Fundamentos da ventilação industrial: tudo sobre cálculos e tipos de sistemas

O sistema de ventilação das instalações industriais cria e mantém indicadores climáticos, cujas normas são reguladas pelas instruções da vigilância sanitária e epidemiológica.

As taxas de umidade, temperatura e fluxo de ar são importantes para a saúde dos funcionários da fábrica e para a conformidade do processo. Em contraste com as instalações domésticas, nas instalações de produção, indicadores como a quantidade de impurezas mecânicas e químicas no ar também são monitorados.

Em alguns casos, o microclima na sala deve fornecer condições ideais para armazenamento (por exemplo, nos depósitos de museus ou bibliotecas), então a conveniência da equipe fica em segundo plano.

Classificação dos sistemas de ventilação em produção

Os sistemas e instalações de ventilação industrial podem ser classificados de acordo com as seguintes propriedades:

• Método de movimento das massas de ar: livre e forçado;
• A natureza da ação: exaustão ou abastecimento;
• Área atendida: câmbio local ou geral;
• Recursos de design: sem canal ou canal.

Motivação natural

A ventilação de fluxo natural tem as seguintes propriedades:

• o movimento dos fluxos de ar é fornecido pelo método de aeração;
• devido à diferença de pressão entre a oficina e a extremidade do duto de exaustão localizado acima da cobertura do prédio;
• devido à pressão do vento.

De acordo com os princípios básicos de ventilação de instalações de tipo industrial, a motivação natural é implementada em indústrias com uma liberação de calor poderosa e um conteúdo de impurezas mecânicas de não mais que 30% do PDN nos locais de trabalho do pessoal.

Se for necessário tratá-lo antes do fornecimento de ar, o método de aeração não é adequado.

Para um movimento estável das massas de ar devido à diferença de pressão, a diferença de altura entre os pontos de entrada e descarga deve ser de pelo menos 3 metros. Em cálculos de ventilação para salas deste tipo, a duração máxima dos dutos de ventilação horizontais é de 3 metros. O ar no sistema se move a uma velocidade não superior a um metro por segundo.

O sistema de ventilação das instalações construído de acordo com este princípio é barato, é fácil de montar e operar. No entanto, sua eficácia é instável e varia de muitos fatores externos.

Impulsão mecânica

Nos sistemas de ventilação de salas, movidos por tração mecânica, são utilizados dispositivos que transportam massas de ar nas distâncias exigidas.

O ar é fornecido e removido da área de trabalho nos volumes necessários em quaisquer condições ambientais. Se necessário, o ar fornecido pode ser filtrado, resfriado, aquecido, seco ou umidificado. A ventilação natural não permite o desempenho ideal do ar. Os parâmetros de influxo são semelhantes aos do ar atmosférico.

Os sistemas de ventilação mais comuns são de motivação mista.

O equipamento de abastecimento fornece ar fresco ao edifício tripulado.Ao mesmo tempo, os mecanismos de exaustão extraem vapores sujos, quentes ou úmidos.

Ao calcular a ventilação das instalações, é importante equilibrar corretamente o volume de ar usado fornecido e removido.

Ventilação local

A diferença fundamental entre o esquema de troca de ar local é que o ar é fornecido pontualmente para um local específico (fornecimento local) e é descarregado da mesma maneira (exaustão local).

Aqui está uma lista de componentes de ventilação local usados ​​em instalações industriais:

• chuveiros de ar (fluxos de ar indo para um determinado local em alta velocidade);
• áreas isoladas da área total, onde é criada uma atmosfera especial;
• cortinas de ar.

Devido à alta eficiência e custo-benefício da ventilação local, é amplamente utilizada em vários tipos de indústrias.

A ventilação local de exaustão é necessária quando substâncias tóxicas ou calor são liberados pontualmente e é necessário evitar sua propagação.

Elementos de ventilação de exaustão local:

• guarda-chuvas de exaustão;
• capuzes laterais;
• coberturas sobre equipamentos;
• cortinas de ar.

Ao calcular a ventilação da sala, os seguintes requisitos são levados em consideração:

• a exaustão local não deve interferir no curso do processo tecnológico;
• toda a superfície de emissão de perigos deve ser coberta;
• as secreções são removidas no curso de seu movimento físico (as frias são direcionadas para baixo e as quentes, de acordo com as leis da física, para cima).

O ar de exaustão deve ser limpo antes de ser lançado no meio ambiente. Às vezes, apenas um filtro grosso é suficiente; se necessário, uma cascata de filtros de diferentes graus de purificação é instalada. Apesar da eficiência dos sistemas locais, eles nem sempre conseguem manter o microclima necessário.

Ventilação geral

Um sistema de ventilação geral é necessário quando impurezas prejudiciais, umidade e calor são distribuídos por todo o volume da sala.

O sistema de troca geral de abastecimento reduz a concentração de substâncias nocivas e desloca massas de ar poluídas.

A ventilação geral de exaustão é um sistema de dutos e um ventilador. Se o comprimento da conduta de ventilação não ultrapassar 40 m, é instalado um ventilador axial, caso contrário, um ventilador centrífugo, mais potente.

Características de cálculos de sistemas de ventilação

Os cálculos e o tipo de ventilação da sala dependem de sua finalidade. A ventilação da área de produção deve remover os seguintes tipos de contaminantes emitidos durante a operação de equipamentos e pessoas:

• ar quente;
• impurezas explosivas e tóxicas no ar;
• vapor de água.

A ventilação da sala é calculada para cada tipo de poluição do ar.

O cálculo é baseado na quantidade de ar fornecido necessária para as condições normais de operação.

Cálculo da ventilação para excesso de calor:

Q = Qu + (3,6V - cQu (Tz - Tp) / c (T1 - Tp),

OndeQu - o volume de ar removido por sucção local, em metros cúbicos \ h,V - a quantidade de calor gerado por equipamentos e produtos, em watts,c - capacidade de calor, tirada de livros de referência, é igual a 1,2 kJ,Tz - a temperatura do ar de exaustão removido do local de trabalho, em graus Celsius,Tp - temperatura do ar fornecido, em graus Celsius,T1 - temperatura do ar removida pela ventilação geral.

Cálculo para indústrias explosivas e tóxicas

Ao calcular a ventilação para indústrias com emissões explosivas ou tóxicas, a tarefa é diluí-las até o nível máximo permitido.

Q = Qu + (M - Qu (Km - Kp) / (Ku - Kp),

OndeM - a massa de substâncias tóxicas liberadas no ar em 1 hora, em mg,Km - o teor de substâncias tóxicas no ar descarregado por sistemas locais, em mg / m3,Kp - o conteúdo de substâncias tóxicas no ar fornecido, mg / metro cúbico,Ku - o conteúdo de substâncias tóxicas no ar removido pelo sistema de troca geral, mg / metro cúbico.

Cálculo com maior teor de umidade

Q = Qu + (C - 1,2 (Om - CERCA DEp) / (О1 - Оp)),

aquiC - a quantidade de umidade que entra no ar da oficina por 1 hora, em mg / h,Оm - a quantidade de vapor descarregado pelo sistema local, em g / kg,Op - fornecer umidade do ar, g / kg,О1 - a quantidade de vapor no ar removido pelo sistema de troca geral, g / kg.

Cálculo de emissões de pessoal

Ao calcular a ventilação de alguns ambientes, é importante levar em consideração cada grama de umidade que entra no ar. Em seguida, o cálculo é realizado de acordo com o número de funcionários:

Q = N * m,

aquiN - o número de funcionários,m - o consumo de ar atmosférico por pessoa por hora.

Categorias de instalações para segurança contra incêndio

Instalações para qualquer finalidade: industrial, armazém, residencial ou público são divididas em categorias para ventilação e segurança contra incêndio:

• MAS - aumento do perigo de explosões, incêndios. Edifícios que utilizam ou emitem gases e substâncias inflamáveis ​​ou substâncias que, em contato com o ar (água), podem inflamar ou explodir com um ponto de inflamação de até 28 graus;
• B - perigo de incêndio ou explosão. Edifícios com poeira ou vapor na atmosfera que são inflamáveis ​​e têm um ponto de inflamação acima de 28 graus;
• B1 - B4 - risco de incêndio. Edifícios onde são emitidos ou estão presentes líquidos, sólidos ou substâncias voláteis, de difícil ignição em contacto com o ar, água ou outras substâncias;
• D - risco moderado de incêndio. Salas nas quais as substâncias estão presentes na forma aquecida ou fundida, uma abundância de calor e chama é emitida. Bem como as substâncias utilizadas na forma de combustível ou utilizadas pelo método de combustão;
• D - baixo risco de incêndio. Edifícios que contêm substâncias não inflamáveis ​​à temperatura ambiente.

Ao criar ventilação para depósitos ou instalações industriais, um único sistema é fornecido nos seguintes casos:

• para edifícios residenciais;
• para edifícios de escritórios, instalações domésticas, públicas ou industriais com ventilação da categoria D;
• industriais com ventilação categoria B ou A, ocupando até 3 pavimentos;
• industrial com uma única categoria D, D ou V;
• armazém, ocupando até 3 andares, com categoria B, A ou B.

Características da ventilação do armazém

Selecionando a ventilação do armazém, é necessário ser orientado pelo SNiP "Requisitos gerais de higiene e higiene do ar da área de trabalho", "Edifícios de armazéns", "Segurança contra incêndios de edifícios e estruturas".

Se a ventilação típica da sala com corrente de ar natural não for capaz de criar o microclima necessário, a indução mecânica é usada. Por exemplo, não é recomendado usar aeração para ventilação de armazéns com armazenamento de alimentos. O ar exterior está poluído e muitas vezes é impossível limpá-lo.

Em alguns casos, é impossível organizar a aeração devido à arquitetura do edifício ou à sua localização. Depois, recorrem ao tipo de ventilação mecânica do armazém.

Se o armazém armazenar substâncias que emitem gases perigosos ou explosivos (vapores), a ventilação mecânica é providenciada.

No entanto, na esmagadora maioria dos depósitos, é organizado um sistema de troca geral com calado natural e uma única troca de ar.

Antes de calcular a ventilação do armazém, é necessário determinar a natureza dos materiais armazenados. Portanto, ao calcular a troca de ar, o tipo e a quantidade de emissões prejudiciais são levados em consideração.

Infiltração

Via de regra, os armazéns não são lacrados. O processo de troca de ar entre o armazém e a rua é denominado infiltração. Com uma grande diferença de temperatura, a infiltração pode ser de 1,5 - 2 trocas de ar. Este parâmetro certamente é levado em consideração ao projetar os fundamentos da ventilação de armazenamento.

Se uma troca de ar de 1 vez for suficiente para o armazém, apenas o ar de exaustão pode ser expelido. O influxo será reabastecido por infiltração.

Mais frequentemente, os sistemas sem canal são instalados em depósitos. É aconselhável usar canais com calado natural em pequenos edifícios auxiliares com uma troca de ar estimada de não mais do que 1.

Durante a aeração, o fluxo de ar é garantido por aberturas de ventilação. Se a concentração de impurezas no ar for superior a um terço do MPC, a aeração não é aplicada.

Na estação quente, o ar é fornecido ao armazém por meio de aberturas nas paredes, localizadas a uma altura não superior a 1,5 metros do solo. Podem ser portões, janelas, divisórias deslizantes.

No inverno, as aberturas de entrada são equipadas a uma altura de 3-4 metros do solo. Eles devem ser cobertos com coberturas de chuva e neve.

O ar de exaustão é removido através dos poços de exaustão ou aberturas. O empuxo no sistema é aumentado com a instalação de um defletor na saída do eixo de exaustão. E a intensidade da tração é regulada por vários amortecedores, portões, persianas.

A altura da cabeça do eixo de exaustão deve exceder a altura da cumeeira em 50 cm ou mais. Caso contrário, em ventos fortes, o empuxo reverso é observado.

Cálculo do volume de ar fornecido:

Def = 3600 *S*m*n,

OndeS - a área das aberturas em sq. M,m - a velocidade do ar em m / s é 1 - 1,5 com calado natural,n - coeficiente de consumo, depende do ângulo de abertura da janela: a 90 graus 0,65, a 45 - 0,44, a 30 graus - 0,32.

Tabela 1. O volume de ar que penetra por 1 metro quadrado das aberturas

Características de ventilação de instalações comerciais

Todas as instalações de varejo podem ser divididas em 2 tipos:

• Lojas de armazém (grandes hipermercados como Metro);
• Shoppings zoneados (shoppings do tipo Mega).

Lojas de armazém

No primeiro caso, não é necessário fornecer ar para salas separadas. Portanto, a ventilação de um espaço de varejo do primeiro tipo é na maioria das vezes uma poderosa unidade de suprimento e exaustão sem zoneamento de indicadores climáticos.

Os condicionadores de ar de telhado são a solução padrão para armazéns. Trata-se de um equipamento monobloco instalado na cobertura do prédio e conectado ao hall por dutos de ar. Os dutos de ar são distribuídos sob o teto falso. Além da ventilação, a cobertura desempenha a função de aquecimento e ar condicionado.

Às vezes, vários telhados de baixa potência são instalados em vez de um grande.

Os condicionadores de ar de telhado são confiáveis, duráveis, silenciosos e econômicos o suficiente. A única desvantagem de usar este tipo de ventilação do espaço de varejo é a impossibilidade de zonear os indicadores de ar.

Shopping

Nos shoppings existem zonas para diversos fins: butiques, salões de beleza, cafés, armazéns. Que precisam criar um microclima diferente. Portanto, para cada tipo de local, é feito um cálculo em função do número de visitantes, liberação de calor, umidade (spas), fumaça (salas de fumantes).

Uma complicação adicional é a localização dos complexos comerciais em vários níveis, bem como as características arquitetônicas de cada sala.

Os condicionadores de ar centrais são a escolha padrão para a ventilação desse tipo de espaço de varejo. Este é um equipamento seccional, incluindo seções:

• aquecimento;
• redução de ruído;
• fãs;
• umidificação;
• filtração.

Os módulos são colocados em um prédio comum, que está localizado em um compartimento especial do prédio. Uma vez que o ar condicionado central não inclui fontes de frio e calor, ele deve ser combinado com uma unidade de refrigeração-ventoinha. Esta combinação de equipamentos permite definir parâmetros de ar individuais para cada sala, atende edifícios de qualquer tamanho.Além disso, este tipo de equipamento de ventilação de locais pode ser utilizado simultaneamente para aquecer água em uma piscina e congelar gelo em um rinque de patinação.

Esse sofisticado equipamento climático é controlado apenas automaticamente por meio de um painel de controle central.

Características de ventilação de salas limpas

A principal tarefa da ventilação em uma sala limpa é garantir os seguintes indicadores:

• Concentração de partículas de poeira em 1 cu. m de ar. Para isso, o ar passa por filtros absolutos, mantendo a classe de limpeza especificada. O ar fornecido é limpo usando filtros de quatro estágios que prendem as inclusões até 0,01 mícron;
• Temperatura, umidade e velocidade do ar. O microclima é importante não tanto para o trabalho do pessoal quanto para o processo tecnológico. Se o ar estiver muito seco, ele gerará eletricidade estática. Se estiver muito úmido, a condensação pode se depositar;
• A diferença de pressão entre a sala limpa e a sala adjacente. Para evitar que a poeira e a umidade entrem na sala limpa de salas vizinhas, uma pressão ligeiramente aumentada é mantida no interior. A ventilação da sala limpa garante o predomínio da entrada de ar sobre o ar de exaustão;
• Disponibilidade de ar fresco. As pessoas trabalham na sala, por isso devem receber ar puro em volumes regulados por normas sanitárias.

Criação de "zonas limpas"

Usando o fluxo de ar direcional ou laminar, você pode criar uma área limpa na sala. O movimento do ar em uma direção sem turbulência desloca as partículas de poeira da zona necessária. Em seguida, eles são puxados para fora dos limites ao longo do sistema de dutos. Devido à direcionalidade especial do fluxo, as partículas são removidas instantaneamente. O efeito é obtido através do uso de distribuidores de ar laminar especiais.

Como regra, a base da ventilação em uma sala limpa é um ar condicionado central especialmente modificado.

É controlado automaticamente. E os parâmetros de ar necessários são mantidos usando toda uma rede de sensores e uma unidade de despacho totalmente automatizada.

O projeto e a instalação da ventilação industrial é um processo complexo de várias etapas. Muitas empresas oferecem serviços abrangentes: do projeto à manutenção. Essa solução remove todos os problemas com o microclima da empresa do cliente.

Vídeo sobre automação do controle de ventilação em salas limpas: