Os Dutos de ventilação, utilizados em sistemas de tipo industrial e em edifícios, destinam-se a conduzir o ar de exaustão ou ventilação para o interior do edifício. Em seu cálculo e projeto deve-se atentar tanto para garantir a adequada contribuição de vazão, quanto para outros critérios (minimizar o consumo de energia nos ventiladores ou minimizar ruídos que possam causar transtornos aos usuários).

As redes de dutos de ar podem ser classificadas, fundamentalmente, de acordo com a pressão e velocidade dos dutos. Dependendo da velocidade do ar, existem os seguintes tipos:

– Dutos de baixa velocidade (<12 m/s, entre 6 e 12 m/s).

– Dutos de alta velocidade (>12 m/s).

Para projetar um duto, devem ser levados em conta os três fundamentos básicos que influenciam o projeto e o objetivo almejado. A rede de condutas deve ser concebida de forma a que um determinado fluxo de ar seja conduzido a todos os pontos de impulsão ou de extração onde seja necessário. Os três conceitos fundamentais que influenciam esse aspecto são:

– Propriedades do ar: Eles são dependentes da temperatura e da pressão, e as propriedades básicas usadas no projeto do duto são viscosidade e densidade.

– Diâmetro equivalente do duto: As condutas utilizadas podem ter diferentes secções, sendo as mais comuns as retangulares ou circulares. A maioria dos métodos de cálculo são baseados em dutos circulares. O diâmetro equivalente é utilizado para calcular o duto, com secção circular, equivalente ao estudado.

– Perdas de carga: No duto, o fluído sofre uma perda de pressão devido ao atrito, também chamada de perda de carga. Essas perdas de carga são divididas em perdas no duto e perdas em singularidades, como cotovelos, mudanças de secção ou acessórios.

Métodos de cálculo mais comuns

Os métodos de cálculo mais comuns para calcular os dutos de ventilação são quatro:

– Método de redução de velocidade;

– Método de perda de carga constante;

– Método de recuperação estática;

– Método de velocidade constante.

Os mais utilizados são o método de perda de carga constante e o método de recuperação estática.

O método de redução de velocidade não é frequentemente usado, pois muitos cálculos são necessários para resolver o problema com precisão razoável.

O método de velocidade constante é utilizado exclusivamente em instalações industriais em que deve ser evitada a deposição do contaminante transportado no próprio duto, ou o próprio transporte de materiais já é necessário, apresentando o inconveniente de equilibrar a instalação.

Agora analisamos as principais características de cada método de cálculo:

• Método de perda de carga constante

É usado em dutos de suprimento, retorno e extração de ar. Consiste em calcular os dutos para que tenham a mesma perda de carga por unidade de comprimento em todo o sistema.

O procedimento usual é escolher uma velocidade inicial com base na restrição do nível de ruído de acordo com o uso das instalações. Para determinar essa velocidade inicial, toma-se como ponto o cálculo do duto principal, que segue a impulsão da entrada de ar externa ou da unidade de tratamento de ar. A partir desta velocidade, e a partir do caudal total de ar a fornecer, calcula-se a queda de pressão unitária, que deve ser mantida constante em todas as condutas.

• Método de recuperação estática

Consiste em dimensionar o duto de tal forma que o aumento da pressão estática em cada ramal ou saída de descarga compense as perdas por atrito na próxima secção do duto. Desta forma conseguimos que a pressão estática em cada boca e no início de cada ramo seja a mesma.

Para isso, é selecionada uma velocidade inicial para a descarga do ventilador e a primeira secção é dimensionada como no método de perda de carga constante. Em seguida, as demais secções são dimensionadas com os gráficos da razão L/Q. Esses gráficos de dimensionamento são uma função da forma do duto e da taxa de fluxo. Placas de recuperação estática de baixa velocidade também podem ser usadas.

Como critério geral, o método de perda de carga constante é usado para dutos de alimentação, retorno e ventilação de baixa velocidade, e o método de recuperação estática principalmente para dutos de alimentação de baixa e alta velocidade.