Projeto básico de salas limpas – Parte 3
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1. O0 ARTIGO T CNICO Projeto b sico de salas limpas Parte Autor Eng J Fernando B Britto engenheiro mec nico s cio da Adriferco Engenharia secret rio J Fernando B Britto do GEC 4 e membro do conselho editorial da Revista da SBCC Contato adriferco dgmail com 5 3 Equipamentos e pontos de consumo o de execu o dos trabalhos agachado s vezes Durante o dimensionamento e detalhamento dos no meio de utilidades perigosas ou pelos esfor os sistemas o projetista sempre deve ter em mente as se envolvidos nos trabalhos 1 de componentes guintes premissas pesados necessidade de torques elevados reque e Economia manter os equipamentos geradores e rendo a remo o total ou parcial do equipamento ou consumidores das utilidades o mais pr ximo poss vel uns dos outros Isto reduz os custos com a implanta o das redes al m de reduzir os consumos originados pelo trans porte escoamento bombeamento das utilidades paa i A longo das redes A EEN e Pontos de Medi o Adequados diversos instru RISING H mentos requerem trechos retil neos montante jusante para permitir a estabiliza o do escoamento 281 e sua correta medi o Ene E 88 12 nem Exemplo Pitot Venturi placas de orif cio rot me E AS tros etc E e Acesso Prev2. descarga da bomba afetando tamb m sua pot ncia absorvida BHP de forma diretamente proporcional e Temperatura afeta o NPSH Net Pression Suction Head Available na entrada da bomba devido mu dan a da press o parcial de vapor do fluido Quanto maior a temperatura mais pr ximo de sua curva de satura o do vapor e Viscosidade afeta o formato da curva caracter stica da bomba em fun o de sua vaz o e altura manom trica operando com fluido padr o cd Fira mi Figura 32a Gr fico de corre o de desempenho para moto bombas com vaz o de 2 a 20 m h conforme ANSI HI 1 3 Os gr ficos das figuras 32a e 32b permitem efetuar a corre o das curvas das bombas em fun o de sua viscosidade 5 3 2 2 Cavita o Cavita o um fen meno f sico caracterizado pela vaporiza o de um l quido em movimento causada pela redu o de sua press o total Ela ocorre nas bombas centr fugas devido ao seu pr prio princ pio de funcionamento o qual utiliza um corpo girante formado por um conjunto de p s dispostas radialmente em rela o ao eixo de rota o rotor para imprimir for as centr fugas e tangenciais ao flu do Isto produz no l quido um diferencial de press o entre o eixo suc o e a extremidade do rotor causado pela for a centr fuga amplificado at sua efetiva descarga pelas for as tangenciais Entretanto o acr scimo de energia introduzido pela movim
3. vel suc o m m Press o atmosf rica local Pa p Press o parcial de vapor do l quido Pa Tabelado Peso espec fico do l quido N Tabelado hest Altura manom trica da coluna est tica de l quido m Altura manom trica equivalente perda de carga est tica m f Fator de fric o diagrama de Moody House adimensional La Comprimento equivalente da tubula o m Q Vaz o volum trica do l quido m s D Di metro interno da tubula o m G Acelera o da gravidade adotado 9 8065 m s Nota e Embora a cavita o tamb m possa ocorrer em siste mas fechados onde todos os pontos da rede se en contram teoricamente selados em rela o press o atmosf rica esta pode ocorrer devido ao entupimen to de filtros ou fechamento de v lvulas montante da bomba ou ent o falta de gua no sistema Para evitar estes problemas recomenda se a insta la o de filtros apenas ap s as bombas evitando a perda de carga adicional acarretada pelo dispositivo Al m disso o tanque de expans o e reposi o de flu do deve ser conectado diretamente suc o da bomba o que tamb m evitar problemas de trans bordamento do reservat rio caso a press o da linha no ponto de sua conex o exceda a press o exercida por sua coluna de l quido 5 3 2 3 Efeito da varia o da rota o e do di metro do rotor sobre a curva caracter stica da bomba Segundo as Leis da Afinidade
4. das Bombas em re la o aos Sistemas Lei das Bombas que a mesma aplicada aos ventiladores as vari veis associadas bomba ir o variar da seguinte forma Pump Affinity Laws Function Speed Change Figura 33 Lei de afinidade das bombas Fonte 2008 5 Handbook HVAC Systems and Equipment Estas equa es se encontram reproduzidas em forma de curvas de corre o conforme o gr fico da figura 34 CURVE PRESSURE E SHAFT POWER E Figura 34 Pot ncia vaz o e press o das bombas em fun o de sua rota o Fonte 2008 ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment 5 3 2 4 Exemplo de sele o de motobombas Observemos as sele es efetuadas nas curvas das bombas representadas pelas figuras 35a e 35b a i 4 11 me o e E 4 1 E E 2 1 4 Pu F 1 fm 28 111 1 AN dl ANN m Figura 35a Rotor DN 50 315 01750 rpm Figura 35b Rotor DN 40 200 03500 rpm O0 ARTIGO T CNICO Em ambos os casos as motobombas foram sele cionadas com vaz o de 50 m h e altura manom trica de 45 m No caso da figura 35a foi selecionado um rotor DN 50 315 operando a 1750 rpm usinado com di metro de 310mm pr
5. na figura 38 respons veis pelo resfriamento de gua ou outro fluido t rmico utilizado no processo ou pelo sistema de tratamento de ar Para sua aquisi o necess rio especificar seus componentes principais tais como compressores con densadores e resfriadores al m do flu do refrigerante do fluido resfriado bem como seus dispositivos de acio namento e de controle de capacidade O projetista dever comparar Consumo Peso Ru do Vibra es Vaz o e diferencial de temperatura capacidade M DULO LOCAL S O PAULO Uma vis o geral das disciplinas conceitos e tecnologias associadas PROJETO DE REAS LIMPAS MANUTEN O EM REAS LIMPAS Do projeto ao inicio da opera o aspectos conceituais e estudos de caso S O PAULO S O PAULO Boas pr ticas de controle de contamina o associadas aos trabalhos de manuten o ENSAIOS EM REAS LIMPAS Procedimentos baseados na NBR ISO 14644 3 como parte do processo de comissionamento e qualifica o MICROBIOLOGIA Aspectos relevantes da contamina o microbiana EQUIPAMENTOS DE AR LIMPO OU OPERA O DA SALA LIMPA Aspectos da sele o manuten o e ensaio de equipamentos autonomos OPERA O SL CONTROLE DE INFEC O EM SERVI OS DE ASSISTENCIA A SAUDE EAS S O PAULO S O PAULO S O PAULO S O PAULO O controle de infec o e a engenharia a servi o da seguran a do ambiente 1 Kee Aspectos r
6. 9 Mar 25 a 26 Abr 17 Mai 27 a 28 Jun 29 a 30 Ago 27 Set 24 a 25 Out 8 Nov qual ocorre a somat ria das press es individuais de cada bomba conforme representado no gr fico da figura 37 De forma similar ao que ocorre na associa o em paralelo a curva da associa o de bombas id nticas em s rie obtida dobrando se a dist ncia vertical al tura manom trica encontrada para cada ponto da CCB sendo mantida a dist ncia horizontal vaz o de ambos os pontos Em outras palavras a altura manom trica de cada ponto da CCB multiplicada pelo n mero de bombas associadas em s rie sendo mantida a vaz o observada para o ponto original A associa o de bombas em s rie geralmente em pregada quando se deseja ampliar a altura manom trica total de sistemas com alta perda de carga associada E tal como na associa o em paralelo na associa o em s rie o aumento da press o total disponibilizado pela associa o em paralelo ser dado pelo cruzamento das curvas CCl e CCB S RIE Nota Tal como no caso da Lei das Bombas os Ventila INTRODU O TECNOLOGIA DE REAS LIMPAS dores seguem exatamente os mesmos princ pios no caso das associa es em paralelo e em s rie 5 3 3 Resfriadores de L quidos Os resfriadores de l quidos tamb m conhecidos por sua designa o em ingl s chillers s o conjuntos de equipamentos e dispositivos interligados representados
7. HARGE PORT INTAKE Figura 43 Processo de compress o em rotor do tipo parafuso Fonte ASHRAE 2000 HVAC Systems and Equipments Handbook VANELESS DIFFUSER Figura 44 Compressor tipo centr fugo Fonte ASHRAE 2000 HVAC Systems and Equipments Handbook DISCHARGE RETURN CHANNEL LABYRINTH SEAL 022222 INN lt IMPELLER INLET GUIDE THRUST 2 2 ZARA DA 8 BEARING eia a as dai me gi 1 Cod HERMETIC G Figura 45 Vista do inlet guide vane de um compressor tipo centr fugo Fonte Manual de Aire BALANCING PISTON JOURNAL BEARING Acondicionado Carrier tipo centr fugo figuras 44 e 45 e nas unidades de grande e Deslocamento volum trico Capacidade porte geralmente se adotam compressores centr fugos e Condi o de entrada do fluido frigor gena No caso dos compressores parafuso o controle de e Condi o de sa da do fluido amp capacidade pode ser efetuado por dispositivos que al e Controle de capacidade Pot ncia teram as dimens es de suas c maras de compress o consumida aproximando ou afastando as camisas do corpo girante Deve se evitar e ou variando sua rota o e Ciclagem excessiva Queima do motor Nos compressores centr fugos o controle de capa e Alta temperatura de descarga Danos s v lvulas cidade pode ser efetuado por reguladores motorizados e Taxa de compress o elevada T
8. cia vertical altura manom trica de ambos os pontos Em outras palavras a vaz o de cada ponto da CCB multiplicada pelo n mero de bombas associadas em paralelo sendo mantida a altura manom trica observada para o ponto original No entanto isto n o significa que em um sistema existente a vaz o ser diretamente proporcional ao n mero de bombas ativas a cada instante Na verdade como cada aumento da vaz o acarreta um aumento correspondente na altura manom trica do sistema a vaz o obtida a cada instante ser dada pelo ponto de funcionamento originado pelo cruzamento da hanana la o com a CCI curva caracter stica da insta Em sistemas convencionais operando com fluidos newtonianos e descontados os efeitos das v lvulas de controle todas 100 abertas a CCI possuir uma curva caracter stica dada por uma equa o do tipo H K J as CCBs nas mesmas condi es costumam ter uma equa o do tipo H h s K A associa o de bombas em paralelo geralmente empregada quando se deseja ampliar a vaz o total de sistemas com baixa perda de carga associada Quando a perda de carga de um sistema muito grande adota se a associa o de bombas em s rie na Ponto d Funcionamento S rio Ponto de TE Funcionamento Simples HiO um aaa La mh Figura 37 Associa o de bombas em s rie DATA 2
9. elevantes da contamina o microbiana Sociedade Brasileira de Controle de Contamina o ARTIGO T CNICO Figura 38 Diagrama representando um chiller com condensa o gua 5 3 3 1 Compressores Tipos e caracter sticas de seu controle de capacidade Unidades resfriadoras de l quido de pequeno porte costumam utilizar os mesmos tipos de compressores empregados nos equipamentos de expans o direta Atualmente a tecnologia de compress o mais em pregada em unidades de pequeno porte s o os com pressores do tipo rec proco pist es figura 39 e do tipo scroll espiral rotativa figuras 40 e 41 O controle de capacidade destes equipamentos ge ralmente realizado pelos intervalos de acionamento e desligamento dos compressores existentes em cada ciclo frigor geno J nas unidades de m dio porte atualmente se utili zam compressores do tipo parafuso figuras 42 e 43 ou do Figura 39 Compressor tipo rec proco Fonte Manual de Aire Acondicionado Carrier Figura 40 Compressor tipo scroll Fonte Damfoss DISCHARGE Figura 41 Processo de compress o em rotor do tipo scroll Fonte ASHRAE 2000 HVAC Systems and Equipments Handbook Figura 42 Compressor tipo parafuso Fonte ASHRAE 2000 HVAC Systems and Equipments Handbook INLET PORT INLET PORT FEMALE DISCHARGE PORT DISCHARGE DISCHARGE PORT COMPRESSION DISC
10. elhor desempenho rendimento mec nico quando operando nas mesmas condi es Exemplificando se desej ssemos operar um sistema com vaz o de 12000 m h e press o 180 mmca ve que n o seria poss vel obter uma sele o adequada com rotores do tipo Sirocco Se escolh ssemos um rotor do tipo Limit Load ter amos um rendimento de 78 e absorveria uma pot ncia de 13 0 ao passo que um rotor Air Foil teria um ren dimento de 86 e absorveria uma pot ncia de 11 5 cv Embora o pre o de aquisi o do moto ventilador com rotor Limit Load possa ser consideravelmente me nor a diferen a de pot ncia e consumo implicaria em cg no a ma 50 E Figura 31c Rotor tipo Air Foil DN 450mm O0 ARTIGO T CNICO componentes el tricos chaves prote es inversores cabeamento etc maiores o que reduziria a diferen a total do pre o de aquisi o e al m disso a diferen a de consumo poderia reverter rapidamente a diferen a no investimento inicial em custo de produ o afetando o custo total de propriedade do equipamento T o importante quanto a avalia o das caracter sti cas de desempenho do equipamento a avalia o dos limites operacionais do equipamento os quais de vem ser compat veis com a aplica o Devem ser verificadas a rota o e a pot ncia ab sorvida BHP m ximos para o rotor escolhid
11. emperatura de chamados inlet guide vanes na suc o do compressor descarga elevada e ou variando sua rota o e Falta de Superaquecimento Retorno de l quido Ao serem especificados os compressores devem ser verificados os seguintes itens no compressor O A ltima parte deste artigo ser publicada na pr xima edi o
12. enta o do flu do a altas velocidades no interior da bomba cria tamb m uma zona de baixa press o imediatamente atr s das p s do rotor a qual se atingir um valor igual ou inferior ao da press o de satura o de vapor do fluido causa a forma o de bolhas de vapor no interior do fluxo as quais explodem de encontro ao 43 ds ERA as e 0 150 MO gt Ps E Figura 32b Gr fico de corre o de desempenho para moto bombas com vaz o de 20 a 2000 m h conforme ANSI HI 1 3 Cabina de Seguran a Biol gica Modelo AG FLUX Ci Classe 1 conforme NSF 49 Promove a exaust o e a filtragem absoluta total do ar da area de trabalho Constru o em fibra de vidro e acabamento sanit rio Pre filtro plissado e filtro final Absoluto HEPA A3 99 99 com alarme de satura o Vidro frontal e lateral para prote o do operador al m de ilumina o interna 255 11 4616 0866 5455 11 4616 2753 2521 O0 ARTIGO T CNICO rotor causando vibra es ru do elevado e eros o no rotor da bomba A forma de se evitar a cavita o nas bombas garan tir que NPSH dispon vel seja maior que o NPSH requerido informado pelo fabricante da bomba O valor do NPSH dado pela equa o 5 Y h h est perdas Y liquido _8xfxL xQ perdas 2 D xg Onde NPSH Press o est tica positiva dispon
13. er espa o adequado para manuten o e regulagens do sistema Tipid vp ta Panora Caso n o seja poss vel acessar os pontos do sistema que requerem interven es ajustes ou substitui o de componentes a integridade do sistema ser Fransis kia Total FR 111114 E gt comprometida em um curto per odo de tempo n o ama Var o da O sendo poss vel manter ou restabelecer suas condi 42171477 o T es operacionais de projeto T Erica ebat P Muitas vezes embora tenha sido previsto espa o para manuten o seu acesso dificultado pela posi Figura 31a Rotor tipo Sirocco DN 450mm oi promo A a 11 componente para locais que permitam sua manuten o adequada e Ergonomia e seguran a ocupacional deve ser avaliada a posi o de opera o tipo de atividade cargas de trabalho al m do per odo de exposi o a ru dos elevados temperatura alta ou baixa umida de alta ou baixa particulado alto riscos qu micos e biol gicos al m de outros fatores ambientais que possam afetar a integridade f sica dos operadores e mantenedores dos sistemas Atualmente v rios destes requisitos s o regulados por meio de n
14. iferen a de 1 a 3 na rota o ir levar a um aumento de 3 0 a 9 3 na pot ncia 5 3 2 Motobombas Crit rios de Sele o Durante o selecionamento das bombas deve ser avaliada sua curva Press o x Vaz o de forma a mini mizar o consumo e consequentemente o custo total de propriedade do equipamento Durante o selecionamento deve ser ajustada a curva caracter stica da bomba CCB em fun o da densidade e viscosidade do fluido bombeado conforme ANSI HI 1 3 al m de verificada sua temperatura de opera o req Net Pres sion Suction Head Required a rota o e o rendimento Tamb m devem ser verificados o NPSH mec nico al m de serem definidos os tipos de acopla mento veda o e base da motobomba 5 3 2 1 Influ ncia da Varia o do tipo e condi es do fluido As curvas de sele o para bombas hidr ulicas s o elaboradas por meio de experimenta o sendo adota do um fluido padr o geralmente gua limpa para sua determina o Uma vez que n o seria economicamente vi vel ela borar curvas caracter sticas para cada tipo de fluido necess rio efetuar corre es nas curvas em fun o das caracter sticas e condi es do fluido que efetivamente ser utilizado no bombeamento A metodologia para efetuar estas corre es encon tra se descrita na norma ANSI HI 1 3 e leva em conside ra o as seguintes vari veis e efeitos e Densidade altera a press o ou altura manom trica na
15. o pois ao longo da vida til do equipamento pode ser neces s rio alterar sua rota o s vezes isso acontece logo durante sua partida sendo necess rio verificar se a sele o n o se encontra muito pr ximo do limite de classe construtiva recomendada pelo fabricante ou se a pot ncia especificada permitir futuros aumentos da rota o Cabe lembrar que segundo a Lei das Bombas e dos Ventiladores Onde n rota o Q vaz o dP diferencial de press o N pot ncia absorvida 5 3 1 1 Fatores de convers o Especial cuidado deve ser dado durante a aplica o de fatores de convers o para se evitar o subdimensio namento dos equipamentos 1 mmH O 9 8065 1mmHg 133 3224 Sabemos que a press o atmosf rica total afeta a densidade do fluido e por conseguinte a press o es t tica dispon vel no ventilador Sendo a condi o do ar padr o referida altitude zero n vel do mar qualquer eleva o na altitude de opera o implicar na necessi dade de aumento da rota o do ventilador de forma a se obter a mesma press o est tica dispon vel Ent o aplicando se incorretamente os fatores de arredondamento na convers o da press o est tica 10 ao inv s de 9 8065 requerida e na press o atmosf rica local obrigatoriamente ser necess ria a corre o da rota o em campo E como vimos anteriormente j que a rela o de pot ncias varia ao cubo da rela o de rota es uma pequena d
16. oduzindo um rendimento de 61 o que re quer uma pot ncia de 13 8 cv na ponta de seu eixo e um NPSHpeq de 2 2 Na figura 35b foi selecionado um rotor DN 40 200 operando a 3500 rpm usinado com di metro de 160mm produzindo um rendimento de 71 o que requer uma pot ncia de 11 8 cv na ponta de seu eixo e um NPSH ca de 2 6m Certamente a sele o com maior rota o ir pro duzir um ru do tamb m maior o que seria problema em uma instala o n o abrigada onde se deseja minimizar o n vel de ru do Contudo se as motobombas forem instaladas em salas de m quinas juntamente com outros equipamen tos t o ou mais ruidosos que as motobombas como por exemplo os chillers n o h sentido em se limitar a rota o para controlar o ru do permitindo a ado o da bomba de melhor rendimento mec nico 5 3 2 5 Associa o de Motobombas em Paralelo e em S rie Conforme podemos verificar no gr fico da figura 36 quando associamos bombas id nticas em paralelo ocor re a somat ria das vaz es individuais de cada bomba Ponto de Funcionamento Ponto de Simples Funcionamento Paralelo 177 HO amp j mh Figura 36 Associa o de bombas em paralelo Isso significa que a curva da associa o em para lelo obtida dobrando se a dist ncia horizontal vaz o encontrada para cada ponto da CCB sendo mantida a dist n
17. ormas e regulamenta es trabalhis tas espec ficas e Identifica es bloqueio e travamento todos os equipamentos bem como as redes de utilidades a eles conectadas devem possuir identifica es e dis positivos de bloqueio e travamento de forma a permi tir sua opera o e manuten o adequadas e seguras 5 3 1 Moto Ventiladores Crit rios de Sele o Durante o selecionamento dos ventiladores deve ser escolhido o rotor adequado ao tipo de opera o al m de avaliado o seu rendimento mec nico de forma a mini mizar o consumo e consequentemente o custo total de E 8 H ni FAF To ba D ibaa siendo Prg Eres mhi RS dao H F a 0 1 Fin E 0 PEED E pubs Fj Rn a a eq 18 I 5 81 Pio jpam Fy Figura 31b Rotor tipo Limit Load DN 450mm propriedade do equipamento conforme verificamos na figura 31a 31b e 31c Comparando se as curvas verificamos que embora os tr s tipos de rotores possuam o mesmo di metro e admitam uma mesma vaz o o rotor Sirocco s permite operar com baixas press es Ao compararmos os rotores Limit Load e Air Foil verificamos que embora este ltimo seja na realidade uma variante do tipo Limit Load a vers o original do rotor admite operar com press es ligeiramente maiores ao passo que sua variante fornece m
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