Ventilação natural – Metalurgia
Recomendações para uma ventilação óptima e uma dispersão eficaz dos poluentes - Siderurgia
O projeto realizado pela EOLIOS para a aciaria Aubert et Duval consiste num estudo de dimensionamento e de localização de um novo arejador estático (Robertson) na cobertura. O principal objetivo deste estudo é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, determinando as dimensões óptimas do arejador estático.
Recomendações para uma ventilação óptima e uma dispersão eficaz dos poluentes numa siderurgia
Ano
2024
Cliente
Aubert et Duval
Localização
França
Tipologia
Siderurgia
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Avaliação da adequação do sistema de ventilação no âmbito de um projeto de renovação de um telhado
A EOLIOS está a realizar um projeto para a aciaria Aubert et Duval, que consiste no estudo das dimensões e da localização de um novo ventilador estático na cobertura. O objetivo principal é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, determinando as dimensões óptimas do ventilador. Isto permitirá respeitar as normas de emissão de poluentes,otimizar a ventilação e o conforto térmico emelhorar a qualidade do ar.
O estudo inclui também uma análise aprofundada dos movimentos do ar na aciaria para melhor compreender a distribuição das poeiras e dos fumos gerados pelas operações industriais. Esta análise permitiráavaliar o impacto do arejador na dispersão destas partículas e propor medidas de prevenção e de controlo da poluição.
Os resultados deste estudo serão essenciais para definir as dimensões exactas do arejador e a sua posição ideal no telhado. Além disso, permitirão formular recomendações para limitar a dispersão de poeiras e fumos, garantindo assim uma melhor qualidade do ar e reduzindo os riscos de poluição.
É de notar que o estudo tem em conta vários cenários diferentes, com diferentes configurações e caudais de ar. Os objectivos do estudo são, por conseguinte, os seguintes dimensionar o arejador em função de cada situaçãorespeitando as normas de emissão e melhorando a qualidade do ar
Medições preliminares para análise termo-aerodinâmica
Utilização de testes de fumo e medições de temperatura para avaliar a circulação de ar na fábrica
Durante o estudo efectuado para a aciaria Aubert et Duval, foram realizadas várias actividades para compreender os fenómenos termo-ar do local.
Uma visita geral à fábrica permitiu-nos visualizar os diferentes processos e compreender os problemas específicos.
Foram efectuados levantamentos para determinar a localização e as dimensões das grelhas e aberturas nos três pavilhões da aciaria.
De imagens térmicas foram tiradas para medir a temperatura das paredesenquanto medições foram efectuadas para Modelos 3D das peças em falta.
Ensaios de fumo para uma análise aprofundada dos fluxos de ar no local
Os ensaios de fumos tornaram-se uma ferramenta essencial para avaliar os fenómenos térmico-ar em instalações industriais. Estes testes permitem a visualização dos fluxos de ar e aidentificação de eventuais zonas de estagnação, proporcionando uma análise precisa da circulação do ar num determinado ambiente.
Ilustração da campanha de ensaio de fumos
Estes ensaios de fumo desempenham um papel fundamental naanálise dos fenómenos térmico-ar do local. Permitem-nosidentificar os pontos sensíveis e propor soluções adequadas para melhorar a circulação do ar e a qualidade do ambiente térmico.
Realizados recentemente no local industrial, estes testes evidenciaram os diferentes percursos do ar, desde a fonte de calor até às saídas de ventilação, passando por todos os componentes do edifício. Graças a estas observações, os engenheiros puderam identificar os pontos quentes e as zonas onde o ar era mal ventilado.
Para a realização destes ensaios foram utilizados fumos especiais. Estes foram gerados a partir de um líquido não poluente à base de glicol e água, garantindo a inocuidade para o ambiente e a saúde das pessoas no local.
Os resultados detectaram zonas onde o ar estava estagnado, levando à formação de correntes de ar quente e microclimas desagradáveis para os trabalhadores.
Graças a estas informações, foram introduzidas melhorias na ventilação do local, criando um ambiente de trabalho mais seguro e mais agradável.
Análise de imagens térmicas para identificar fontes de calor
As imagens térmicas foram depois utilizadas para destacar as principais fontes de fenómenos térmicos e as diferentes áreas de densidade térmica variável.
As temperaturas registadas foram comparadas com os resultados das simulações CFD para verificar a sua coerência. A emissividade das várias superfícies foi tida em conta na estimativa das temperaturas.
Termografia por infravermelhos de fontes de calor na fábrica
Análise meteorológica
Durante duas visitas ao local, foram registadas as condições meteorológicas exteriores, que serão utilizadas como base para as simulações de base. Foram então recolhidos dados meteorológicos da estação meteorológica mais próxima do local durante um período de 12 meses.
Esta informação precisa sobre os registos meteorológicos permitir-nos-á selecionar as condições climáticas adequadas em função dos objectivos do estudo. As condições registadas durante a segunda visita foram utilizadas para a primeira modelação, a fim de confirmar a implementação correcta das condições no modelo.
As informações recolhidas incluem a velocidade e a direção do vento, bem como a temperatura mínima média no inverno e a temperatura máxima média no verão. Além disso, são também tidos em conta os picos de temperatura mais extremos registados.
Estes dados desempenham um papel crucial na adaptação das estratégias de ventilação para garantir um conforto ótimo para os operadores das instalações durante todo o ano.
Simulação digital CFD das condições térmicas na fábrica
Criação de um modelo digital 3D da fábrica
A simulação foi efectuada utilizando o método CFD (Computational Fluid Dynamics), que permite analisar e prever os movimentos de fluidos como o ar e os gases. Esta abordagem virtual simula os fenómenos térmico-ar na aciaria, tendo em conta as interacções entre as diferentes superfícies, fontes de calor e fluxos de ar. Graças ao CFD, é possível visualizar e analisar fluxos, temperaturas e concentrações de gás em pormenor, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e optimizando o desempenho e a segurança das instalações.
A modelação geométrica é uma fase fundamental das simulações CFD.
Fornece uma representação exacta da geometria do local ou do edifício em estudo e define as condições de fronteira, tais como paredes, aberturas para o exterior e ganhos de calor internos.
A modelação geométrica também simplifica o modelo através da eliminação de elementos irrelevantes, facilitando ainterpretação dos resultados.
Simulação CFD
A simulação foi efectuada utilizando o método CFD (Computational Fluid Dynamics), que permite analisar e prever os movimentos de fluidos como o ar e os gases. Esta abordagem virtual simula os fenómenos térmico-ar na aciaria, tendo em conta as interacções entre as diferentes superfícies, fontes de calor e fluxos de ar. Graças ao CFD, é possível visualizar e analisar fluxos, temperaturas e concentrações de gás em pormenor, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e optimizando o desempenho e a segurança das instalações.
A simulação foi efectuada utilizando o método CFD (Computational Fluid Dynamics), que permite analisar e prever os movimentos de fluidos como o ar e os gases. Esta abordagem virtual simula os fenómenos térmico-ar na aciaria, tendo em conta as interacções entre as diferentes superfícies, fontes de calor e fluxos de ar. Graças ao CFD, é possível visualizar e analisar fluxos, temperaturas e concentrações de gás em pormenor, contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e optimizando o desempenho e a segurança das instalações.
Visualização de simulações CFD para otimizar a ventilação natural
No contexto dos edifícios, a CFD permite estudar as velocidades, pressões e temperaturas do ar dentro e à volta dos espaços de construção.
Isto permite uma melhor compreensão das condições aeroeléctricas e térmicas, nomeadamente para a conceção de sistemas de ventilação e de ar condicionado. As simulações CFD são particularmente úteis para melhorar o conforto interior através da otimização dos fluxos de ar, o que contribui para uma maior eficiência energética e para o bem-estar dos ocupantes.
Simulação CFD da ventilação natural
Estudo da distribuição das velocidades do ar em função dos diferentes modos de ventilação natural
No presente estudo, foram examinadas duas configurações para avaliar a eficácia da extração de poeiras no caso do forno de porta aberta. A primeira configuração era a configuração de base, enquanto a segunda configuração incluía a adição de arejadores estáticos e o fecho da ventela inadequada.
Os resultados mostraram que, na segunda situação, a extração de poeiras era muito mais elevada do que na configuração de base, permitindo uma evacuação mais rápida e mais próxima da fonte de emissão. Isto ajuda a garantir um ambiente de trabalho mais limpo e seguro.
Estudo das plumas térmicas
Um dos principais desafios deste estudo é compreender como o calor é distribuído dentro da fábrica e como afecta as diferentes áreas de trabalho. As zonas onde as temperaturas podem ser excessivamente elevadas devem ser identificadas e devem ser adoptadas medidas para atenuar o impacto do calor nos trabalhadores.
"A importância do posicionamento correto das aberturas de ventilação: uma estratégia para promover uma tiragem térmica eficiente e uma evacuação óptima do ar quente".
Um estudo da configuração inicial da fábrica revelou uma má circulação do ar em certas zonas, o que provocava temperaturas elevadas nessas zonas. Isto pode dever-se a factores como a localização das fontes de calor, a disposição do equipamento ou a circulação de ar no espaço. A adição de arejadores estáticos na segunda configuração resolveu este problema.
Estes arejadores contribuíram para aumentar a circulação do ar em toda a fábrica, facilitando a evacuação do ar quente e favorecendo a entrada de ar fresco. Este facto teve dois efeitos benéficos. Em primeiro lugar, a homogeneização das velocidades do ar permitiu reduzir as zonas de má circulação, o que contribuiu para uma melhor distribuição do calor na instalação. Isto levou a uma redução das diferenças de temperatura entre as diferentes áreas de trabalho, melhorando o conforto térmico dos funcionários. Além disso, a homogeneização das temperaturas permitiu reduzir as temperaturas elevadas, nomeadamente no verão, quando as temperaturas exteriores podem ser mais elevadas.
Estudo da distribuição de poeiras e poluentes
O estudo da distribuição das poeiras e dos poluentes na fábrica pôs em evidência a eficácia dos sistemas de evacuação, tais como os arejadores estáticos e os exaustores. O objetivo destes sistemas é reduzir a presença de poeiras e poluentes no ar da fábrica. A configuração inicial da fábrica apresentava elevadas concentrações de poeiras e poluentes, principalmente na proximidade dos fornos. No entanto, no resto da fábrica, as concentrações de poeiras e poluentes eram relativamente uniformes.
A segunda configuração melhorou a dispersão dos movimentos de ar na parte inferior da fábrica, reduzindo assim as zonas de elevada concentração de poeiras e poluentes. Isto sugere que a otimização dos sistemas de evacuação contribuiu para uma melhor distribuição das partículas e dos poluentes em toda a instalação, tornando-os mais fáceis de evacuar. Estes resultados sublinham a importância de uma conceção adequada dos sistemas de exaustão e ventilação nas fábricas. Ao identificar as principais fontes de poeiras e poluentes, é possível criar sistemas de recolha e evacuação eficazes para reduzir a sua dispersão no ar da fábrica.
Estudo da evolução do plano de pressão neutra em função de diferentes configurações de ventilação natural
Os planos de pressão neutra desempenham um papel crucial na conceção de sistemas de ventilação natural em edifícios. São utilizados para determinar os locais estratégicos onde as aberturas de entrada e saída de ar devem ser colocadas para otimizar a circulação do ar. Um plano de pressão neutra é uma superfície imaginária dentro do espaço ventilado onde a pressão estática é equilibrada. Isto significa que as forças exercidas pelo ar que entra e sai desta área são iguais. Na maioria dos casos, as aberturas de entrada de ar estão localizadas na parte inferior do espaço ventilado, onde a pressão é maior.
A pressão mais elevada deve-se geralmente às diferenças de temperatura entre o interior e o exterior do edifício, bem como à densidade do ar. Estas aberturas de entrada permitem a entrada de ar fresco no espaço ventilado. Por outro lado, as aberturas de saída de ar estão localizadas na parte superior, onde a pressão é menor. Este facto é atribuído à diferença de altura entre as aberturas de entrada e de saída, bem como às correntes de ar criadas por factores externos, como o vento.
Evolução do plano de pressão neutra em função de diferentes configurações de ventilação
Ao posicionar as aberturas de saída na parte superior do espaço ventilado, o ar viciado é evacuado de forma mais eficazassegurando uma melhor qualidade do ar interior. Respeitar os planos de pressão neutros, os projectistas podem garantir uma ventilação natural eficaz e uma distribuição uniforme do ar fresco em todo o espaço.
Dimensionamento de arejadores estáticos
As simulações incluíram então a instalação de um novo arejador de carpinteiro por cima do forno 8. Os resultados da simulação mostraram que o arejador de carpinteiro recentemente adicionado teve um impacto significativo nos fluxos de ar. O fluxo dirigido do forno 8 para as pequenas aberturas de carpinteiro já existentes desaparece.
Em termos de distribuição da temperatura, os resultados mostram uma distribuição semelhante à dos cenários anteriores, mas com uma clara descida da temperatura sob o telhado graças à presença do ventilador do carpinteiro.
A temperatura sob o teto graças àevacuação rápida do ar quente carregado de calorias pelo ventilador do carpinteiro. Os resultados mostram também que a taxa de extração total mantém-se praticamente constantecom um ligeiro aumento em comparação com a configuração atual. Estes resultados demonstram a eficácia do arejador de carpinteiro adicionado acima do forno 8 para evacuar rapidamente o ar quente e carregado de calorias. Esta modificação contribui assim para melhorar o fluxo de ar e as condições térmicas no edifício.
Resumo da análise térmico-ar da instalação
Análise das condições térmicas: Identificação das zonas de risco e recomendações para melhorar o conforto dos trabalhadores
Oobjetivo do estudo era conceber e posicionar o novo sistema de ventilação estática na cobertura da aciaria. Procurou também cartografar os movimentos do ar e a distribuição da temperatura em toda a aciaria, e analisar a distribuição de poeiras/fumos no arejador.
Os planos de velocidade ao nível do solo apresentaram uma distribuição relativamente uniforme, independente das condições externas. O movimento convectivo provocado pelos elementos quentes, como os fornos, os lingotes de terceiros, as escórias e as panelas, é o principal motor aeroeléctrico da aciaria.
No caso do arejador estático (Robertson), os diagramas de velocidade mostram uma evacuação efectiva ao longo de todo o seu comprimento, com uma distribuição relativamente uniforme.
A distribuição dos poluentes na secção do arejador estático revelou uma zona de concentração elevada ligeiramente deslocada em direção ao forno, enquanto o resto do Robertson apresentou uma distribuição uniforme, independentemente da sua geometria.
O estudo realizado pela EOLIOS forneceu recomendações valiosas para o dimensionamento e otimização do sistema de arejamento estático da aciaria. Estas recomendações garantirão uma melhor ventilação, uma dispersão eficaz das poeiras/fumos e uma melhoria global do clima nas instalações. Isto ajudará a melhorar o conforto dos empregados, a manter as instalações em condições óptimas e a cumprir as normas ambientais actuais.
Resumo em vídeo do estudo
Resumo do estudo
A EOLIOS está a realizar um estudo de dimensionamento e de localização de um novo ventilador estático no telhado da aciaria Aubert et Duval. O objetivo é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, respeitando as normas de emissão de poluentes e melhorando a qualidade do ar. O estudo inclui uma análise aprofundada dos movimentos do ar na aciaria para compreender a distribuição das poeiras e dos fumos gerados pelas operações industriais. São utilizados testes de fumo e imagens térmicas para avaliar a circulação do ar e identificar os pontos sensíveis. Os resultados do estudo serão utilizados para definir as dimensões óptimas do ventilador e a sua posição óptima no telhado, bem como para formular recomendações para limitar a dispersão de poeiras e fumos. Serão igualmente efectuadas simulações CFD para analisar os movimentos dos fluidos e otimizar a ventilação natural.
Resumo em vídeo da missão
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