A pressão estática cria resistência contra o movimento do ar nos dutos de um sistema HVAC, e as unidades de tratamento de ar devem superar essa pressão para fornecer aquecimento e resfriamento. A pressão estática e o fluxo de ar são os dois principais fatores que determinam o funcionamento de um ventilador e também seu consumo de energia. Por estas razões, o cálculo da pressão estática é uma etapa muito importante no processo de projeto de HVAC.
Os dutos de ar são usados em muitos tipos de sistemas HVAC e seu design tem impacto no controle de temperatura e na eficiência energética. Por exemplo, unidades rooftop (RTU) e unidades ventilo-convectoras (FCU) são normalmente ligadas a um sistema de condutas de ar. Para especificar esses componentes corretamente, é necessário um cálculo preciso da pressão estática.
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Mesmo que você tenha os melhores equipamentos de ar condicionado e aquecimento ambiente do mercado, um projeto deficiente de duto de ar pode ter um impacto negativo em seu desempenho. Os sistemas de ventilação devem superar a pressão estática, minimizando ao mesmo tempo o ruído e a vibração. No entanto, a pressão estática também pode ser reduzida com decisões inteligentes ao projetar os dutos de ar.
Pressão Estática Externa – Cálculo ESP.
Pressão Estática Externa é a medição de toda a resistência no sistema de dutos contra a qual o ventilador deve trabalhar. Exemplos são filtros, grades, bobinas de ar condicionado e dutos. É a soma da sucção pressão (negativo) e descarga pressão (positivo) criado pela ventoinha do equipamento.
Projeto de duto de ar: uma breve visão geral
Antes de projetar dutos de ar, os engenheiros de HVAC devem calcular a carga térmica e o fluxo de ar de acordo com os padrões ASHRAE. Eles também devem encontrar locais ideais para difusores, unidades de tratamento de ar e equipamentos HVAC. Por fim, o layout do duto de ar pode ser projetado de acordo com o espaço disponível.
Durante o processo de projeto de dutos, é muito importante para evitar conflitos com outros sistemas prediais, como instalações elétricas e hidráulicas. No entanto, o software BIM pode detectar esses problemas automaticamente e os engenheiros podem corrigi-los antes da construção.
A seguir estão algumas diretrizes úteis de especialistas em HVAC ao projetar dutos de ar:
- Reduza ao máximo a perda de pressão nos dutos de ar. Isto também reduz a potência necessária do ventilador, melhorando a eficiência energética.
- Evite mudanças repentinas de direção ao projetar o layout do duto de ar, e fornecem palhetas giratórias para minimizar a queda de pressão.
- Minimize o ruído e a vibração, pois causam desconforto e distração aos ocupantes. A vibração também reduz a vida útil do equipamento, levando a reparos caros.
- Concentre-se em design econômico: Economize espaço e materiais sempre que possível, sem afetar o desempenho do HVAC.
- Projete dutos de ar com uma proporção o mais próxima possível de 1e não superior a 4.
Existem três tipos de sistemas de dutos de ar, classificados com base na pressão estática:
- Sistemas de baixa pressão, com pressão estática de até 2 pol. wg
- Sistemas de média pressão, com uma pressão estática de 2 a 6 pol.
- Sistemas de alta pressão, com uma pressão estática superior a 6 pol.
Uma pressão estática mais alta causa mais ruído e vibração. Idealmente, um sistema de dutos de ar deve ser projetado com a pressão estática mais baixa tecnicamente viável.
O Método de Projeto de Fricção Igual
Três métodos principais são usados para projetar sistemas de dutos de ar:
- Método de recuperação estática
- Método de velocidade
- Método de fricção igual
O método de fricção igual é de longe o mais comum no setor, pois utiliza cálculos simples que consomem menos tempo. Os outros dois métodos raramente são usados em projetos modernos de HVAC.
Com o método de fricção igual, os dutos de ar são projetados para ter um queda de pressão constante por unidade de comprimento, de acordo com o Manual de Fundamentos da ASHRAE. A perda por atrito do sistema de dutos é descrita pela queda média de pressão por 100 pés de dutos.
O Manual ASHRAE permite alguma flexibilidade de design, fornecendo gráficos com faixas sugeridas de velocidade do ar e taxa de atrito. Como acontece com qualquer decisão de engenharia, o atrito e a velocidade ideais dependem das condições do projeto:
- A baixa taxa de atrito consome menos energia do ventilador, mas requer dutos maiores. Esta abordagem de projeto é recomendada quando a eletricidade é cara e os dutos são acessíveis.
- A alta taxa de atrito consome mais energia do ventilador e economiza materiais de duto. Esta opção é recomendada quando os dutos são caros e a eletricidade é acessível.
Todos os dutos são dimensionados inicialmente e a perda de pressão é então calculada individualmente para todas as seções. Com base nos resultados, os dutos de ar são redimensionados para equilibrar as perdas.
Como são classificadas as perdas por atrito?
Ao projetar dutos de ar, as perdas por atrito são classificadas por fonte – perdas causadas pelos próprios dutos e perdas causadas por acessórios.
- Perdas no duto dependem da velocidade do ar e das características do duto – dimensões, comprimento e rugosidade do material. Uma etapa importante do processo de projeto é identificar o caminho crítico, que é o caminho do duto com maior perda de pressão.
- Perdas de ajuste representam a maior fração das perdas totais. Eles acontecem quando o ar passa através de filtros, deslocamentos, cotovelos, amortecedores, bobinas e outros acessórios e conexões. Usar os acessórios certos nos locais certos pode levar a reduções significativas de custos e economia de energia. A ASHRAE fornece coeficientes de perda adequados para simplificar sua seleção.
Quando todas as perdas forem contabilizadas, os engenheiros de HVAC podem selecionar um ventilador que forneça o fluxo de ar e a pressão necessários.
Recomendações Finais
O projeto de HVAC é muito importante em projetos de construção, pois tem impacto nos custos de operação e nas despesas de manutenção no longo prazo. O HVAC também representa o maior gasto energético para a maioria dos edifícios residenciais e comerciais, e decisões de design inteligentes podem reduzir as contas de energia e gás. Para obter maior desempenho, um sistema de ventilação pode ser equipado com sensores de ocupação e inversores de frequência variável (VFD) para controle de velocidade do ventilador.
Um sistema HVAC bem concebido também melhora o conforto dos ocupantes, aumentando a produtividade nos ambientes empresariais. O ruído HVAC pode ser reduzido selecionando tamanhos de duto ideais, após um cálculo preciso da pressão estática.
