UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA DISCIPLINA: REFRIGERAO E CLIMATIZAO PROFESSOR: JORGE EMANUEL

DIMENSIOMANENTO DE DUTOS

DISCENTES (TURMA DA TARDE): RENAN SANTANA 07021002401 LUIZ CARLOS S. FARIAS 06021004001 CARLOS JELSON DA C. SOUSA 07188002101 PEDRO FACUNDO L. JUNIOR 05021004701 VITOR DIAS DO VALE 05021002401

Belm PA Dezembro de 2011 SUMRIO

INTRODUO .................................................................................................................1 CLCULO DA PERDA DE CARGA ..............................................................................5 SELEO DOS DIFUSORES .........................................................................................8 CLCULO DO TRAJETO CRTICO ............................................................................10 ANEXO A .......................................................................................................................11 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................15

1. APRESENTAO O presente projeto contm o memorial de clculo realizado para se dimensionar uma rede de dutos para a refrigerao da edificao cuja planta baixa mostrada na figura a seguir:

Figura 1

A carga trmica total utilizada foi a de horrio de pico de calor gerado: Calor Latente: Calor Sensvel: 6.986 W 26.380 W

Porm, a carga trmica por compartimento, foi utilizada a carga trmica gerada no horrio das 17 h, fazendo-se uma correspondncia percentual entre os valores de carga trmica por compartimento e total, para se determinar o clculo da vazo, com forme mostrado na tabela a seguir:

Tabela 1 - Percentual de Carga trmica

Compartimento Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Cozinha Recepo Sala de Reunio

Carga Trmica Sensvel 5725,91 W 4572,04 W 5367,59 W 3596,43 W 4391,58 W 5191,76 W 7074,88 W 8141,5 W

Carga Trmica Latente 630,57 W 630,57 W 630,57 W 630,57 W 630,57 W 657,57 W 876,76 W 2833,15 W

Porcentagem de Calor Sensvel 13% 10,38% 12,18% 8,16% 9,97% 11.78% 16,05% 18,48%

2. CLCULO DE VAZO De posse dos valores determinados na sesso anterior, pode-se ento, passar para o clculo da vazo por compartimento. A vazo total obtida atravs da equao: Onde: Vazo total, em l/s; Volume especfico do ar = 0,8214 Carga trmica sensvel = 26.380 W; Calor especfico do ar = 1,017 KJ/KgC; Temperatura de projeto = 25C; Temperatura de insuflao = 14C. Obs.: A determinao dos valores de Pack. Substituindo-se os valores encontrados na equao da vazo, chega-se ao valor da vazo total para o horrio de pico: Determinada a vazo total pode-se ento calcular os valores de vazo para cada compartimento, utilizando os percentuais obtidos na Tabela 1. O resultado das vazes por compartimento est exposto na tabela a seguir:Tabela 2 - Vazo por Compartimento

a 14C;

, ,

foi feita com auxlio do programa Cool

Compartimento Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Recepo Cozinha Sala Reunio

Percentual 13% 10,38% 12,18% 8,16% 9,97% 11.78% 16,05% 18,48%

Vazo Proporcional 251,7996 L/s 201,052296 L/s 235,916856 L/s 158,052672 L/s 193,110924 L/s 228,169176 L/s 310,87566 L/s 357,942816 L/s

Levando em considerao que a rede de dutos ter a seguinte configurao: Fluxo de ar

Grelha

Sendo as sesses nomeadas conforme a Figura 2:

Figura 2

Por tanto, cada sesso ter uma vazo com forme mostra a tabela 3:Tabela 3 Vazo por sesso

Sesso A B C D E F G H I

Vazo 1936,93 L/s 1195,25 L/s 657,18 L/s 430,77 L/s 251,79 L/s 380,02 L/s 201,05 L/s 464,07 L/s 235,91 L/s

3. DIMENSIONAMENTO DE DUTOS Determinadas as vazes, pode-se ento efetuar o dimensionamento dos dutos, os quais foram feitos atravs do mtodo de Reduo da Velocidade. Este mtodo consiste na anlise dos dados de projeto em cima do grfico exposto na Figura 3. Selecionando-se uma velocidade desejada e fazendo a correspondncia entre a vazo encontrada chegase aos valores de dimetro equivalente e perda de carga. Como os valores no foram encontrados diretamente, utilizou-se do artifcio de realizar uma equivalncia de valores atravs de uma rgua milimetrada.

Figura 3

Sendo a vazo inicial igual a 1936,92 L/s, que se encontra na faixa entre 1000 L/s e 2000 L/s, presentes no grfico. A distncia entre os valores 1000 e 2000 foi de 10 mm. O objetivo neste caso apenas encontrar o ponto inicial para o traado da reta de

dimetro do duto, que ser aquele onde a velocidade admitida e a vazo calculada se encontram. O clculo do dimetro equivalente do duto para o trecho A (Figura A.8) obtido atravs de interpolao:

Pela Figura 3, selecionou-se a velocidade de projeto de 8 m/s, que corresponde a velocidade mxima para dutos principais de carter comercial. Com a velocidade de 8m/s, selecionada entre as velocidades presentes dentro da faixa sombreada na rea do grfico da Figura 4, e que:

Figura 4

Traando-se uma reta paralela e vertical no local correspondente a posio da vazo de 1936,92 L/s no grfico at interceptar a reta correspondente a velocidade de 8 m/s, e traando-se outra reta a partir da interseo das duas retas, para o lado esquerdo, obtm-se o valor da perda de carga. Como no se chega a um valor exato, o mesmo artifcio que foi utilizado para o clculo da perda de carga para o duto principal, entre os valores de 1 e 2 Pa/m que possui 15 mm de entre uma reta e outra, pode-se se estimar o valor da perda de carga:

Sendo a perda de carga igual a

O dimetro do duto que fica entre os dimetro de 500 mm e 630 mm, que possuem 13 mm de distncia entre si e 7 mm entre a reta de 500 mm e o ponto de interseo, ser encontrado por:

Sendo o dimetro do duto igual a

.

Sendo que 570 mm o dimetro para um duto cilndrico, porm a altura do forro que de 0,5 m, no permite que um duto desse porte seja instalado. Pois a altura mxima do duto dever ser 0,35 m para que se possa ter espao para a camada de isolamento. Por tanto se faz necessrio realizar uma equivalncia entre o duto cilndrico de 570 mm e um retangular com altura de 350 mm, chegando-se a um duto retangular de 350mm X 496 mm, atravs da Figura 5:

Figura 5

O mesmo procedimento para o dimensionamento do duto principal (sesso A) foi repetido para os demais trechos, chegando seguinte tabela, com velocidade de 6 m/s para os dutos de D a I. Resultando no dimensionamento final dos dutos, que esta exposto nas Tabelas 4 e 5:Tabela 4 Propriedades das tubulaes

Sesso A B C D E F G H I Total

Comprimento . (m) 3 4 4 7 7 7 7 8 4 51 Duto A B C D E F G H I

Vazo (L/s) 1936,93 1195,25 657,18 430,77 251,79 380,02 201,05 464,07 235,91

Velocid. (m/s) 8 8 6 6 6 6 6 6 6

Largur Diametr a o (mm) (mm)570,00 423,07 315,00

Perda de Carga (Pa/m) 1,16 1,601,13 1,60 2,03 1,87 2,13 1,47 2,03

291,55251,92 249,00

223,07 301,92 240,38

496 433 383 354 339 322 305 354 322

Perda de carga (Pa) 3,48 6,404,53 11,20 14,23 13,07 14,93 11,73 8,13 84,23

Tabela 5 - Dimenses finais

Perfil (mm) 350x496 350x 433 350x 383 350x 354 350x 339 350x 322 350x 305 350x 354 350x 322

4. CLCULO DA PERDA DE CARGA A perda de carga total igual soma entre a perda de carga nos dutos e a perda de carga nos acoplamentos. Para este dimensionamento de dutos, a perda de carga nos difusores foi desconsiderada para simplificar os clculos. 4.1 Perda de carga nos dutos: Apenas a ttulo de critrio de projeto, eis o clculo do tamanho do trecho reto mnimo para a descarga do ventilador. O trecho mnimo dado pela equao:

, para uma velocidade de escoamento menor que 13 m/s;

a rea da seo transversal para o dimetro equivalente de 511 mm. Neste caso:

Ento:

Como se adotou um comprimento de 2 m para este duto, o escoamento proveniente da descarga do ventilador ser completamente desenvolvido. A perda de carga nos dutos dada pelo produto: Onde: - a perda de carga devido presso esttica no trecho do duto. O subscrito denota o trecho do duto considerado; Os dados e resultados para o clculo da perda de carga nos trechos de dutos esto na Tabela 1.2. 4.2 Perda de carga nos acoplamentos :

Os acoplamentos esto especificados por nmeros de acordo com a Figura A.8 do anexo A de 1 a 12. Os acoplamentos selecionados para 1, 2 encontram-se na Figura A.3 do anexo A. Para os acoplamentos 4, 5, 6, 7, 8 e 9, figura A.2 do anexo A. Para 3, 10, 11 e 12, Figura A.4 do anexo A. Os valores de esto na Tabela 1.3.

Onde: , , - so os dimetros equivalentes na entrada, desvio e sada da

juno, respectivamente; , , so as reas da seco transversal na entrada, desvio e sada da

juno, respectivamente; , , so as vazes na entrada, desvio e sada da juno,

respectivamente; , - so os coeficientes no desvio e sada da juno, respectivamente;

perda de carga devido presso dinmica; - velocidade mdia na juno em .

Calcula-se relao:

, considerando-se o valor padro para a densidade do ar, atravs da

Onde: - coeficiente de perda de carga, onde o subscrito desvio ou para a sada . ; a Tabela 1.4 ou . indica se o o valor para o

- presso dinmica, dada pela equao apresenta os valores de .

- velocidade mdia do fluido no trecho de duto,Tabela 6

Junes 1,2 e 3 4 em diante

8 6 4 36 38,53 21,67

4.3 Perda de carga total

:

A perda de carga total a perda de carga total nos dutos mais a perda de carga total devido nos acoplamentos.

Onde:

- Perda de carga total; - perda de carga nos acoplamentos; - perda de carga total no dutos. Com os dados das Tabelas 1.2 e 1.3, tem-se:

5. SELEO DOS DIFUSORES De acordo com a tabela do fabricante, os difusores do catlogo de que dispomos esto com suas vazes em , e a partir da vazo necessria para o ambiente e do

alcance mnimo necessrio que ser selecionado o difusor. O tipo de acessrio selecionado foi o difusor linear de forro que ser localizado do centro de cada ambiente com exceo dos difusores da sala de reunio, que estaro localizados conforme a Figura A.8. O comprimento caracterstico (L) para o difusor linear de forro a distncia at a parede ou plano mdio entre linhas de descarga, neste caso utilizou-se a distncia at a parede mais distante, para assegurar que todo o ambiente ser atingido pela descarga do difusor. 5.1 Determinao da relao Aqui, de forro lineares. Segundo a Tabela 7.11 da apostila a relao o alcance para cada ambiente.Tabela 7

:

porque este o valor de velocidade terminal para difusores

. A tabela seguinte expe

Ambiente Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Cozinha Recepo Sala de reunio

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

L (m) 3 2,4 2,4 2,4 2,4 3 2,6 4 0,9 0,72 0,72 0,72 0,72 0,9 0,78 1,2

5.2 Determinao do alcance mnimo: O alcance mnimo para cada ambiente est exposto na Tabela 1.5, e obtido atravs da relao . :

5.3 Determinao da vazo por ambiente em

A vazo para necessria para cada ambiente pode ser encontrada na Tabela 1.1, porm fornecida em L/s. O catlogo apresenta dutos para vazes em . A

converso das unidades facilmente obtida multiplicando-se os valores de vazo por ambiente na Tabela 1.1 por 3,6. A tabela seguinte apresenta os valores j convertidos.Tabela 8

Ambiente Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Cozinha Recepo Sala de reunio

Fator de converso 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6 3,6

Vazo/Ambiente (L/s) 203,96 160,76 182,07 175,1 199,89 202,99 334,31 477,84

Vazo/Ambiente 734,26 578,74 655,45 630,36 719,6 1203,52 730,76 860,11

Uma observao importante que na sala de reunio sero utilizados dois difusores, portanto sua vazo est apresentada pela metade, ou seja, utilizar-se-o dois difusores com vazo mnima de cada.

Com base nos dados das Tabelas 1.5 e 1.6, o difusor foi selecionado a partir de um catlogo fornecido pela empresa Tropical. Os difusores selecionados esto especificados nas figuras A.5, A.6 e A.7 do anexo A. Como critrio para a seleo, alm de ter que atender s vazes e alcances mnimos para cada ambiente, o nvel de rudo foi um fator importante, primouse pelos mnimos. A velocidade de colarinho do difusor tambm foi considerada,

porque o ar de impacto proveniente do sistema, se muito intenso, causa desconforto em algumas pessoas, e uma vez que os critrios de climatizao j estavam satisfeitos, deuse preferncia s menores velocidades de colarinho. A seguir, tm-se os difusores selecionados para cada ambiente.

6. CLCULO DO TRAJETO CRTICO O ventilador a ser selecionado deve fornecer uma presso total mnima igual ou maior do que a soma das perdas de carga no trajeto crtico. Ambiente Sala 1 Sala 2 Sala 3 Sala 4 Sala 5 Recepo Cozinha Sala Reunio Difusor DI - 42 DI - 42 DI - 42 DI - 42 DI - 42 DI - 42 DI - 33 DI - 42 Dimenses (pol) 24 x 9 18 x 9 21 x 9 15 x 12 24 x 9 24 x 9 18 x 15 21 x 12

Para o layout determinado (Fig.), tm-se trs trajetos crticos, de I para II, de I para III e de I para IV. Perda de carga para o trajeto de I para II:

Neste caso tem-se o maior valor de perda de carga para o trajeto de I III, portanto, este trajeto o trajeto crtico e o ventilador a ser utilizado deve fornecer no mnimo a presso perdida neste trajeto.