Vazão e Pressão – Formas de apresentação

Existem diversas formas de se expressar a vazão e a pressão relativas a um determinado sistema de ventilação. Estas expressões decorrem do tipo de gás, da aplicação e do próprio projeto do sistema. Por exemplo, para um sistema de transporte de materiais, a vazão normalmente será expressa em m³/h; para um sistema de exaustão de gases da queima de produtos em kg/h ou m³N/h; etc… Assim faz-se necessário um esclarecimento a respeito destas unidades e de suas relações.

VAZÃO

m³N/h – Para simplificar tomemos apenas o volume  m³N. É o volume ocupado por um gás nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) a 0^oC e 760mmHg, ou seja, é o espaço que o gás ocuparia caso fosse utilizado nestas condições. Na realidade, no entanto, o gás não vai ser usado nas CNTP, mas sim a uma temperatura e pressão barométrica totalmente diferentes, o que torna necessário recalcular o volume que esta mesma quantidade de gás ocupará nas condições de funcionamento. Para este cálculo, multiplicamos inicialmente o volume em  m³N pelo peso específico normal obtendo a “massa do sistema”. Após dividimos a massa pelo peso específico das condições de funcionamento e obtemos o volume em  m³ que será utilizado para a seleção do ventilador (veja subitem 1a).

Por outro lado, o volume de ar de um ventilador não varia.

Se usarmos o volume em “ m³N” para selecioná-lo, este volume será aquele encontrado em qualquer outra condição de funcionamento, e a cada condição diferente encontraremos uma nova massa de gás.

Utilizando-se a vazão de ar em  m³/h, confirmamos que a de um ventilador não varia:

Vazão ( m³/h) = velocidade (m/s) x área ( m²) x 3600

Área ( m²) = constante

Velocidade (m/s) = ((2 g Pd)/)^1/2                             g = 9,81  m/s²

Pd₁ = Pd₂ (₁ / ₂), onde Pd₁/₁ = Pd₂/₂ = Pd/  =  constante, então sendo a velocidade constante, logo a vazão é constante. Isto é válido para qualquer ventilador numa determinada rotação e fator de perda de carga fixas.

kg/h –  conforme já explicado no capítulo anterior, a massa necessária ao funcionamento de um sistema deve ser convertida em volume, nas condições de funcionamento, para a seleção do ventilador.

PRESSÃO

Existem duas formas básicas de se expressar a pressão: pressão absoluta e pressão relativa.

Pressão absoluta: é a pressão do sistema expressa em relação à pressão zero. Assim, pressões inferiores à pressão atmosférica (abaixo de 10333mmca) geralmente serão pressões de aspiração, e pressões superiores serão as de descarga. Não ocorrem pressões negativas.

Pressão relativa: É aquela que indica apenas as pressões efetivas do ventilador, em relação à pressão atmosférica. Pressões abaixo da atmosférica são apresentadas como negativas, e acima da atmosférica como positivas. Este é o sistema utilizado nas curvas e folhas de dados de ventiladores.

Pressão atmosférica =  760 x 10 ^ (-ALT/(18,4+0,067 T_amb)), em mmHg onde

ALT = altitude em km;

T_amb = temperatura ambiente em ^oC.

SELEÇÃO DE VENTILADORES OPERANDO COM GASES A TEMPERATURAS DIFERENTES DA AMBIENTE

1) Vazão de Ar

a) Vazão de ar indicada em “ m³N/h”

Este dado se refere a temperatura de 0^oC e 760 mmHg. Para a conversão multiplique a vazão em  m³N/h pelo fator da seguinte fórmula:

F = (ts + 273)/273  x  10333/(PB – PE) = 1,293 / ₁

onde

ts = temperatura de serviço

PB = pressão barométrica x 13,595 (mmHg x 13,595)

PE = pressão estática na aspiração (mmca)

OBS:

• Se não constar da especificação a pressão de aspiração, utilizar a pressão estática do ventilador;
• Se o ventilador não utilizar duto na aspiração, considerar a pressão estática de aspiração igual a zero.

Então: Vazão ( m³/h) = Vazão ( m³N/h) x  F

b) Vazão de ar indicada em “ kg/h”

Para converter para m³/h, divida a vazão em kg/h pelo peso específico do gás na temperatura e pressão barométrica de serviço.

Vazão ( m³/h) = Vazão ( kg/h) /   (kg/m³) , donde  deve ser obtido conforme item 3.

2) Pressão Estática

a) A pressão estática solicitada geralmente se refere às condições de serviço. Para se proceder a seleção do ventilador, nas curvas impressas, é necessário que esta pressão seja convertida à condição das curvas, ou seja,  = 1,205 kg/m³. A pressão estática é diretamente proporcional ao peso específico do gás. Assim, após determinar o peso específico do gás conforme item 3, a pressão nas condições das curvas será:

          Pressão estática = pressão de serviço x 1,205/

b) formas de apresentação da pressão:

• mmca (pressão relativa): unidade das curvas;
  • pressão absoluta: valores na ordem de 10.000 mmca. Pressão estática será igual a pressão informada menos 10.333. Corrigir a pressão encontrada em função das condições de funcionamento conforme item 2a.
  • Informadas a pressão de aspiração e a de descarga, a pressão estática será igual a soma das duas. Se a pressão for absoluta, primeiro proceder conforme item 3. Se a pressão de aspiração for informada com valor negativo, desprezar o sinal e somar normalmente com a de descarga. Corrigir a pressão encontrada em função das condições de funcionamento conforme item 2a.

• Peso específico, volume específico e densidade

a) peso específico – fórmula geral

          = _x  273/(273 + ts) x (PB – PE)/10.333

          para o ar _= 1,293 kg/m³ = 1,293 kg/m³N

b) Se o peso específico informado estiver em  kg/m³N, significa que se refere a 0^oC e 760 mmHg e é o próprio _do gás.

c) Se for informado o volume específico do gás, inverter para obter o peso específico.

d) Se o volume específico for em  m³N/kg, o peso específico obtido com a inversão será o próprio _ do gás.

e) Densidade =  peso específico (usualmente, mas não tecnicamente).

EXEMPLO 1

Vazão = 100.000 kg/h

Pressão estática = 200 mmca

Fluido = ar ambiente

Temperatura de trabalho =  25^oC

Pressão atmosférica = 760 mmHg

Obs: o ventilador não tem duto na aspiração (PE = 0 mmca)

a) Determinação da vazão

Conforme item 3a  = _x  273/(273 + ts) x (PB – PE)/10.333        

                              = 1,293x  273/(273 + 25) x (10333 – 0)/10.333

                              = 1,184 kg/m³

Vazão = 100.000 kg/h / 1,184 kg/m³ = 84.459 m³/h (esta é a vazão que deve ser utilizada na seleção do ventilador).

b) Determinação da pressão

hs (ST) = hs (SE) x 1,205 /   = 200 x 1,205/1,184 = 203,5 mmca

EXEMPLO 2

Vazão = 62.702 kg/h

Pressão estática = 200 mmca

Fluido = gases da combustão do bagaço de cana

Temperatura de trabalho =  230^oC

Volume específico = 0,860 m³N/kg

Pressão atmosférica = 690 mmHg (x 13,595 = 9380,6 mmca)

a) Determinação da vazão

Conforme item 3d  _=  1/v_o = 1/0,860 = 1,163 kg/m³N

Como não foi informada a pressão de aspiração assumimos que ela seja igual a pressão estática total informada.

Conforme item 3a  = _x  273/(273 + ts) x (PB – PE)/10.333        

                              = 1,293x  273/(273 + 230) x (9380,6 – 200)/10.333

                              = 0,561 kg/m³

Vazão = 62.702 kg/h / 0,561 kg/m³ = 111.768 m³/h (esta é a vazão que deve ser utilizada na seleção do ventilador).

b) Determinação da pressão

hs (ST) = hs (SE) x 1,205 /   = 200 x 1,205/0,561 = 429,6 mmca

EXEMPLO 3

Vazão = 121.732  Nm³/h

Pressão estática = 313 mmca

Fluido = gás qualquer

Temperatura de trabalho =  175^oC

Volume específico = 0,821 m³N/kg

Pressão atmosférica = 760 mmHg (x 13,595 = 10.333 mmca)

a) Determinação da vazão

Conforme item 1a  F= (ts + 273 )/273 x 10.333 / (PB – PE)

                              F= (175 + 273 )/273 x 10.333 / (10.333 – 313)

                              F= 1,692

Vazão = 121.732 Nm³/h x 1,692 = 206.006 m³/h (esta é a vazão que deve ser utilizada na seleção do ventilador).

b) Determinação da pressão

Conforme item 3d  _=  1/v_o = 1/0,821 = 1,218 kg/m³N

Conforme item 3a  = _x  273/(273 + ts) x (PB – PE)/10.333        

                              = 1,218x  273/(273 + 175) x (10.333 – 313)/10.333

                              = 0,720 kg/m³

hs (ST) = hs (SE) x 1,205 /   = 313 x 1,205/0,720 = 523,8 mmca

EXEMPLO 4

Vazão = 3.414 kg/h

Pressão estática de aspiração = 9950 mmca

Pressão estática de descarga = 10450 mmca

Fluido = ar ambiente

Temperatura de trabalho =  30^oC

Pressão atmosférica = 700 mmHg (x 13,595 = 9516,5 mmca)

a) Determinação da vazão

Conforme item 2b

PE = abs(9950 – 10333) = abs(-383 mmca) = 383 mmca

Conforme item 3a  = _x  273/(273 + ts) x (PB – PE)/10.333        

                              = 1,293x  273/(273 + 30) x (10333 – 383)/10.333

                              = 1,030 kg/m³

Vazão = 3.414 kg/h / 1,030 kg/m³ = 3.314 m³/h (esta é a vazão que deve ser utilizada na seleção do ventilador).

b) Determinação da pressão

hs (SE) descarga = 10.450 – 10.333 = 117 mmca

hs (SE) aspiração = 9.950 – 10.333 = – 383 mmca

hs (SE = 117 + 383 = 500 mmca

hs (ST) = hs (SE) x 1,205 /   = 500 x 1,205/1,030 = 585 mmca

Esses são fundamentos importantes para entender o processo de ventilação. Acompanhe nosso blog para obter mais conteúdos e informações. Se quiser conhecer mais sobre os nossos ventiladores, acesse solerpalau.com.br.