9ª TURMA - CURSO DE DESENHISTA DESENHISTA PROJETISTA PROJETISTA DE AR CONDICIONAD CONDICIONADO O DA ABRAV ABRAVA A
NOÇÕES DE CÁLCUL CÁLCULO O DE PERDA DE CARGA EM DUTOS DE AR Professor: Eng. Fábio Pires Takacs Datas: 13/07/2015 Realização:
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Pressão Total
+ + / Onde: = pressão total, Pa; = pressão estática, Pa; Pa; = pressão dinâmica, = densidade, kg/m 3; V = velocidade na seção, m/s.
Perda de Pressão Total em Dutos ∆ ∆ +∆ +∆ −∆ = = = Onde:
∆ variação de pressão na seção i, Pa; ∆ = perda de pressão relativa a atrito na seção i, Pa; ∆ = perda de pressão total devido à singularidade j, Pa; ∆ = perda de pressão devida ao equipamento k, Pa; ∆ = efeito gravitacional térmico devido à chaminé r, Pa; m = número de singularidades na seção i; n = número de equipamentos na seção i; = número de chaminés na seção i; Seção i a montante e jusante do ventilador.
Efeito Chaminé
∆ ( −)( − ) Onde: = aceleração da gravidade, 9,81m/s 2; 3; = densidade do ar ambiente, kg/m = densidade do ar ou gás dentro do duto, kg/m 3; 2 = elevação em direção do fluxo do ar, m.
Perdas por Atrito
∆
Onde: = perdas por atrito, Pa; = fator de atrito, adimensional; = comprimento do duto, m; = densidade do ar ou gás dentro do duto, kg/m3; V = velocidade, m/s; ℎ = diâmetro hidráulico, mm;
∆
/
Onde: A = área da seção do duto em mm2; P = perímetro do duto em mm.
Determinação do Fator f
− ( + , ) ,
Equação de Colebrook, onde: = rugosidade absoluta do material, mm; ℎ = diâmetro hidráulico, mm; Re = número de Reynolds, adimensional.
= viscosidade cinemática, m/s
Para ar standard (densidade de 1,204 kg/m3) entre 4 e 38ºC:
,
Observação: Condições Padrão Ar Standard: – Pressão: 101 325 Pa (101,325 kPa = 1,01325 bar = 1 atm = 760 mmHg). – Temperatura: 20oC – Densidade: 1,20 kg/m3 – Ar seco CNTP - Condições Normais de Temperatura e Pressão: – Temperatura: 273,15 K (0 °C) – Pressão: 101 325 Pa (101,325 kPa = 1,01325 bar = 1 atm = 760 mmHg).
Determinação do Fator f
´ , +
,
´≥0,018 então = ´ Se ´<0,018 então ,´ + , Se
Equação alternativa de Colebrook, onde: = rugosidade absoluta do material, mm; ℎ = diâmetro hidráulico, mm; Re = número de Reynolds, adimensional.
Rugosidade Absoluta Material do Duto
Categoria de Rugosidade
Rugosidade Absoluta (mm)
Chapa de aço limpa, PVC, alumínio
Liso
0,03
Aço galvanizado com juntas longitudinais a cada 1.200mm; Aço galvanizado com juntas em espiral.
Meio Liso
0,09
Aço galvanizado com juntas longitudinais a cada 760mm.
Médio
0,15
Duto de fibra de vidro rígido, revestimento em fibra de vidro (filme de acabamento).
Meio Rugoso
0,9
Duto flexível, concreto, revestimento em fibra de vidro (acabamento spray do lado do ar).
Rugoso
3,0
Dutos Retangulares e “Giroval”
, ,() (+),
Onde: = diâmetro circular equivalente para duto retangular com mesma perda de pressão, mm; = lados do duto retangular, mm;
, , ,
Onde: AR = área da seção do duto giroval; P = perímetro da seção do duto giroval.
Perdas Dinâmicas / Singularidades
∆ Onde: = perda de pressão total devido à singularidade j, Pa; C = coeficiente de perda de pressão local, adimensional; = pressão dinâmica, Pa; = densidade do ar ou gás dentro do duto, kg/m 3; V = velocidade, m/s;
∆
Perdas Dinâmicas / Singularidades
∆ , Conversão de seção: () Junções e derivações:
∆ , ,
∆ , ,
, ()
Onde: c = seção do duto comum; s = seção do duto direto; b = seção do duto ramal.
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades A seguir alguns poucos exemplos de tabelas de coeficientes de perda em singularidades. As geometrias e configurações disponíveis em literatura são inúmeras. Algumas referências bibliográficas fundamentais para consulta são: • “ASHRAE Handbook of Fundamentals”; • “ASHRAE Duct Fitting Data Base” (disponível também como aplicativo para tablet); • “Handbook of Hydraulic Resistance”, autor I.E. Idelchik e outros).
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades
Exemplos Tabelas de Coeficientes de Perdas em Singularidades
Efeitos do Sistema sobre o Ventilador
Efeitos do Sistema sobre o Ventilador
Efeitos do Sistema sobre o Ventilador – Exemplos de Tabelas de Perdas
Efeitos do Sistema sobre o Ventilador – Exemplos de Tabelas de Perdas
é o comprimento efetivo de duto, que é a distância para que ocorra 100% de recuperação do perfil de velocidades (veja “figura 11” no slide 19):
4500 para 0 >13
/
e
50 para 0 ≤13
/
Onde:
0 = velocidade no duto, m/s; 0= área do duto, mm . 2
Efeitos do Sistema sobre o Ventilador – Exemplos de Tabelas de Perdas
