Cálculo da área de dutos de ar e conexões: regras para realização de cálculos + exemplos de cálculos por meio de fórmulas

A chave para um funcionamento de ventilação impecável e eficiente é um cálculo competente da área dos dutos de ar e acessórios, do qual depende a seleção de elementos e equipamentos individuais. O objetivo do cálculo é garantir a frequência ideal de trocas de ar nas salas de acordo com a sua finalidade.

No artigo, examinamos detalhadamente cada uma das etapas necessárias dos cálculos: determinação da seção transversal e área real dos dutos, cálculo da velocidade do ar e seleção dos parâmetros dos produtos moldados. Além disso, delineamos os principais requisitos para o tamanho dos dutos de ventilação e também demos um exemplo de cálculo de dutos de ar para uma residência particular.

Objetivo de realizar cálculos

Características de cálculo e seleção de dutos de ar dependem do tipo e do material de que são feitos. A última característica determina as nuances que surgem durante o movimento do ar e as peculiaridades da interação de uma avalanche de ar com as paredes.

Os dutos de ar são:

• metal - pode ser aço preto, galvanizado, aço inoxidável;
• alumínio corrugado flexível;
• dutos de ventilação de plástico - flexível e rígido;
• tecido.

De acordo com a geometria da seção transversal, os dutos de ar são redondos, retangulares ou ovais. Estes últimos não são tão populares quanto os dois primeiros.

Mesmo que haja o projeto mais correto do sistema de ventilação, um erro na seleção das seções do duto de ar pode levar à interrupção da circulação de ar.

A consequência de erros nos cálculos será o aumento da umidade e, em seguida, mofo e bolor no ambiente. Sem o cálculo correto da área de todas as peças, é impossível selecionar elementos adequados do complexo de ventilação

Este parâmetro depende de:

• a velocidade do fluxo da massa de ar e seu volume;
• grau de estanqueidade das conexões;
• sistema de ventilação barulhento;
• consumo de energia

Os cálculos feitos corretamente permitirão economizar dinheiro, pois a quantidade de material será determinada com precisão. Mas, além das questões econômicas, o principal são os parâmetros de ventilação, que garantem condições de vida confortáveis ​​às pessoas.

Informações gerais para cálculo da área da seção transversal

A área dos tubos de um duto de ar é calculada usando diferentes valores:

1. Para cumprimento dos parâmetros sanitários e higiênicos (SanPiN).
2. Pelo número de residentes.
3. Pela área dos quartos.

O resultado pode ser obtido tanto para um cômodo separado quanto para a casa como um todo. Para cálculos existem programas especiais com algoritmos incorporados. Outra opção de cálculo é usar fórmulas.

Durante seu projeto, a área da seção transversal dos dutos de ar é selecionada de forma que o ar se mova ao longo de todos os comprimentos aproximadamente na mesma velocidade. Ao longo de todo o comprimento do sistema, a quantidade de ar é diferente, portanto a área da seção transversal do duto de ar deve mudar para cima à medida que o volume da massa de ar aumenta.

Se considerarmos a ventilação exaustora, a quadratura da seção transversal aumenta à medida que se aproxima do ventilador.Só assim é possível garantir mais ou menos a mesma velocidade da massa de ar em todo o comprimento da conduta de ar

À medida que a seção transversal circular aumenta, a velocidade do fluxo de ar diminui. Ao mesmo tempo, o ruído aerodinâmico também será reduzido. A desvantagem de tais dutos de ar é o volume do projeto, o que impossibilita sua instalação no espaço entre o calado e os tetos falsos, bem como o aumento do custo.

Caso isso não seja possível, pode-se dar preferência à geometria retangular, pois a altura da seção retangular é menor. Por outro lado, os produtos redondos são mais fáceis de instalar e também apresentam vantagens operacionais próprias.

Como os dutos de ar redondos nem sempre cabem no interior e os retangulares, mais esteticamente agradáveis, são caros, vale a pena considerar os produtos ovais como alternativa. Eles são ergonômicos e eficientes

A escolha de uma ou outra opção depende das prioridades do usuário. Se a economia de energia, o mínimo de ruído estão em primeiro plano e há todas as possibilidades de instalação de uma grande rede, a melhor escolha é o formato redondo do duto de ar.

Etapas de cálculo

O trabalho de cálculo consiste em várias etapas:

1. Elaborando um geral diagramas do sistema de ventilação. Aqui devem ser anotados os comprimentos das seções retas, peças rotativas e seu tipo, e locais onde a seção muda.
2. Selecionar uma taxa de troca de ar idêntica aos requisitos sanitários e higiênicos.
3. Cálculo da velocidade de movimento das massas de ar através do gasoduto. Este parâmetro depende tipo de ventilação, e pode ser natural ou forçado.
4. Cálculo da área do duto de ar e outros parâmetros.

Existem muitos programas para realizar esses cálculos.

Calcular fórmulas para um sistema complexo não é uma tarefa fácil.Para uma casa pequena, é perfeitamente possível calcular a área dos elementos individuais e a seção transversal dos dutos de ar

Cálculo da seção transversal do duto

A expressão usada para calcular a quadratura de elementos moldados e dutos de ar é assim:

Sc = (L x 2,778): V,

Onde:

• Sc - área em seção transversal;
• eu — taxa de fluxo de ar circulando no sistema;
• 2.778 — coeficiente que concilia diferentes dimensões;
• V — a velocidade de uma avalanche num local específico, medida em metros por segundo.

O resultado do cálculo será um valor medido em cm².

Existe uma fórmula alternativa:

S = eu : k × V,

O coeficiente K neste caso é 3600.

Determinando a área real do duto

A área de ventilação regular para dutos de ventilação redondos é calculada pela fórmula:

S = (π x D2): 400,

Onde:

• S — área real;
• D - diâmetro.

Para tubulações retangulares:

S = (A x B): 100,

Onde:

• S — área real;
• D — diâmetro;
• A — altura do duto de ar;
• EM - largura da estrutura.

A área da seção transversal de um tubo com seção transversal oval é calculada usando a fórmula:

S = π × A × B: 4,

Onde:

• A - maior diâmetro do oval;
• EM - diâmetro menor respectivamente.

Existem outras fórmulas para calcular a área do duto de ar.

Usando um documento regulatório como o SNiP, você pode comparar as dimensões da seção transversal dos dutos de ar com os indicadores exigidos. Isto torna ainda mais fácil determinar o tamanho apropriado da tubulação de ar.

Alguns fabricantes fornecem nomogramas na descrição dos dutos de ar. Eles também estão na literatura normativa.

Nomograma para um duto de ar metálico com seção transversal circular. Os valores dele são substituídos na fórmula. Todos os dutos de ar flexíveis são complementados com esses esquemas (+)

A partir dos nomogramas você pode obter o valor da área da seção transversal. É aproximado, mas adequado para criar um sistema com mínimo ruído.

Para encontrar os tamanhos dos dutos para um ramal específico que transporta um determinado volume de ar, você precisa fazer o seguinte:

1. Determine no nomograma o ponto de intersecção do volume de ar movimentado em 1 hora e a linha de maior velocidade para a seção de projeto.
2. Perto deste ponto, encontre o valor do diâmetro mais adequado.

Além disso, tendo um nomograma, você pode não apenas facilitar o cálculo da seção transversal de dutos de ar e conexões, mas também especificar a perda de pressão ao longo de uma seção da linha de ar a uma velocidade definida.

Não é necessário usar um nomograma, você pode determinar a área da seção transversal necessária dependendo da velocidade da massa de ar.

Cálculo da velocidade do ar

Usando fórmulas ou tabelas especiais, calcule a velocidade do duto de ar. O parâmetro chave aqui é o índice de multiplicidade, que determina o volume de ar no qual uma sala com volume de 1 m2 é totalmente ventilada.³ dentro de 1 hora.

Para determinar o índice de multiplicidade, os especialistas recomendam estudar as condições específicas nas instalações industriais existentes, para as quais existem dados reais sobre a liberação de gases, vapores tóxicos, etc.

Para simplificar os cálculos, existem tabelas especiais das quais você pode obter o valor pronto do indicador de multiplicidade, mas é preciso ter em mente que elas contêm parâmetros arredondados

A fórmula para calcular a multiplicidade é assim:

N=V:W,

Onde:

• N — a multiplicidade necessária;
• V - o volume de massa de ar fresco que entra na sala durante uma hora;
• C - volume da sala.

A unidade de multiplicidade é o número de vezes/hora, V é medido em mᶾ/h, o volume é em mᶾ.

Consideremos um exemplo específico de determinação da quantidade necessária de ar por multiplicidade.

Existe uma sala com um volume de 22 m². Será necessário ar: L = 22 x 6 = 132 m³, aqui 6 é a taxa de câmbio aérea retirada da tabela.

A velocidade do movimento da massa (V) é medida em m/s e determinada pela fórmula:

V = L: 3600 x S,

Onde:

• eu — ar utilizado (mᶾ/h);
• S — área seccional do duto de ar (mᶾ).

Além disso, mais 2 parâmetros afetam velocidade do ar: nível de ruído, coeficiente de vibração. Eles devem ser levados em consideração ao projetar o sistema.

Exemplo de cálculo para uma pequena casa de campo

Para o cálculo foi levado um chalé com área interna de 108,8 m² e altura do chão ao teto de 3 m.No interior encontra-se sala, quarto, quarto de criança, cozinha, casa de banho. O indicador de multiplicidade é considerado igual a 1.

O sistema de ventilação permite livrar o ambiente de impurezas prejudiciais à saúde - potencialmente perigosas e que provocam reações alérgicas, piorando o bem-estar

Primeiro, calcule a quantidade de ar removido e que entra em todo o edifício.

O método SNiP é usado para isso:

1. Como o quarto e a sala têm a mesma área, a quantidade de ar retirada deles é 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ/h.
2. Para quarto de criança - 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ/h.
3. Para a cozinha - 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ/h.
4. Para um banheiro - 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ/h.
5. Como resultado: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ/h.

O corredor e corredor não foram levados em consideração. 100 mᶾ é o volume que passa pelo exaustor da cozinha.

A correta distribuição do fluxo de ar na casa também é um ponto muito importante. Em edifícios deste tipo, normalmente é instalado um sistema de ventilação natural.Ainda há aqui um elemento coercivo - exaustor.

A seguir, determine os diâmetros dos dutos de ventilação. Desde 100 m³ Se o capô for removido à força, resta apenas distribuir os 294 m restantes³. Eles sairão naturalmente através de 2 eixos. Para cada um será necessário: 294: 2 = 147 mᶾ.

Como a velocidade do ar nos poços de ventilação natural varia de 0,5 a 1,5 m/s, o valor médio de 1 m/s é geralmente considerado nos cálculos. Substituindo os valores conhecidos na fórmula S = L: k × V, eles encontram: S = 147: 3600 x 1 = 0,0408 m².

Agora é possível determinar o diâmetro de um duto de ar com um círculo em seção transversal usando a fórmula: S = (π x D2) : 400 ou 0,0408 = (3,14 x D2) : 400.

Tendo resolvido esta equação com uma incógnita, através de cálculos simples, eles descobrem que o diâmetro do duto de ar é 2,28 mm. O tamanho de tubo padrão maior mais próximo é selecionado para este valor.

Usando esta tabela de conversão, você pode selecionar o diâmetro equivalente de um duto circular. Isso simplifica muito o cálculo

Ao instalar um duto de ar retangular, selecione seu tamanho conforme tabela, focando na área. O valor maior mais próximo é 200 x 250 mm.

Usando o mesmo esquema, determina-se a área da seção transversal da saída do exaustor, com a diferença de que a velocidade do ar aqui é de 3 m/s. S = 100: 3600 x 3 = 0,083 m² ou diâmetro 107 mm.

Uma tabela de conversão é necessária quando você precisa calcular dutos de ar com seção retangular e aplicar a tabela para produtos redondos. Aqui estão os diâmetros de dutos de ar com seção transversal circular, nos quais a redução de pressão devido ao atrito é igual ao mesmo valor em um desenho retangular.

Existem três maneiras de determinar o valor equivalente:

• por velocidade;
• ao longo da seção transversal;
• pelo consumo.

Esses valores estão associados a diferentes parâmetros do duto de ar. Cada um deles possui um método individual de utilização de tabelas. O principal é que, independente da técnica utilizada, a quantidade de perda de pressão por atrito é a mesma.

Finalmente, a velocidade é verificada: V = 147: (3600 x 0,0408) = 1,0 m/s. Isso está dentro do limite aceitável.

Produtos moldados e seu cálculo

No instalação de dutos de ar seções retas de vários tamanhos são conectadas por meio de produtos moldados.

Na produção de dutos de ar e conexões, é necessário calcular sua área. Sem isso, é impossível determinar a quantidade correta de material necessário para a fabricação das peças.

Os produtos moldados incluem:

1. Curvas. Eles são usados ​​para mudar a direção da tubulação de ar em qualquer ângulo. Eles vêm em formato redondo, retangular e oval.
2. Transições. Eles são usados ​​​​para conectar dutos de ar de diferentes seções. Qualquer geometria - do redondo ao combinado.
3. Acoplamentos, mamilos. Conecte seções retas da rodovia.
4. Camisetas. As ramificações ou duas ramificações do duto de ar estão conectadas.
5. Esboços. Bloqueando o fluxo de ar.
6. Cruzetas. Separe ou conecte os fluxos de ar.
7. Patos. Fornece transição de vários níveis do duto de ar.

Para calcular os parâmetros necessários de produtos moldados, são necessárias habilidades matemáticas.

Cada produto moldado tem sua função especial no sistema de ventilação. Os fabricantes projetam cada um deles separadamente. São fornecidos juntamente com os elementos principais

Um erro cometido em um indicador levará à deterioração das características operacionais do sistema. Não existem fórmulas prontas para tais cálculos.

A tabela mostra os tamanhos padrão dos dutos de ar. Até mesmo os profissionais usam essas e outras tabelas especiais semelhantes em vez de cálculos complexos

Muitos designers usam programas especiais e calculadoras online. Você só precisa inserir os valores primários e obter parâmetros prontos na saída.

Os programas permitem não só determinar as dimensões necessárias de todas as peças, mas também fazer o seu desenvolvimento. Tal desenvolvimento, impresso em impressora 3D, permite um encaixe perfeito dos dutos de ventilação.

Requisitos básicos de cálculo

Ao determinar os parâmetros finais dos dutos de ar, é necessário levar em consideração que a determinação da área dos dutos de ar deve garantir que:

1. O regime de temperatura na sala é garantido. Onde há excesso de calor, sua remoção é garantida e, onde há deficiência, suas perdas são minimizadas.
2. A velocidade do movimento do ar não reduz de forma alguma o nível de conforto das pessoas na sala. A purificação do ar é necessária nas áreas de trabalho.
3. Compostos químicos nocivos e partículas suspensas presentes no ar estão presentes em um volume correspondente a GOST 12.1.005-88.

Para salas individuais, um pré-requisito para selecionar a área dos dutos de ar é manter constantemente a pressão e excluir o fornecimento de ar externo.

Ao calcular a resistência da linha, a perda de pressão é levada em consideração. Para que o fluxo da massa de ar supere a resistência durante o movimento, é necessária uma pressão adequada

A categoria de instalações onde é necessário fazer backup inclui porões, bem como instalações onde substâncias nocivas podem se acumular.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Programa online para ajudar o engenheiro de projeto:

Enredo sobre a organização da ventilação de uma casa particular como um todo:

A área da seção transversal, formato e comprimento do duto de ar são alguns dos parâmetros que determinam o desempenho do sistema de ventilação. O cálculo correto é extremamente importante, porque... a capacidade de vazão de ar, bem como a velocidade do fluxo e o funcionamento eficiente da estrutura como um todo, dependem disso.

Ao usar uma calculadora online, o grau de precisão do cálculo será maior do que ao calcular manualmente. Este resultado é explicado pelo fato do programa arredondar automaticamente os valores para valores mais precisos.

Você tem experiência pessoal em projetar, instalar e calcular um sistema de dutos de ar? Quer compartilhar seu conhecimento acumulado ou tirar dúvidas sobre o tema? Deixe comentários e participe das discussões - o formulário de feedback está localizado abaixo.