ventilacao.pdf

PUCR PUCRSS- Departamento de Engenharia Mecânica Mecânica e Mecatrônica

Sistemas Fluidom Fluidomecânicos ecânicos

SISTEMAS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

4 H

G

A T

C

D

I

5

F

= 20o C

ρ = 1,08 kg/m3

B

E 1

3

2

Material Preparado por Prof. Jorge Villar Alé LSFM – FENG - PUCRS

www.em.pucrs.br/lsfm

Ab Abril 2001

Sistemas de Ventilação Ventilação Industrial Industrial

Dimensionamento Dimensionamento

1

PUCRS- Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica

1.

SISTEMAS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL....................................................................................................3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

2.

Sistemas Fluidomecânicos

VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA - VLE ............................................................................................................3 VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA - VLE..............................................................................................................3 VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA - VGD.............................................................................................................3 TIPOS DE VENTILAÇÃO GERAL DILUIDORA - VGD..............................................................................................4 VENTILAÇÃO LOCAL EXAUSTORA - VLE ............................................................................................................4

ENERGIA EM SISTEMAS DE VENTILAÇÃO ...................................................................................................5 CURVA DO SISTEMA.........................................................................................................................................................5 EQUAÇÃO DE E NERGIA ENTRE "E" E "0" ..........................................................................................................................5 EQUAÇÃO DE E NERGIA ENTRE "3" E "4" ..........................................................................................................................6 ALTURA ÚTIL DE ELEVAÇÃO:..........................................................................................................................................6 CURVAS DO SISTEMA .......................................................................................................................................................7

3.

PERDA DE CARGA EM SISTEMAS DE VENTILAÇÃO..................................................................................8 PERDA DE CARGA DE CARGA U NITÁRIA ..........................................................................................................................9 DIÂMETRO EQUIVALENTE..............................................................................................................................................10

4.

DIMENSIONAMENTO DE DUTOS....................................................................................................................11 CLASSIFICAÇÃO: PRESSÃO EM DUTOS - SEGUNDO ABNT NB-10/1978........................................................................11 4.1 PROCEDIMENTOS PARA PROJETO DE SISTEMAS DE VENTILAÇÃO .......................................................................12 4.2 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE VENTILAÇÃO SIMPLES ............................................................................12 4.3 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE VENTILAÇÃO COMPLEXOS......................................................................13 4.4 RUÍDO NO SISTEMA DE VENTILAÇÃO .................................................................................................................14 ANEXO TABELAS - DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS ........................................................................................15 INFORMAÇÃO SOBRE VENTILADORES...............................................................................................................17 R EFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................................................................17

Sistemas de Ventilação Industrial

Dimensionamento

2



1. SISTEMAS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL A ventilação é um processo de renovação do ar em recintos • Pode ser por meios naturais (ventilação natural) ou por meios mecânicos (ventilação forçada) • Seu objetivo é controlar a pureza do ar dando bem estar e segurança das pessoas. A Ventilação Industrial pode ser adotada para: • Controle de contaminantes em níveis aceitáveis • Controle da temperatura e umidade para conforto • Prevenção ao fogo e a explosões.

1.1 Ventilação Local Exaustor a - VLE

• • • •

Realizada com equipamento captor de ar junto à fonte poluidora. As fontes de poluição são localizadas e identificadas no interior do ambiente. O contaminante é capturado antes de se espalhar pelo recinto. Ambientes industrias com cabinas de pintura, aparelhos de solda, forjas, fogões, tanques de tratamentos químicos, esmeris, máquinas de beneficiamento de madeira, transporte de materiais pulvurentos, etc.

1.2 Ventil ação Geral Diluidora - VLE

• • • • •

Ventilação do ambiente de modo geral. No existe fontes de poluição localizadas em pontos perfeitamente identificáveis. Para ambiente limpos (auditórios, lojas) pode se adotar o insuflamento Para salas de máquinas e ambientes com pó pode ser adotado processo de aspiração. Processos mistos são adotados quando se deseja extrair o contaminante e ao mesmo tempo manter o ambiente estanque ao ar exterior e suprido com ar filtrado (Ex. sala de fumantes).

1.3 Ventil ação Geral Diluidora - VGD A ventilação geral diluidora atua de maneira a minimizar a concentração do contaminante por meio de sua diluição. A ventilação geral diluidora permite dentro de certos limites o controle da temperatura, da umidade e da velocidade do ar. Infliltração: movimentação do ar não controlado, através de aberturas e frestas existentes. Ventilação: deslocamento controlador do ar através de aberturas específicas e dispositivos para ventilação. Ventilação Natural: movimentação do ar (infiltrado ou ventilado) pelo diferencial de pressão provocado pela ação do vento ou diferença de massa especifica entre o ar externo e o interno. Ventilação Forçada ou Mecânica: Diferença de pressão provocada pela ação de um ventilador (insuflamento ou por exaustão). Componentes de uma Instalação de Ventilação Geral Diluidora: ( a ) Toma de ar externo ( b ) Filtro ( c ) Ventilador de insuflamento ( d ) Dutos ( e ) Bocas de insuflamentoBocas ( f ) Exautão ( g ) Ventilador de exaustão

Figura 1. Esquema de Ventilação Geral Diluidora Sistemas de Ventilação Industrial

Dimensionamento

3



1.4 Tipos de Ventilação Geral Diluidora - VGD 1. VGD - Sistema por Insuflamento: • O ventilador sopra o ar novo para dentro do recinto ventilado. • A pressão do ar no interior do ambiente (P s) torna-se maior que a pressão do ar da vizinhança (Pe). • O ambiente fica pressurizado. • O diferencia de pressão (Ps - Pe) permite a saída do ar para o entorno pelas aberturas especificas e frestas existentes. • Permite o controle da qualidade do ar (filtros). Figura 2. Tipos de insuflamento 2. VGD - Sistema por Exaustão. • ventilador aspira o ar contaminado fora do recinto ventilado. • A pressão do ar no interior do ambiente (Ps) torna-se menor que a pressão do ar na vizinhança (Pe). • O ambiente torna-se despressurizado ou com pressão negativa. • O diferencial de pressão (Pe - Ps) permite a entrada de ar novo do entorno pelas aberturas. • Difícil de controlar a pureza do ar novo em função das aberturas e frestas. • Permite facilmente o controle do ar lançado no ambiente externo. 3. VGD - Sistema Misto. • Combina os dois tipos anteriores, podendo ser o ambiente interno pressurizado ou despressurizado. • Ventilação de sanitários e cozinhas deve manter o ambiente em pressão negativa, evitando que os contaminantes e odores gerados se espalhem pelos ambientes vizinhos.

1.5 Ventilação Local Exaustor a - VLE

• O contaminante é removido junto ao ponto onde é gerado evitando que se espalhe no ar do recinto, requerendo quantidades menores de ar.

Componentes: Captor: Ponto de entrada do contaminante a ser aspirado pelo sistema. O sucesso ou falha de um sistema de VLE esta diretamente relacionado com o projeto do captor. Dutos: Utilizados para condução do ar contaminante, interligando os componentes do sistema. Ventilador: fornece a energia requerida para o escoamento. Coletor: Remoção dos contaminantes do ar. Equipamento de controle da poluição. Evita a contaminação atmosférica no meio ambiente. Podem ser sistema centralizados ou sistemas unitários.

Figura 3. Ventilação Local exaustora


Dimensionamento

4



2. ENERGIA EM SISTEMAS DE VENTILAÇÃO Curva do Sistema Os sistemas de ventilação industrial são constituídos pelos dutos com peças e acessórios (filtros, lavadores, registros e outros). O sistema oferece resistência ao escoamento provocando a denominada perda de carga que é a dissipação de energia ocorrida pela resistência ao escoamento do gás pelo sistema. A figura abaixo mostra um sistema típico de ventilação exaustora para captação e filtragem ou lavagem do ar que contém impurezas.

Figura 4. Sistemas de ventilação industrial Ponto "e": Ponto de captação do gás contaminado na coifa. Ponto "o": Ponto de aspiração do gás contaminado do gás na entrada do ventilador. Ponto "3": Ponto de insuflamento do gás na boca de saída do ventilador. Ponto "4": Ponto de saída do gás já limpo lançado na atmosfera.

Equação de Energia entre "e" e "0" • Considera-se como plano de referência que passa por "0", sendo J r a perda de carga entre "e" e "0" . he

+

pe γ

+

ve2

2g

= h0 +

p0 γ

+

v 02

2g

+ J a

Observa-se que pe representa a pressão atmosférica. A relação pe / γ representa a altura equivalente da pressão atmosférica ( H atm) que pode ser fornecida por exemplo em mm de coluna de água. Jr representa a perda de carga na tubulação de aspiração (dutos + acessórios). *

Fazendo: J a

= J a −

ve2

2g

, substituindo pe / γ por H atm e considerando desprezível o termo he .


Dimensionamento

5


he

+

pe

+

γ

ve2

2g

= h0 +

p0

p0

v02

0 + H atm = 0 +

γ

+

+

γ

2g

v 02

2g


+ J a

+ J a*

a partir desta expressão podemos explicitar a pressão total na boca de entrada do ventilador :

 p0 v02   +  = H atm − J a*   γ 2 g  Equação de Energia entre "3" e "4"

• Considera-se como plano de referência o que passa por "0". i+

p3 γ

+

v32

2g

= h4 +

p 4 γ

+

v42

2g

+ J r

Observa-se que p4 representa a pressão atmosférica, e a relação p4 / γ representa a altura equivalente da pressão atmosférica ( H atm) que pode ser fornecida por ex: em mmH 20. Fazendo desprezível a pressão equivalente da coluna de gás "i" e h4 a expressão anterior fica simplificada como: i+

p3

0+

γ

p3 γ

+ +

v32

2g v32

2g

= h4 +

p 4 γ

+

v42

2g

= 0 + H atm +

+ J r

v 42

2g

+ J r

desta forma se obtém a pressão total na saída do ventilador:

 p3 v32  v42  +   = H atm + 2 g + J r γ g 2   Altura Útil de Elevação: H u

 p3 − p 0   v32 − v02   =   +  2 g   γ    

também podemos escrever: H u

 p3 v32   p0 v 02  =  +   −  γ + 2 g   γ g 2    

substituindo as expressões obtidas anteriormente se obtém:


Dimensionamento

6


H u H u

 p3 v32   p0 v02  =  +   −  γ + 2 g   γ g 2       v42 =  H atm + + J r  − ( H atm − J a* )  2g  

H u

2

H u

=

v4

2g

= J T +

Curva do ventilador

Pressão de operação

+ J r + J a*

Considerando como J T a perda de carga total do sistema (soma das perdas de carga de todos os componentes do sistema) equação obtemos finalmente a característica do sistema de ventilação. H u


Ponto de operação

Curva do sistema

v 42

Vazão de operação

2g

Q

Que pode ser representada numa curva característica como: H = kQ 2

Figura 5. Curva característica do sistema

Curvas do Sistema A curva do sistema representa a perda de carga total no sistema incluindo a perda de carga dos dutos, equipamentos de controle, dampers e outros componentes do sistema. O ponto de operação do ventilador deve coincidir com o ponto de operação do sistema, tal como representado na Fig.5

• A vazão do sistema é exatamente igual a capacidade do ventilador. • A pressão desenvolvida pelo ventilador coincide exatamente com a resistência do sistema. Dependendo do tipo de perda de carga, o sistema pode apresentar diferentes equacionamentos.

Tabela 1. Curva Característica de diferentes tipos de sistemas Tipo de sistema Reservatório Borbulhante Filtro de mangas Silo para grãos Sistema de ventilação

Tipo de escoamento Turbulento Laminar Levemente turbulento Turbulento

Tipo de perda de carga Constante Linear com a vazão Muda com a vazão Muda com a vazão

Tipo de equação H= cte. H=kQ 1,5 H=kQ 2 H=kQ

O Boletim Técnico No 8 da OTAM (Característica dos Sistemas de Ventilação e dos Ventiladores) apresenta uma explicação detalhada de cada um destes sistemas.


Dimensionamento

7



3. Perda de Carga em Sistemas de Ventilação Tal como nos sistemas de bombeamento de água, nos dutos de ventilação industrial carateriza-se o escoamento em função do número de Reynols. Re < 2000 escoamento laminar . Re > 2000 e menor que 4000 escoamento de transição (escoamento instável) Re > 4000 escoamento turbulento.

Re =

VD ν

onde V é a velocidade media no duto, D o diâmetro interno do duto e ν, é viscosidade cinemática do gás.

Perda de Carga em tubulações de seção circular Em sistemas de bombeamento a perda de carga era dada em m de coluna de fluido. Nos sistemas de ventilação industrial se trabalha diretamente com a pressão (Pa) ou em milímetros de coluna de água (mmH20). Expressa em Pascal é dada pela expressão:

∆P = f

L

D

2

ρ

V

2

(Pa)

Onde é a massa específica do gás e f é o fator (ou coeficiente) de atrito da tubulação. Para regime laminar pode ser utilizado f = Re/64 e para regime turbulento e transição pode ser utilizada o diagrama de Moody ou equações que representam tal diagrama.

Coeficiente de Atrito: Determina-se em graficamente pelo diagrama de Moody em função de Re e ε /D, onde ε é a rugosidade do material da tubulação, ou com equações que dependem do regime de escoamento. Podemos utilizar por exemplo a seguinte expressão:

f =

Rugosidade Absoluta da tubulações (ε)

0,25

  ε / D 5,74   log 3,7 + Re 0,9      

2

A eq. é válida para: 10-6 < ε /D < 10-2 5000 < Re < 108

Perda de Carga dos Acessórios

∆P = (K acc1 + K acc 2 + K acc 3 + ...)ρ

2

V

2

(Pa)

Em anexo apresentam-se diferentes valores do coeficiente de perda de carga K .


Dimensionamento

8



Perda de Carga de Carga Unitária Podemos expressar a perda de carga em milímetros de coluna de água ( mmH 20), desta forma:

∆P

=

h H 2 0

ρ H 0 g 2

x1000

(mmH 20)

considerando a massa especifica da água igual a ρH20=1000kg/m3,

∆P

=

h H 2 0

(mmH 20)

g

Desta forma: = f

h H 20

2

L

ρ

D

V

2g

(mmH 20)

considerando a perda de carga por metro de tubulação denominado Ju=h H20 /L J u

= f

ρ

D

V

2

(mmH 20/m)

2g

Para uma tubulação com um comprimento L a perda de carga será ou em Pascal ∆P = gJ L (Pa) Expressando a Eq. de Ju, em função da vazão e da área ( Q=vA) onde Q é dada em m 3/s e A em m2.

J L

J u

= J u xL (mmH 20)

= f

Q2

ρ

D 2 gA 2

Expressão a área da seção transversal da tubulação em função do diâmetro: 8

ρ

J u

=

f 5 Q 2 2 gπ D

J u

=

f

ρ

12,1 D

5

Q

2

(mmH 20/m)

Quando se utiliza o método de igual perda de carga , se fixa o valor de perda unitária Ju. Assim, podemos dimensionar, para outros trechos do sistema com vazões diferentes, o diâmetro da tubulação: 0, 2

 f   D =   J  u 

0, 2

 ρ 8   2    gπ 

Q

0, 4

0, 2

D

0,2

= 0,607 ρ

 f      J u 

Q 0,4


(m)

Dimensionamento

9



Diâmetro Equivalente Se utiliza para determinar o comprimento característico de uma seção não circular. O Deq fundamenta-se na determinação do diâmetro de um duto circular, que apresenta uma força media resistente ao escoamento, igual à que apresente o duto de seção qualquer. Isto é com perda de carga equivalente. Diâmetro Hidráulico:

Representa um diâmetro equivalente, considerando uma mesma velocidade do escoamento. Deq

=

2ab a+b

Diâmetro Equivalente Industrial:

Representa o diâmetro equivalente para uma mesma vazão do escoamento. Utilizado no âmbito de ventilação industrial e condicionamento de ar.

(ab )0,625 Deq = 1,3 (a + b )0, 25 Ar escoa com uma vazão de 100 m3/h. Determinar o diâmetro do duto e a perda de carga por unidade de comprimento (metros) no duto. Resposta. J= 0,17mmH20/m D=60cm

Exemplo1.

Exemplo2. Determinar a dimensão do duto de ar de seção retangular de lados igual a 1 (seção quadrada) ,

que

é equivalente ao duto de seção circular do exemplo anterior. Resposta. Lados: a=55cm b=55cm.


Dimensionamento

10



4. Dimensionamento de Dutos O dimensionamento de dutos é realizado em função da vazão e perda de carga total do sistema. São levados em consideração critérios de espaço disponível (por exemplo, no forro dos vários andares do edifício, ou sob o piso falso de um ambiente), economia, geração de ruídos e deposição de particulado sólido e pó.

• Um duto de grande diâmetro vai provocar perda de carga reduzida (baixo custo operacional, menor custo

de investimento no ventilador), baixo nível de ruído (proporcional à velocidade do escoamento), mas poderá apresentar deposição de material sólido e poeira e, consequentemente, de ser um meio de cultura de bactérias, além de ter um custo inicial elevado.

• Um duto de pequeno diâmetro, por outro lado, terá um custo inicial reduzido, a velocidade será superior à minima para provocar deposição de pó, mas ocasionará uma elevada perda de carga e alto nível de ruído.

• Como então estabelecer as dimensões dos dutos de ventilação, levando em conta estes múltiplos critérios?

• Existem normas que fixam valores máximos para a velocidade do gás em dutos, dependendo da finalidade a que se destina o sistema de ventilação, como a da tabela reproduzida a seguir, que foi obtida da NB-10.

• A velocidade mínima pode ser ditada pelo critério de deposição de particulado sólido ou pó. Mas, entre este valor mínimo e o valor máximo estabelecido por norma, qual é o valor adequado?

• A economicidade do sistema e, principalmente, os requisitos impostos pela distribuição de ar em um

sistema de ventilação complexo, que tem dutos principais, dutos secundários e ramificações, é que ditarão o valor ideal da velocidade do escoamento e, consequentemente, do tamanho do duto a ser utilizado.

• O cálculo da perda de carga em dutos de sistema de ventilação utiliza os mesmos conceitos e metodologia dos sistemas de bombeamento.

• Referências fundamentais : Publicações (Handbooks) da ASHRAE – American Society of Heating,

Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (Hanbook of Fundamentals e o Handbook of Applications).

Classificação: Pressão em Dutos - Segundo ABNT NB-10/1978 Pressão Baixa: 50mm H2O e V até 10m/s Pressão Média: 150mm H2O e V maior que 10m/s Pressão Baixa: 150 a 250mm de H2O e V maior que 10m/s


Dimensionamento

11



4.1 Procedimento s para Projeto de Sistemas de Ventilação Projeto de Sistema de Ventilação Simples (Com um duto somente, sem ramificações) • Fixação das dimensões do duto e o cálculo da perda de carga. • Seleção do ventilador, nas condições operacionais e em critérios como a geração de ruído, tipo de acionamento. • Correção da curva característica do ventilador para o estado do ar na sucção. • Determinação do ponto de operação entre a curva do sistema com a curva corrigida do ventilador. Projeto de Sistema de Ventilação Complexo (Com várias ramificações) • Fixar as dimensões dos dutos, seleção de elementos auxiliares e cálculo da perda de carga, a partir do estabelecimento da vazão total e das vazões em derivações e ramificações. • Seleção do ventilador em função das condições operacionais (vazão e pressão total) considerando critérios como nível de ruído, tipo de curva característica, tipo de acionamento, tamanho. • Correção da curva característica do ventilador para o estado do ar na aspiração. • Determinação do ponto de operação do sistema (vazão e pressão total do ventilador), e vazão e pressões ao longo dos dutos de insuflamento e retorno, principais, secundários e derivações. • Projeto do sistema de dutos: traçado, seleção do material, sustentação e ancoragem, desenhos para construção e montagem. • Distribuição de ar no ambiente a ser insuflado e/ou aspirado.

4.2 Dimension amento de Sistemas de Venti lação Simples Os sistemas de ventilação simples são formados pelos dutos de aspiração e insuflamento (à montante e à jusante, isto é, antes e depois do ventilador), e têm poucas ou nenhuma ramificação. Nestes casos se utiliza o procedimento de cálculo conhecido como o método da velocidade. O método da velocidade utiliza os limites de velocidade em vários trechos do sistema de ventilação impostos por normas, como a NB-10. As etapas do dimensionamento serão as seguintes: • Pré-seleção do ventilador baseada nas condições operacionais. • Correção da curva característica; especificação dos limites de velocidade nos vários trechos do sistema e os valores-limite para as dimensões dos dutos neste trechos. • Determinação do ponto de operação do sistema. • Se o escoamento no sistema é incompressível ∆PT < 500 mmH20 ou v < 100 m/s O tratamento do problema é exatamente igual àquele adotado para bombas e sistemas de ventilação, desde que a curva característica do ventilador tenha sido corrigida para as condições ‘in-situ’ do ar. Em síntese: 1- Pré-seleção de ventilador com características apropriadas: vazão, pressão total, rotação, ruído, acionamento, fluido de trabalho, eficiência, peso, custo. 2- Correção da curva característica do ventilador para a condição real de operação, isto é, a densidade do fluido na sucção do ventilador. 3- Especificação dos valores-limite de velocidade do ar nos vários trechos do sistema e o consequente estabelecimento dos valores-limite de diâmetro hidráulico dos dutos. 4- Cálculo da curva característica do sistema de ventilação, aplicando a equação da energia ao escoamento entre as extremidades do sistema de ventilação. O procedimento implica em conhecer as características físicas do sistema, algumas determinadas nos ítens 1 e 3, anteriores: condições de entrada e saída (pressões), comprimento e diâmetros de dutos, material do duto, singularidades (curvas, dampers, ramificações e derivações, etc). Obtém-se, então, a pressão total do sistema de ventilação


Dimensionamento

12



4.3 Dimension amento de Sistemas de Venti lação Compl exos O dimensionamento de sistemas complexos, com muitas ramificações, vários dutos secundários, ramais, e outros elementos envolve a solução simultânea de um grande número de equações. Fora disto o sistema esta sujeito a restrições de normas (velocidade máxima, por exemplo) ou restrições físicas (espaço disponível). O dimensionamento é geralmente realizado com programas computacionais apropriados, com algorítmos para a solução simultânea das equações e esquemas lógicos para contemplar as várias restrições existentes. Nestes casos o método da velocidade pode ser utilizado para o pré-dimensionamento do sistema. Dois outros procedimentos de cálculo são utilizados:

• Método da igual perda de carga • Método da recuperação estática O método da recuperação estática produz melhores resultados, em termos de balanceamento do sistema, de consumo de energia e geração de ruído.

Método da Igual Perda de Carga

• Se trabalha com uma perda de carga constante por unidade de comprimento de duto, isto é, um gradiente • •

de pressão constante ao longo do sistema de ventilação. Utilizado para projetar os chamados sistemas de baixa velocidade e baixa pressão (0 – 50 mmH2O). Sua principal vantagem é que a velocidade reduz-se no sentido do escoamento, e assim há uma menor geração de ruído.

Não é simples obter um gradiente de pressão constante ao longo do sistema: pode haver restrição de dimensões para o duto principal e ramais, os comprimentos podem ser longos, a quantidade de singularidades pode variar substancialmente nos vários ramais. Por mais que o sistema seja favorável para dimensionamento com este método, quase sempre o ajuste final do sistema será obtido com atuação nos ‘dampers’, embora de forma menos drástica que no pré-dimensionamento com o método da velocidade.

Método da Recuperação Estática

• O método da recuperação estática é mais utilizado nos sistemas de média pressão (50 – 125 mmH2O) e • • • •

•

e alta pressão (125 – 250 mmH2O). Consiste em desacelerar o escoamento à medida em que energia é dissipada como perda de carga. A desaceleração do escoamento é obtida com o aumento da seção do duto. O duto cresce no sentido do escoamento. A queda de pressão provocada pela dissipação viscosa é compensada com a redução da energia cinética do escoamento. A pressão no interior do sistema de ventilação é uniforme e qualquer desbalanceamento (por exemplo, o ‘damper‘ de um dos ambientes é fechado) é ajustado igualmente entre todos os outros ambientes (a vazão que não será mais insuflada no ambiente que teve o ‘damper’ fechado será distribuída igualmente entre todos os demais). A principal desvantagem do método é que o duto aumenta de seção transversal no sentido do escoamento.


Dimensionamento

13



4.4 Ruído no Sistema de Ventilação Se utiliza com um critério importante da qualidade do projeto já que pode interferir na saúde dos usuários dos ambientes ventilados e refrigerados, é o nível de ruído provocado pelo sistema de ventilação ( o ar, escoando em um duto, ao passar por “dampers” e grelhas, gera ruído, assim como o ventilador. Estes ruídos se propagam pelos dutos e atinge o ambiente habitado). Os níveis de pressão sonora (isto é, os níveis de ruído por banda de freqüência em que ocorrem) dos ambientes habitados são estabelecidos por normas, é o que se denomina de padrão de conforto acústico. O sistema de ventilação tem que atender estas normas de saúde pública. A tabela mostra como exemplo, os valores-limite, por banda de freqüência, especificados pela norma uma norma específica, a NC-65. Freq. (Hz)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Norma NC-65 (dB)

80

75

71

68

66

64

63

62

O fabricante do equipamento deve fornecer a pressão sonora gerada por ventiladores. Caso tal informação não esteja disponível, deve-se utilizar níveis sonoros de referência, aplicáveis a equipamentos similares aos que serão utilizados no sistema de ventilação. Uma referência são os manuais ASHRAE Applications da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers – USA. Tais manuais indicam uma metodologia de cálculo para valores médios de referência da pressão sonora provocada por ventiladores de vários tipos, de acordo com a vazão e a pressão de operação. Como exemplo, a tabela abaixo ilustra os valores dos níveis de pressão sonora, por banda de frequência, obtidos para um ventilador axial (tipo "vane-axial") de 1,80 metros de diâmetro, operando com Q=100 m3/s e uma pressão total H =32 mmH2O:

f (Hz)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

P(dB) 95,3 98,2 94,2 95,2 93,2 90,2 Cálculos de acordo com o ASHRAE Applications, 1980

88,2

86,2

Neste caso o ruído provocado pelo ventilador supera os valores máximos da norma NC-65. Se esta for a norma que deve ser aplicada ao ambiente onde serão instalados estes ventiladores (situação hipotética), será necessário instalar atenuadores para atender o nível de conforto acústico.


Dimensionamento

14



ANEXO - TAB ELAS - Dimensionamento de Sistemas Tabela A-1 Velocidades Recomendadas para Dimensionamento de Dutos Contaminantes Gases e vapores Fumos Poeira fina Poeira média Poeira grossa Partículas grandes, materiais úmidos

Velocidade (m/s) 5a5 7 a 10 10 a 13 18 a 20 20 a 23 > 23

Tabela A-2 Velocidade do ar em dutos e Difusores Elemento Entrada de ar no duto Filtros Lavador de ar Aspiração do ventilador Saída do ventilador Ramais horizontais Ramais verticais Difusores (bocas) de insuflamento

Edifícios públicos (m/min) 150-270 90-110 150 - 210 250 - 300 600 - 660 270-390 210-360 30-120

Industrias (m/min) 150-360 110-120 150-210 300-430 720-840 180-540 240-480 60-300

Tabela 9.2 Macintyre

Tabela A-3 Renovações de ar para recintos a serem ventilados Recinto a ser ventilado Auditórios Salas de conferência Restaurantes Escritórios Oficinas Cozinhas Fundições Casas de caldeira Sanitários

Duração em minutos de cada renovação de ar 6-3 2,4-1,7 10-3 10-3 7,5-5 3-2 12-3 3-2 7,5-3

Renovações de ar por hora 10-20 25-35 6-20 6-20 8-12 20-30 5-20 20-30 8-20 Tabela 6.2 Macintyre


Dimensionamento

15



Tabela A-4 Velocidades em dutos de ar e equipamentos (extrato da NB-10): Designação Tomada de ar do exterior Serpentina Resfriamento Aquecimento Descarga ventilador Min Máx Duto principal Min Máx Ramal horizontal Min Máx Ramal vertical Min Máx

Recomendada (m/s) Residências Escolas, teatros, edifícios públicos 2,50 2,5

Máxima (m/s) Residências Escolas, teatros, edifícios públicos 4,0 4,5

2,25

2,5

2,25

2,5

5,0 8,0

6,5 10,0

--8,5

--11,0

3,5 4,5

5,0 6,5

---6,0

---8,0

3,0

3,0 4,5

--5,0

--6,5

2,5

3,0 3,5

--4,0

--6,0

Tabela 9.3 Macintyre

Tabela A-4. Bitolas Recomendadas para Chapas de Aço - Bitola (U.S.S.G) Diâmetro (cm) Contaminantes não abrasivo, serviço normal

≤ 20

20 a 46 46 a 76 > 76

24 22 20 18

Contaminante abrasivo, concentração fraca, Serviço severo 22 20 18 16

Contaminante abrasivo, concentração alta, serviço muito severo 20 18 16 14

Tabela A-4 Espessuras das Chapas de Aço (U.S.S.G) U.S Standar Gauge Bitola (U.S.S.G)

24 22 20 18 16 14


Espessura (mm)

0,64 0,79 0,95 1,27 1,59 1,98

Dimensionamento

16



INFORMAÇÃO SOBRE VENTILADORES Tabela A-6 Informações sobre Fabricantes de Ventiladores

Empresa Aulas da UNICAMP (material de ventiladores e bombas) Ventiladores OTAM

Site na Internent www.fem.unicamp.br/~em712

Ventiladores VentiSilva Ltda.

www.ventisilva.com.br/Index.htm

Ventiladores Pfaudler

www.pfaudler.com.br/torin.htm

Ventiladores e artigos técnicos

www.howden.com/library/technicalinfo.html

Fabricante Canadence

www.leaderfan.com

Ventiladores Industrias

www.fansandblowers.com

Penn Ventilation

www.pennvent.com

Air Moviment and Control Association Associação com normas de ventiladores Continental fan

www.amca.org

Indutrial Ventilations Artigos, programas Software

www.indvent.org/articles.html

Twin City Fan Companies, Ltd. Informação técnica Calculo de dutos e perda de carga

www.tcaxial.com/tcaxial/index.html

Calculo de dutos e perda de carga

www.aardweb.com/tims-tools/airtools.htm

Ventiladores para computadores

www.comairrotron.com/ACFans/default.htm

www.otam.com.br

www.continental-fan.com

www.elitesoft.com/web/hvacr/heavent.htm

www.connel.net/freeware/download.shtml

Referência Bibliográficas • Ventilação industrial: Controle da Poluição, A. J. Macintyre. RJ, Ed. Guanabara, S.A, 1990. • Ventilação Industrial, C. A. Clezar. A. C.Ribeiro Nogueira., Ed. Da UFSC., 1999 • Instalações de Ar Condicionado, H. Creder. Ed. LTC. S.A., 2 Edição, 1985. • Tecnologia do Condicionamento de Ar, E. Yamae e Heizo Saito. Ed. Edgar Blucher Ltda., 1986. • Industrial Ventilation Workbook, D.Jeff Burton. Carr Printing, 1997. • Material SFM Unicamp. Disciplina de Sistemas Fluidomecânicos., 1999 • Manual Técnico da OTAM, 2001. • O Boletim Técnico No 8 da OTAM (Característica dos Sistemas de Ventilação e dos Ventiladores). Sistemas de Ventilação Industrial

Dimensionamento

17

ventilacao.pdf

Recommend Documents