24-09-2009
Noções de Ventilação
O que é a Ventilação
Cálculo do Caudal
Setembro de 2009
Cálculo da perda de carga
Tipos de Ventiladores
Selecção de ventiladores
LG 2009
Exaustão localizada
Exaustão dos pdc
Luiz Araujo
Normas
Luiz Araujo – 2009
1
Porquê ventilar ?
O ser humano requer QAI no ambiente onde está inserido. A QAI é afectada
pela própria actividade humana (metabolismo, actividade laboral).
Uma baixa QAI pode afectar a saúde do ser humano.
Um elevado teor de humidade é prejudicial aos materiais usados na construção
e é favorável ao desenvolvimento de bactérias .
O Sindrome do Edificio Doente é uma das consequências de baixa QAI.
Ventilar consiste em renovar o ar do interior dum edifício ou dum
compartimento. Ao renovar o ar está-se a diluir os contaminantes e a removêlos.
Luiz Araujo – ISEC -2009
2
Ventilação (RSECE)
Processo de renovação do ar , num dado espaço, por meios
naturais ou mecânicos (RSECE)
Ventilação mecânica – renovação do ar interior por extracção de ar do espaço (ar
de extracção) e insuflação de ar exterior ou de ar tratado numa mistura de ar novo
vindo do exterior e de ar de retorno utilizando um sistema de condutas e
ventiladores como propulsores do ar.
Ventilação natural - renovação do ar interior por ar novo atmosférico exterior
recorrendo apenas a aberturas na envolvente com área adequada, autocontroladas
ou por regulação manual, e aos mecanismos naturais do vento e das diferenças de
temperatura causadoras de movimentos de ar.
Ventilação híbrida - renovação do ar interior por ar novo atmosférico exterior
recorrendo a ventilação natural, sempre que as condições permitam caudais
suficientes de renovação, e a ventilação mecânica, quando a ventilação natural é
insuficiente de forma alternativa ou complementar. É caso comum ter a admissão de
ar exterior por meios naturais estimulada pela extracção mecânica de ar (exaustão).
Luiz Araujo – 2009
3
1
24-09-2009
VMC – Ventilação mecânica centralizada
NPNP-1037
1037--2
Sistema mecânico de extracção do ar dos locais constituído por
admissões de ar, aberturas de passagem de ar, bocas de extracção e
rede de condutas servido por ventilador de exaustão, colocado num
local diferente dos espaços a ventilar. Um mesmo edifício pode ter
várias redes, funcionando como um conjunto.
No caso deste sistema ter aparelhos a gás ligados toma o nome de
VMC-Gás
Luiz Araujo –2009
4
Outras aplicações da Ventilação
Ventilação Industrial
•Despoeiramento
•Exaustão localizada
•Transporte pneumático
Desenfumagem – Extracção dos fumos dum incêndio
Exaustão dos produtos da Combustão
Luiz Araujo – ISEC -2009
5
Luiz Araujo – 2009
6
Exaustão localizada
Consiste na captação do ar
poluido junto à fonte de
emissão.
As fontes poluidoras podem ser:
•Gases de escape automóvel,
•Fumos de soldadura,
•Manuseamento de solventes,
•Outras fontes
2
24-09-2009
Exaustão dos produtos da combustão (PdC)
PdC)
É feita pelo que se designa vulgarmente
“Chaminé”.
Os produtos resultantes da queima de
combustiveis, sólidos liquidos ou gasosos,
deve ser retirado do local onde são
produzidos pois além de prejudiciais ao ser
humano, não são reutilizaveis na combustão.
A exaustão dos pdc pode ser para aplicação:
•Individual,
•Colectiva
•Industrial
Luiz Araujo -2009
7
Ventiladores
AXIAIS
+ Caudal
+ Nivel ruído
- Pressão estática
CENTRIFUGOS
+ Pressão estática
- Caudal
- Nível de ruido
Luiz Araujo –2009
8
Ventiladores centrifugos
Pás avançadas
Pás recuadas
Ex: dupla entrada p/ cxs de
ventilação
Ex: ventiladores de cobertura
Menor velocidade para o
mesmo caudal
Mais compacto
Difícil limpeza
Maior rendimento
Curva de potência, mais plana
Máximo rendimento depois da
máxima pressão
Luiz Araujo – 2009
9
3
24-09-2009
Leis dos ventiladores
W = Q * ∆p / η
ρ1 p1 T 2
=
*
ρ 2 p2 T1
W- potencia em watts
Q – caudal em m3/s
∆p – aumento de pressão
η - rendimento
ρ1 – densidade de cálculo
ρ2 – densidade de base (1,2kg/m3)
p1 – pressão absoluta de cálculo
p2 – pressão absoluta de base (1,013bar)
T1 – temperatura absoluta de cálculo
T2 – temperatura absoluta de base (293,15)
10
Luiz Araujo – 2009
Leis dos ventiladores
Var. independentes
Variáveis dependentes
2
3
Q =Q *R *R
Q = Q * R * R * Rρ
p = p * R * R * Rρ
D,N,ρ
1
D,p,ρ
D
2
1
2
2
1/ 2
D
p
4
D,Q,ρ
5
p = p * R * R * Rρ
N
1
1/ 2
D
2
1/ 2
1
2
D
p
3
W = W * R * R * Rρ
1
N
N = N *R *R
2
D
N
1/ 2
* Rρ
2
W =W * R * R
1
2
3/ 2
D
p
4
3
D
Q
1/ 2
* Rρ
2
3
N = N *R *R
W = W * R * R * Rρ
D-diâmetro do impulsor; Q-caudal volumico; N-velocidade de rotação; p-pressão
estática; ρ –densidade; W – potência absorvida no eixo
R = D /D
R =N /N
R = Q /Q
R =p/p
Rρ = ρ / ρ
1
1
D
2
Q
1
D
2
N
2
Q
1
1
2
p
1
2
D
1
Q
1
2
2
2
11
Luiz Araujo –2009
(EN13779)
Conceitos de ar (EN13779)
ODA
SUP
IDA
TRA
ETA
RCA
EHA
SEC
LEA
INF
MIA
Ar
exterior
Insuflação
Ar
interior
Ar
transferido
Extrac
ção
Retorno
Exaus tão
Recircu
lação
Fugas
Infiltração
Mistura
Qualidade do ar (EN13779)
1
2
3
4
Óptima
Boa
Média
Baixa
Sem poluição
Poluição moderada
Poluição elevada
Poluição muito alta
Luiz Araujo –2009
12
4
24-09-2009
Selecção de filtros
Ar Exterior
ODA 1
Ar limpo
ODA 2
poeiras
ODA 3
gases
ODA 4
Poeiras e gases
ODA 5
Cont. elevada
F8
F5+F7
F8
F5+F8
F5+FG+F9
F7
F7
F7
F7
F5+F7
Recomendação
Mínimo
Qualidade de ar interior
Qualidade do ar
Exterior
ODA1
ODA2
ODA3
IDA1
IDA2
IDA3
IDA4
F9
F7+F9
F7+GF+F9
F8
F6+F8
F7+GF+F9
F7
F5+F7
F5+F7
F5
F5+F6
F5+F6
URE
F6 ou mais
13
Luiz Araujo – ISEC -2009
Eficácia da Ventilação
Mistura
Entrada superior + saída superior
Displacement
Entrada superior + saída inferior
Entrada inferior + saída superior
Temperatura de insuflação – temperatura interior
<0 ef 0.9 a 1 arref.
0 a2 ef 0.9
2 a 5 ef 0.8
>5 ef 0.4 a 0.7 aquec
< -5 ef 0.9 arref
0 a -5 ef 0.9 a 1
> 0 ef 1 aquec
>2 ef 0.2 a 0.7 aquec
0 a 2 ef 0.7 a 0.9
<0 ef 1.2 a 1.4 arref
Luiz Araujo – ISEC -2009
14
Cálculo do Caudal
O caudal (volúmico) de ar é o volume de ar movimentado por unidade
de tempo.
Exemplo : m3/h, m3/s, l/s
O caudal (mássico) de ar é a massa de ar movimentada por unidade de
tempo.
Exemplo : kg/h, kg/s, g/s
O caudal de ar pode ser determinado por 2 vias:
•Função da ocupação do local (conforto)
•Função da actividade do local (Industria)
Luiz Araujo -2009
15
5
24-09-2009
Caudal função da ocupação
Consultar tabelas com o caudal de ar por ocupante, (ou caudal por
área de chão),
Multiplicar o número de ocupantes pelo caudal previsto por
ocupante (ou multiplicar a área do recinto pelo caudal previsto
por unidade de área),
Obtém-se o caudal mínimo necessário,
Aplicar o coeficiente de eficâcia da ventilação (entre 0,4 e 1) e
obtém-se o caudal necessário .
Luiz Araujo -2009
16
Caudal função da actividade
Consultar tabelas com o número de renovações por hora (RPH)
para o local,
Calcular o volume do compartimento a ventilar,
Multiplicar o volume do compartimento pelo número de RPH,
Obtém-se assim o caudal mínimo necessário,
Aplicar o coeficiente de eficâcia da ventilação (entre 0,4 e 1) e
obtém-se o caudal necessário .
Luiz Araujo – 2009
17
Perda de carga (pdc) da instalação
Um sistema de ventilação é composto pelo ventilador, as condutas e
respectivos acessórios, e os equipamentos de difusão/captação do ar.
A resistência que o ar sofre para vencer uma rede de condutas chamase perda de carga da instalação e mede-se em Pa, mmca, etc.
Estas perdas de carga podem ser do tipo continuo – fricção ao longo
das paredes da tubagem, ou do tipo localizado – resultantes das
mudanças de direcção
Além da perda de carga na tubagem (perdas continuas e localizadas)
há que contabilizar também a pdc em filtros, grelhas de
admissão/insuflação de ar, baterias de resistências etc.
Luiz Araujo – 2009
18
6
24-09-2009
Cálculo da pdc da instalação
Pode ser determinado por 3 processos:
Velocidade constante
Recuperação
Pdc constante
Luiz Araujo – 2009
19
Cálculo das perdas de carga em
tubagem de ar
Velocidade constante – Pouco utilizado em AVAC. Escolhese um valor para a velocidade e calcula-se a secção das
condutas para essa velocidade. Deve ser aplicado apenas
em extracção para evitar a deposição de pós ou gorduras
ou outras impurezas. Aplica-se em despoeiramento.
Calcula-se a pdc por conduta e acha-se o total do
tramo mais desfavoravel.
Luiz Araujo – 2009
20
Cálculo das perdas de carga em
tubagem de ar
Redução da velocidade ou recuperação estática – é o
mais complicado, preciso e económico do ponto de vista da
energia. Começa-se com a velocidade à saída do ventilador
e vai-se reduzindo a velocidade à medida que nos
aproximamos dos terminais de difusão. Com a velocidade e
o caudal calcula-se a secção e a pdc. Somando as pdc do
tramo mais desfavoravel obtém-se a pressão
necessária do ventilador
Luiz Araujo – 2009
21
7
24-09-2009
Cálculo das perdas de carga em
tubagem de ar
Perda de carga constante – é o mais utilizado pela relativa
simplicidade de aplicação. Escolhe-se um valor de pdc/m e
vão-se determinando as secções mantendo a pdc/m.
Multiplica-se a pdc/m pelo comprimento total
(comprimento da tubagem + comprimento equivalente dos
acessórios ) para cada um dos tramos e escolhe-se o de
maior perda de carga.
Luiz Araujo – 2009
22
Cálculo do diâmetro inicial da conduta
Escolhido o método (pdc constante) e determinado o
caudal estipula-se uma velocidade máxima
normalmente inferior a 6m/s
No gráfico de pdc escolhe-se o diâmetro inicial e verificase a pdc por metro linear de conduta
Multiplicando a pdc/m pelo comprimento da tubagem e
somando as restantes pdc nos diversos equipamentos
obtém-se a pdc da instalação.
Luiz Araujo – 2009
23
Selecção do ventilador
O caudal e a pressão são dois parâmetros fundamentais para a
selecção do ventilador.
A curva característica do ventilador deve ser ligeiramente superior
ao ponto de funcionamento da instalação.
A selecção do ventilador deve ser criteriosa pois muito dificilmente se
encontrará no mercado um ventilador que forneça exactamente o caudal
pretendido à pressão desejada.
Ventilador subdimensionado – não é suficiente para o fim desejado
Ventilador sobredimensionado – é mais caro, poderá provocar maior ruído
na instalação, consome mais energia
Luiz Araujo – 2009
24
8
24-09-2009
Dimensionamento da tubagem de ar
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Determinar o caudal total em função das necessidades de cada
compartimento;
Fazer o traçado da tubagem, o mais equilibrado possível;
Calcular a pdc usando um dos métodos já vistos. Não esquecer
cada uma das pdc localizadas (curvas, tês , filtros, grelhas, tubo
flexível, rcf, etc);
Escolher o tramo mais desfavorável;
A pressão estática do ventilador deve ser ligeiramente
(coeficiente de segurança) superior ao calculado;
Caso se pretenda usar conduta rectangular, calcular a secção
equivalente .
Luiz Araujo – 2009
25
Diagrama de perdas de carga em tubo
circular de chapa galvanizada
Luiz Araujo – 2009
26
Luiz Araujo – 2009
27
Diâmetros e
secções
equivalentes
9
24-09-2009
Comprimento equivalente de acessórios
para tubo circular
Luiz Araujo – 2009
28
Comprimento equivalente em
acessórios para conduta rectangular
Luiz Araujo – 2009
29
Utilização da régua de cálculo
Exemplo 1:
Qual o diametro duma conduta
para transportar 10000m3/h de
ar considerando 5m/s como
velocidade máxima ?
Qual a pdc/m ?
Exemplo 2:
Qual o máximo caudal de ar que
pode passar numa conduta diam.
560mm admitindo 6m/s como
velocidade máxima.
Qual a pdc/m ?
Dimensões em rectangular
Luiz Araujo – ISEC -2009
30
10
24-09-2009
Curva do ventilador
Luiz Araujo – 2009
31
Luiz Araujo – ISEC -2009
32
Exemplo de aplicação
Ventilador para
Caudal = 500m3/h
Pressão = 10mmca (100Pa)
Selecção do ventilador
Luiz Araujo – 2009
33
11
24-09-2009
Selecção do ventilador
Luiz Araujo – 2009
34
Selecção do ventilador
Luiz Araujo – 2009
35
Custos//benefícios energéticos
Custos
Custos energéticos associados à renovação do ar
CTr=0.34*V*Δt
em que: CTr em W, V em m3/h
Freecooling – arrefecimento utilizando a entalpia do ar
V= Ct/0,34*Δt
em que: V em m3/h , CTr em W
Luiz Araujo – 2009
36
12
24-09-2009
Válvulas de extracção
Luiz Araujo – ISEC -2009
37
Luiz Araujo – 2009
38
Luiz Araujo – ISEC -2009
39
Difusão
13
24-09-2009
Grelhas de fachada
Luiz Araujo – ISEC -2009
40
Luiz Araujo – 2009
41
Luiz Araujo – 2009
42
Tubo Spiro e Spiroval
Tubo Spiro
Comprimento standard 3m
Aplicações:
É o tubo para ar mais utilizado tanto
em Ar condicionado como em
Ventilação.
Diâmetros correntes em Portugal: 80,
100, 150 (160),175 (180), 200, 250,
300 (315), 350, 400, 450 etc
Vantagens: baixo custo, rapidez de
fabrico, facilidade de montagem,
acessórios disponíveis.
Desvantagens: nalgumas aplicações a
forma
14
24-09-2009
Curvas para tubo
spiro
Luiz Araujo – 2009
43
Tubo Spiroval
É o tubo
tuboSpiro
Spiro após sofrer umaexpansão
uma expansão para dar
daraa forma
achatada
Comprimento standard 3m
Aplicações:
É um tubo utilizado tanto em Ar condicionado como em Ventilação.
Vantagens: a forma achatada, relativa rapidez de fabrico.
Desvantagens: custo da tubagem mas sobretudo dos acessórios. Dificil
de rectificar em obra.
Luiz Araujo – 2009
44
Tubo calandrado
Tubo circular com costura longitudinal.
Apresenta menos pdc que o spiro.
Como a união entre tubos e acessórios é feita topo a
topo, não há irregularidades internas, reduzindo assim a
rugosidade e a acumulação de detritos.
Usa-se em despoeiramentos.
O seu custo é mais elevado que o do spiro.
Luiz Araujo – 2009
45
15
24-09-2009
Conduta rectangular
Comprimento e secção feita à medida
Aplicações:
Muito utilizadas em Ar condicionado e
em Ventilação.
Vantagens: pode ter a forma desejada,
relativa facilidade de montagem,
facilmente rectificada em obra.
Desvantagens: preço elevado,
morosidade.
Luiz Araujo – 2009
46
Perfil para união de condutas
rectangulares
Luiz Araujo – 2009
47
Luiz Araujo – 2009
48
Aplicação do perfil
16
24-09-2009
Acessórios usados na tubagem de ar
Luiz Araujo – 2009
49
Condutas em material isolante
CLIMAVER – Aglomerado de lã de
vidro, actualmente com
revestimento em pelicula de
aluminio.
P3-PITRE – Poliuretano com
revestimento em pelicula de
alumínio.
Leve, fácil de trabalhar.
Leve, fácil de trabalhar
São vendidas em placa. A construção decorre no local de montagem. As
ferramentas utilizadas são principalmente as de corte.
Luiz Araujo – 2009
50
Tubos Flexíveis para ar
Os tubos flexíveis, permitem com facilidade fazer a ligação entre condutas e os
terminais de difusão. Devem ser usados com bom senso, pois a perda de carga
introduzida é elevada. Comprimento máximo 1,5m.
Podem ser Isolados termicamente, Isolados térmica e acusticamente ou não
isolados.
KOMBI (sem isolamento)
ALU (sem isolamento)
ISO (com isolamento)
PVC (sem isolamento)
Luiz Araujo – 2009
51
17
24-09-2009
Ligação da
conduta ao
difusor usando
tubo flexível
Luiz Araujo – 2009
52
Suspensões para tubagem de ar
Luiz Araujo – 2009
53
Luiz Araujo – 2009
54
Suporte de condutas
18
24-09-2009
Registos de Caudal – permitem equilibrar os ramais
IRIS
MULTILÂMINAS
BORBOLETA
55
Luiz Araujo – 2009
Isolamento para tubagem de ar
Lã de Vidro
Lã de Rocha
Pinos
Luiz Araujo – 2009
RSECE
56
ANEXO III
Espessuras mínimas de isolamento
Condutibilidade
de 0,040W/m.K
Condutas e acessórios
Ar
•Quente
•Frio
Espessura
•20mm
•30mm
3- Quando os componentes estiverem instalados no exterior,
devem ser adicionados 20mm à espessura (fluidos frios) quando
D>60mm e 10mm nos restantes casos (fluidos quentes ou frios)
4- Quando o fluido estiver a temperatura < interior evitar a
formação de condensações.
Luiz Araujo – 2009
57
19
24-09-2009
RSECE – Artigo 19º
Condução e manutenção de instalações
…….
Portas de Visita
f) A periodicidade das operações
de manutenção preventiva e de
limpeza;
7-Todos os equipamentos
componentes das instalações de
climatização têm de estar
acessíveis para efeitos de
manutenção, assim como as
portas de visita para inspecção e
limpeza das redes de conduta, se
existirem.
Localização segundo
EN12097:2006
58
Luiz Araujo – 2009
RSECE
ANEXO XIV
Ensaio de recepção de instalações
1-….
b) Estanqueidade da rede de condutas: as perdas na rede de condutas tem de
ser inferiores a 1,5l/s*m2de área de conduta quando sujeitas a uma pressão
estática de 400Pa. O ensaio pode ser feito em primeira instância a 10% da
instalação, escolhida aleatóriamente. Caso o ensaio da primeira instância não
seja satisfatório, o ensaio da segunda deve ser feito em 20% da instalação,
também escolhidos aleatóriamente, para além dos 10% iniciais. Caso esta
segunda instancia também não satisfaça o critério pretendido todos os ensaios
seguintes devem ser feitos a 100% da rede de condutas.
c) Medição de caudais de ar e de água: em cada componente do sistema, para
o que devem ser previstos em projecto os acessórios que permitam estas
medições de forma prática e precisa.
d)Medição da temperatura e da humidade relativa (nos circuitos de ar ): em
complemento do numero anterior
Luiz Araujo – 2009
59
EN 1507
1,326486 l / s /m²
0,442162 l /s /m²
0,147387 l /s /m²
Luiz Araujo – 2009
60
20
24-09-2009
Fitas e Vedantes para tubagem de ar
A fita de aluminio usa-se no isolamento
A fita de pano e a de PVC usa-se na
vedação das uniões de conduta.
A fita autovulcanizante pode ser usada
no exterior e assegura a estanquidade
da conduta
Fita de vedação para utilizar nos
aros em perfil
Mastique para a vedação da
união das condutas
61
Luiz Araujo – 2009
RSECE – Artigo 14º
18- É obrigatória a especificação no
projecto de todos os acessórios que
permitam uma fácil monitorização e
manutenção preventiva dos sistemas.
Toma de pressão
Toma de medição
Fumos
Luiz Araujo – 2009
62
Luiz Araujo – 2009
63
Condutas texteis
21
24-09-2009
Condutas texteis
As condutas texteis surgiram inicialmente na refrigeração industrial dada
a sua uniformidade em difusão. Colocadas no tecto difundem o ar frio
a baixa velocidade e permitem uma boa homogeneização da
temperatura interior.
Actualmente, usam-se também na Industria em geral, em escritórios,
supermercados, piscinas etc.
É possivel o aquecimento através de furos que projectam o ar à distância
pretendida.
Vantagens: Leves, económicas, fáceis de lavar, fazem a condução e a
difusão do ar. Implicam bom planeamento da obra.
Desvantagens: não fazem aspiração, menos aerodinâmicas que as
condutas metálixas, não podem ser rectificadas em obra.
Luiz Araujo – 2009
64
Condutas texteis
Material:
Suspensão
Permeável
Simples
Impermeável
Dupla
Tripla
Difusão:
Material para suspensão
Sem furos
•
Cabo
Com furos
•
Perfil plástico
Membrana
•
Perfil de alumínio
Luiz Araujo – 2009
65
Braços de exaustão localizada
Luiz Araujo – 2009
66
22
24-09-2009
Chaminés
Caso particular das condutas:
Destinam-se à evacuação dos produtos da combustão.
Podem ser de parede simples ou de parede dupla.
Materiais utilizados:
Aço AISI 304 – para o interior (gás) ou para o exterior
Aço AISI 316 – quase exclusivamente para o interior (chaminés
policombustível)
Alumínio – para revestimento exterior apenas, e ligação de caldeiras
Tem o interior liso, nas de qualidade não há costura longitudinal mas
soldadura, vem isoladas de fábrica, absorvem as dilatações.
Podem ser estanques ou não. Podem ter diversas certificações é
exigida marcação CE
Luiz Araujo – 2009
67
Luiz Araujo – 2009
68
Chaminés
Bibliografia
Rectangular Duct Industrial construction standards 1984
HVAC Duct construction standards 1985
HVAC Air Duct LeakageTest Manual 1985
ASHRAE FUNDAMENTALS 2005
DL 79/2006 RSECE
A Limpeza nos Sistemas deVentilação 2007
Requisitos de Higiene para Sistemas e Equipamento de Ar
Condicionado 2007
Manual de Aire Acondicionado 2009
Luiz Araujo – ISEC -2009
69
23