Recomendações para uma ventilação ótima e uma dispersão eficaz dos poluentes de uma aciaria: dimensionamento e localização de um novo arejador estático na cobertura.
O projeto realizado pela empresa EOLIOS para a aciaria Aubert et Duval consiste num estudo de dimensionamento e de localização de um novo arejador estático (Robertson) na cobertura. O objetivo principal é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, determinando as dimensões ótimas do arejador estático.
O essencial. A EOLIOS dimensionou e posicionou um novo arejador estático (Robertson) na cobertura da aciaria Aubert et Duval. Levantamentos nas três naves, ensaios de fumo, termografia infravermelha e doze meses de dados meteorológicos alimentaram um modelo CFD: a adição de um arejador de carpintaria por cima do forno 8 faz cair a temperatura sob a cobertura e acelera a evacuação dos fumos, com um caudal de extração praticamente constante.
A empresa EOLIOS realiza um projeto para a aciaria Aubert et Duval, que consiste num estudo de dimensionamento e de localização de um novo arejador estático na cobertura. O objetivo principal é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, determinando as dimensões ótimas do arejador. Isso permitirá cumprir as normas de emissões de poluentes, otimizar o conforto aeráulico e térmico e melhorar a qualidade do ar.
O estudo inclui igualmente uma análise aprofundada dos movimentos de ar na aciaria a fim de compreender melhor a distribuição da poeira e do fumo gerados pelas operações industriais. Esta análise permitirá avaliar o impacto do arejador na dispersão dessas partículas e propor medidas de prevenção e de controlo da poluição.
Os resultados deste estudo serão essenciais para definir com precisão as dimensões do arejador e a sua localização ótima na cobertura. Além disso, permitirão formular recomendações para limitar a dispersão da poeira e do fumo, garantindo assim uma melhor qualidade do ar e reduzindo os riscos de poluição.
Um arejador estático (ou clarabóia de exaustão, tipo Robertson) é um dispositivo de extração na cobertura sem motor: evacua o ar quente por tiragem térmica, sendo a diferença de densidade entre o ar interior quente e o ar exterior a criar o movimento ascendente.
Convém notar que o estudo considera vários cenários diferentes, com diferentes configurações e caudais de ar. Os objetivos do estudo consistem, portanto, em dimensionar o arejador de forma adaptada a cada cenário, cumprindo as normas de emissões e melhorando a qualidade do ar.
No decurso do estudo realizado para a aciaria Aubert et Duval, foram efetuadas várias atividades para apreender os fenómenos termoaeráulicos do local.
Uma volta global à fábrica permitiu visualizar os diferentes processos e compreender as problemáticas específicas.
Foram efetuados levantamentos para determinar a localização e as dimensões das grelhas e das aberturas nas três naves da aciaria.
Foram tiradas imagens térmicas para medir a temperatura das paredes, enquanto foram realizadas medições de cotas para estabelecer modelações 3D das partes em falta.
Os ensaios de fumo tornaram-se uma ferramenta incontornável para avaliar os fenómenos termoaeráulicos nos locais industriais. Com efeito, estes ensaios permitem visualizar os fluxos de ar e identificar eventuais zonas de estagnação, oferecendo assim uma análise precisa da circulação do ar num dado ambiente.
O ensaio de fumo consiste em libertar um fumo traçador não poluente, à base de água e de glicol, para tornar visíveis as trajetórias do ar. Revela as zonas de estagnação e as circulações reais, impossíveis de percecionar a olho nu.
Estes ensaios de fumo desempenham um papel essencial na análise dos fenómenos termoaeráulicos do local. Permitem identificar os pontos sensíveis e propor soluções adaptadas para melhorar a circulação do ar e a qualidade do ambiente térmico.
Realizados recentemente no local industrial, estes ensaios permitiram evidenciar as diferentes trajetórias do ar, da fonte de calor até às saídas de arejamento, passando por todos os elementos do edifício. Graças a estas observações, os engenheiros puderam determinar os pontos quentes bem como as zonas onde o ar estava mal ventilado.
Para levar a cabo estes ensaios, foram utilizados fumos especiais. Estes foram gerados a partir de um líquido à base de água e de glicol não poluente, garantindo assim a inocuidade para o ambiente e para a saúde das pessoas presentes no local.
Os resultados obtidos permitiram detetar zonas onde o ar estava estagnado, favorecendo assim a formação de correntes de ar quente e de microclimas desagradáveis para os trabalhadores.
Graças a estas informações, foi possível introduzir melhorias na ventilação do local, permitindo assim criar um ambiente de trabalho mais agradável e mais seguro.
Em seguida, foram utilizadas imagens térmicas para evidenciar as principais fontes dos fenómenos térmicos e as diferentes zonas mais ou menos densas em calor.
As temperaturas registadas foram comparadas com os resultados das simulações CFD para verificar a sua coerência. Foi tida em conta a emissividade das diferentes superfícies para estimar as temperaturas.
Durante duas visitas ao local, as condições meteorológicas exteriores foram registadas, o que servirá de base para as simulações de base. Em seguida, os dados meteorológicos da estação meteorológica mais próxima do local foram recolhidos ao longo de um período de 12 meses.
Estas informações precisas sobre os registos meteorológicos permitir-nos-ão selecionar as condições climáticas apropriadas em função dos objetivos do estudo. As condições registadas durante a segunda visita foram utilizadas para a primeira modelação, a fim de confirmar uma boa implementação das condições no modelo.
As informações recolhidas compreendem a velocidade e a direção dos ventos, bem como a temperatura mínima média no inverno e a temperatura máxima média no verão. Além disso, os picos de temperatura mais extremos registados são igualmente tidos em conta.
Estes dados desempenham um papel crucial na adaptação das estratégias de ventilação a fim de garantir o conforto ótimo dos operadores da fábrica ao longo de todo o ano.
A simulação foi realizada utilizando o método da CFD (Computational Fluid Dynamics), que permite analisar e prever os movimentos dos fluidos tais como o ar e os gases. Esta abordagem virtual permite simular os fenómenos termoaeráulicos na aciaria, tendo em conta as interações entre as diferentes superfícies, as fontes de calor e os fluxos de ar. Graças à CFD, é possível visualizar e analisar em detalhe os escoamentos, as temperaturas e as concentrações de gases, o que contribui para uma melhor compreensão dos processos e para a otimização dos desempenhos e da segurança das instalações.
A modelação geométrica é uma etapa essencial nas simulações CFD. Permite representar fielmente a geometria do local ou do edifício estudado e definir as condições de fronteira tais como as paredes, as aberturas para o exterior e os ganhos internos de calor. A modelação geométrica permite também simplificar o modelo, eliminando os elementos não pertinentes e facilitando assim a interpretação dos resultados.
A simulação foi realizada utilizando o método da CFD (Computational Fluid Dynamics), que permite analisar e prever os movimentos dos fluidos tais como o ar e os gases. Esta abordagem virtual permite simular os fenómenos termoaeráulicos na aciaria, tendo em conta as interações entre as diferentes superfícies, as fontes de calor e os fluxos de ar. Graças à CFD, é possível visualizar e analisar em detalhe os escoamentos, as temperaturas e as concentrações de gases, o que contribui para uma melhor compreensão dos processos e para a otimização dos desempenhos e da segurança das instalações.
No contexto dos edifícios, a CFD permite estudar as velocidades do ar, as pressões e as temperaturas no interior e em torno dos espaços de construção. Isso permite compreender melhor as condições aeráulicas e térmicas, nomeadamente para a conceção dos sistemas de ventilação e de climatização. As simulações CFD são particularmente úteis para melhorar o conforto interior ao otimizar os fluxos de ar, o que contribui para uma melhor eficiência energética e para o bem-estar dos ocupantes.
Durante este estudo, foram examinadas duas configurações para avaliar a eficácia da extração de poeira no caso do forno em modo porta aberta. A primeira configuração era a configuração de base, enquanto a segunda configuração incluía a adição de arejadores estáticos e o encerramento da grelha inadequada.
Os resultados mostraram que, na segunda situação, se observava uma extração da poeira bastante superior à da configuração de base, permitindo uma evacuação mais rápida e mais próxima da fonte de emissão. Isso contribui para garantir um ambiente de trabalho mais limpo e mais seguro.
Um dos principais desafios deste estudo é compreender como o calor é distribuído no interior da fábrica e como afeta as diferentes zonas de trabalho. É necessário identificar as zonas onde as temperaturas podem ser excessivamente elevadas e implementar medidas para atenuar o impacto do calor sobre os trabalhadores.
O estudo da configuração inicial da fábrica mostrou uma fraca circulação do ar em certas zonas, o que originou temperaturas elevadas nessas zonas. Isso pode dever-se a fatores como a localização das fontes de calor, a disposição dos equipamentos ou a circulação do ar no espaço. A adição de arejadores estáticos na segunda configuração permitiu resolver este problema.
Estes arejadores contribuíram para aumentar a circulação do ar através da fábrica, facilitando a evacuação do ar quente e favorecendo a entrada de ar fresco. Isso teve dois efeitos benéficos. Em primeiro lugar, a homogeneização das velocidades do ar permitiu reduzir as zonas de fraca circulação, o que contribuiu para uma melhor distribuição do calor na fábrica. Isso originou uma redução das amplitudes de temperatura entre as diferentes zonas de trabalho, melhorando assim o conforto térmico dos trabalhadores. Além disso, a homogeneização das temperaturas permitiu reduzir as temperaturas elevadas, em particular em condições estivais, quando as temperaturas exteriores podem ser mais elevadas.
O estudo da distribuição das poeiras e poluentes na fábrica evidenciou a eficácia dos sistemas de evacuação, tais como os arejadores estáticos e os exaustores. Estes dispositivos têm por objetivo reduzir a presença de poeiras e de poluentes no ar da fábrica. A primeira configuração da fábrica mostrou concentrações elevadas de poeiras e de poluentes, situadas principalmente junto dos fornos. No entanto, no resto da fábrica, as concentrações de poeiras e poluentes eram relativamente uniformes.
A segunda configuração, por sua vez, permitiu melhorar a dispersão dos movimentos de ar na parte baixa da fábrica, reduzindo assim as zonas de fortes concentrações de poeiras e poluentes. Isso sugere que a otimização dos sistemas de evacuação contribuiu para uma melhor distribuição das partículas e dos poluentes em toda a fábrica, permitindo uma evacuação mais fácil. Estes resultados sublinham a importância de uma conceção apropriada dos sistemas de evacuação e de ventilação nas fábricas. Ao identificar as principais fontes de poeiras e de poluentes, é possível implementar dispositivos de recolha e de evacuação eficazes para reduzir a sua dispersão no ar da fábrica.
O plano de pressão neutra é a altura, num local ventilado naturalmente, onde a pressão interior iguala a pressão exterior. Abaixo, o ar entra; acima, o ar sai. A sua posição orienta a colocação das entradas e das saídas de ar.
Os planos de pressão neutra desempenham um papel crucial na conceção dos sistemas de ventilação natural dos edifícios. São utilizados para determinar os locais estratégicos onde as aberturas de entrada e de saída de ar devem ser colocadas a fim de otimizar a circulação do ar. Um plano de pressão neutra é uma superfície imaginária no interior do espaço ventilado onde a pressão estática está equilibrada. Isso significa que as forças exercidas pelo ar que entra e que sai nessa zona são iguais. Na maioria dos casos, as aberturas de entrada de ar são colocadas na parte baixa do espaço ventilado, onde a pressão é mais elevada.
A pressão mais elevada deve-se geralmente a diferenças de temperatura entre o interior e o exterior do edifício, bem como à densidade do ar. Estas aberturas de entrada permitem ao ar fresco penetrar no espaço ventilado. Por outro lado, as aberturas de saída de ar são colocadas na parte alta, onde a pressão é mais baixa. Isso é atribuído à diferença de altura entre as aberturas de entrada e de saída, bem como às correntes de ar criadas por fatores externos, como o vento.
Ao posicionar as aberturas de saída na parte alta do espaço ventilado, o ar viciado é evacuado de forma mais eficaz, garantindo assim uma melhor qualidade do ar interior. Ao respeitar os planos de pressão neutra, os projetistas podem assegurar uma ventilação natural eficaz e uma distribuição uniforme do ar fresco em todo o espaço.
Esta etapa faz parte do dimensionamento dos arejadores estáticos pela CFD. As simulações realizadas incluíram em seguida a instalação de um novo arejador de carpintaria por cima do forno 8. Os resultados das simulações mostraram que o arejador de carpintaria recentemente acrescentado tinha um impacto significativo nos escoamentos de ar. Observa-se um desaparecimento do fluxo dirigido do forno 8 para os pequenos arejadores de carpintaria já existentes.
No que diz respeito à distribuição de temperatura, os resultados indicam uma distribuição semelhante à dos cenários anteriores, mas com uma descida nítida da temperatura sob a cobertura graças à presença do arejador de carpintaria.
A temperatura sob a cobertura desce consideravelmente graças à evacuação rápida do ar quente carregado de calorias pelo arejador de carpintaria. Os resultados sublinham igualmente que o caudal de extração total se mantém globalmente constante, com um ligeiro aumento em relação à configuração existente. Estes resultados demonstram a eficácia do arejador de carpintaria acrescentado por cima do forno 8 para evacuar rapidamente o ar quente carregado de calorias. Esta modificação contribui, portanto, para melhorar os escoamentos de ar e as condições térmicas no edifício.
O objetivo do estudo era dimensionar e posicionar o novo dispositivo de arejamento estático na cobertura da aciaria. Procurava também cartografar os movimentos de ar e a distribuição da temperatura em toda a aciaria, bem como analisar a distribuição da poeira e do fumo ao nível do arejador.
Os planos de velocidade à altura do homem mostraram uma distribuição relativamente uniforme, independente das condições exteriores. O movimento convectivo provocado pelos elementos quentes, tais como os fornos, os lingotes, as tinas de escória e as panelas, é o principal motor aeráulico da aciaria.
Ao nível do arejador estático (Robertson), os esquemas de velocidade demonstraram uma evacuação eficaz em 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 para o forno, enquanto o resto do Robertson mostrava uma distribuição uniforme, independente da sua geometria.
O estudo conduzido pela EOLIOS permitiu obter recomendações valiosas para dimensionar e otimizar o dispositivo de arejamento estático da aciaria. Estas recomendações garantirão uma melhor ventilação, uma dispersão eficaz da poeira e do fumo e uma melhoria global do clima nos espaços. Isso contribuirá para melhorar o conforto dos trabalhadores, manter as instalações em condições ótimas e cumprir as normas ambientais em vigor.
A reter. A ventilação natural de uma aciaria assenta no motor convectivo das fontes quentes (fornos, panelas, tinas de escória). Bem dimensionado e bem colocado, um arejador estático evacua o ar quente e os fumos o mais perto possível da sua fonte, sem ventilador nem consumo de energia.
Arejadores estáticos, ensaios de fumo e ventilação natural das naves metalúrgicas.
Sim, quando está corretamente dimensionada. A forte libertação de calor dos fornos cria uma tiragem térmica potente que, canalizada por arejadores estáticos bem colocados, evacua fumos e ar quente sem ventilador. Uma abordagem semelhante foi conduzida no nosso projeto ventilação natural de uma fábrica siderúrgica.
O ensaio de fumo torna visíveis as trajetórias reais do ar através de um fumo traçador não poluente à base de água e de glicol. Revela as zonas de estagnação e as circulações parasitas que medições pontuais de velocidade ou de temperatura não permitem percecionar.
A CFD permite testar virtualmente várias configurações de arejadores e várias estações sem intervenção pesada num local em produção. Quantifica as velocidades do ar, as temperaturas e as concentrações de poluentes em todo o volume, ali onde as medições permanecem locais.
A secção do arejador decorre do caudal de ar quente a extrair, da altura disponível sob a cobertura e da posição do plano de pressão neutra. A CFD ajusta estes parâmetros para evacuar as calorias o mais perto possível da fonte, aqui por cima do forno 8.
O caudal de extração total mantém-se globalmente constante, com um ligeiro aumento em relação à configuração existente. O ganho principal é qualitativo: o ar quente carregado de calorias é evacuado mais depressa e mais perto do foco, o que faz cair a temperatura sob a cobertura.
Explore as nossas especialidades, projetos e dossiês técnicos para ir mais longe do que a FAQ.
A empresa EOLIOS realiza um estudo de dimensionamento e de localização de um novo arejador estático na cobertura da aciaria Aubert et Duval. O objetivo é assegurar uma ventilação eficaz da aciaria, cumprindo ao mesmo tempo as normas de emissões de poluentes e melhorando a qualidade do ar. O estudo inclui uma análise aprofundada dos movimentos de ar na aciaria a fim de compreender a distribuição da poeira e do fumo gerados pelas operações industriais. São utilizados ensaios de fumo e imagens térmicas para avaliar a circulação do ar e identificar os pontos sensíveis. Os resultados do estudo permitirão definir as dimensões ótimas do arejador e a sua localização ótima na cobertura, bem como formular recomendações para limitar a dispersão da poeira e do fumo. São igualmente realizadas simulações CFD para analisar os movimentos dos fluidos e otimizar a ventilação natural.
Especialidades CFD, projetos entregues e dossiês técnicos: todo o domínio Indústrias, reunido num único ponto de acesso.
O mais simples é conversarmos. Os nossos engenheiros respondem-lhe com uma primeira leitura técnica.
