as normas de projeto e as regras de instalação dos sistemas de aspiração.

Como funciona

A poluição do ar – é uma parte inevitável de muitos processos de produção. Para cumprir as normas sanitárias estabelecidas de pureza do ar, são utilizados processos de aspiração. Com eles, é possível remover eficazmente poeira, sujeira, fibras e outras impurezas semelhantes.

A aspiração consiste em uma sucção realizada pela criação de uma área de baixa pressão nas proximidades da fonte de poluentes.

Para criar tais sistemas, são necessários conhecimentos especializados sérios e experiência prática. Embora o funcionamento dos meios de aspiração esteja intimamente relacionado ao funcionamento dos sistemas de ventilação, nem todo especialista em ventilação conseguirá projetar e instalar equipamentos deste tipo.

Para alcançar a máxima eficiência, combinam-se métodos de ventilação e aspiração. O sistema de ventilação no ambiente de produção deve ser equipado com um complexo de insuflação e exaustão para garantir o fornecimento constante de ar fresco do exterior.

A aspiração é amplamente utilizada nas seguintes áreas da indústria:

• produção de britagem;
• processamento de madeira;
• fabricação de produtos de consumo;
• outros processos que são acompanhados pela liberação de grandes quantidades de substâncias nocivas para inalação.

Garantir a segurança dos funcionários com equipamentos de proteção padrão nem sempre é possível, e a aspiração pode ser a única maneira de estabelecer um processo de produção seguro na oficina.

As unidades de aspiração são projetadas para a remoção eficiente e rápida do ar de várias pequenas impurezas que se formam durante o processo de produção industrial

A remoção de poluentes com sistemas deste tipo é realizada através de dutos de ar especiais que possuem um grande ângulo de inclinação. Essa posição permite evitar o surgimento das chamadas zonas de estagnação.

As unidades móveis de ventilação e aspiração são simples de instalar e operar, sendo ideais para pequenas empresas ou até mesmo para uma oficina doméstica

O indicador de eficiência de tal sistema é o grau de não liberação, ou seja, a relação entre a quantidade de poluentes removidos e a massa de substâncias nocivas que não foram capturadas pelo sistema.

Distinguem-se dois tipos de sistemas de aspiração:

• sistemas modulares – dispositivo estacionário;
• monoblocos – unidades móveis.

Além disso, os sistemas de aspiração são classificados pelo nível de pressão:

• baixa pressão – menos de 7,5 kPa;
• média pressão – 7,5-30 kPa;
• alta pressão – acima de 30 kPa.

A configuração do sistema de aspiração do tipo modular e monobloco é diferente.

Legenda do diagrama: 1 – fonte de emissão de poeira (equipamento de processamento de grãos), 2 – coifa, 3 – ventilador centrífugo, 4 – dutos de ar, 5 – ciclone, 6 – recipiente para coleta de pó (+)

Os monoblocos consistem nos seguintes elementos:

• ventilador;
• separador;
• coletor de resíduos.

O separador é um filtro para purificação do ar que passa pelo dispositivo. O coletor de resíduos pode ser estacionário, ou seja, integrado ao monobloco, ou removível.

Tal equipamento pode ser adquirido já pronto e simplesmente instalado em um local adequado para a realização dos procedimentos de aspiração. Além disso, não é difícil conectá-lo aos sistemas centralizados existentes.

Os sistemas modulares são mais complexos de instalar e mais caros, mas seu uso é significativamente mais eficaz do que na utilização de construções monobloco. Esses sistemas não são padronizados; primeiro eles são projetados levando em conta condições e tarefas específicas.

Nesse processo, é considerado um conjunto de fatores:

• características do ambiente de produção;
• particularidades do processo tecnológico;
• qualidades do meio transportado, etc.

Geralmente, é um sistema centralizado que consiste em um conjunto de dutos de ar e um bloco de sucção. Para grandes empresas, pode ser utilizado um sistema com dois ou mais desses blocos, em vez de apenas um.

O material dos dutos de ar pode variar, dependendo da natureza e da quantidade de poluentes que se pretende transportar através deles.

A exaustão e a cobertura são instaladas o mais próximo possível da zona de onde os poluentes serão removidos, mas não devem interferir na realização das tarefas de trabalho pela equipe.

As estruturas de metal preto são consideradas as mais resistentes, mas também são as mais caras. Em qualquer caso, as seções individuais do duto de ar são conectadas hermeticamente com flanges fixados por parafusos.

Entre as vantagens dos sistemas de aspiração, podemos destacar:

• a relativa simplicidade da construção;
• compatibilidade com vários tipos de equipamentos de produção;
• segurança ambiental;
• possibilidade de automatização do trabalho;
• aumento da segurança contra incêndios do local, etc.

As desvantagens de tais instalações incluem, principalmente, o aumento dos custos de energia elétrica, especialmente quando projetadas incorretamente, além da baixa resistência ao desgaste dos dutos de ar metálicos. Esses pontos devem ser considerados ao escolher a estrutura adequada.

Por que o projeto é necessário

Para criar um sistema de aspiração modular, projeta-se a instalação dos seguintes elementos:

• exaustão local;
• dutos de ar inclinados;
• sistema de filtros;
• ventilador de alta pressão, etc.

Como exaustão local, podem ser utilizados diferentes modelos de dispositivos, por exemplo, exaustão lateral, construções do tipo 'guarda-chuva', 'abrigo' e outras. Os dutos de ar são instalados desde o ponto de captação dos resíduos até o ponto de movimentação para o espaço externo.

O sistema de filtração pode prever tanto a remoção das massas de ar purificadas do ambiente quanto o seu retorno ao ponto de captação após a filtragem.

Os sistemas de aspiração estacionários em grandes empresas – são grandes estruturas que devem ser projetadas levando em consideração as características do ambiente, a natureza das contaminações, a configuração do sistema de ventilação e muitos outros indicadores.

Antes de elaborar o projeto de uma instalação de aspiração, é necessário realizar uma perícia técnica do estado do objeto. Nesta etapa, é possível identificar e corrigir as deficiências do sistema. Da mesma forma, os sistemas de ventilação e aspiração existentes também podem ser submetidos a essa verificação.

A eficiência da aspiração depende em grande parte dos volumes de ar que passam pelos dutos por unidade de tempo. Quanto maior for esse índice, mais caro será a instalação da estrutura, bem como os custos de sua operação.

Se os componentes do sistema forem selecionados corretamente, os custos, tanto iniciais quanto operacionais, podem ser significativamente reduzidos.

O sistema de aspiração estacionário consiste em vários módulos e elementos, cuja configuração é selecionada individualmente para cada empresa, a fim de garantir a máxima eficiência (+)

Isso inclui a escolha do dispositivo adequado para a exaustão de ar, cálculos precisos para a distribuição do ar de insuflação, etc. Como resultado, a carga no sistema diminuirá, os filtros precisarão de limpeza com menos frequência, a vida útil dos ventiladores aumentará, etc.

Alguns proprietários de instalações industriais, ao selecionar um sistema de limpeza, seguem o caminho de menor resistência. Eles partem dos parâmetros de uma instalação do tipo ciclone, informando simplesmente ao fornecedor as condições de funcionamento: vazão de ar e natureza das contaminações.

Como resultado, eles obtêm um dispositivo cujo desempenho é selecionado com base em tabelas, sem considerar outros parâmetros. Projetistas experientes afirmam que essa abordagem geralmente leva a custos mais altos e redução da eficiência do equipamento.

O custo de uma instalação ciclônica é tanto maior quanto maior o volume de ar que passa por ela. Se você otimizar o sistema de distribuição de ar existente, poderá selecionar exaustores e filtros que produzirão o efeito necessário com um menor fluxo de ar.

Esse equipamento custará mais barato; a economia pode representar cerca de um terço do total de despesas. É por isso que, antes de escolher o equipamento para o sistema de aspiração, deve-se cuidar da perícia técnica e convidar projetistas experientes.

Características da instalação dessas estruturas

Como os dutos dos sistemas de aspiração transportam volumes significativos de poluentes, essas estruturas também têm requisitos de resistência mais elevados, ao contrário dos sistemas de ventilação de insuflação.

Para sua fabricação, utiliza-se aço com espessura de 1,2 a 5,0 mm, e para as peças moldadas, recomenda-se usar aço com espessura 1,0 mm maior que o material do duto.

Para os dutos dos sistemas de aspiração, deve-se usar chapa de aço resistente, com espessura mínima de 1,2 mm. As conexões destacáveis facilitarão o processo de limpeza do sistema de contaminantes.

É proibido fixar os dutos de aspiração com braçadeiras em suspensão. Apenas é permitido o uso de braçadeiras fixadas com suportes; em alguns casos, correntes são usadas como fixação.

A distância máxima entre os suportes deve ser de três metros para tubos com diâmetro superior a 40 mm e quatro metros – para estruturas com diâmetro de 400 mm ou menor. Esses parâmetros garantirão resistência suficiente da estrutura e reduzirão o risco de ruptura dos dutos durante a operação.

Outra característica dos dutos de aspiração é que eles precisam ser desmontados com frequência para limpar os contaminantes acumulados nas paredes. Além disso, devido ao desgaste rápido, alguns elementos precisam ser substituídos periodicamente.

Por esse motivo, recomenda-se usar elementos de conexão de liberação rápida para a montagem das estruturas, em vez de flanges tradicionais, que se desgastam rapidamente com desmontagens e montagens frequentes.

Para que não se acumulem contaminantes na estrutura do sistema de aspiração, é necessário dar aos dutos a inclinação correta, que depende da velocidade calculada do movimento das massas de ar.

Para ajustar os fluxos de ar, utilizam-se registros oblíquos, que oferecem menor resistência ao fluxo e melhor impedem o acúmulo de sujeira. Não é recomendado o uso de válvulas borboleta de regulagem em sistemas de aspiração. É muito importante que os dutos de ar estejam posicionados no ângulo correto.

A posição da estrutura depende da velocidade do fluxo de ar definida, que é determinada pela natureza dos contaminantes a serem removidos. Assim, para garantir uma velocidade de cerca de 20 m/s, é necessária uma inclinação de 60°; para uma velocidade de 45 m/s – um ângulo inferior a 60°, etc.

Se a natureza dos contaminantes permitir prever o acúmulo de poeira adesiva nos dutos, recomenda-se projetar inicialmente esses sistemas de aspiração industrial considerando a velocidade máxima de deslocamento das massas de ar.

Em sistemas de aspiração pequenos, pode ser utilizada uma mangueira de polietileno de diâmetro adequado para a instalação de sucções. É um elemento prático, mas não muito resistente, que com o tempo precisará ser substituído.

Para facilitar o processo de limpeza da estrutura, são inseridos revestimentos especiais de filme, papel e outros materiais adequados no interior dos dutos. Ventiladores domésticos comuns e até mesmo alguns industriais não são adequados para sistemas de aspiração, mesmo que tenham desempenho suficientemente alto.

São necessários dispositivos com maior resistência ao desgaste, que possam operar por longos períodos sob alta carga sem interrupções.

Um problema comum em sistemas de aspiração de baixa eficiência são as perdas de ar. Para evitar esse fenômeno, os especialistas recomendam selecionar ventiladores com alguma margem de potência. Na prática, as perdas de ar podem chegar a 30% em comparação com os dados calculados.

A escolha inadequada de uma sucção local pode afetar negativamente todo o sistema. Não se pode escolher tal elemento sem considerar as particularidades do processo tecnológico.

Em alguns casos, uma cobertura tipo 'guarda-chuva' será eficaz; em outros, uma 'vitrine', uma capela de exaustão, uma cabine, etc. Este ponto deve obrigatoriamente ser acordado com o tecnólogo na produção específica.

A maioria das instalações de aspiração é projetada para mover o ar purificado para a atmosfera, mas às vezes essas massas de ar são devolvidas ao ambiente de produção (+)

Para a purificação grosseira do ar da poeira, utilizam-se sacos de pó, câmaras de pó sem divisórias, dutos de gás com tremonha, ciclones secos e outros dispositivos similares, dependendo da natureza da poeira.

Para limpeza média, frequentemente são usados lavadores (scrubbers), e a limpeza fina é realizada com um conjunto de meios que pode incluir um precipitador eletrostático do tipo ciclone e um filtro de mangas, em alguns casos é usado um tubo Venturi de alta pressão ou outros equipamentos adequados.

Por que surgem problemas

Mesmo com a presença de um sistema de aspiração no ambiente de produção, é necessário verificar periodicamente o nível de poluentes no ar. Às vezes, o sistema funciona normalmente, os filtros estão em ordem, mas a poluição do ar permanece muito alta.

A causa das deficiências pode ser alguns fenômenos:

• poeira acumulada nos dutos de ar;
• baixa capacidade do ventilador de exaustão;
• vazão de ar excessivamente alta;
• insuficiente entrada de massas de ar fresco.

Se uma grande quantidade de poeira se acumula nos canais dos dutos de ar, isso indica que, no projeto, foram inicialmente definidas velocidades muito baixas de deslocamento das massas de ar. Outra causa desse fenômeno – são falhas na configuração dos elementos do sistema de aspiração.

A presença de curvas excessivamente fechadas, trechos com pequena inclinação, falta de número suficiente de portas de limpeza, etc., pode impedir a remoção oportuna de partículas de poeira do sistema.

Se o sistema de aspiração for projetado e/ou montado com falhas, ele sofrerá cargas elevadas e logo se tornará inutilizável.

A instalação incorreta ou erros podem causar perdas de ar muito altas no sistema, levando a uma redução geral no desempenho do equipamento. O vazamento de fluxos de ar também pode ocorrer devido ao funcionamento inadequado do sistema de filtragem. Por esse motivo, ao fazer os cálculos, é recomendável incluir uma porcentagem suficiente para tais perdas.

Se uma quantidade suficiente de ar passa pelo sistema, mas seu funcionamento ainda não demonstra a eficiência esperada, talvez seja necessário revisar o projeto do exaustor local de cobertura.

Ele deve estar posicionado de modo a coletar o máximo de poluentes, impedindo que entrem no ar do ambiente. Essa estrutura é projetada de forma a não interferir no trabalho e na movimentação do pessoal.

Antes de elaborar o projeto de um sistema de aspiração fixo, é necessário realizar uma perícia técnica do ambiente de produção para determinar as dimensões da troca de ar e os principais parâmetros do sistema (+)

Se não entrar ar fresco suficiente no ambiente, faltará para o funcionamento do sistema de aspiração. Para compensar a maior eficiência da troca de ar, é instalada no ambiente de produção uma ventilação de insuflação com recuperação.

Em oficinas quentes, não é necessário aquecer o ar que entra do exterior; basta fazer uma abertura na parede e fechá-la com um registro.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aqui está apresentada uma visão geral da desembalagem e montagem do sistema de aspiração móvel RIKON DC3000 para a indústria de marcenaria:

Neste vídeo, é demonstrado um sistema de aspiração estacionário utilizado na fabricação de móveis:

Os sistemas de aspiração – são uma forma moderna e confiável de limpar o ar em ambientes industriais de contaminantes perigosos. Se o sistema for corretamente projetado e instalado sem erros, demonstrará alta eficiência com custos mínimos.

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