Simulação CFD de um sistema de exaustão em sala de testes de corte com motosserras

Abstract

O objetivo do presente trabalho é aprimorar um sistema de exaustão para uma sala de testes de corte com motosserra através de uma simulação computacional fluidodinâmica (CFD). O intuito do sistema projetado é remover os gases produtos da combustão, como o monóxido de carbono (CO) que é extremamente tóxico, incolor e inodoro. O sistema atual é composto de um conjunto de exaustores, uma coifa e um conjunto de insuflamento. A partir de testes experimentais, foram coletados os dados de entrada da simulação para definição das variáveis e condições de contorno como vazão volumétrica de CO, sua temperatura e massa específica e insuflamento de ar puro na sala. Os meios necessários de instrumentação são apresentados para que seja possível obter a correlação com os resultados da simulação e, uma vez validada, foi realizado um estudo de refinamento de malha. Com isso, avaliam-se as possíveis soluções para o problema através de um estudo de casos envolvendo as geometrias da coifa e dos sistemas de exaustão e insuflamento. Por meio da alteração da geometria da coifa, obteve-se o resultado mais satisfatório para o problema pois mostrou-se capaz de remover todo o CO da sala, respeitando os limites operacionais propostos.

The objective of the present work is to improve an exhaust system for a chain saw cutting test room through a fluid dynamic computational simulation (CFD). The purpose of the designed system is to remove combustion gases, such as carbon monoxide (CO), which is extremely toxic, colourless and inodorous. The current system consists of a set of exhaust fans, a hood and an insufflation set. From experimental tests, the input data of the simulation were collected to define the variables and boundary conditions such as volumetric flow of CO, its temperature and density and the supply of fresh air in the room. The necessary means of instrumentation are presented so that it is possible to obtain the correlation with the results of the simulation and, once validated, a study of mesh refinement was carried out. With this, the possible solutions to the problem are evaluated through a case study involving the geometry of the hood and the exhaust and insufflation systems. By changing the hood geometry, the most satisfactory result was obtained for the problem, as it was shown to be able to remove all CO from the room, respecting the proposed operational limits.