TM-182 REFRIGERAÇÃ ÇÃO O E CLIMATIZAÇÃ ÇÃO. Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos
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1 Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica TM-182 REFRIGERAÇÃ ÇÃO O E CLIMATIZAÇÃ ÇÃO Prof. Dr. Rudmar Serafim Matos
2 6.8 EXEMPLOS ILUSTRATIVOS Dimensionar a rede de dutos para atender a fitoteca de um centro de processamento de dados, cujo diagrama unifilar da rede de dutos está representado na (fig. 62). Conhecendo-se: - quantidade total de ar a ser insuflada = l /s; - quantidade de ar a ser insuflada por boca: 189 l /s, (10 bocas no total); - pressão a ser mantida nas bocas de insuflação: 1,2 mm c.a.; - quociente de curvatura: R/D = 1,25.
3 DIAGRAMA UNIFILAR DA REDE DE DUTOS
4 DIAGRAMA UNIFILAR DA REDE DE DUTOS
5 m 3 /h m 3 /h 680 m 3 /h 2,5 m/s DISTRIBUIÇÃO DE AR 5,6 5,5 5,0 4, m 3 /h 6,5 m/s m 3 /h 680 ISOMÉTRICO
6 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 1) Vazão de ar: De acordo com o cálculo da carga térmica: 6800 m 3 /h; Utilizando 10 bocas de insuflamento: 680 m 3 /h por boca. 2) Velocidade: Arbitrar uma velocidade para cada seção de acordo com a tabela 13 da NBR 6401; Descarga do ventilador: 9 m/s; Duto principal: 6,5 m/s. 3) Área dos diversos trechos: Trecho inicial (1, 2, 3) do duto principal: Q 6800 A = = = v ,5 2 0,29 m
7 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 4) Dimensão do duto retangular: Da tabela 15 obtêm-se a altura e a largura do duto. Para o trecho (1, 2, e 3) inicial do duto principal: ) Comprimento equivalente do trecho 2: Duto reto: 3 m; Curva sem guias, R/D=1,25 D, É a dimensão do duto em torno da qual ele está girando; W, É a outra dimensão da curva. Espaço disponível entre o forro e a laje: 500 mm D W
8 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 5.1) Comprimento equivalente do trecho 2: Da tabela 18 obtêm-se a relação L/D, entrando com o tipo de acessório e as relações, R/D=1,25 e W/D=950/350=2,71. L D = 8 L = = 2800 mm Ltrecho 2 = 3 + 2,8 = 5,8 m 5.2) Comprimento equivalente do trecho 3: Duto reto: 3,75 m; Curva sem guias, R/D=1,25 D, É a dimensão do duto em torno da qual ele está girando; W, É a outra dimensão da curva. W D
9 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 5.2) Comprimento equivalente do trecho 3: Da tabela 18 obtêm-se a relação L/D, entrando com o tipo de acessório e as relações, R/D=1,25 e W/D=350/950=0,368. L D = 5 L L 2 = = trecho = 3,75 + 4,75 = 4750 mm 8,5 m 6) Diâmetro equivalente do duto redondo : Da tabela 15 obtêm-se o diâmetro equivalente do duto redondo; Para o trecho inicial do duto principal: φ = 622 mm. 7) Área real do duto : Trechos 1, 2 e 3: A real = 0,950 0,350 = 0,3325 m 2
10 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 8) Velocidade real no duto: Trechos 1, 2 e 3: Q 6800 v = = = A ,3325 5,68 m/s 9) Pressão de velocidade no duto: Trechos 1, 2 e 3: P 2 2 Vreal duto 5,68 v = = = 4,04 4,04 2,02 mmca
11 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 10) Perda por atrito unitária: Trechos 1, 2 e 3: Da figura 79 com Q = 6800 m 3 /h e φ = 622 mm : P = 0,085 mmca/m de comprimento equivalente 11) Perda por atrito no trecho: Trecho 2: P 2 0,085 5,8 trecho = = 1 12) Diferença líquida: Trecho 15: 0,493 mmca 0,113 0,14 = 0,027 mmca
12 SOLUÇÃO A) MÉTODO DA REDUÇÃO DE VELOCIDADE 14) Pressão estática na saída do ventilador: Pressão a ser mantida na boca de insuflamento do ramal 16: P difusor = 1,2 mmca Perda por atrito no trecho 16: Ptrecho 16 = 0,035 mmca Pressão estática na saída 15: PE 15 saída = 1,2 + 0,035 = 1,235 mmca Pressão estática na saída do ventilador: PE saída vent = 1,2 + 0, , ,155-0, , , ,1105 = 2,3705 mmca OU PEsaída vent = Pduto Recduto = 3,2795 0,909 = 2,3705 mmca
13 6. DISTRIBUIÇÃO MÉTODO DE ARDA REDUÇÃO DE VELOCIDADE TRECHO Vazão (m3/h) Velocidade (m/s) 6,5 6,5 6,5 5,5 5,0 4,5 4,0 2,5 3.Área do duto (m2) 0,29 0,29 0,29 0,27 0,23 0,17 0,09 0,076 4.Dimensão duto retang. (mm) 950x x x x x x x x Comprimento equival. (mm) 1,3 5,8 8,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 6. Diâmetro duto red. eq. (mm) Área real do duto (m2) 0,3325 0,3325 0,3325 0,2975 0,2625 0,1925 0,1050 0, Velocidade real no duto (m/s) 5,68 5,68 5,68 5,08 4,32 3,92 3,60 2,15 9.Pressão dinâmica (mmca) 2,02 2,02 2,02 1,61 1,17 0,96 0,81 0,29 10.Perda por atrito (mmca/m) 0,085 0,085 0,085 0,070 0,050 0,045 0,040 0, Perda no trecho (mmca) 0,1105 0,4930 0,7230 0,2450 0,1750 0,1580 0,1400 0, Recuperação est. (mmca) 0,0000 0,0000 0,0000 0,3080 0,3300 0,1580 0,1130 0, Diferença líquida (mmca) -0,1105-0,4930-0,7230 0,0630 0,1550 0,0000-0,0270-0, Pressão est. saída (mmca) 2,2600 1,7670 1,0440 1,1070 1,2620 1,2620 1,2350 1,2000
14 SOLUÇÃO B) MÉTODO DA IGUAL PERDA DE CARGA 1) Vazão de ar: De acordo com o cálculo da carga térmica: 6800 m 3 /h; Utilizando 10 bocas de insuflamento: 680 m 3 /h por boca. 2) % Vazão: % m 3 /h = Vazão de ar na seção do duto considerado Vazão total de ar 5440 Trecho 6: = 0, ) % Área: Da tabela 14 com % Q, obtêm-se a % A Para o trecho 6: % Q = 0,8, % A = 0,845. 4) Área do duto nos diversos trechos: A trecho 6 = = 0,845 0,29 0,245 Idem método anterior
15 6. DISTRIBUIÇÃO MÉTODO DE ARDA IGUAL PERDA DE CARGA TRECHO Vazão (m3/h) % Vazão (%) % Área (%) 100,0 100,0 100,0 84,5 67,5 48,0 27,0 4.Área do duto (m2) 0,29 0,29 0,29 0,25 0,196 0,139 0,078 0,076 5.Dimensão duto retang. (mm) 950x x x x x x x x250 6.Área real do duto (m2) 0,3325 0,3325 0,3325 0,2800 0,2100 0,1575 0,0875 0, Velocidade real no duto (m/s) 5,68 5,68 5,68 5,40 5,40 4,80 4,32 2,15 8.Pressão dinâmica (mmca) 2,02 2,02 2,02 1,82 1,82 1,44 1,17 0,29 9. Comprimento equival. (mm) 1,3 5,8 8,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 10.Perda por atrito (mmca/m) 0,085 0,085 0,085 0,085 0,085 0,085 0,085 0, Perda no trecho (mmca) 0,1105 0,4930 0,7225 0,2975 0,2975 0,2975 0,2975 0, Recuperação est. (mmca) 0,0000 0,0000 0,0000 0,1500 0,0000 0,2850 0,2030 0, Diferença líquida (mmca) -0,1105-0,4930-0,7230-0,0148-0,2980-0,0130-0,0950-0, Pressão est. saída (mmca) 3,0030 2,5100 1,7875 1,6400 1,3425 1,3300 1,2350 1,2000
16 SOLUÇÃO C) MÉTODO DA RECUPERAÇÃO ESTÁTICA 1) Vazão de ar: De acordo com o cálculo da carga térmica: 6800 m 3 /h; Utilizando 10 bocas de insuflamento: 680 m 3 /h por boca. 2) Comprimento equivalente (idem método anterior): 3) Relação L/Q: L L L 3,50 = 4,55 Trecho 6: 4,55 Q Q = 5440 = 0,084 0,61 0,61 Q 4) Velocidade: Trecho 6: Da figura 81 com L/Q = 0,084 e v real trecho anterior = 5,68 m/s, obtêm-se v trecho 6 = 5,6 m/s 5) Área nos diversos trechos: Trecho 6: Q 5440 A = = = v ,6 2 0,27 m
17 6. DISTRIBUIÇÃO MÉTODO DE ARDA RECUPERAÇÃO ESTÁTICA TRECHO Vazão (m3/h) Comprimento equival. (mm) 1,3 5,8 8,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3.Relação L/Q 0,000 0,000 0,000 0,084 0,100 0,130 0,200 0, Velocidade (m/s) 6,5 6,5 6,5 5,6 4,9 4,4 3,7 2,5 5.Área do duto (m2) 0,29 0,29 0,29 0,27 0,23 0,17 0,09 0,076 6.Dimensão duto retang. (mm) 950x x x x x x x x Diâmetro duto red. eq. (mm) Área real do duto (m2) 0,3325 0,3325 0,3325 0,2975 0,245 0,175 0,1050 0, Velocidade real no duto (m/s) 5,68 5,68 5,68 5,08 4,63 4,32 3,60 2,15 10.Pressão dinâmica (mmca) 2,020 2,020 2,020 1,613 1,340 1,165 0,810 0, Perda por atrito (mmca/m) 0,085 0,085 0,085 0,065 0,051 0,065 0,043 0, Perda no trecho (mmca) 0,1105 0,4930 0,7230 0,2275 0,1785 0,2275 0,1520 0, Recuperação est. (mmca) 0,0000 0,0000 0,0000 0,3050 0,2046 0,1310 0,2660 0, Diferença líquida (mmca) -0,1105-0,4930-0,7230 0,0775 0,0261-0,0970 0,0114-0, Pressão est. saída (mmca) 2,3299 1,8389 1,1139 1,1914 1,2175 1,1210 1,2350 1,2000
18 EXEMPLO 6.8.4: Selecionar um ventilador para atender as condições do exemplo ilustrativo 6.8.2, (método da recuperação estática), conhecendo-se os seguintes dados de catálogos de fabricante: - área de descarga do ventilador = 0,115 m2; - perda de carga na serpentina = 15,2 mm c.a.; - perda de carga no filtro de ar = 5,1 mm c.a.; - perda de carga no retorno = 2,5 mm c.a.; - perda de carga no difusor de insuflamento = 1,2 mmc.a.
19 hperda - duto , , , ,035 = hrec - duto ,131+ 0, 266 = h difusor = 1,2 mmca h h h b -duto EXEMPLO 6.8.4: = 0, , , , 2275 = 0, ,2046 = 1,64 mmca grelha de retorno = filtro de ar máquina = 0,9066 mmca 0,24 mmca 5,1mmca h serpentina = 15,2 mmca 2,147 mmca htomada de ar externa = 2,5 mmca H s = 23,84 mmca
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