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Dimensionamento de arejadores estáticos

A EOLIOS concebe aeradores estáticos e sistemas de ventilação natural para instalações industriais

Os aeradores estáticos são utilizados para evacuar gases, fumos ou calor de um sistema fechado.
A EOLIOS auxilia os fabricantes na conceção de aeradores estáticos.

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Princípio de conceção dos arejadores estáticos

Define a quantidade de ar necessária para o funcionamento da oficina:

O primeiro passo para o dimensionamento dos arejadores estáticos é determinar os requisitos de ventilação da oficina.
É necessário determinar o volume de ar fresco necessário para substituir o ar viciado e manter uma qualidade de ar aceitável na oficina.

Este volume de ar depende da dimensão da oficina, do número de ocupantes, dos tipos de poluentes presentes e da regulamentação local.
É igualmente essencial definir a taxa de renovação do ar, ou seja, o número de vezes por hora que o ar deve ser renovado na oficina.

Facilitar a elevação dos fluxos de ar naturais :

É importante tirar partido do fluxo de ar natural na oficina para facilitar a circulação do ar.

As diferenças de temperatura entre o ar interior e o ar exterior são um fator essencial da ventilação natural.
Para facilitar o aumento dos fluxos de ar, é aconselhável criar variações térmicas acentuadas.

Os arejadores estáticos devem ser posicionados de modo a tirar partido das correntes de ar naturais, como os ventos dominantes ou as diferenças de pressão devidas às diferenças de temperatura.

Modélisation 3D des panaches thermiques dans un hall de production d'acier, montrant la distribution de la chaleur et des flux d'air.
Exemplo de plumas térmicas verticais não perturbadas

Evita as zonas de poluição:

As zonas de poluição, onde os poluentes são gerados ou se acumulam em maior quantidade, devem ser identificadas e tidas em conta na disposição dos arejadores.
Os arejadores devem ser colocados perto dessas zonas para captar e eliminar eficazmente os contaminantes.

Os arejadores estáticos também devem ser posicionados de modo a facilitar a remoção do ar viciado.
Recomenda-se que os arejadores sejam colocados nas zonas mais altas da oficina para permitir que o ar quente e os contaminantes saiam facilmente.

Melhorar a uniformidade da ventilação :

É importante assegurar uma ventilação uniforme em toda a oficina.
Os ventiladores estáticos devem ser distribuídos de modo a cobrir simultaneamente todo o espaço de trabalho, especialmente as zonas mortas onde o ar não circula eficazmente.

Evita obstáculos e instalações:

É essencial ter em conta os obstáculos e a disposição das oficinas ao escolher a localização dos arejadores estáticos.
Obstáculos como máquinas, prateleiras ou equipamento podem perturbar o fluxo de ar e reduzir a eficácia dos arejadores.

Etude des déplacements d'air à hauteur d'homme dans un aciérie
Exemplo de movimento de ar mal controlado numa siderurgia

Respeita os regulamentos relativos a incêndios:

Oventilador estático é um dispositivo passivo utilizado para promover a evacuação do fumo nos edifícios.
Funciona com base no princípio da diferença de pressão entre o interior e o exterior do edifício.
Aproveitando esta diferença de pressão, o ventilador permite a saída do fumo tóxico e dos gases de combustão produzidos durante um incêndio.

É importante respeitar os regulamentos locais de segurança contra incêndios.
Alguns regulamentos podem impor requisitos específicos em termos de tamanho e localização dos ventiladores estáticos, dependendo do tipo de atividade ou ocupação da oficina.

O cumprimento das normas em vigor e a escolha dos arejadores estáticos adequados são, portanto, essenciais para a prevenção de incêndios e a proteção das pessoas.

Como escolher o tamanho e o tipo de arejador estático de ventilação natural?

Escolhe a localização dos arejadores estáticos :

Alocalização dos arejadores estáticos é um fator-chave para garantir uma ventilação eficaz nas oficinas industriais.
A escolha da localização deve ter em conta vários parâmetros para garantir uma circulação de ar óptima no espaço de trabalho.

Define o tamanho ideal :

O tamanho dos arejadores estáticos é também um critério importante a ter em conta no dimensionamento.

Deves escolher arejadores com um caudal de ar suficiente para satisfazer as necessidades de ventilação da oficina.

É igualmente essencial assegurar que a velocidade máxima do ar à saída do arejador se mantenha dentro do seu intervalo de funcionamento ótimo.

Etude d'un aérateur statique en aciérie - ventilation naturelle
Exemplo de um arejador estático de grande capacidade

Determina o número de arejadores :

A localização dos arejadores estáticos é um fator-chave para garantir uma ventilação eficaz nas oficinas industriais.
A escolha da localização deve ter em conta vários parâmetros para garantir uma circulação de ar óptima no espaço de trabalho.

Ter em conta os sistemas de ventilação mecânica ou de extração existentes:

Antes de dimensionar os arejadores estáticos, é importante compreender o funcionamento dos sistemas mecânicos de alimentação ou extração já existentes na oficina.
Estes sistemas são geralmente utilizados para controlar a temperatura, a humidade ou a qualidade do ar num espaço confinado ou para fins de processo.
As oficinas estão frequentemente equipadas com ventiladores ou extractores de ar para gerar um fluxo de ar no espaço de trabalho.

O dimensionamento dos arejadores estáticos deve ser adaptado em função das caraterísticas dos sistemas mecânicos já presentes na oficina.
É essencial ter em conta os caudais de ar gerados por estes sistemas para obter um equilíbrio ótimo entre os caudais de ar mecânicos e naturais.
Um cálculo preciso do dimensionamento dos arejadores estáticos garante uma ventilação equilibrada em toda a oficina.

Uma análise aprofundada dos sistemas mecânicos permite otimizar a ventilação natural e assegura uma colaboração harmoniosa entre os ventiladores estáticos e os sistemas mecânicos.
Ao combinar as vantagens de ambos os métodos, é possível garantir uma ventilação eficiente e equilibrada na oficina.
A experiência de um especialista em mecânica dos fluidos é essencial para a integração bem sucedida dos ventiladores estáticos nos sistemas mecânicos existentes.

Dimensiona de acordo com as entradas de ar existentes ou futuras:

Ao dimensionar os arejadores estáticos, é essencial ter em conta o dimensionamento das entradas de ar.
As entradas de ar são responsáveis por trazer ar fresco para um espaço confinado, para além dos ventiladores estáticos, que são responsáveis pela remoção do ar viciado.

Considera outros factores, como a acústica e a facilidade de manutenção:

Para além dos critérios acima mencionados, é importante ter em conta outros factores aquando do dimensionamento dos arejadores estáticos.
Consoante o local, é aconselhável escolher arejadores mais silenciosos, para não incomodar os vizinhos industriais.

Também é aconselhável escolher aeradores energeticamente eficientes, para reduzir os custos de funcionamento.
Além disso, a questão dos voláteis e dos parasitas pode colocar-se em função da atividade da indústria.
Por fim, é preferível escolher arejadores fáceis de instalar e de manter, para facilitar a sua utilização quotidiana.

Visualisation des vitesses autour d'un aérateur statique dans une étude CFD, mettant en évidence les flux d'air et les zones de turbulence. - Robertson
Estudo das velocidades do ar de um ventilador estático em função das condições de utilização do edifício

Como é que dimensionas corretamente os arejadores estáticos?

Que princípios físicos devem ser estudados?

O dimensionamento dos ventiladores estáticos é um passo crucial na conceção de um sistema de ventilação natural eficaz.
Devem ser tidos em conta vários factores, tais como o plano de pressão neutra, os coeficientes de pressão e a distribuição das pressões superficiais estáticas.
Neste capítulo, analisaremos em pormenor estes diferentes aspectos para compreender melhor o dimensionamento dos ventiladores estáticos.

Estudo CFD dos coeficientes de pressão

O vento exerce uma força sobre os arejadores estáticos, que pode ter um impacto significativo no seu funcionamento.
Por conseguinte, é essencial ter em conta estes efeitos aquando do dimensionamento destes dispositivos.

Etude des coefficients de pression - simulation CFD
Distribuição da pressão de superfície para uma instalação como parte do dimensionamento da ventilação natural

Quando o telhado está exposto ao vento :

  • Cria um excesso de pressão no lado exposto ao vento.
  • Cria uma depressão na encosta oposta.

Diferença de pressão do ar :

  • A pressão negativa do lado oposto aspira o ar do interior do edifício.
  • Cria um excesso de pressão no volume, proporcional à força do vento.
  • Isto cria uma circulação natural do ar interior.

Zonas de sobrepressão e de subpressão :

  • As zonas de sobrepressão favorecem a entrada de ar.
  • As zonas de baixa pressão favorecem a saída de ar.

Distribuição das pressões estáticas de superfície

  • As depressões nas saídas são a força motriz da ventilação natural do edifício.
  • A pressão negativa no teto deve ser suficientemente elevada para transformar todas as aberturas da parte inferior em entradas de ar.

O que é a corrente de ar térmica?

A tiragem térmica baseia-se no princípio fundamental da diferença de densidade entre o ar quente e o ar frio.
Quando uma fonte de calor, como uma lareira ou uma caldeira, aquece o ar dentro de um espaço confinado, o ar quente torna-se menos denso e sobe naturalmente.
A tiragem térmica é um elemento essencial a considerar no dimensionamento dos ventiladores estáticos, uma vez que influencia diretamente a sua eficiência.

Etude en température - ventilation naturelle - schema - simulation CFD
Simulação CFD - Distribuição da temperatura em função dos processos
Etude des plans de pression - CFD - verrerie - ventilation naturelle
Simulação CFD - Evolução do ponto de pressão neutro em função das cargas térmicas, dos sistemas de ventilação (aspiração) e do vento.

A tiragem térmica pode ser calculada com base numa série de parâmetros, como a diferença de temperatura entre o ar interior e o ar exterior, a altura da chaminé de exaustão e a configuração do arejador estático.

É importante notar que a tiragem térmica pode ser influenciada pelas condições atmosféricas, particularmente pela presença de vento.
O vento pode modificar os fluxos de calor e criar turbulências que podem afetar o funcionamento dos arejadores estáticos.
Por conseguinte, é necessário ter em conta esta interação aquando do dimensionamento dos arejadores.

Análise e princípio do plano de pressão neutra

O que é o plano de pressão neutra?

O plano de pressão neutra é um fator crucial para o dimensionamento de aberturas de ventilação natural sujeitas a efeitos de correntes de ar térmico.
Trata-se de um plano horizontal imaginário onde a pressão interna é igual à pressão atmosférica externa.

Ao nível do plano neutro, as entradas de ar não são muito eficazes, uma vez que a pressão interna está equilibrada com a pressão atmosférica externa.
Por outro lado, acima do plano neutro, a pressão interna é superior à pressão externa, o que torna esta zona ideal para as saídas de ar.
Abaixo do plano neutro, é criada uma zona de pressão negativa, o que a torna um local preferencial para as entradas de ar.

Alterações na altura do plano de pressão neutra em função da dimensão do sistema de ventilação natural

Pontos-chave a reter sobre o ponto de pressão neutro :

  • No plano neutro, os orifícios de aspiração e de extração de ar não são muito eficazes.
  • Acima do plano neutro, a pressão interna é mais elevada do que a pressão atmosférica externa.
    É por isso que as saídas de ar devem estar sempre localizadas aqui.
    Tem em atenção que os efeitos do vento devem ser tidos em conta, uma vez que podem anular ocasionalmente os efeitos da corrente de ar térmica.
  • Abaixo do plano neutro, é criada uma zona de pressão negativa, o que torna este local ideal para entradas de ar e grelhas.

Na conceção de um sistema de ventilação natural :

  • A altura do plano neutro deve ser pré-determinada.
  • A proporção da diferença de pressão disponível deve ser distribuída entre as aberturas de entrada e saída de ar.
  • A posição exacta do plano neutro e a disposição das entradas de ar só podem ser verificadas através de um método iterativo.

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