Você pergunta qual deve ser a velocidade do ar no duto, e eu responderei: de 0,3 a 30,0 m/sO valor depende do tipo de ventilação, dos componentes e dos fatores operacionais.
Neste artigo, discutirei o impacto da seção transversal dos dutos nas taxas de fluxo de ar. Explorarei sistemas de ventilação natural e mecânica para edifícios residenciais, públicos e industriais. Também responderei a perguntas frequentes.
- A influência da seção transversal do duto na velocidade do ar
- Dutos de ar retangulares
- Dutos de ar circulares
- Dutos de ar com indução natural e mecânica
- Dutos de ventilação natural
- dutos de ventilação mecânica
- Dutos de ar para edifícios de diversas finalidades.
- Edifícios residenciais e públicos
- Armazéns e produção
- Sistemas e aspirações locais
- Ventilação de fumaça
- Qual a relação entre velocidade e desempenho da ventilação?
- Respostas às perguntas mais frequentes
- Materiais em vídeo
A influência da seção transversal do duto na velocidade do ar
O tamanho e o formato do duto afetam a velocidade do fluxo de ar em sistemas de ventilação. Esses parâmetros do duto de ventilação são frequentemente chamados coletivamente de seção transversal.
Os engenheiros que desenvolvem um projeto de ventilação começam por analisar a disposição da fiação interna dentro do edifício e calcular o comprimento de cada seção.
O comprimento dos dutos e o número de curvas com diferenças de diâmetro afetam o fluxo de ar na rede de distribuição. Com um diagrama e as vazões especificadas para cada seção, os engenheiros determinam a seção transversal do duto.
Os dutos de ventilação são acessórios de formato redondo ou retangular. A chapa metálica galvanizada é um material comummente utilizado. Os fabricantes também produzem dutos em aço inoxidável e plástico.
Em edifícios altos mais antigos, os dutos de utilidades comuns são feitos de tijolo, bloco de concreto, gesso e alvenaria aparente. Dutos de borracha são usados em aplicações específicas.
A utilização de diferentes materiais permite que os dutos de ventilação sejam adaptados às condições de funcionamento. Um tubo de plástico saindo da coifa da cozinha, por exemplo, é esteticamente agradável.
Os perfis metálicos são adequados para áreas com elevadas cargas operacionais e mecânicas externas.
Plástico, aço galvanizado, aço inoxidável e outros materiais possuem cada um sua própria classificação de rugosidade superficial. Essa classificação afeta a velocidade do fluxo de ar.
Os engenheiros levam em consideração a rugosidade das paredes internas do duto de ventilação. Os dados tabulares para os cálculos estão disponíveis gratuitamente.
| Material para dutos de ar | Coeficiente de rugosidade (K, mm) |
| Metal | 0,1 |
| Plástico, vinil | 0,1 |
| Gesso de escória | 1 |
| Concreto de cinzas | 1,5 |
| Alvenaria sem reboco | 5-10 |
| Alvenaria com reboco | 3-6 |
| Gesso aplicado na malha | 10 |
| Borracha | 0,006-0,01 |
Dutos de ar retangulares
Os dutos retangulares são projetados para aplicações específicas. Seu uso limitado se deve a dois fatores:
- O canal retangular apresenta baixas características aerodinâmicas.
- Em comparação com um tubo redondo, um duto retangular é mais difícil e caro de fabricar.
Uma caixa retangular suporta menos pressão do que um tubo redondo. A vantagem é que as paredes planas permitem que os dutos sejam instalados sob o forro do teto ou dentro de estreitos poços de ventilação.
O tamanho padrão das peças moldadas é regulamentado. GOST R 70349-2022Ao projetar sistemas de ventilação utilizando dutos retangulares com seções transversais não padronizadas, a relação de aspecto dos dutos de ar não deve exceder 1:4. Para sistemas de ventilação natural, a relação de aspecto dos dutos retangulares é limitada a 1:2.
Ao projetar sistemas de ventilação, os engenheiros determinam a velocidade do ar permitida com base nos seguintes fatores:
- nível admissível de ruído aerodinâmico de acordo com SP 51.13330.2011;
- Indicador admissível de perda de pressão operacional na rede de ventilação.
A velocidade do ar em um duto retangular é calculada usando a fórmula: V = C x 1.000.000 / (3600 x L x A).
Sob o significado L Substitua a taxa de fluxo de ar especificada pelo projeto para uma área específica, medida em m³.3/hora. Valor W, H – largura e altura das paredes de um canal retangular (mm).
Dutos de ar circulares
Os dutos de ar circulares são maiores que os retangulares, o que torna a instalação mais complexa. O sistema de distribuição ocupa mais espaço, mas oferece melhor desempenho aerodinâmico.
O nível de ruído do fluxo de ar é menor em comparação com um duto retangular. Um duto circular pode suportar maior pressão interna e cargas mecânicas externas do que um duto retangular.
A tecnologia de dutos cilíndricos é mais barata de fabricar. Os tubos são mais fáceis de instalar, pois são fixados às estruturas do edifício. Essas vantagens operacionais tornaram os componentes de formato circular populares em sistemas de ventilação.
Quando os cálculos de ventilação são feitos para dutos retangulares, mas o uso de tubos redondos é permitido, utiliza-se o termo diâmetro equivalente.
A intercambialidade de dutos de ar de diferentes formatos e diâmetros é determinada por: D = 2AB/(A + B)Os valores de A e B representam os lados de uma caixa retangular (largura e altura).
Para um duto retangular, o termo "equivalente" refere-se ao diâmetro nominal do duto de ar no qual as perdas de pressão operacional devido ao atrito são iguais. Para evitar cálculos complexos de intercambialidade, na prática, tubos circulares são preferidos no desenvolvimento de projetos de ventilação.
Os parâmetros aerodinâmicos das redes de distribuição de energia são calculados utilizando software especializado, com base em dados tabulares de livros de referência. Os cálculos de pressão dinâmica são baseados em diagramas com uma margem de erro de 3 a 5%.
A fórmula matemática para a velocidade do ar em um duto circular é a seguinte: V = L x 4 x 1.000.000 / (3600 x 3,14 x d2).
O valor L é a vazão de ar especificada pelo projeto para um trecho da tubulação, medida em m³.3/hora. O valor d refere-se ao diâmetro interno do tubo.
Dutos de ar com indução natural e mecânica
As redes de ventilação apresentam velocidades de fluxo de ar que variam de 0,3 a 30,0 m/s. O ar é transportado mecanicamente ou naturalmente. As normas de ventilação foram desenvolvidas com base no espaço específico, na área e no número de ocupantes.
Os documentos regulamentares não fornecem números precisos para manter a velocidade recomendada da rede de ventilação.
O parâmetro é determinado pelos engenheiros durante o desenvolvimento do projeto e depende de:
- categorias de estruturas arquitetônicas;
- a finalidade prevista do edifício e das instalações separadas;
- Secção transversal e material dos condutas de ventilação;
- presença de isolamento nos dutos de ventilação;
- número de elementos moldados;
- presença, quantidade de ajustes e unidades de aceleração.
São levados em consideração fatores secundários específicos do objeto de ventilação.
Dutos de ventilação natural
Os sistemas de ventilação natural movimentam correntes de ar de acordo com as leis da física, sem o uso de ventiladores. A circulação é criada pelas diferenças de temperatura e pressão.
O ar quente dentro do cômodo é direcionado para cima e expelido para o exterior através do duto de exaustão. O ar frio entra no cômodo por uma entrada de ar localizada na parte inferior da parede.
Os dutos de ventilação natural eram instalados anteriormente em prédios de apartamentos mais antigos. Atualmente, são utilizados em residências particulares e áreas de serviço.
A velocidade do movimento do ar depende mais de fatores naturais do que da influência humana. Em condições de ausência de vento, as correntes de ar podem estar ausentes ou invertidas.
Não foram desenvolvidos documentos regulamentares. Existem livros de referência que fornecem recomendações para padrões de velocidade do ar em dutos de aspiração natural:
- Redes eólicas com defletor e pressão de 5-6 Pa têm uma faixa de velocidade de 1-1,5 m/s.
- Redes gravitacionais em diferenças de temperatura 5OUm fluido com temperatura de cor verde (C) e pressão de 3-4 Pa apresenta uma faixa de velocidade de 0,5 a 1,5 m/s.
Dentro dos dutos de exaustão comuns de edifícios com 4 a 12 andares, a uma pressão de 6 Pa, a velocidade natural do ar no duto atinge 2 m/s. As faixas de velocidade para outras seções de ventilação são mostradas na tabela.
| Unidade de ventilação | Vazão recomendada (m/s) |
| Grelhas de ventilação | 0,3-0,6 |
| Dutos de ar verticais | 0,5-1 |
| Canais de coleta horizontais | 0,6-0,8 |
| Capuzes | 1-1,5 |
Os livros de referência não contêm recomendações sobre taxas de fluxo de ar para edifícios altos com mais de 12 andares e uma diferença de temperatura de 6OC. Os engenheiros calculam o indicador individualmente usando um esquema ampliado.
dutos de ventilação mecânica
Um sistema de distribuição de ar onde o ar é movimentado pela força de ventiladores é chamado de sistema forçado ou mecânico. A velocidade do fluxo de ar depende da potência do motor e da seção transversal dos dutos de ar. O ambiente tem pouco efeito sobre a intensidade do movimento mecânico do ar.
As redes de serviços públicos são muito procuradas para novos edifícios residenciais multifamiliares e residências particulares. A ventilação mecânica é projetada para empresas, edifícios públicos e fazendas agrícolas.
- Durante a fase de projeto de ventilação, os engenheiros utilizam o método da velocidade admissível. A velocidade ótima é usada como base. Para determinar o parâmetro de operação, a seção transversal do duto e a perda de carga são calculadas para cada seção da rede.
- O método da pressão dinâmica é utilizado na fase de projeto ou durante o estudo de viabilidade de uma rede de ventilação. Baseia-se na perda de pressão por metro linear da seção transversal do sistema. Após determinar a vazão de ar ideal, calcula-se a seção transversal do duto.
Dos dois métodos para determinar a velocidade do ar, o método da pressão dinâmica simples é considerado aproximado.
Dutos de ar para edifícios de diversas finalidades.
A finalidade de uma estrutura arquitetônica não é definida por seu nome genérico. Um edifício residencial é considerado um prédio de apartamentos, seja ele individual ou com múltiplos apartamentos.
Um edifício público pode incluir um escritório, uma loja ou uma biblioteca. Os engenheiros projetam sistemas de ventilação para cada edifício com base em sua finalidade específica.
Edifícios residenciais e públicos
O nível de ruído aerodinâmico é proporcional à velocidade do ar nos dutos. O nível de potência sonora é calculado pela fórmula: Lw = 10 + 50 log (v) + 10 log (A). O valor de v é a velocidade do ar (m/s). O valor de A é a área da seção transversal do duto de ventilação.
A tarefa do engenheiro projetista é determinar as vazões dentro dos dutos para que o sistema de ventilação proporcione a troca de ar necessária sem exceder o nível de ruído aerodinâmico permitido. A localização do sistema de ventilação é levada em consideração.
Vamos tomar como exemplo um espaço residencial. A taxa de fluxo de ar recomendada dentro de caixas retangulares sob um teto suspenso é de 5 m/sSe os canais forem instalados por toda a sala, o indicador será reduzido a 2 m/sPara dutos de ar circulares, recomenda-se utilizar outros valores de velocidade. 3 e 4 m/s respectivamente.
Tomando como exemplo um edifício público, considere uma loja, uma sala de aula ou uma sala de conferências. A taxa de fluxo de ar recomendada dentro de dutos retangulares sob um teto suspenso é de 8 m/sPara canais instalados em todo o imóvel, o valor é reduzido a 7 m/sPara dutos de ar circulares, os valores de velocidade recomendados são: 8 e 6 m/s respectivamente.
Armazéns e produção
A ventilação dos armazéns e instalações de produção foi projetada para ser mecânica. Não há restrições quanto à velocidade do ar.
O nível de ruído aerodinâmico gerado pelos fluxos, combinado com o ruído industrial, não deve exceder os padrões estabelecidos. Exemplos recomendados estão disponíveis gratuitamente e podem ser encontrados na tabela.
| Nome do objeto | Vazão recomendada (m/s) |
| Armazém sem presença humana permanente | 16-20 |
| Um armazém com pessoas trabalhando constantemente. | 10-14 |
| Oficina com estações de trabalho | 14-22 |
| Instalações secundárias | 10-12 |
| Vestiário, sala de descanso para funcionários | 8-10 |
Sistemas e aspirações locais
Quando as concentrações de poeira em sistemas locais e de aspiração excedem 0,01 kg/kg, os engenheiros calculam os dutos de ar utilizando o método da pressão dinâmica. Em outros casos, utiliza-se o método da velocidade do ar permitida, baseado na velocidade do ar ideal.
Sistemas locais e sistemas de aspiração normalmente mantêm um fluxo de ar de alta velocidade. Redes curtas têm um número limitado de nós que criam resistência.
A velocidade do ar é mantida acima da velocidade das partículas do material transportado, evitando o acúmulo de sedimentos nas paredes do canal. A velocidade média do ar varia entre 15 e 30 m/s.
Para obter cálculos precisos, os engenheiros utilizam livros e tabelas de referência do departamento.
| Objetivo e aspiração do sistema | Velocidade de fluxo (m/s) |
| Para sólidos a granel | 12-20 |
| Para umidade e ar quente | 12-16 |
| Para poeira e substâncias gasosas | 14-16 |
| Para a estação de soldagem | 8-14 |
| Para equipamentos de marcenaria | 16-20 |
| Para equipamentos de lixamento | 18-22 |
| Para banhos químicos | 6-8 |
Ventilação de fumaça
A taxa média de fluxo de ar para ventilação de fumaça é de 15 a 20 m/s. Este valor é calculado para a mistura ar-fumaça.
A temperatura dos gases de combustão em cada seção da rede é levada em consideração. Os engenheiros utilizam livros de referência e tabelas prontas para calcular as taxas de fluxo de massa.
| Seção da rede com temperatura dos gases de combustão de 300OCOM | Índice de velocidade mássica (kg/(s*m)2)) |
| Corpo da válvula | 8-10 |
| Canal vertical | 14-15 |
| Canal horizontal | 10-14 |
| Canal após o ventilador | 15-16 |
Qual a relação entre velocidade e desempenho da ventilação?
A rede de ventilação deve garantir a troca adequada de ar dentro do edifício, sem causar desconforto aos ocupantes devido a níveis excessivos de ruído. Normas sanitárias foram desenvolvidas para assegurar o alto desempenho da rede de utilidades.
A velocidade do ar recomendada em ambientes internos é de 0,3 m/s. É permitido exceder esse padrão em até 30% durante reformas. Grandes armazéns, instalações de produção e garagens geralmente possuem dois sistemas de ventilação, distribuindo a carga igualmente.
Exemplo de níveis mínimos e máximos de ruído para hospitais: durante o dia – 35-50 dB, e à noite – 25-40 dB. Para instalações residenciais, outros limites são definidos: durante o dia – 40-55 dB, à noite – 30-45 dB.
Além das ondas sonoras, as vibrações dos dutos de ventilação também podem causar desconforto. Isso pode ocorrer devido a conexões soltas, dutos estreitos e outros fatores.
Com o aumento da velocidade do movimento do ar, a vibração do sistema também aumenta se a estrutura for projetada ou instalada incorretamente.
As normas relativas aos valores admissíveis de vibração local constam de manuais de referência para especialistas que projetam e colocam em funcionamento redes de ventilação acabadas.
A taxa de fluxo de ar afeta a taxa de troca de ar em um ambiente por unidade de tempo. Esse parâmetro é calculado usando a fórmula: N=V/WO valor V representa o volume de ar limpo que entra na sala em 1 hora. O valor W representa o volume da própria sala.
Padrões de multiplicidade predefinidos para vários tipos de instalações estão prontamente disponíveis em tabelas. Tomemos como exemplo um banheiro conjugado. 50 m³ são substituídos por hora.3 O ar e a vazão nos dutos de ar garantem que o parâmetro padrão seja atingido.
Respostas às perguntas mais frequentes
O parâmetro recomendado para instalações residenciais é de 0,3 m/s.
Valores recomendados: redes eólicas com defletor e pressão de 5-6 Pa – 1-1,5 m/s. Redes gravitacionais com diferença de temperatura de 5 °C e pressão de 3-4 Pa – 0,5-1,5 m/s.
Para fazer medições, utilize um anemômetro.
Coloque o sensor do anemômetro próximo à saída de ar, à distância recomendada pelo fabricante. O visor mostrará o resultado.
Conhecendo a vazão de ar (L) e a área da seção transversal (S) do duto de ventilação, calcule a velocidade do fluxo (V) usando a fórmula: V = L / 3600 × S. Para medir sem cálculos matemáticos, utilize um anemômetro.
