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O dimensionamento do Sistema de Ventilação apresentado, define as características dos jato-ventiladores necessárias para a operação do Sistema.
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Tânia Beppler Ribeiro
1 1.OBJETIVO O dimensionamento do Sistema de Ventilação apresentado, define as características dos jato-ventiladores necessárias para a operação do Sistema. Os critérios operacionais estão definidos nas Especificações Técnicas e desta forma os jato ventiladores selecionados deverão operar de acordo com os parâmetros requeridos e normas para dimensionamento de Sistemas de Ventilação em túneis. 2.DADOS DOS TÚNEIS Dados do Túnel Localização:... Rod. BR-101 Trecho SC/RS Osório Segmento Km 67,376 e Segmento Km 69,213 Comprimento: m Largura total:... 13,90m Largura da pista: ,20m Nº de faixas: 2 x 3,6m + 3,0m (acostamento)+1,0 m (acostamento interno ) Sentido de trafego:... Unidirecional Área da secção transversal:... 99m² Diâmetro hidráulico:... 10,10m Gradiente túnel Ascendente:... +2% m -2% - 713m Gradiente túnel Descendente... -2% m +2% - 713m Altitude: m.s.n.m VDM ( Previsão 2012 ): Veíc./dia Percentagem de veículos leves ( Automóveis ):... 44% Percentagem de veículos pesados ( Caminhões e Ônibus ):... 56% Veloc. Max. Permitida nos túneis: e 80Km/h. 3.DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE VENTILAÇÃO a) Operação Normal. Fluxo de veículos leves (56 %) e pesados (44 %) sentido UNIDIRECIONAL;. Velocidade máxima 120 km/h b) Emissão veícular Emissão de CO a 60 km/h nível do mar q CO = 0,2m 3 /h/veículo; Veículos pesados com peso médio de 20 t; Emissão de fumaça de veículos pesados: a 0 km/h ,37 m 3 /h/km/pista a 80 km/h - 462,06 m 3 /h/km/pista 75
2 c) Nível de CO admissíveis no Túnel Nível de CO no túnel para veículos com v 30 km/h Nível de CO no túnel para veículos com v> 30 km/n 200 ppm 150 ppm d) Coeficiente de Rugosidade das paredes dos Túneis (λ ) Coeficiente para cálculos das perdas nas paredes dos túneis λ = 0,024 e) Situações operacionais para cálculo Pista com 56 % de veículos leves e 44 % veículos pesados, neste caso os coeficientes de visibilidade admissíveis são:. k adm = 0,009 m -1 p/ v>0 km/h. k adm = 0,012 m -1 p/ v =0 km/h f) Incêndio Cálculo para um incêndio de 30 MW e velocidade crítica de 2,5-3 m/s. g) Temperatura média Temperatura média anual da área 22 C; Densidade do ar ρ = 1,12 kg/m 3 h) Vazão de ar necessária para diluição de CO e fumaça Vazão de ar necessária para diluição de CO a Velocidade média do tráfego 5 km/h... Vazão de ar necessária para diluição da Fumaça avelocidade média do tráfego de 5 km/h m³/s 76 m³/s i) Velocidade critica necessária, para uma potência de incêndio de 30 MW A NFPA 502 ed. 2004, apresenta a fórmula de cálculo para determinação da velocidade critica para evitar o fenômeno denominado back layer. 76
3 O resultado dos cálculos apresenta um valor de v= 2,3 m/s. Adotamos o valor de v= 2,5 m/s. j) Vazão de ar necessária para impedir a formação do back layer A vazão requerida é dada por : Q = v crit. (m/s) x A (m²) = 247,5m³/s onde: v crit. = 2,5 m/s S = 99m² - Área da secção do túnel 77
4 k) Empuxo Total requerido dos jato-ventiladores O cálculos consideram: Perdas de carga na entrada/saída; Perdas nas paredes do túnel; Resistência devido a passagem do ar sobre os veículos parados no interior do túnel quando da ocorrência de um incêndio e os veículos parados a montante do incêndio; Resistência devido a velocidade do vento no desemboque do túnel; Gradiente do túnel. A análise da direção do vento, conforme dados da CRESESB, indica que a direção predominante no Estado do Rio Grande do Sul na região dos túneis poderá estar incidindo com uma velocidade aproximada de 3 m/s no desemboque do túnel Ascendente e 3 m/s no emboque do túnel Descendente. DIREÇÃO DO VENTO PREDOMINANTE NO BRASIL Estado do Rio Grande do Sul Dados do CRESESB Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Esta condição é favorável quando da operação normal e ocorrência de um incidente (incêndio) no interior do túnel Sul e desfavorável para a operação normal e na ocorrência de um incidente (incêndio) no túnel Norte. Os cálculos foram desenvolvidos em Programa Computacional o qual permite definir o empuxo total requerido dos jato-ventiladores para uma situação de emergência (incêndio de 30 MW). De acordo com os critérios de cálculo acima, o empuxo total necessário dos jatos ventiladores para a situação de incêndio (potência de 30 MW), é de aproximadamente E total = 7596 N. ( resultado na planilha coluna X 69). Adotamos jato-ventiladores com empuxo de 750 N e um total de 12 por túnel. 78
5 l) Características e instalação dos jato-ventiladores A instalação de 12 (doze) jato - ventiladores de fluxo reversível ( bidirecional ), pás simétricas, com empuxo de 755 N, em cada túnel, oferecerá a flexibilidade operacional necessária às situações de emergência (incêndio) quando operados automaticamente através de um software especialmente desenvolvido para o Túnel Morro Alto, bem como operado manualmente em situações especiais. O posicionamento dos jato-ventiladores no interior dos túneis é definido de forma a oferecer o menor risco possível de serem danificados, nas situações de emergência bem como objetivando minimizar a quantidade de cabos de alimentação dos mesmos. O projeto apresentado no desenho TU01-M6-0001, distribui os jato-ventiladores em grupos de dois, perfazendo o total de 12 (doze) por túnel sendo que nos dois túneis todos estarão localizados próximos ao emboque e desemboque (seis em cada lado). TABELA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS JATO- VENTILADORES Sentido do fluxo de ar Características Técnicas Perfil das pás do rotor dos jatos-ventiladores Jato-Ventilador Bidirecional Simétrica Quantidade de Jatos-ventiladores (para os dois túneis) 24 Diâmetro do Rotor [cm] 900 * Empuxo Nominal [N] 755 * Potência do motor [kw] 21 * Potência absorvida pelo motor [kw] 20,1 * Fluxo Volumétrico [m 3 / s] 20,0 * Velocidade média do fluxo [m/s] 31,5 * Densidade do ar ρ [kg/m 3 ] 1,2 Nível de Potência Sonora [dba] 72 * Resistência Térmica jato-ventilador Resistência térmica da fiação de alimentação do jatoventilador 250 C [min] 300 C [min] * Características que poderão sofrer variações com base na experiência de cada fabricante. 79
6 4.ANEXO Planilha de Cálculo 80
ÍNDICE 1 OBJETIVO...9 2 SISTEMA DE VENTILAÇÃO...10 2.1 Tipo do Sistema de Ventilação...10 2.2 Características dos Jatos-Ventiladores...10 2.
ÍNDICE 1 OBJETIVO...9 2 SISTEMA DE VENTILAÇÃO...10 2.1 Tipo do Sistema de Ventilação...10 2.2 Características dos Jatos-Ventiladores...10 2.3 Dados dos Túneis...11 2.4 Comando e Controle do Sistema de
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