Dimensionamento de Ventilação Industrial

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
Ventilação Industrial 
Dimensione o Ventilador e o Sistema de Refrigeração com Carga igual (2 x 15 TR) do sistema 
de climatização da figura, utilize dutos de seção retangular. Considere o ar e aspirado a 
pressão atmosférica com velocidade desprezível. A trajetória ate o ponto mais afastado do 
bocal de insuflamento apresenta 4 curvas de 90° cada uma com coeficiente de perda de carga 
igual a k=2,0. A grelha da boca de insuflamento apresenta um k=1,2. A tubulação reta e vertical 
que sai do sistema de climatização possui um comprimento de 15m. Na altura de 15m existem 
9 trechos de dutos cada um com (3 x 15 m) de comprimento. Considere que a tubulação 
flexível que sai da seção retangular até a boca de insuflamento apresenta 5m de comprimento 
e possui um diâmetro equivalente a seção retangular. Na entrada do ventilador existe um 
filtro mais diversos acessórios que produzem uma perda de carga equivalente a 28 mmH20. A 
velocidade recomendada na tubulação e igual a 10m/s. O material de tubulação e de chapa 
galvanizada envelhecida com rugosidade igual a 0,030 mm. 
Obs. Utilize ar padrão. 
Boa Prova! 
1. INTRODUÇÃO 
A ventilação industrial consiste em sistemas mecânicos de renovação do ar interno de 
prédios e galpões industriais. Remover e expelir o ar contaminado e trazer para o ambiente ar 
fresco, limpo e se possível filtrado, melhorando as condições de trabalho. 
No ambiente de trabalho, a ventilação industrial faz o controle de contaminantes e 
partículas nocivas presentes no ar, resultado dos processos produtivos aplicados no local. Os 
elementos contaminantes mais comuns são: fumaça, poeira, vapor e qualquer tipo de partículas 
que possam acumular no sistema respiratório humano causando doenças e danos permanentes 
a curto ou longo prazo. 
A ventilação industrial contribui de maneira eficiente para a promoção de um ambiente de 
trabalho saudável e seguro, não importando o segmento da indústria. Os benefícios da aplicação 
correta dos sistemas de ventilação industrial são percebidos quase que imediatamente apos o 
início do funcionamento: 
• Mais conforto térmico; 
• Trabalhadores mais motivados; 
• Diminuição da taxa de abstenção; 
• Aumento da produtividade; 
• Diminuição dos custos. 
A refrigeração envolve a redução e manutenção da temperatura de um corpo ou substância 
abaixo daquela existente em sua vizinhança, e pode ser obtida por meios naturais e artificiais. 
Os meios naturais usam substâncias frias encontradas espontaneamente na natureza. No 
primórdio, o meio natural de refrigeração era o gelo formado em picos de montanhas e do 
congelamento da superfície de rios e lagos no inverno. A Figura 1.1 mostra uma indústria de 
gelo, onde placas extraídas da superfície congelada de um rio durante o inverno, eram 
transportadas e armazenadas para ser usadas na conservação de alimentos e na obtenção de 
temperaturas agradáveis em residências de alto padrão durante o verão. 
Os sistemas de ventilação industrial são construídos para remover o ar a uma velocidade e 
quantidade específicas para o local. Apesar de todos os sistemas de ventilação industrial 
seguirem o mesmo princípio básico, cada projeto é desenvolvido para as necessidades 
específicas de cada local como: 
• Tamanho do local (m²); Insuflador de ar industrial 
• Altura do teto; 
• Tipo de telhado (estrutura); 
• Tipo de telha; 
• Processo produtivo atuante no local; 
• Tipos de contaminantes presentes no ar; 
• Quantidade de pessoas que trabalham no local. 
Através do estudo das variáveis acima, pode-se determinar a quantidade de ar (m³) a 
ser removida e os tipos de equipamentos a serem instalados. 
Sistemas de ventilação industrial assim como todos os equipamentos em uma indústria 
necessitam de revisões e manutenção periódicas; no planejamento dos sistemas de ventilação 
deve ser considerado a longevidade dos equipamentos. 
Diferentes sistemas produtivos exigem programas específicos de reparos e trocas de 
componentes; levando-se em consideração corrosão por produtos químicos ou mesmo bloqueio 
mecânico do sistema pelo acúmulo de partículas ou pó. No desenvolvimento do projeto ou na 
manutenção procure sempre uma empresa com experiência e competência no gerenciamento 
dos sistemas de ventilação industrial. 
1.1. OBJEITIVO 
O trabalho visa, mostrar a necessidade de um sistema de ventilação e refrigeração, para 
o meio industrial, a mostra como validar projetos e se adaptar as condições de contorno, 
conseguindo assim selecionar o sistema necessário para solucionar. 
2. REVISÃO DE DIMENSIONAMENTO 
Equações necessárias para realizar o projeto de refrigeração e ventilação 
❖ Vazão e Diametro Equivalente: 
𝑄 = 𝑉. 𝐴 
𝐴 = 𝜋𝑟2 → 2𝑟 = 𝐷𝑒𝑞 
Q = Vazão em m³/s 
V = Velocidade m/s 
A = Área m² 
r = Raio Equivalente 
Deq = Diametro Equivalente 
❖ Reynolds: 
𝑅𝑒 = 
𝜌. 𝑉. 𝐷𝑒𝑞
𝜇
 
 Re = Reynolds 
 𝜌 = Densidade Kg/m³ 
 𝜇 = Viscosidade Cinemática 
❖ Fator de Atrito: 
1
√𝑓
= −2 log(
𝜖
𝐷𝑒𝑞
3,71
+
2,51
𝑅𝑒. √𝑓
 
 𝑓 = Fator de Atrito 
 𝜖 = rugosidade 
Uma outra forma de achar o fator de atrito é o Diagrama de Moody, ele estará anexado 
no relatório. 
❖ Perda de Carga para Seleção do Ventilador 
• Perda de Carga Continua 
∆𝑃𝑐 = 𝑓 ( 
𝑉𝑥𝐿𝑥𝜌
𝐷𝑒𝑞𝑥2𝑥𝑔
) 
∆𝑃𝑐 = Perda de Carga mmH²O 
• Perda de Carga Localizada 
𝐻𝑣 = 
𝑉²
16,34
 
∆𝑃𝑙 = 𝐾𝑥𝐻𝑣 
 ∆𝑃𝑙 = Perda de Carga Localizada 
 K = Constante de Atrito 
 Hv = Coeficiente de transformação para mmH²O 
• Perda de Carga Total 
∆𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆𝑃𝑙 + ∆𝑃𝑐 
 
❖ Potência que do Ventilador 
𝑃 =
𝑄𝑥∆𝑃𝑡
75 𝑥 ƞ
 
 P = Potência 
 ƞ = Eficiência 
3. DIMENSIONAMENTO 
O Ambiente escolhido para dimensionamento é um Hospital, onde a troca de ar exigida é 
no mínimo 4 vezes o volume do ambiente, segundo a NBR-16401, também conhecida como CB-
55. 
Após aplicar as equações citadas no Excel 2016, e fazendo uso de algumas propriedades que 
são tabelas, para 20° C e pressão normal. 
Propriedades 
Carga Térmica 30 TR 
Massa Especifica 1,2 kg/m³ 
 
Fator de Atrito e Reynolds, Tabela 2 
Reynods 16587924,39 
Fator de Atrito 0,337111944 
 
Dimensão do Ambiente Refrigerado 
Dimensão do ambiente 
Comprimento 60 m 
Altura 10 m 
Largura 30 m 
Volume total do ambiente 18000 m³ 
Logo a vazão no ambiente tem que ser no mínimo 18000x4 = 72000m³/h. Os dutos ar 
serão distribuídos nessa região de forma a gerar um ambiente mais limpo e mais confortável 
termicamente. 
DESCRIÇÃO DO SISTEMA 
VELOCIDADE 10 m/s 
Q (Vazão) 15 m³/s 
Q (Vazão) 54000 m³/h 
Q (Vazão) 900 m³/min 
Dimensão do Ambiente 18000 m³ 
Dequivalente 1,4 m 
LADO 1 1,5 m 
LADO 2 1 m 
Comprimento dos Dutos 420 m 
Cálculos de Perda de Carga 
PERDA DE CARGA 
PERDA DE CARGA CONTINUA 
Perda de Carga 626,4622 
PERDA DE CARGA SINGULAR 
Hv 6,119951 
 
 
Descrição Qtd K mmH2O 
Joelho 90° 4 2 48,95961 
FILTRO 1 28 
Grelha de 
Insufla. 
9 1,2 66,09547 
Total 14 143,0551 
PERDA DE CARGA TOTAL 769,5173 mmH2O 
 
Para selecionar o ventilador, precisamos definir a potência dele. 
𝑃 =
𝑄 𝑥 ∆𝑝𝑡
75 𝑥 𝑛
= 
15 𝑥 769,52
75 𝑥 0,6
= 256,50 𝐶𝑣 = 188,65 𝐾𝑊 
O ventilador precisa ter as seguintes características: 
➢ Ter uma vazão de 18000 m³/s 
➢ Perda de Carga de 769,51 mmH²O 
➢ Potência de 256 CV 
A seleção vai ser feita no catalogo de Ventiladores Industriais da OTAM, abaixo tem o modelo 
destinado para sistema com Diâmetro Equivalente de 1,4 m. 
Gilson Ricardo
Realce
 
Ponto de Seleção do Ventilador 
 O ventilador selecionado foi o LMS1400 Classe IV, para ele conseguir vencer a perda de 
carga, vazão e ter a potência exigida. 
Para selecionar o sistema de refrigeração, usaremos um catálogo da TRANE, nele tem um 
conjunto de evaporador, condensador e a serpentina. 
 
 
Para um sistema conseguir transferir 30 TR para o ambiente interno de um teatro, ele precisará 
usardois equipamentos, TRAE150 + TRAE200. 
 
Abaixo temos a tabela de desempenho do sistema de refrigeração 
 
 
4. RESULTADOS 
Comparando os valores que era necessário atingir com os valores que são cedidos pelos 
equipamentos selecionados. 
• Segundo a NBR 16401 – Hospital tem que ter uma troca de ar interno de 4 a 6 vezes, 
totalizando assim, um total de 72000m³. Assim foi conseguido pelos equipamentos 
selecionados. 
➢ Ventilador = 54000m³/h. 
➢ Conjunto Refrigerador = 25000m³/h 
➢ Totalizando = 79000m³/h 
Conseguindo assim troca o ar,79000/18000 = 4,38, essa será a quantidade de vezes que será 
trocada o ar no ambiente. 
• Com relação ao sistema de refrigeração o equipamento selecionado consegue suprir a 
necessidade como mostra nas tabelas de refrigeração acima. 
 
5. CONCLUSÃO 
Pode se concluir que o projeto de refrigeração e ventilação industrial realizado, foi cumprido 
já que os dois pilares exigidos foram cumpridos. 
✓ Carga Térmica 
✓ Troca de Ar 
Com isso vemos a importância da realização desse tipo de trabalho, para poder no tornamos 
reais projetista e selecionadores de materiais, mostrando assim excelência no mercado que 
nos espera. 
 
6. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
MACINTYRE, “Ventiladores Industriais e Controle de Poluição” – 2ª Edição 
Solution Plus Split System - Parede Dupla - 5 a 50 TR Módulos Serpentina e Ventilador 
Ventilador Siroco e Limit Load Unid. Cond. TRCE - Vent. Centrífugo Unid. Cond. TRAE - Vent. 
Axial 60 Hz. - CATALOGO DE TRANE. 
“Ventiladores Limit Load LMS” - CATALOGO DA OTAM. 
NBR 16401. 
Disponível 
10/12/2018. 
Disponível 11/12/2018. 
 
http://www.tecvent.com.br/engenharia-de-seguranca-e-a-ventilacao-industrial/
https://www.airlinkfiltros.com.br/artigos/relacao-entre-ventilacao-industrial-e-seguranca-do-trabalho/
https://www.airlinkfiltros.com.br/artigos/relacao-entre-ventilacao-industrial-e-seguranca-do-trabalho/
7. ANEXOS