75707156 projeto de linha de ventilacao

7/31/2019 75707156 Projeto de Linha de Ventilacao

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

NCLEO DE ENGENHARIA MECNICA

Projeto de Sistema de Ventilao

Disciplina: Mquinas de Fluxo

Professor: Wilson Luciano

Alunos: Felipe Maia Nogueira

Guilherme Augusto M. Noronha

So Cristvo SE

Dezembro de 2011


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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

NCLEO DE ENGENHARIA MECNICA

Projeto de Sistema de Ventilao

Relatrio referente 3 avaliaodadisciplina Mquinas de Fluxo, aser entregue em 06 de Dezembrode 2011 ao professor WilsonLuciano, UFS.

So Cristvo SE

Dezembro de 2011


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1. Descrio do Problema

O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver um projeto de sistema de

ventilao do tipo chiller/fan-coil baseado nos dados observados no supermercado

Atacado, localizado na Av. Chanceler Osvaldo Aranha, 2445, Aracaju - Sergipe.

O estabelecimento em questo dotado de 7 dutos em linha reta com 10

insufladores distribudos ao longo de cada duto, separados por uma distncia de 8

metros, como mostrado no seguinte esquema:

Cada duto alimentado por seu prprio ventilador e possui dimetro inicial de 28,

seguido de duas redues de seo: de 28 para 22 e de 22 para 16. A temperatura

no estabelecimento est entre 24C e 26C.

Com este projeto possvel selecionar o ventilador e motor compatvel com o

requerimento, alm de outras observaes a cerca do sistema de ventilao.


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2. Dimensionamento do sistema

DADOS INICIAIS:

Nmero de dutos: ndutos = 7 Distncia entre insufladores: L = 8 m

Nmero de insufladores por duto: nins = 10

Dimetro nos trechos 1 a 4: D1 = 28 pol = 0,7112 m



CONSIDERAES: rea da boca de insuflamento: Ains = 60 cm 20 cm = 0,12 m

Acelerao da gravidade: g = 9,81 m/s

Massa especfica do ar: = 1,225 kg/m

Peso especfico do ar: = 1,2 kgf/m

O mtodo utilizado no dimensionamento do sistema de ventilao foi o da

velocidade, deste modo, iniciou-se o projeto admitindo que o estabelecimento pode sercomparado com uma indstria no que se trata de ventilao. A velocidade adotada na

boca de insuflamento foi estimada a partir da tabela abaixo:


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Vins = 3 m/s

Foi calculada, ento, a vazo em cada insuflador e no duto:

Ains = 0,12 m

Qins = 0,36 m/s

Qduto = 3,6 m/s

O duto dividido em 10 trechos, cada um representado pelo ponto imediatamente

anterior a seu respectivo insuflador, temos assim, como vazo em cada trecho:

Q10 = Qins = 0,36 m/s

Q9 = 2 Qins = 0,72m/s

Q8 = 3 Qins = 1,08 m/s

Q7 = 4 Qins = 1,44 m/s

Q6 = 5 Qins = 1,8 m/s

Q5 = 6 Qins = 2,16 m/s

Q4 = 7 Qins = 2,52 m/s

Q3 = 8 Qins = 2,88 m/s

Q2 = 9 Qins = 3,24 m/s

Q1 = 10 Qins = 3,6 m/s

rea da seo nos trechos 1 a 4:

D1 = 0,7112 m

A1 = 0,3973 m

Q ins = Vins Ains

Qduto = Qins n ins

A1 = D1

2

4


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D2 = 0,5588 m

A2 = 0,2452 m


D3 = 0,4064 m

A3 = 0,1297 m

A partir desses dados calcula-se a velocidade em cada trecho:

V =Q

A = 9 ,06 2 m / s

V =Q

A = 8 ,15 6 m / s

V =Q

A= 7 ,25 m / s

V =Q

A = 6 ,34 3 m / s

V =Q

A = 8 ,80 7 m / s

V =Q

A= 7 ,34 m / s

V =Q

A = 5 ,87 2 m / s

V =Q

A = 8 ,32 6 m / s

V =Q

A = 5 ,55 1 m / s

A2 = D2

2

4

A3 = D3

2

4


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V =Q

A = 2 ,7 75 m / s

Para calcular as perdas de carga, foi utilizado o mtodo de Darcy-Weisback, que

bastante utilizado em dimensionamento de tubulaes industriais. Primeiramente, o

fator de atrito foi encontrado pelo baco abaixo, tomando como dados de entrada: vazo

e velocidade.

f1 = 1,1 Pa/m f2 = 0,9 Pa/m

f3 = 0,7 Pa/m f4 = 0,6 Pa/m

f5 = 1,4 Pa/m f6 = 0,95 Pa/m

f7 = 0,6 Pa/m f8 = 1,8 Pa/m

f9 = 0,8 Pa/m f10 = 0,25 Pa/m


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Calculando a perda de carga no duto, em cada trecho:

Z1 = 51,79 Pa

Z2 = 34,32 Pa

Z3 = 21,09 Pa

Z4 = 13,84 Pa

Z5 = 79,24 Pa

Z6 = 37,34 Pa

Z7 = 15,09 Pa

Z8 =125,2 Pa

Z9 = 24,73 Pa

z1 = f1 L

D1

V12

2 g

z2 = f2 L

D1

V22

2 g

z3 = f3 L

D1

V32

2 g

z4 = f4 L

D1

V42

2 g

z5 = f5 L

D2

V52

2 g

z6 = f6 L

D2

V62

2 g

z7 = f7 L

D2

V72

2 g

z8 = f8 LD3

V82

2 g

z9 = f9 L

D3

V92

2 g


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Z10 = 1,932 Pa

Zduto = 404,6 Pa

Perda de carga nos acessrios (segundo o mtodo descrito no ASHRAE Handbook

Fundamentals, 2009):

COTOVELO 90

P/ D1 = 711,2 mm:

Zc90 = 6,036 Pa

z10 = f10 L

D3

V102

2 g

zduto = z1 + z2 + z3 + z4 + z5 + z6 + z7 + z8 + z9 + z10

C0;c90 = 0,12

zc90 = C0;c90 V1

2

2


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REDUES

Assumindo = 60:

Red1 = 1,62 Red2 = 1,891

ZR1 = 32,04 Pa

ZR2 = 27,45 Pa

ZTotal;R = 59,49 Pa

Red1 =A1

A2Red 2 =

A2

A3

C0;R1

= 1,3 C0;R2

= 1,3

zR1 = C 0;R1 V4

2

2

zR2 = C 0;R2 V7

2

2

zTotal;R = zR1 + zR2


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DIVISORES DE FLUXO

Como as dimenses do insuflador so 60 cm x 20 cm, temos um permetro

hidrulico:

Dimetro hidrulico:

rea hidrulica:

A partir da razo entre rea hidrulica e rea da seo do trecho (a qual

denominamos por y) e da razo entre a vazo do insuflador e vazo no trecho

(denominada x), foi encontrado o valor da constante C0 na tabela abaixo:

Trecho 1:

y1 = 0,1779 x1 = 0,1

Pins

= 2 0,2 + 2 0,6

Dh = 4 Ains

P ins

Ah = Dh

2

2

y1 =Ah

A1x1 =

Qins

Q1

C0;1 = 4,1


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Trecho 2:

y2 = 0,1779 x2 = 0,1111

Trecho 3:

y3 = 0,1779 x3 = 0,125

Trecho 4:

y4 = 0,1779 x4 = 0,1429

Trecho 5:

y5 = 0,2882 x5 = 0,1667

Trecho 6:

y6 = 0,2882 x6 = 0,2

Trecho 7:

y2 =Ah

A1x2 =

Q ins

Q2

C0;2 = 4,1

y3 =Ah

A1x3 =

Qins

Q3

C0;3 = 4,1

y4 =Ah

A1x4 =

Q ins

Q4

C0;4 = 4,1

y5 =

Ah

A2 x5 =

Q ins

Q5

C0;5 = 2,4

y6 =Ah

A2x6 =

Qins

Q6

C0;6 = 2,4

y7 =Ah

A2x7 =

Q ins

Q7


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y7 = 0,2882 x7 = 0,25

Trecho 8:

y8 = 0,5449 x8 = 0,3333

Trecho 9:

y9 = 0,5449 x9 = 0,5

Trecho 10:

y10 = 0,5449 x10 = 1

Perda de carga nos divisores de fluxo:

z = C; V

2

ZDF1 = 206,2 Pa

ZDF2 = 167 Pa

ZDF3 = 132 Pa

ZDF4 = 101,1 Pa

ZDF5 = 114 Pa

ZDF6 = 109,19 Pa

C0;7 = 2,4

y8 =

Ah

A3 x8 =

Q ins

Q8

C0;8 = 2,98

y9 =Ah

A3x9 =

Qins

Q9

C0;9 = 1,2

y10 =Ah

A3x10 =

Q ins

Q10

C0;10 = 0,63


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ZDF7 = 50,68 Pa

ZDF8 = 126,5 Pa

ZDF9 = 22,64 Pa

ZDF10 = 2,972 Pa

ZTotal;DF = 1002 Pa

INSUFLADORES

Ao visitarmos o estabelecimento, pde se observar que os insufladores eram do tipograde com palhetas paralelas, deste modo foi selecionado o coeficiente :

z = V

2

ZG1 = 59,13 Pa

ZG2 = 47,89 Pa

ZG3 = 37,84 Pa

ZG4 = 28,97 Pa

ZG5 = 55,85 Pa

zTotal;DF = zDF1 + zDF2 + zDF3 + zDF4 + zDF5 + zDF6 + zDF7 + zDF8 + zDF9 + zDF10

= 1,2


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ZG6 = 38,79 Pa

ZG7 = 24,82 Pa

ZG8 = 49,91Pa

ZG9 = 22,18 Pa

ZG10 = 5,546 Pa

ZTotal;G = 370,9

Soma das perdas de carga do duto e de todos os acessrios:

J = 1843 Pa

Altura til:

Hu;mmca = 184,6 kgf/m = 184,6 mmca

Convertendo para metros de coluna de ar:

Hu;m;ar = 153,8 m de coluna de ar

zTotal;G = zG1 + zG2 + zG3 + zG4 + zG5 + zG6 + zG7 + zG8 + zG9 + zG10

J = zduto + zc90 + zTotal;R + zTotal;DF + zTotal;G

Hu;mmca =J +

V12

V02

2 g

10

Hu;m;ar =Hu;mmca


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3. Seleo do ventilador

Potncia motriz:

Foi adotado um rendimento = 0,75.

Nm = 11,81 cv

A partir do catlogo eletrnico do fabricante OTAM (Vortex v1.3), foi selecionado o

ventilador de modelo RLD 450. As curvas caractersticas e de rendimento, assim como

os dados fornecidos so apresentados abaixo:

Nm = Qduto Hu;m;ar

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A partir da rotao fornecida, encontramos a velocidade especfica:

ns = 48075 rpm

Segundo a figura acima, podemos dizer que o ventilador selecionado centrfugo

radial.

rpm = 2417

ns = 16,6

rpm Q1 1000

Hu;mmca (3 / 4 )


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4. Seleo do motor

A partir do catlogo do fabricante WEG, selecionamos o motor trifsico Alto

Rendimento Plus de 2 plos e 60Hz, com potncia de 15 cv:


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5. Anlise de rendimento

A figura abaixo representa as curvas do ventilador e do sistema. Pode-se perceber que o

ponto de trabalho (Q = 3,6 m/s) encontra-se bem prximo do ponto timo (Q = 3,8

m/s), o que equivale a um rendimento de 78% segundo as curvas fornecidas pelo

fabricante.


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6. Anlise de custo

Custos de instalao para cada duto:

Descrio Quantidade PreoTubo de ao 28 34,4 m R$ 376,00Tubo de ao 22 25,8 m R$ 258,00Tubo de ao 16 25,8 m R$ 316,00

Redues 2 R$ 140,00Curva de 90 28 2 R$ 128,00Curva de 90 16 1 R$ 90,00

Rotor do ventilador 1 R$ 550,00Total R$ 1858,00

Os oramentos dos demais componentes como motor e carcaa do ventilador no

foram encontrados.

Como existem 7 dutos iguais o custo total do sistema de ventilao igual a 7 xTotal = R$ 13006,00

7. Comparao com instalao existente

Ao finalizarmos nosso projeto verificamos uma grande semelhana com os

equipamentos existentes no estabelecimento, porm, pela falta de preciso de dimensesdo sistema no podemos fazer nenhuma alegao sobre a excelncia do projeto emvigor.


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8. Bibliografia

MACINTYRE, A. J., 2008. Ventilao Industrial e Controle da Poluio. 2 ed. Rio

de Janeiro: LTC, 403p.

CREDER, Helio, 2004. Instalaes de Ar Condicionado. 6 ed. Rio de Janeiro:

LTC,318p.

COSTA, Ennio Cruz, 2005. Ventilao. 1 ed. Rio de Janeiro: Edgard Blcher,

259p.

ASHRAE, 2009. Handbook Fundamentals.

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