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O sistema de ventilação pode ser separado em 2 categorias (Emergência e normal), conforme mostra a Tabela 2: Tabela 02 – Categorias do Sistema de Ventilação na Sala de Máquinas
O LII para a mistura Amônia/Ar é aproximadamente 16% em volume (160000 ppm). O “standard” NFPA 30 [13] define como “ventilação adequada” aquela que é requerida para manter concentrações abaixo de 25% do LII, ou seja, 4% (ou 40000 ppm) em volume de Amônia anidra. O objetivo final de projeto e operação do sistema de ventilação de emergência é de dispersar os vapores de Amônia na sala de máquinas de maneira a manter os níveis de concentração de Amônia no ar abaixo de 4% em volume, em caso de vazamento.
Além do cálculo com base na carga de Amônia do maior sistema da sala de máquinas, o ANSI/IIAR 2-2008 utiliza ainda como verificação o cálculo baseado no número de trocas por hora do ar da sala (12 trocas por hora – ver Tabela 01) e utiliza o maior valor
O IIAR Bulletin 111 – 2002 [11], recomenda ainda que a vazão mínima de ar seja de pelo menos 50.8 L/s por m2 de área da sala de máquinas, com um mínimo de 9439 L/s. A Tabela 01 (do item 4.2) apresenta as equações de vazão mínima de ar requerida para o sistema de ventilação de emergência dos “standards” internacionais de referência. Como mencionado, os requisitos de vazão mínima diferem um pouco entre os “standards”. A Figura 02 indica a diferença entre as equações.
4.5.2.1 Temperatura da sala de máquinas
O ANSI/ASHRAE 15-2007 a NBR 16069 (Item 8.11.5) e ANSI/IIAR 2-2008 (Item 13.2.3.4) estabelecem que em condições normais de operação (quando não houver emergência) uma parte do sistema de ventilação deve ser acionada de modo a manter uma vazão de ar para garantir que a temperatura no interior da sala de máquinas não exceda o limite de 10ºC acima da temperatura do ar externo ou a máxima temperatura interna de 50ºC, tendo como base todo calor gerado no interior da sala de máquinas. O ANSI/ASHRAE 15-2007 e a NBR 16069 estabelecem ainda que o sistema de ventilação normal será operado quando a sala estiver ocupada.
Neste caso, o cálculo para a vazão requerida é baseado na carga térmica interna gerada na sala por todas as fontes de calor presentes, incluindo:
Após o cálculo da estimativa de carga térmica da sala de máquinas, a vazão de ar requerida para o sistema de ventilação normal pode ser determinado pela seguinte equação:
Onde:
QTotal é a carga térmica estimada gerada na sala de máquinas (WT );
Tsala é a temperatura no interior da sala de máquinas a ser mantida (o C);
Tar.ext é a temperatura de bulbo seco do ar externo (ºC);
Cpar é o calor específico do ar na temperatura média entre Tsala e Tar.ext (kJ/kg.K);
ρar é a densidade do ar na temperatura média entre Tsala e Tar.ext (kg/m3 ).
Para estes “standards”, o máximo diferencial (Tsala – Tar.ext) é de 10OC. Em casos onde o sistema de ventilação de emergência requer vazão superior ao do sistema de ventilação normal, o sistema de ventilação de emergência poderá ser acionado para atender a função de evitar temperaturas elevadas no interior da sala de máquinas.
A forma mais conveniente de controle de acionamento do sistema de ventilação normal para evitar a temperatura elevada na sala de máquinas é através da utilização de um termostato que aciona os ventiladores de maneira intermitente (liga/desliga). Como alternativa, pode ser ainda utilizado um conjunto de sensores de temperatura (da sala e do ar externo) para controle contínuo da vazão dos ventiladores, variável através do uso de inversores de freqüência nos motores. Como última opção, caso não haja controle algum da temperatura da sala, este sistema deverá operar continuamente.
Outro requisito para condições normais de operação (quando não houver emergência), é a renovação de ar quando a área estiver ocupada.
O ANSI/ASHRAE Standard 15-2007 e a NBR 16069 (Item 8.11.5) estabelecem 2 condições a serem verificadas:
Neste caso, o acionamento automático poderá ser realizado através de sensores de presença na sala de máquinas.
O IIAR Bulletin 111 – 2002 [11], recomenda ainda uma vazão mínima de ar para operação contínua do sistema de ventilação, de 5 – 10 L/s por m2 , para manter a pressão negativa na sala de máquinas e prover uma melhor eficácia dos detectores de Amônia.
Em regiões mais frias, durante o inverno, se a temperatura da sala ficar muito baixa com a operação do sistema de ventilação, pode-se acionar o sistema de maneira intermitente, tendo como parâmetro de controle para acionamento, a concentração de Amônia na faixa de 20-50 ppm no detector da sala de máquinas.
Recomenda-se especificar exaustores do tipo “upblast” (exaustores de telhado, com fluxo de ar ascendente), com alta velocidade de descarga.
Este tipo de ventilador é o mais eficaz na ação de dispersão dos vapores de Amônia para a atmosfera. Os motores deverão ser anti-centelhantes, tipo totalmente fechado e preferencialmente deverão estar fora do fluxo de ar.
Para a ventilação normal, com vazão reduzida, pode-se utilizar as seguintes opções:
A alimentação elétrica do sistema de ventilação da sala de máquinas deverá ser feita através de um sistema independente da alimentação elétrica da sala de máquinas, de modo a garantir o funcionamento do sistema de ventilação em caso de desligamento por emergência do sistema de refrigeração.
Caso houver um sistema de geradores para uma rede de alimentação elétrica de emergência na instalação (ex. iluminação de emergência), recomenda-se que o sistema de ventilação seja incluído nesta rede de emergência.
Não se deve utilizar venezianas para tomadas de ar com “dampers” manuais. Os “dampers” deverão ser do tipo “abre em falha ou por meio de insufladores de ar.
Recomendamos o uso de insufladores pois haverá diluição rápida da amônia protegendo os trabalhadores.
Caso sejam utilizados filtros, os mesmos deverão ser de baixa perda de carga. Uma vez dimensionados os filtros, os limites de perda de carga deverão ser informados para se manter um programa adequado de manutenção dos filtros. O ventilador deverá ser selecionado para a vazão de ar requerida e para a perda de carga de toda rede exaustão de ar, incluindo filtros (sujos), tomadas de ar, “dampers”, etc.
A seguir, algumas recomendações relacionadas à localização das tomadas de ar e das descargas de exaustão:
Recomenda-se o uso de detectores de Amônia dentro da sala de máquinas com o objetivo de proteger o pessoal e também o patrimônio. Através do monitoramento contínuo da concentração de Amônia na sala de máquinas, quando atingidos determinados níveis, poderão ser acionados alarmes e ações de controle de proteção. O selecionamento adequado, a localização e a operação/ manutenção correta dos detectores de Amônia é essencial para a segurança da sala de máquinas.
Para uma operação eficaz do sistema de ventilação, normalmente é necessário a instalação de detectores de Amônia para pelo menos 2 níveis distintos de alarme: um para acionamento do sistema de ventilação de emergência, com uma faixa de operação mais restrita (ex. 0 – 400 ppm ou 0 – 1000 ppm); e outro para desligamento total da alimentação elétrica da sala de máquinas, com uma faixa de operação mais ampla (ex. 0 – 40000 ppm).
Deve-se observar que os “standards” de referência estabelecem requisitos para todos os fluidos refrigerantes (exceto água e Amônia), quanto ao uso de detectores com níveis de alarme baseados na sua toxicidade (por exemplo, no índice TLV-TWA – Threshold Limit Value – Time Weighted Average, da ACGIH – American Conference of Governmental Industry Hygienists).
Para Amônia, em razão do seu forte odor, não é requerido pelos “standards” de referência o uso de detectores com níveis de alarme em tal concentração. Além disso, devido a algumas atividades comuns na sala de máquinas, que permitem um pequeno vazamento de Amônia (ex. drenagem de óleo), o uso de detectores de Amônia com alarme em baixas concentrações pode não ser prático.
Em outras áreas da instalação por onde passa o circuito de refrigeração, principalmente nas áreas de produção (ex. câmaras de estocagem, salas de preparo, áreas de processo e fabricação), poderá haver pessoal que, para reagir mesmo a um pequeno vazamento de Amônia, possua apenas treinamento para abandono de área.
Neste caso, quando forem instalados detectores de Amônia com alarme para abandono de área, recomenda-se que o alarme seja ajustado para uma concentração do nível do TLV-TWA de 25 ppm [12], ou no Brasil, no nível da LT (Limite de Tolerância, da NR-15 [14] – estabelecido em 20 ppm). Os detectores também deverão ser selecionados para uma faixa de operação mais restrita (ex.: 0 – 100 ppm).
– NR-13 – 2008 – Caldeiras e Vasos de Pressão – Normas Regulamentadoras da Legislação de Segurança e Saúde no Trabalho – Ministério do Trabalho – Lei nr. 6514 – 22/12/1977;
– P4.261 – Manual de Orientação para a Elaboração de Estudos de Análise de Riscos – CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – 13/08/2003;
– NBR 13598 – Vasos de Pressão para Refrigeração – ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – 04/1996;
– NR-9 – Norma Regulamentadora que estabelece diretrizes para a Segurança do Trabalho em três frentes: física, química e biológica – Ministério do Trabalho.
– ANSI/ASHRAE Standard 15-2007 – Safety Code for Mechanical Refrigeration – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers;
– ANSI/IIAR 2-2008 – Equipment, Design & Installation of Ammonia Mechanical Refrigerating Systems – International Institute of Ammonia Refrigeration;
– EN 378 Part 1-4 – 2008: Refrigerating systems and heat pumps – Safety and environmental requirements – European Comittee for Standardisation. Part 1: Basic requirements, definitions, classification and selection criteria – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation – Part 3: Installation site and personal protection – Part 4: Operation, maintenance, repair and recovery;
– ISO 5149:1993 – Mechanical Refrigerating Systems used for Cooling and Heating – Safety Requirements – International Organization for Standardization;
– ANSI/ASME B31.5 – 2006 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components – American Society of Mechanical Engineers;
– ANSI/IIAR Standard 3-2005: Ammonia Refrigeration Valves. Código ASME para Dimensionamento de Vasos de Pressão;
– ASME – Pressure Vessel Code – 2007 – Section VIII;
O IIAR – International Institute of Ammonia Refrigeration, possui atualmente Boletins/ Guias de Referência relacionados à aplicação de Amônia em sistemas de refrigeração entre suas publicações.
