5-Ventilacao.pdf

8/11/2019 5-Ventilacao.pdf

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c Lopes da Cos ta (2012) -

Sistemas de Ventila cao em Climatiza cao

Objectivos : Renovacao de ar nos espacos, atraves da insuacao de

ar fresco (limpo e tratado termicamente) e extrac cao de ar viciado,extraccao de fumos, poeiras ou partculas em suspensao.


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Sistema de climatizacao unitario tpico.


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Problemas e Limita coes a ter em conta na sua concepcao: Atravancamento. Perdas de Carga. Velocidade. Nvel de rudo. Perdas e ganho de calor. Fugas. Equilbrio Economico

Custos de Instalacao.... em oposicao a ...Manuten cao + Consumo de Energia.

Outros factores a considerar:

Localizacao dos difusores Distribui caosatisfatoria do ar.

Protec cao anti-incendio(limita cao dapropagacao).


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Classica caoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Condutas de Insuacao :Ramais Difusores Ramais Principais

Baixa Velocidade Alta VelocidadeResidencias < 4 m.s 1 Locais Comerciais 6 a 12 m.s 1 > 12 m.s 1

Ind ustria 11 a 12 m.s 1 12 a 15 m.s 1

Condutas de Retorno e Extrac cao :

Residencias < 2 m.s 1

Locais Comerciais 8 a 10 m.s 1

Ind ustria 10 a 12 m.s 1

Fonte: Manual Carrier


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Classica cao - segundo PressaoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Esta classicacao baseia-se no ganho de pressao debitado peloventilador:

Ventiladores pBaixa Pressao Classe I < 90 mm c.a. ou 900 PaMedia Pressao Classe II 90 a 180 mm c.a. ou 900 a 1,8 kPaAlta Pressao Classe III 180 a 300 mm c.a. ou 1,8 a 3,0 kPa


Nota : Uma vez que nao estamos a tratar de sistemas debombagem de lquidos, nao e pratica comum analisar astransferencias de energia nestas instalacoes usando H s (alturas decoluna de uido); e pratica comum falar-se em p s.


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Tipos de VentiladoresSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Ventiladores CentrfugosPrevalencia ao p

Ventiladores AxiaisPrevalencia ao Caudal


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Tipos de Ventiladores - Vent. CentrfugosSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Pas voltadas para trasPrevalencia ao p

Pas votadas para a frentePrevalencia ao Caudal

Mais adiante, vamos estudar a razao deste comportamento.


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Tipos de Condutas - Forma da Sec caoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Oval

Circular

Rectangular


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Tipos de CondutasSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Circular RectangularOval

a

b

Mais favoravel em termos de...

Menores perdas de carga

Menores perdas termicas.

... devido a baixa relacaopermetro/sec cao.

Deve-se evitar b > 6a !Permite melhor aproveitamento deespaco:

S

S

Espaco disponvel em tectos falsos: tipicamente 40 a 50 cm (nunca menos que

25 a 30 cm).


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Factores EconomicosSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Existem uma serie de factores economicos que inuenciam oprojecto de um sistema de condutas:.

1. Custos da construcao:Forma e relacao das dimens oes da seccao.

Tipos de acessorio.Custos do Isolamento termico.2. Custos em funcionamento:

Perdas termicas ao longo da conduta.Perdas de carga.

3. Custos de Manutencao:Limpeza.Filtros.

. . .l o r ' - q I p r e ^ e .


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Factores Economicos - Perdas TermicasSistemas de Ventilacao em Climatizacao

As perdas termicas sao mais penalizantes para relacoes de formab/ a mais elevadas.

S

S

qq

S

qidealb

b

a

a

. . .l o r q I p r e; , . ' " . ." , " . : r . u ^\ L r . a / . p o - e : a r r ' o o e l n r ' c o L | d r

o

- e . a L a \ e d J ' r o n( '

r r 1 . o 1 p r J rdbL cn tormc dc nrz

L ' . ' . . , ' \ 4 p F \ r o r ' F r r o l ' ' o 't . . , . : ' - : -

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les ec.ror.lco se p-obabenelee. d' con-

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FA - ] o A L SF C O I . I O VO S Q I E I N F, U NEN EL SISTEMAD C O N D U C TO S

gl eorLilibrioent.e os precios dc coste y losd c \ o o . " c ' o nP u r - p r t o q u e n o d e b " p ' '; ' . ' ' . " ' " - n r ' o o e l ' p - d p o n : h

oara estblecer u buen sistema d distibucion'r,no .aaa nstaacin es disiinta de as demas'so Duedendarse regLsgenemcs pra seecco-"" t .;tt"*" ms decuado Los tactores queii'1.,y." "" eL peco .Le compra v gsros de ex

L Canancis o prdidas .1e clor en er con_

2. Reiacin cie dinensiores del 'on'luclo'

3. Prdidrs de cag en e conLucto4. Clase de acoPamientos

G a n a n c a s p e r d i d a sd e c a l o r

Tarto l.s ganancis cno ias prdidas d c1orer os con.luctos de iPlsiD y de :etorna pue'.1rn scr:osi..iabc3. Esic ocure, io s..i nr3

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e .i . Cuando recn erire . lado mavor i

e ado nencr de l scccin del conducloes srande, sc tiene ms ganancia 'le calo

p . : 1 " . p : " rcade de aire. El grlco3 in.icaesta c'

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da. irmi.a se de 0, k.al/h mC

iasanancia de cor clsminlye n 907o.


Baixas velocidades tambem favorecem as perdas termicas.

Isolamento termico .


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Factores Economicos - Isolamento TermicoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

O isolamento termico,embora constitua umcusto adicional dainstalacao, permite uma

reducao das perdastermicas ate 90% .

Vantagem adicional:Insonoriza cao .


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Factores Economicos - Custos de FabricoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Uma relacao de forma maiselevada (b/ a >> 1) geralmenteimplica maiores custos deconstru cao .b/ a elevado implica maiorsuperfcie de conduta

(parauma dada seccao); logo:

Maior quantidade dematerial .

Maior espessura de chapa ereforcos, para melhorar arigidez .

Maior quantidade deisolamento .



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Factores Economicos - Custos de FuncionamentoPerdas de CargaSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Uma relacao de forma maiselevada (b/ a >> 1) geralmenteimplica maiores perdas decarga .

O escoamento e mais afectadopela camada limite.

Forma Ideal: Conduta circular.



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Dimensionamento - Calculo de Perdas de CargaSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Perdas em Linha - Equacao de Darcy-Weisbach :

p = f LD

v 2

2...ou recurso a diagramas.

Perdas Localizadas :

p = C o v 2

2Existe uma extensa lista de valores de C o para a grandediversidade de dispositivos, registos, curvas, derivacoes, que sepode encontrar num sistema de ventilacao.


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Dimensionamento - Diam. em Condutas nao CircularesSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Condutas RectangularesHip otese 1 - Diametro Hidraulico:

D hidr = 4S

P =

2aba + b

Hip otese 2 - Diametro Equivalente - Q = Q :

D equiv = 1 .265 (ab )0 .6

(a + b)0 .2 - Equacao Teorica

D equiv = 1 .3 (ab )0 .625

(a + b)0 .25 - Baseada em resultados laboratoriais


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Dimensionamento - Diam. em Condutas nao CircularesSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Condutas Ovais

Hip otese 1 - Diametro Hidraulico:

D hidr = 4S

P

a

A

em que: S = a 2

4 + a (A a ) e P = a + 2( A a ).

Hip otese 2 - Diametro Equivalente - Q Oval = Q :

D equiv = 1 .55S

0 . 625

P 0 . 25


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Dimensionamento - Perdas de Carga LocalizadasSistemas de Ventilacao em Climatizacao

35.64 2005 ASHRAE HandbookFundamentals (SI)

SR5-14 Wye, Symmetrical, Dovetail, Qb /Qc = 0.5,Diverging

Ab

/ Ac

0.5 1.0

C b 0.30 1.00

Branches are identical: Qb1 = Qb2 = Qb, and C b1 = C b2 = C b

SR7-1 Fan, Centrifugal, Without Outlet Diffuser, Free Discharge

Ab / Ao 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

C o 2 .00 2.00 1.00 0.80 0.47 0.22 0.00

SR7-2 Plane Asymmetric Diffuser at Centrifugal Fan Outlet,Free Discharge

C o Values

A1/ Ao1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

10 0.51 0.34 0.25 0.21 0.18 0.1715 0.54 0.36 0.27 0.24 0.22 0.2020 0.55 0.38 0.31 0.27 0.25 0.2425 0.59 0.43 0.37 0.35 0.33 0.3330 0.63 0.50 0.46 0.44 0.43 0.4235 0.65 0.56 0.53 0.52 0.51 0.50

SR7-5 Fan Outlet, Centrifugal, SWSI, with Elbow (Position A)

Ab / Ao

C o Valu es

L/ Le0.00 0.12 0.25 0.50 1.00 10.00

0.4 3.20 2.50 1.80 0.80 0.00 0.000.5 2.20 1.80 1.20 0.53 0.00 0.000.6 1.60 1.40 0.80 0.40 0.00 0.000.7 1.00 0.80 0.53 0.26 0.00 0.000.8 0.80 0.67 0.47 0.18 0.00 0.000.9 0.53 0.47 0.33 0.18 0.00 0.001.0 0.53 0.47 0.33 0.18 0.00 0.00

p = C o v 2

2

Existe uma extensa lista de

valores de C o para a grandediversidade de dispositivos,registos, curvas, derivacoes, quese pode encontrar num sistemade ventilacao.

Exemplo: ASHRAE Handbook(2005).

d d


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Metodos de DimensionamentoSistemas de Ventilacao em Climatizacao

Existem varios procedimentos praticos para o dimensionamento dascondutas de uma instala cao:

Perda de Carga Constante .Pre-dene-se uma perda de carga linear (por metro de conduta)para toda a instala cao.

Metodo mais usual.

Mais adequado quando ventilador ja se encontra predenido.Recomendado para condutas de extrac cao.

Recupera cao Estatica .Consiste em fazer com que reduzindo a velocidade a entrada de cada tramo, o seu ganho de pressao estatica compense a perda no tramo anterior.

Metodo mais trabalhoso.Pode conduzir a seccoes muito grandes.Adequado para sistemas de alta velocidade.

Existem outros metodos na bibliograa (ex: T-Method Optimization - ver ASHRAE Handbook (2005)).

Di i D i d V il d


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Dimensionamento - Determina cao do VentiladorSistemas de Ventilacao em Climatizacao

O p a debitar pelo ventilador deve ser vericado tendo ematen cao o trajecto mais penalizante.O captulo 35 DUCT DESIGN do ASHRAE Handbook (2005) apresenta dois

exemplos detalhados deste procedimento:5 Schematic for Example 8


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Di i t D t i d V til d


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Dimensionamento - Determina cao do VentiladorSistemas de Ventilacao em Climatizacao

O p a debitar pelo ventilador deve ser vericado tendo ematen cao o trajecto mais penalizante.

ig. 16 System Schematic with Section Numbers for Example

Fig. 17 Total Pressure Grade Line for Example 8

Bibliograa e elementos para est do


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Bibliograa e elementos para estudo

Bombas e Instalacoes de Bombeamento - A. J. Macintyre

ASHRAE Handbook (2005)ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating andAir-Conditioning Engineers

Documents

5-Ventilacao.pdf