Software para Dimensionamento de Rede de Dutos para Distribuição de Ar em Sistemas de Baixa Pressão pelo Método de Perda de Carga Constante
O software aqui apresentado foi desenvolvido tendo como objetivo constituir-se numa ferramenta de simples utilização, fornecendo de maneira rápida e precisa o dimensionamento da rede de dutos e a quantificação do material necessário à construção dos dutos e de seu isolamento térmico.
Foi concebido sobre plataforma Excel e constitui-se de duas planilhas, uma para dimensionamento dos dutos e cálculo da pressão estática e outra para cálculo do material necessário à sua construção e ao isolamento térmico. Cada linha das planilhas corresponde a um trecho de duto e se elas não forem suficientes para representar toda rede, as tabelas podem ser reproduzidas tantas vezes quantas necessárias.
Os títulos das colunas indicam seu preenchimento. Quando o preenchimento não é óbvio, posicionando-se o cursor sobre o título da coluna, aparecerão as instruções necessárias.
As cores das colunas, conforme indicam as instruções do título principal, têm o seguinte significado:
Brancas e Verdes – células a serem preenchidas pelo usuário;
Amarelas e Marrons – células calculadas e preenchidas pelo programa;
Azul – na Tabela de Dimensionamento, só deve ser preenchida a primeira célula da coluna. É o valor da velocidade inicial do ar.
Uso do Programa
Vamos tomar como exemplo a rede de dutos da figura abaixo:
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Planilha para Dimensionamento de Dutos de Ar
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– A primeira coluna, “Trecho”, indica o trecho de duto correspondente à respectiva linha;
– Na segunda coluna, “Vazão”, serão inseridas as vazões para cada trecho;
– A coluna seguinte, calculada pelo programa, indica o diâmetro do duto para a velocidade inicial
imposta;
– Se o duto for retangular, o usuário deve preencher a célula correspondente à altura do duto, na coluna
“Retângulo Equivalente” e o programa calculará sua largura com base no perímetro hidráulico;
– A coluna seguinte, “Velocidade”, preenchida pelo programa, indicará a velocidade do ar naquele trecho;
somente a 1ª célula (velocidade inicial) será preenchida pelo usuário.
– A coluna “Limitações”, visa facilitar o trabalho do calculista. Nos trechos em que há limitações, as
células devem ser preenchidas com valores da altura ou largura do duto para que, por exemplo, o mesmo
possa passar por um espaço limitado ou para que nele possa ser ligado um ramal ou uma boca de ar;
– Na coluna “Execução”, o projetista reescreverá as dimensões calculadas ajustando-as a valores
apropriados para fabricação;
– Na coluna “Atrito”, deverão ser preenchidas as células do campo “Correção” com os algarismos
indicados no título da coluna e o programa calculará os valores da perda de carga por unidade de
comprimento:
1 – chapa de aço galvanizada
2 – chapa de aço preta
3 – chapa de alumínio
4 – painéis de lã de vidro
5 – alvenaria
6 – duto flexível
7 – revestimento em feltro ou lã mineral
– As células correspondentes ao “Comprimento” deverão ser preenchidas com os comprimentos reais
medidos no projeto ou na obra;
– A coluna seguinte, “Singularidades”, pode ser preenchida escolhendo-se uma das duas opões:
1ª opção – Comprimento Equivalente (Σn) – cada célula deverá ser preenchida com a somatória do
número de vezes o diâmetro que equivale a todas singularidades do trecho.
2ª opção – Coeficientes de Perda de Carga (ΣC0) – cada célula será preenchida com a somatória dos
coeficientes de todas as singularidades do trecho.
O comprimentos equivalentes baseados no número de vezes o diâmetro e os coeficientes de perda de
carga podem ser obtidos nos manuais de ar condicionado e ventilação;
– A “Perda de Carga” nos dutos será calculada e preenchida pelo programa – o projetista deverá
considerar o circuito para o qual deseja calcular a perda de carga e só nos trechos desse circuito deixar
preenchidas as células correspondentes à “Correção”, na coluna “Atrito”. Se desejar calcular a perda de
carga para outro circuito, deverá criar uma cópia da planilha e marcar a “Correção” somente para os
trechos desse novo circuito;
– Na última coluna, o projetista deverá preencher as células correspondentes às “Perdas em
Singularidades” devidas, por exemplo, a bocas de ar, filtros, etc;
– Na última célula da última coluna, o programa preencherá o valor da perda de carga estática total, e
caberá ao projetista introduzir um Fator de Segurança, em %, caso achar adequado.
Balanceamento da rede de distribuição de ar
Para cada circuito, deverá ser criada uma cópia da planilha e calcular-se a perda de carga como explicado acima. Nessa cópia, será adotada velocidade inicial maior de forma a se obter perda igual ou próxima à do circuito crítico, tomando-se o cuidado para não exceder a velocidade máxima recomendada.
Planilha para Cálculo de Chapa e Isolamento
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– A primeira coluna, “Trecho”, indica o trecho de duto correspondente à respectiva linha;
– Na coluna “Duto”, serão copiados os valores da coluna “Execução” da planilha de Dimensionamento;
– Na coluna “Material”, deverão ser preenchidas as células do campo “Tipo” com os algarismos
indicados no título da coluna e o programa calculará a bitola da chapa naquele trecho:
1 – chapa de aço galvanizada
2 – chapa de aço preta
3 – chapa de alumínio
4 – painéis de lã de vidro
5 – alvenaria
6 – duto flexível
– Na coluna seguinte, “Comprimento”, serão preenchidos dois campos, comprimento do duto e
comprimento isolado. Se o duto for isolado em toda sua extensão, os dois valores serão iguais, ambos
medidos no projeto;
– A coluna “Repete” será preenchida com o número de vezes que aquele trecho será repetido no projeto;
– A coluna seguinte, “Chapa”, será preenchida pelo programa com a quantidade de chapa necessária à
construção daquele trecho de duto;
– Na coluna “Isolamento”, o campo “Tipo” será preenchido, conforme o tipo de instalação, com uma das
seguintes letras:
A – ar condicionado – dutos isolados
V – ventilação – dutos sem isolamento
P – pressurização de escadas – mantas isolantes com sobre passe de 10cm no sentido longitudinal e no
transversal;
– Ainda na coluna “Isolamento”, o campo “m²” será calculado e preenchido pelo programa e o campo
“mm” será preenchido pelo usuário com a espessura do isolamento, que será utilizada no caso de se
optar pela proteção externa;
– A coluna “Cantoneira” refere-se a Cantoneira Corrida usada quando o isolamento térmico do duto for
executado com placas rígidas de material isolante e, nesse caso, o campo “Aplicação” deverá ser
preenchido com a letra C. O campo “kg#26” será preenchido pelo programa e indicará a quantidade de
chapa de aço bitola 26 necessária à execução das cantoneiras corridas, com abas de5 cm.
– A última coluna, “Proteçãoem Chapa Galvanizada”, contém três campos:
“Bitola” – deverá ser preenchido com a bitola da chapa desejada;
“m²” e “kg” serão calculadas e preenchidas pelo programa e representarão a quantidade de material
necessário à execução da proteção.
– Na parte inferior da planilha o programa resumirá a quantidade de material necessário à construção dos
dutos, de sua proteção, das cantoneiras corridas e do isolamento térmico, e, para cada item, o projetista
poderá entrar com um fator, em porcentagem, que representará as perdas de material no processo de
fabricação e montagem.
Autoria: Walter Vaccaro – engenheiro mecânico, foi professor na FEI e na Escola Politécnica da USP, responsável técnico pela Consultermo desde 1974.
Bibliografia:
Hydraulics and Fluid Mechanics (E.H.Lewitt)
Fluid Mechanics (Frank White)
ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers Handbook
SMACNA – Low Pressure Duct Construction Standards
NBR-16401 (ABNT)
NBR-14880 (ABNT)
IT-13 (Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo)
Este artigo não poderá ser reproduzido sem a expressa autorização do autor.
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