Ventilação de ambientes de produção: regras para organização da troca de ar

A função principal da ventilação de ambientes industriais é remover o ar usado e insuflar ar fresco. Com ela, nas oficinas e escritórios da empresa, cria-se um ambiente de ar confortável, conforme os requisitos normativos.

É difícil superestimar o papel de um sistema de ventilação eficaz. Afinal, você concordará que apenas em condições de ar puro, temperatura e umidade normais, pode-se obter um aumento da produtividade do trabalho.

Para entender como organizar uma troca de ar suficiente no edifício, é necessário compreender os tipos e características de operação dos diferentes sistemas de ventilação.

Vamos explicar como funcionam a ventilação natural e mecânica, descrever as formas de instalação da ventilação local da área de trabalho, e também explicar os princípios do cálculo da troca de ar.

Classificação dos sistemas de ventilação

Todos os sistemas de ventilação existentes são agrupados por 4 características:

1. Pelo método de movimentação do ar, a ventilação é classificada em: natural, mecânica ou artificial, combinada, quando ambos os tipos estão presentes simultaneamente.
2. Pela direção do fluxo de ar, os sistemas de ventilação são divididos em insuflação, exaustão ou insuflação e exaustão.
3. Pelo local de ação, os sistemas de ventilação são agrupados em 3 categorias: geral, local, combinada.
4. Pela finalidade, distinguem-se sistemas de trabalho e de emergência.

A base para o projeto de ventilação para postos de trabalho na produção são as normas estabelecidas no SNiP 41-01-2003. A troca de ar natural e mecânica funcionam de acordo com diferentes esquemas.

Enquanto os processos que ocorrem na ventilação natural dependem da pressão térmica e do vento e são praticamente incontroláveis pelo ser humano, a troca de ar forçada só é possível com sua participação ativa.

Esquema de funcionamento da troca de ar natural

A ventilação de ambientes realizada pelo primeiro método nada mais é do que simples arejamento. Ocorre sem intervenção humana e é possível quando as vedações não são suficientemente herméticas e permitem a passagem de ar para o ambiente tanto de fora quanto de dentro.

A direção é influenciada pela pressão. Se seus valores forem mais altos do lado externo, abre-se caminho para a entrada de ar limpo da rua no ambiente. Caso contrário, o ar quente do ambiente encontra saídas para o exterior. Frequentemente, esses processos ocorrem em paralelo.

A grande vantagem da ventilação natural é que sua instalação não exige custos significativos nem com equipamentos, nem com fornecimento de energia elétrica. De todos os esquemas existentes, este é o mais simples.

A ventilação natural ativa ocorre de forma desorganizada devido a circunstâncias fortuitas. É observada em condições onde a temperatura do ar externa e interna do edifício diferem drasticamente.

Contribui para esse processo também o surgimento de áreas com índices de pressão altos e baixos no lado do edifício intensamente soprado pelo vento e no lado mais protegido, respectivamente. Nesse cenário, ocorre infiltração — o ar entra no ambiente pelo lado de barlavento e sai pelo lado de sotavento.

O coeficiente de renovação do ar, que caracteriza a intensidade do processo, no método natural de ventilação não excede 0,5.

Condições confortáveis para as pessoas presentes no ambiente industrial e para os equipamentos em funcionamento, a ventilação não organizada não pode proporcionar. Aqui, devem estar presentes sistemas especialmente projetados.

A ventilação natural do tipo organizado é realizada por meio de aeração ou com o uso de defletores. Tanto a entrada quanto a saída de ar do ambiente ocorrem através de aberturas nas estruturas de vedação ou através de dutos de ar. Na ventilação por dutos, é obrigatória a presença de um defletor.

Quando se fala em ventilação industrial, não se refere apenas ao equipamento, mas também à sua manutenção e a todo um conjunto de medidas relacionadas à criação de um microclima saudável.

Ventilação natural com uso de aeração

Em oficinas onde a tecnologia prevê a geração de calor em grandes quantidades, a aeração envolve a troca de ar realizada através de claraboias e vãos de janelas sob a ação da pressão térmica e do vento. Em oficinas frias, a assimilação do ar ocorre apenas sob pressão do vento.

Ao instalar a aeração, é obrigatório levar em conta a rosa dos ventos, caso contrário, emissões nocivas das chaminés de empresas vizinhas podem entrar no ambiente industrial. Nada deve impedir a saída de vapores e gases nocivos através das claraboias.

As melhores condições para ventilação são criadas pela localização do edifício a barlavento em relação à produção prejudicial. A abertura e o fechamento das janelas basculantes devem ser automatizados para que possam ser controlados por baixo.

Diferentes disposições delas permitem regular o fornecimento de ar fresco. A aeração é uma opção mais adequada para oficinas de grande volume, onde não é possível aplicar ventilação mecânica devido ao seu alto custo.

Com o uso da aeração, em certos casos, é possível organizar, baseando-se na tiragem natural, uma troca de ar eficaz. Para esse fim, são instalados lanternins de iluminação e aeração.

A altura recomendada para a entrada de ar no ambiente nesse tipo de ventilação é de no mínimo 0,3 m e no máximo 1,8 m no período quente, e no mínimo 4 m no período frio. A opção ideal são janelas basculantes de construção especial em três níveis. Quando está quente, o ar fresco entra pelas janelas inferiores, e o ar poluído sai pelo topo.

A fileira média de janelas garante o fluxo de ar em temperaturas negativas. Durante o tempo em que a massa de ar atinge o nível do chão, ela tem tempo de se aquecer.

Quando é necessário remover um grande volume de ar, é necessário um defletor de tamanho considerável ou vários menores, equivalentes ao maior em capacidade.

Em edifícios industriais de pequeno volume, nos canais ou tubos destinados à exaustão, são instalados defletores. Com eles, remove-se o ar viciado das oficinas onde há exaustão geral.

E também são usados para remover gases aquecidos de fornos, prensas, forjas. Na sua instalação, parte-se da trajetória do fluxo de ar predominante.

Ventilação artificial ou mecânica

Sendo mais avançada do que a natural, este tipo de ventilação envolve investimentos financeiros e operacionais significativos. Nesse sistema, podem estar presentes dispositivos não apenas para limpeza, mas também para ionização, umidificação e aquecimento do ar.

O esquema de ventilação mecânica inclui: poço de captação de ar (1), aquecedor (2), fornecimento de ar (3), ventilador de exaustão (4), dutos de ar da unidade de exaustão (5), canais de ventilação (6), ciclone (7)

A ventilação mecânica pode ser de insuflação, exaustão ou combinada, ou seja, insuflação e exaustão.

Suas vantagens são evidentes:

• Garantia de captação de ar limpo e seu tratamento — aquecimento, secagem, umidificação;
• Movimentação de massas de ar por distâncias significativas;
• Entrega de ar limpo diretamente ao posto de trabalho;
• Remoção de ar sujo e sua limpeza;
• Independência de funcionamento – a eficiência do sistema não depende das condições externas.

Em geral, os sistemas de exaustão e insuflação trabalham juntos, mas às vezes se recomenda o uso de apenas um desses dois tipos.

A função da ventilação de insuflação é fornecer ao ambiente de trabalho ar que beneficie a saúde das pessoas.

É aplicada onde os processos produtivos são acompanhados por grandes liberações de calor, contendo quantidades insignificantes de substâncias nocivas. O ar limpo que entra pelos dutos é distribuído pelos postos de trabalho por meio de bocais de distribuição.

Os sistemas que removem do ambiente o ar contendo diversos poluentes são chamados de exaustão. Esse tipo de troca de ar é utilizado em instalações industriais onde não há emissões nocivas e não se descarta o valor mínimo de parâmetros como a taxa de renovação do ar.

Podem ser depósitos, salas auxiliares, instalações de serviço. A entrada de ar é garantida por infiltração. Os sistemas de aspiração lidam bem com a tarefa de remover eficientemente o ar poluído e sua limpeza.

Quando há necessidade de uma troca de ar ativa e confiável, utiliza-se a ventilação de insuflação e exaustão. Para proteger ambientes pouco poluídos das oficinas vizinhas com alto nível de poluição, cria-se uma leve pressão no sistema.

O esquema de troca de ar na empresa é montado com base em cálculos. Sua precisão é a garantia de um funcionamento adequado e eficiente do sistema.

Na fase de projeto de criação do sistema de ventilação de insuflação e exaustão, calcula-se a vazão de ar, para o que se utiliza a fórmula:

Lots = 3600FWo, onde

F – área total das aberturas em m², Wo — valor médio da velocidade com que ocorre a sucção de ar. Este parâmetro depende da toxicidade das emissões e do tipo de operações realizadas.

Os dispositivos de exaustão de admissão podem estar em diferentes alturas. O importante é que os fluxos de ar poluídos não alterem sua trajetória natural de movimento. As emissões que têm peso específico maior que o do ar estão sempre na zona inferior, portanto, os dispositivos para sua captação devem ser colocados também nessa área.

No período outono-inverno, o ar fornecido ao ambiente precisa ser aquecido. Para reduzir os custos, utiliza-se recirculação, que prevê o aquecimento de parte do ar purificado e seu retorno ao ambiente.

Para o funcionamento da UVE com recuperação devem ser observadas 2 regras:

1. Do exterior, entra no mínimo 10% de ar fresco, e no ar devolvido, o teor de impurezas poluídas não excede 30% em relação à capacidade máxima permitida.
2. É proibido utilizar a recirculação em instalações onde a massa de ar contenha poeira explosiva, microrganismos capazes de causar diversas doenças, emissões pertencentes às classes de perigo 1 a 3.

A escolha do tipo de ventilação conforme o local de ação depende do peso das emissões, de sua concentração e temperatura. A ventilação generalizada permite remover todo o volume de ar poluído, independentemente de quais pontos ele entra.

A ventilação mecânica pode ser tanto geral como local. A primeira pode ser canalizada ou sem canal.

A opção canalizada é a mais difundida. Aqui, para movimentar o ar através de dutos especiais, está prevista a presença de uma unidade ejetora ou aciona-se um ventilador — do tipo axial ou centrífugo.

Se não houver dutos, o sistema é chamado de sem canal. Nesse caso, o equipamento de ventilação é instalado diretamente na parede ou no teto. A principal condição é a presença de ventilação natural.

A possibilidade de ocorrência de emissões com alto grau de explosividade no ambiente não permite instalar equipamentos de ventilação nos dutos, portanto, nesses casos, utilizam-se ejetores.

O sistema de ventilação artificial geral de insuflação é frequentemente conectado ao aquecimento central. Fora da edificação, são organizadas tomadas de ar para a entrada de ar fresco.

As condutas são posicionadas acima do telhado e acima do solo. O importante é que não haja instalações com emissões prejudiciais próximas às tomadas.

As próprias aberturas de captação de ar devem estar a uma distância mínima de 2 m do solo, e se a instalação estiver localizada em uma área verde, a distância mínima permitida do nível do solo até o ponto inferior da abertura deve ser de 1 m.

O princípio de funcionamento da ventilação geral de insuflação é simples:

• o ventilador aspira as massas de ar através do aquecedor;
• o ar é aquecido e umidificado;
• os fluxos de ar entram no edifício através de dutos de ventilação especiais.

O volume de ar de entrada é coordenado por válvulas ou dampers destinados a esse fim.

Vapores e gases concentrados que a ventilação de exaustão geral e local não conseguiu remover são diluídos pelo sistema de insuflação geral. Ela também assimila o excesso de umidade e calor.

A ventilação artificial geral do tipo insuflação e exaustão pode ser aberta ou fechada. No primeiro caso, são dois sistemas independentes, um dos quais insufla o ar e o outro remove paralelamente o ar exausto previamente neutralizado.

Estes sistemas são adequados para oficinas onde são liberadas substâncias das classes de perigo 1-2, e a própria produção pertence às categorias A, B, V.

Além da ventilação de trabalho em instalações industriais potencialmente perigosas, deve haver também uma versão de emergência. Esta é feita principalmente como exaustão. Para salas pertencentes às categorias A, B, E, o sistema é equipado com acionamento mecânico.

Todos os elementos do sistema devem atender aos requisitos do PUE. Em oficinas das categorias V, G, D, é permitido ter ventilação por impulso natural, desde que o desempenho seja garantido nas condições climáticas mais adversas.

As grelhas e tubulações do sistema de ventilação de emergência são colocadas nos locais de maior concentração de substâncias perigosas.

Nos tubos e poços da ventilação de emergência, não é necessário instalar coberturas. As próprias aberturas não devem ser colocadas onde as pessoas estão constantemente presentes. Isso piorará o microclima local.

O papel da ventilação de emergência é reduzir a saturação das emissões com substâncias nocivas durante a evacuação dos trabalhadores da oficina. Quanto mais pessoas trabalham na produção, mais tempo leva o processo de evacuação.

A ventilação de emergência de insuflação é instalada em oficinas onde, em caso de emergência, ocorrerá a liberação de vapores ou gases mais leves que o ar. A mudança para a ventilação de emergência deve ocorrer automaticamente assim que o sistema normal falhar.

Ventilação local de ambientes

A exaustão local elimina o ar exausto nos locais onde ocorre sua contaminação. O conjunto de exaustores industriais inclui ventiladores de exaustão, tubulações e grelhas de ventilação.

A ventilação local destinada a remover substâncias das classes de perigo 1 e 2 dos equipamentos é projetada de modo que, com o sistema de ventilação desligado, o equipamento não possa ser iniciado.

Em alguns casos, são previstos ventiladores de reserva e os exaustores locais são equipados com automação. Essa ventilação é dividida em dois tipos: insuflação e exaustão. O tipo de ventilação de insuflação é realizado na forma de cortinas de ar térmicas e chuveiros de ar.

Cortinas de ar térmicas

Aberturas que permanecem abertas por longos períodos (mais de 40 m por turno) ou que abrem com frequência (mais de 5 vezes) contribuem para o resfriamento excessivo das pessoas no ambiente. As consequências negativas também são causadas pela operação de secadores que emitem poluentes.

Nestes casos, são instaladas cortinas de ar. Elas atuam como uma barreira contra o ar frio ou excessivamente superaquecido.

As cortinas de ar e cortinas de ar térmicas são projetadas para que, no frio, ao abrir as aberturas, a temperatura nas oficinas não caia abaixo do seguinte valor:

• 14°C — durante a realização de trabalho que não exija grande esforço físico;
• 12°C — quando o trabalho é classificado como de média intensidade;
• 8°C — ao realizar trabalho pesado.

Se os postos de trabalho estiverem próximos de portões e aberturas tecnológicas, são instaladas telas ou divisórias. A cortina de ar térmica perto de portas que dão para o exterior deve consistir em ar com temperatura máxima de 50°C, e nos portões, não superior a 70°C.

Exaustão local com uso de sucções especiais

O sistema de exaustão local, por meio de aspiradores especiais, primeiro captura e depois remove impurezas prejudiciais à saúde na forma de gases, fumaça e poeira.

Trata-se de uma espécie de chuveiro de ar, cuja função é insuflar ar fresco em um local fixo e reduzir a temperatura na zona de entrada. É utilizado na produção onde os trabalhadores são expostos a altas temperaturas e energia radiante com intensidade superior a 300 kcal/m² por hora, emitida por fornos de aquecimento e fundição.

Essas instalações podem ser fixas ou móveis. Elas devem garantir uma velocidade de sopro de 1 a 3,5 m/s.

A aplicação do chuveiro de ar é uma das formas de estabelecer o equilíbrio térmico entre o homem e o ambiente em que ele é obrigado a permanecer.

Existe também o conceito de oásis de ar, que é o mesmo dispositivo integrado ao sistema de ventilação local. Ele cria, em uma determinada parte do ambiente de produção, um microclima com parâmetros definidos.

O ar purificado fornecido a uma zona delimitada designada geralmente passa por um tratamento especial de temperatura e umidade.

O oásis de ar cria condições melhoradas no posto de trabalho e neutraliza o efeito de substâncias nocivas. Frequentemente são cabines individuais, mas quando a instalação destas não é possível, um jato de ar é direcionado para os postos de trabalho.

Se o dispositivo de sucção local for aproximado diretamente do local de emissão de substâncias que poluem o ambiente, será possível remover o ar contendo uma porcentagem mais alta destas do que na ventilação geral. A ventilação local permite reduzir significativamente a troca de ar.

Cálculo da troca de ar

Se, em decorrência da atividade produtiva, não forem liberadas substâncias nocivas, a quantidade de ar necessária para a ventilação é calculada pela fórmula:

L = N x Ln, onde

N — este é o número de pessoas normalmente presentes no ambiente, Ln — volume de ar necessário para 1 pessoa, medido em m³/h. Pela norma, isso é de 20 a 60 m³/h.

Utilizando o parâmetro de taxa de renovação do ar, o cálculo é realizado pela fórmula:

L = n x S x H, onde

n — taxa de renovação do ar no ambiente (para ambiente industrial, n=2), S — área do ambiente em m², e H — sua altura em m.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Aqui, tudo sobre as nuances de todos os tipos de sistemas de ventilação:

Detalhes sobre a instalação do sistema:

Qualquer que seja o sistema de ventilação escolhido, ele deve ter duas propriedades principais: um design estrutural adequado e funcionalidade. Somente quando essas condições forem atendidas, o microclima ideal para a saúde será mantido na produção.

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