Programa de Dimensionamento de Dutos

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:

Dutos

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Planilha para Dimensionamento de Dutos de Ar

 Planilha de Dutos

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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

Dutos

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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)

 

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