sfm 2014 aula 22

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DEFINIÇÃO:
É uma máquina que produz fluxo de gás com duas ou mais pás
fixadas a um eixo rotativo.
Convertem energia mecânica rotacional, aplicada ao seu eixo,
em aumento de pressão total do gás em movimento.
Conforme a ASME:
Ventiladores: aumentam a densidade do gás em no máximo 7% à medida
que percorre o trajeto desde a aspiração até a descarga. Para o ar padrão, 
esse é um aumento de aproximadamente 7620 Pa (762 mmca).
Para pressões superiores a 7620 Pa: compressores ou sopradores.
Os ventiladores são equipamentos utilizados para movimentação do ar
necessário nas operações envolvendo o processamento de produtos agrícolas,
tais como secagem, aeração, resfriamento, refrigeração e transporte.
TERMINOLOGIA E DEFINIÇÕES DOS VENTILADORES
]m/kg[
RT
P 3=ρ
]s/m[10)T1,013( 26−⋅+=ν
]s/m[105,1 25−⋅=ν
]/.[10806,1204,1105,1 255 msN−− ⋅=⋅⋅==νρμ
Propriedades do ar Ar
Ar padrão (SI)
Ar seco a 20 ºC e 101,325 kPa.
Nestas condições, o ar seco tem massa específica de 1,204 kg/m³.
R = 287 J/kgK, T em Kelvin e P em Pascal
T em oC
Ar seco a 20 ºC e 101,325 kPa
=>
Viscosidade Cinemática e Absoluta do Ar
( )000 ,, PTρ
0
0
0
c P
T
T
Pf =ρ
ρ= ρ
( ) 760
293
273t
Pfc += 0c
f ρ⋅=ρ
( ) 325,101
293
273t
Pfc += 0cf ρ⋅=ρ
Fator de Correção da Massa Específica
Tomando como referência as condições padrão pode-se definir um fator de 
onde ( , T,P ) são as condições atmosféricas diferentes das 
condições padrão
com
Para pressão barométrica em kPa e temperatura em oC, tem-se:
com
correção que permite determinar a massa específica:
Para pressão barométrica em mmHg e temperatura em oC, tem-se:
Para condições normais fc =1. Para temperaturas e altitudes maiores que a padrão (to=20oC 
e Z=0m) o fator de correção fc é menor que 1. As Tabelas a seguir apresentam os valores do 
fator de correção da massa específica para diferentes altitudes e temperaturas do ar.
Exemplo 1: Um ventilador deve trabalhar com ar com temperatura de 45oC
sendo aspirado a pressão atmosférica. Determine a massa específica,
viscosidade dinâmica e viscosidade absoluta do ar para tais condições.
Resposta: ν=17.5*10-6m2/s ρ= 1.11 kg/m3 µ= 1.94*10-5 Pa.s
Exemplo 2: Determinar o fator de correção da massa específica do ar num
sistema de ventilação industrial num local onde a temperatura é igual a 350C e
pressão barométrica local é igual a 740mmHg.
Resposta: fc=0.93
Pressão Estática (Pe)
É a diferença entre a pressão absoluta em um determinado ponto em uma corrente de ar ou
câmara pressurizada e a pressão absoluta da atmosfera ambiente. É positiva quando a
pressão neste ponto estiver acima da pressão ambiente e negativa quando estiver abaixo.
Atua igualmente em todas as direções, independente da velocidade do ar.
Pressão de Velocidade/Pressão Dinâmica (Pd)
É a pressão exigida para acelerar o ar da velocidade zero para alguma velocidade e é
proporcional à energia cinética da corrente de ar.
det PPP +=
Pressão Total (Pt)
Soma algébrica da pressão dinâmica e estática. É uma medida da energia total disponível 
na corrente de ar.
entradatsaídattv )P()P(P −=
Pressão Total do Ventilador (Ptv)
Diferença algébrica entre a pressão total média na descarga do ventilador e a pressão total
média na aspiração do ventilador. É a medida da energia mecânica total acrescentada ao
ar ou gás pelo ventilador.
Se as velocidades médias na entra e saída da tubulação 
são iguais então a pressão dinâmica (Pd)
entradaesaídaetv )P()P(P −=
Pressão Estática do Ventilador (Pev)
É uma grandeza usada na medição do desempenho de ventiladores. É a pressão total do
ventilador menos a pressão dinâmica correspondente à velocidade média do ar na descarga
do ventilador
As normas da ASHRAE determinam que o aumento da pressão estática no ventilador deve 
ser calculado por:
Distribuição de pressão total em sistema sem tubulação de entrada
Distribuição de pressões em sistema com tubulações de entrada e saída
Distribuição de pressões em sistema com expansão na tubulação de saída
swses
ρ
).(2 et ppV −=
ar
mana hgV ρ
ρ ...2=
dPV 044,4= Sendo Pd em mmH2O
Considerando ar padrão
Potências e Rendimentos em Ventiladores
)(cos
)(3cos
monofásicoVIN
trifásicoVIN
mm
mm
ηφ
ηφ
⋅⋅⋅=
⋅⋅⋅= uu HQN ..γ=
v
u
m
HQN η
γ ..= Hu é a altura útil de elevação que é equivalente a 
altura manométrica em bombas (Hman). Representa 
a pressão total do ventilador expressa em metros de 
coluna de gás.
rtvent
u
m
gQkN ηη
ρ
*
*** Η=
ηTRηTR
Acoplamento indireto (por Corrêa trapezóides)
K = 1,2 ÷ 1,5 – coeficiente de reserva do motor. Os valores maiores para as máquinas
mais pequenas.
Si o acoplamento e direto entre os eixos do ventilador e do motor a
≅ 1 no caso de transmissão por Correa trapezoidal
≅0,92 – rendimento da Correa trapezoidal
)Pa(gHgHP O2HO2Harar ρ=ρ= )ar.c.m(HH
ar
O2HO2H
ar ρ
ρ=
Se o sistema trabalha com ar, na expressão acima H é dado em metros de
coluna de ar (m.c.ar). Quando se trabalha com H em mmH20 devem ser utilizadas
as unidade coerentes. Primeiro devemos transformar mmH20 em pressão (Pascal) e
depois converter em metros de coluna de ar.
#t
u
e
u
H H
H
N
N ==η
m
t
m
e
m H
H
N
N #==η
f
vl QQ
Q
+=η
Rendimentos em ventiladores
Rendimento Hidráulico:
Rendimento Mecânico:
Rendimento Volumétrico:
[%]..100
100
m
u
v
m
u
v
N
HQ
N
N
γη
η
=
=
Exemplo 3: Um duto com vazão igual a 5000 m3/h apresenta uma pressão estática igual a
50mmH20. Determine a pressão total no duto considerando que o mesmo tem um
diâmetro igual a 300mm.Resposta: Pt = 722 Pa
Exemplo 4: Num ventilador centrífugo é medida a pressão estática na entrada da boca de
aspiração do mesmos registrando-se uma pressão igual a -127mmH20 (negativo). A
pressão estática na saída da boca de insuflamento é medida sendo igual a 10mmH20. A
pressão dinâmica na entrada do ventilador é igual a 25 mmH20 e a pressão dinâmica na
boca de saída do ventilador é igual a 25 mmH20. Determinar a pressão total do ventilador.
Resposta: Ptv=137 mmH2O Pev=112 mmH2O
Exemplo 5: Considerando que um ventilador trabalha com uma pressão total igual a
50mmH20 e com uma vazão de 2500 m3/h. O ventilador é acionado por um motor elétrico
monofásico de 220V o qual é acoplado diretamente ao eixo ventilador. Em operação o
ventilador demanda uma corrente de 3,0A. Considere que o produto cosµ*ηmotor é igual
a 0,8. Determinar: (a) A potência útil (b) A potência no eixo do ventilador (c) o
rendimento global do ventilador. Resposta: Nu= 340.7 W Nm=528 W η= 64.5%
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