Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia MecânicaNa perspectiva da Qualidade do Ar Interior (QAI) que reconhece o risco associado e direto para os trabalhadores expostos nos locais de trabalho das Instalações Industriais através de vários estudos comprovados nas últimas décadas. Para isso, existe a necessidade de desenvolver estudos de modelação numérica de transporte de contaminante, em estado estacionário numa simulação em CFD aplicado a um caso não isotérmico com o modelo RANS k-ɛ para avaliar a exposição dos trabalhadores à distribuição de contaminante no Workshop envolvente ao Ladle Furnace (LF).
A localização da fonte emissora de contaminação encontra-se no equipamento de ventilação despoeiramento do Ladle Furnace para estudo da dispersão do transporte de partículas finas até 2μm de tamanho no interior do espaço confinado. Foi proposto um estudo de simulação de contaminante e temperatura no caso alternativo de ventilação mecânica para verificar a sua viabilidade para remoção das partículas finas para quando o despoeiramento do Ladle Furnace perde condições por temperatura alta de fumos para comparar com o sistema de ventilação natural convencional existente na Instalação Industrial. Em que os resultados do sistema de ventilação mecânica proposto apresenta uma zona de pluma de contaminante bastante significativa em torno do Ladle Furnace na zona de trabalho. Após análise, verificou-se que a velocidade real do ar insuflado pelos difusores obteve-se a 0,146 m/s por cálculo de CFD devido à condição do atrito por arrasto desse fluxo de ar insuflado pelos difusores. Assim sendo, esse fluxo de ar insuflado dos difusores apresenta um sério défice de velocidade de ar em aproximação aos 9,8 m/s que se pretendia inicialmente. Desta forma, conclui-se que não se apresenta como uma solução em conformidade com o índice de QAI para ambiente confinado, ao qual deve ser reformulado em função de outras condicionantes para trabalhos futuros a desenvolver. Isto porque o dado comparativo para este trabalho de simulação consiste com uma analogia ao valor máximo de 103 mg/m3 permitido de concentração média (MC) na zona de trabalho do Forno LF pelo “Chinese Hygienic Standards” GBZ 1-2010 para exposição em workshops industriais de Fundição. Sendo o valor máximo próximo de 4000 mg/m3 obtido neste presente trabalho de simulação bem superior ao MC permitido da norma GBZ 1-2010 mencionado em comparação. Pelo que o comportamento desordenado na velocidade simulada de insuflação, não apresenta consistência como sistema adequado, colocando em risco os trabalhadores à exposição de concentração de contaminante.
Além disso foi simulado um estudo de contaminante em estado estacionário isotérmico e estacionário não isotérmico, caso 1 e caso 2, respetivamente. Com resultados obtidos para o caso 1 e caso 2 comparando com os autores [Murakami, [50], [Z.Zhang, [11], apresentando-se bastante aceitáveis.From the IAQ perspective, it has caused an environmental increase with direct risk to workers exposed at Industrial workplaces using several proven studies in recente decades. To this end, there is a need to develop steady state numerical contaminant transport modeling studies where a CFD is applied in a non-isothermal case with RANS k-ɛ model to predict worker’s exposure to contaminant distribution in the workshop’s factory propose. The location of the source of contaminant is located in the shell furnace exhaust ventilation equipment to study the dispersion of fine particle transport up to 2μm size within the confined space.
A contaminant simulation and simulated temperature study was proposed in the alternate case of mechanical ventilation to verify its feasibility for fine particle removal when Ladle Furnace de-dusting loses conditions by high smoke temperature working at the minimm pressure conditions of the equipment and compare with the conventional natural ventilation system that is assumed to already exist in the Industrial plant. In which the results of the mechanical ventilation system proposed presents a very significant contaminant plume zone around the Ladle Furnace in the work zone where the supply blows at actual flow velocities of 0.146 m/s by CFD calculation because contemplating the drag friction of this flow. Thus, this difusores inflated air flow presents a serious air velocity failing about the initially approaching to intended 9,8 m/s. Thus, it is concluded that it is not presented as a solution in accordance with the IAQ índex for confined environment, which should be reformulated according to other constraints for future work to be developed. This is because the comparative data for this simulation work consists of na analogy to the maximum allowable average concentration (MC) value of 103 mg/m3 in the Ladle Furnace oven working área by the Chinese Hygienic Standards CBZ 1-2010 for display in industrial foundry workshops. Being the the maximum value close to 4000 mg/m3 obtained in this simulation work well above the allowed (MC) standards mentioned for comparison. Therefore, the disordered behavior in the simulated inflation velocity does not presente consistency as na adequate system, putting workers at risk of exposure of contaminant concentration.
In addition, a isothermal steady state and non-isothermal steady state contaminant study, case 1 and case 2, respectively, were simulated. With results obtained for case 1 and case 2 comparing with the authors [Murakami, [50], [Z.Zhang, [11], being quite acceptable.N/
