Ventiladores_e_Sopradores

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE 
Operações Unitárias A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VENTILADORES E SOPRADORES 
 
 
 
 
Prof. Marcos Moreira 
 
 
 
 
Toledo – PR 
2015 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. Ventiladores 01 
2. Curva do Sistema 04 
3. Alturas Energéticas, Rendimentos, Potências e Perda de Carga 
na Tubulação 
 
05 
4. Curvas dos Ventiladores 10 
5. Ruído provocado pelo Ventilador 16 
6. Algumas Aplicações para os Ventiladores 17 
7. Dimensionamento dos Dutos 23 
8. Sopradores 24 
BIBLIOGRAFIA 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Eu acredito demais na sorte. E tenho constatado que, quanto mais duro 
eu trabalho, mais sorte eu tenho.” (Thomas Jefferson) 
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
Nesta apostila são apresentados os ventiladores e os sopradores, os 
quais apresentam grande semelhança teórica de funcionamento aos 
turbocompressores centrífugos, exceto pelo fato que aqueles não se 
destinam à compressão de gases. Dessa forma, os primeiros quatro 
capítulos desta apostila assemelham-se aos turbocompressores centrífugos. 
Apesar dos assuntos desta apostila referirem-se em sua maioria aos 
ventiladores, cabe ressaltar que os ventiladores e os sopradores têm 
comportamentos muito semelhantes entre si, de modo que todo tratamento 
teórico apresentado para os ventiladores também se aplica ao sopradores. A 
diferença principal entre os ventiladores e os sopradores é que a variação 
de pressão fornecida pelos ventiladores é quase desprezível, enquanto que a 
variação de pressão fornecida pelos sopradores pode chegar a 3 ata. 
No Capítulo 6 são abordadas aplicações dos ventiladores nas quais o 
objetivo principal é determinar a vazão volumétrica do sistema, a qual será 
necessária para o dimensionamento dos dutos que é apresentado no 
Capítulo 7. 
Ao final da apostila estão uma lista de exercícios e uma seção de 
“ANEXOS”. Os exercícios se referem à operação com ventiladores e 
sopradores e à determinação da vazão volumétrica relativa a algumas 
aplicações dos ventiladores. 
 
 
Prof. Marcos Moreira 
 
 
1 
 
1. VENTILADORES 
 
 
Ventiladores são turbomáquinas geratrizes ou operatrizes, também designadas por 
máquinas turbodinâmicas, que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. 
Analogamente ao que ocorre com as turbobombas, a rotação de um rotor dotado de pás 
adequadas, acionado por um motor, em geral o elétrico, permite a transformação da 
energia mecânica do rotor nas formas de energia que o fluido é capaz de assumir, ou 
seja, a energia potencial de pressão e a energia cinética. Graças à energia adquirida, o 
fluido (no caso o ar ou os gases) torna-se capaz de escoar em dutos, vencendo as 
resistências que se oferecem ao seu deslocamento, proporcionando a vazão desejável de 
ar para a finalidade que se tem em vista. 
O ventilador é estudado como uma máquina de fluido incompressível, uma vez 
que o grau de compressão que nele se verifica é tão pequeno, que não é razoável 
analisar seu comportamento como se fosse uma máquina térmica, como é o caso de 
compressores por exemplo. Quando a compressão é superior a aproximadamente 2,5 
kgf/cm
2
, empregam-se os turbocompressores, cuja teoria de funcionamento, em 
princípio, é a mesma que a dos ventiladores, havendo, porém a necessidade de levar em 
consideração os fenômenos termodinâmicos decorrentes da compressão do ar e os 
aspectos inerentes ao resfriamento dessas máquinas. 
 
Classificação dos ventiladores. 
Nível energético 
de pressão 
- baixa pressão: até uma pressão efetiva de 200mmca 
- média pressão: de 200 a 800mmca 
- alta pressão: de 800 a 2500mmca 
- muito alta pressão: 2500 a 10.000 mmca (turbocompressores) 
Modalidade 
construtiva 
- Centrífugos 
- Hélico-centrífugo 
- Axiais 
 
Número de 
entradas de 
aspiração no rotor 
- Entrada unilateral ou simples aspiração 
- Entrada bilateral ou dupla aspiração 
Número de 
rotores 
- Simples estágio (um rotor) 
- Duplo estágio (dois rotores) 
2 
 
Forma das pás - Radiais retas 
- Inclinadas para trás, planas ou curvas ou “airfoil” 
- Inclinadas para frente 
- Curvas de saída radial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
2. ESCOLHA DO TIPO DE VENTILADOR 
 
 
Suponhamos um ventilador que deva funcionar com n (rpm), Q (m
3
/h), H (mmca) 
e Pot (CV). Podemos imaginar um ventilador geometricamente semelhante a este e que 
seja capaz de proporcionar uma vazão unitária sob uma altura manométrica também 
unitária. Um tal ventilador se denomina ventilador unidade e o número de rotações com 
que iria girar é denominado velocidade específica (embora se trate de um número de 
rotações e não de uma velocidade) e designado por nS. 
Segue-se que todos os ventiladores geometricamente semelhantes têm o mesmo 
ventilador unidade, cuja forma caracterizará, portanto, todos os da mesma série. 
A larga experiência obtida pelos fabricantes de ventiladores permitiu-lhes 
estatisticamente selecionar o tipo de ventilador e a forma do rotor, segundo o valor da 
nS. Esta escolha se baseia no fato de que existe, para um conjunto de valores de H, Q e n 
um formato de rotor de ventilador que é de menores dimensões e menor custo e que 
proporciona um melhor rendimento, sendo, portanto, o indicado para o caso. 
A velocidade específica, na prática, é calculada por: 
 
4
3S
H
Qn
16,6n  (1) 
onde Q está em L/s e H em mmca. 
 
 
 
Escolha do tipo de ventilador a partir da velocidade específica 
 
5 
 
3. ALTURAS ENERGÉTICAS, RENDIMENTOS, POTÊNCIAS E 
PERDA DE CARGA NA TUBULAÇÃO 
 
3.1 Altura Manométrica do Sistema (HMAN) 
 
 
 
Aplicando um balanço de energia mecânica entre o ponto “e” e o ponto “4” tem-
se: 
 
  0WZ-Z.
2
VVPP
ee4
2
e
2
4e4 



lwfg

 (2) 
 
Isolando We e dividindo todos os termos por g tem-se: 
 
 
  
g
lwf
gg




 e4
2
e
2
4e4
e Z-Z
2
VV
.
PP
W

 (3) 
 
Fazendo 
 
g.  (peso específico) (4) 
 
g
lwf
H (5) 
 
 e4O Z-ZH 
 (6)
 
tem-se: 
 
HH
2
VVPP
W O
2
e
2
4e4
e 




g
 (7) 
 
6 
 
ou 
 
HH
2
VVPP
H
O
2
e
2
4e4
MAN





g
 (8) 
 
Supondo que os pontos “e” e “4” estejam à pressão atmosférica, que V4>>Ve e 
que HO seja desprezível, então: 
 
H
2
V
H
2
4
MAN

g
 (9) 
 
A equação (9) representa a CURVA DO SISTEMA. 
 
3.2 Altura Útil de Elevação (HU) ou Pressão Total 
 
É a energia total ganha pelo fluido em sua passagem pelo ventilador, desde a boca 
de entrada (índice “O”) até à de saída (índice “3”). 
 
g2
VVPP
H
2
O
2
3O3
U





 (10) 
 
UT
H.P  (10.1) 
 
Note que a energia útil é igual à altura manométrica do sistema. 
A energia útil consta de duas parcelas: 
 
Altura de carga estática (HS) ou pressão estática 
 
SOS3
O3
S
HH
PP
H 

 (11) 
 
SE
H.P  (11.1) 
 
que representa o ganho de energia de pressão do fluido desde a sua entrada até a sua 
saída do ventilador. 
 
Altura de carga dinâmica (HV) ou pressão dinâmica 
 
VOV3
2
O
2
3
V
HH
2
V
2
V
H 
gg
 (12) 
 
VD
H.P  (12.1) 
7 
 
 
que representa o ganho de energia cinética do fluido desde a sua entrada até a sua saída 
do ventilador. 
A soma daspressões estática e dinâmica equivale à pressão total. 
 
DET
PPP  (12.2) 
 
3.3 Altura Total de Elevação (HE) 
 
É a energia total cedida pelo rotor do ventilador ao fluido. Uma parte desta 
energia se perde no próprio ventilador por atritos e turbilhonamentos (que se designam 
por perdas hidráulicas), de modo que sobra a altura útil. 
 
3.4 Altura Motriz de Elevação (HM) 
 
É a energia mecânica fornecida pelo eixo do motor que aciona o ventilador. Nem 
toda esta energia é aproveitada pelo rotor para comunicar ao fluido a energia total de 
elevação, pois uma parte se perde sob a forma de perdas mecânicas nos mancais e 
transmissão por correia. 
 
3.5 Rendimentos 
 
 
Rendimento Hidráulico 
 
E
U
H
H
H
η 
 (13) 
Rendimento Mecânico 
 
M
E
MEC
H
H
η 
 (14) 
 
Rendimento Total 
 
M
U
TOTAL
H
H
η 
 (15) 
 
 
8 
 
Rendimento Volumétrico 
 
F
VOL
QQ
Q
η


 (16) 
 
onde Q é a volume realmente deslocado pela ação do ventilador e QF é o volume de gás 
que fica continuamente circulando no interior do ventilador em consequência das 
diferenças de pressão que provocam recirculação interna de uma parcela de gás. É 
designado por vazão de fugas. 
 
 
3.6 Potências 
 
Potência Útil 
 
UU
Q.H.Pot  (17) 
 
Potência Total de Elevação 
 
EE
Q.H.Pot  (18) 
 
Potência Motriz, Mecânica ou Efetiva 
 
MM
Q.H.Pot  (19) 
 
Quando se menciona potência do ventilador nos catálogos, normalmente trata-se 
da potência motriz, ou seja 
η
Q.H.
η
Q.H.
Pot
TOTAL
U


 (20) 
 
onde  é o rendimento total e H é a altura útil. 
A partir do valor calculado de potência motriz, alguns projetistas recomendam as 
seguintes margens de segurança para a determinação da potência nominal do motor 
elétrico: 
 
Potência calculada Margem de segurança 
Até 2 CV 50% 
De 2 a 5 CV 30% 
De 5 a 10 CV 20% 
De 10 a 20 CV 15% 
Acima de 20 CV 10% 
Finalmente, para a determinação da potência instalada, são os motores elétricos 
nacionais normalmente fabricados com as seguintes potências em CV: ¼, 1/3, ½, ¾, 1, 1 
½, 2, 3, 5, 6, 7 ½, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80, 100, 125, 150, 200, 250. 
1HP=1,01417CV 
9 
 
3.7 Perda de Carga na Tubulação 
 
A perda de carga (H da equação 9) pode ser calculada por: 
 
Dg
ubLf
T
.
...2
H
2
 (21) 
 
Re
16
f  (regime laminar) (22) 
 







fRe
2613,1
7065,3
/
log.0,4
f
1 De
 (23) 
(Equação de Colebrook) 
onde f é o fator de Fanning. 
 
A perda de carga nos acessórios pode ser calculada através de comprimentos 
equivalentes como se faz para o caso de sistemas de bombeamento. Outra maneira é 
determinar a perda de carga no acessório através da seguinte equação: 
 
g
ub
K
.2
.lw
2
acessório 
 (24) 
 
 
Para obtermos a perda do acessório em metros de coluna de água basta multiplicar 
pela massa específica do fluido e dividir pela massa específica da água. Assim tem-se: 
 









água
fluido
g
ub
Kacm


.2
..)..(lw
2
acessório
 (25) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
4. CURVAS DOS VENTILADORES 
 
 
Existem certas grandezas de importância no funcionamento e comportamento dos 
ventiladores, podendo mesmo uma adequada combinação das mesmas permitir a 
escolha do tipo de ventilador para condições preestabelecidas. 
Estas grandezas, por caracterizarem as condições de funcionamento, são 
denominadas características. São as seguintes: 
 
- Número de rotações 
- vazão 
- altura de elevação 
- potência 
- rendimento 
 
As equações de que se dispõe para estudar a interdependência entre estas 
grandezas não permitem que se possa pretender realizar um estudo baseado em 
considerações puramente teóricas. Recorre-se a ensaios de laboratórios que permitem 
estatisticamente exprimir a variação de uma grandeza em função de outra. Com os 
valores obtidos nos ensaios, os fabricantes elaboram tabelas e gráficos que publicam em 
folhetos e catálogos, permitindo aos usuários dos mesmos uma fácil e rápida escolha 
dos ventiladores e uma análise do comportamento do mesmo quando ocorrem variações 
nas grandezas representadas. 
As curvas que traduzem a dependência entre duas das grandezas, uma vez fixadas 
as demais, chamam-se curvas características. 
As mais importantes são: 
a) Para um valor constante de rotação (n), a variação da carga (H), da potência motriz 
(Pot) e do rendimento total () em função da vazão (Q) 
b) Variação das grandezas H, Q, Pot e  em função do número de rotações 
c) Curva de igual rendimento no campo das grandezas Q e H 
 
 
 Ventilador com pás para trás, perfil em asa 
 
O ventilador com pás para trás proporcionam um bom rendimento e a curva 
11 
 
pouco inclinada da potência (Nm) mostra que o motor pode ser dimensionado para 
cobrir ampla faixa de utilização de valores de descarga. 
 
 
Ventilador de pás para frente (pressões elevadas e bom rendimento) 
 
Os ventiladores com pás para frente têm uma faixa de utilização bastante estreita 
(limite inferior condicionado pela instabilidade e limite superior pelo baixo 
rendimento). Só devem ser usados em sistemas que apresentem pequenas variações de 
carga H e descarga Q. São em geral mais barulhentos e apresentam menor rendimento 
do que o ventilador com pás para trás. 
 
 
Ventilador de pás retas (a-b é o trecho de funcionamento instável, pressões 
médias e rendimento médio) 
 
O ventilador de pás retas apresenta uma curva (H,Q) com um trecho ascendente 
e outro descendente. O trecho a-b se caracteriza por ser um trecho de instabilidade. 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
 
Ventilador turboaxial 
 
 
Enquanto os ventiladores centrífugos apresentam um aumento da potência com o 
aumento da descarga Q, o ventilador turboaxial apresenta uma diminuição da potência 
com o aumento da descarga. 
 
 
Ventilador axial com pá em perfil de asa (baixas pressões e grandes vazões) 
 
Já o ventilador axial com pá em perfil de asa apresenta potência quase que 
constante para todo o valor de descarga Q. 
Ambos os ventiladores, turboaxial e axial com pá em perfil de asa, apresentam 
curvas (H,Q) e (,Q) semelhantes. Próximo aos valores de máximo rendimento 
encontram-se faixas de instabilidade. 
 
4.1 Ponto de Operação dos Ventiladores 
 
 
O ponto de operação dos ventiladores representa as condições de vazão e altura 
manométrica em que o sistema irá operar. O ponto de operação é dado pela intersecção 
da curva de altura manométrica do sistema com a curva do ventilador. 
 
 
 
 
13 
 
4.2 Leis de Semelhança 
 
 
A seguir são apresentadas as LEIS DE SEMELHANÇA. Essas leis se aplicam 
para ventiladores geometricamente semelhantes e determinam os novos valores de Q, H 
e Pot para mudanças na rotação do ventilador (n) e no diâmetro do rotor do ventilador 
(D). 
 
3
D
D'
.
n
n'
Q
Q'







 (26) 
22
D
D'
.
n
n'
H
H'













 (27) 
22
T
T
D
D'
.
n
n'
.
'
P
'P














 (27.1) 
53
D
D'
.
n
n'
.
'
Pot
Pot'














(28) 
 
 
Para um mesmo rotor e fluidos diferentes 
 
- Mesma queda de pressão .H=’.H’ 
 
TT
P'P  (28.1) 
'H
H'



 (28.2) 
'Pot
Pot'
Q
Q'
n
n'



 (28.3) 
 
- Mesma descarga em massa Q/g=’.Q’/g 
 
'n
n'
Q
Q'



 (28.4) 
2
'H
H'








 (28.5) 
'P
'P
T
T



 (28.6) 
2
'Pot
Pot'








 (28.7) 
 
 
14 
 
- Mesma descarga volumétrica Q=Q’ e n=n’ 
 
HH' (28.8) 
 

 '
P
'P
T
T 
 (28.9) 

 '
Pot
Pot'

 (28.10) 
 
 
4.3 Controle da Vazão 
 
 
O controle da vazão dos ventiladores centrífugos e hélico-centrífugos é feito por 
meio de “registros” tipo “borboleta” ou tipo veneziana, com lâminas paralelas, cuja 
inclinação se pode graduar manual ou automaticamente. 
A variação da vazão pode ser realizada também pela variação do número de 
rotações do eixo, seja pela substituição do motor, seja pelo emprego de um variador de 
velocidade mecânico, ou fluidodinâmico, ou de polias extensíveis. Pode-se ainda 
empregar motor CC variando o campo indutor ou de AC do tipo adequado (variando a 
resistência rotórica dos motores a indução com rotores bobinados; regulando a tensão de 
motores de gaiola de esquilo e outros processos mais modernos, como é o caso da 
variação de frequência da corrente). 
No caso de ventiladores axiais, existem modelos de pás ajustáveis, de modo a 
permitirem, conforme o ângulo de calagem, a descarga pretendida. A regulagem é feita 
com o ventilador parado. 
 
 
 
4.4 Associação de Ventiladores 
 
 
Quando se necessita de uma pressão relativamente elevada no sistema, pode-se 
recorrer à associação de ventiladores em série, designados como ventiladores de dois 
estágios, mas pode-se, em certos casos, realizar a montagem de um ventilador 
insuflando ar na aspiração de outro, sem dificuldade. 
Certas instalações de ventilação industrial operam em uma faixa de variação de 
vazão difícil às vezes de ser atingida com a utilização de um único ventilador. Recorre-
se então à associação em paralelo de dois ventiladores. 
A associação de ventiladores em série ou em paralelo pode ser tratada da mesma 
forma que para as bombas centrífugas conforme apresentam as figuras a seguir. 
 
 
15 
 
 
Associação em paralelo 
 
 
 
 
Associação em série 
 
 
É importante mencionar que as curvas dos ventiladores aplicam-se ao fluido 
padrão que é o ar à pressão de 101,33kPa, à temperatura de 20
o
C (=1,2kg/m
3
). 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
5. RUÍDO PROVOCADO PELO VENTILADOR 
 
 
 
Em geral, os ventiladores de alta rotação provocam um nível de ruído maior que 
os de baixa, pela maior frequência da vibração do ventilador, caixa e suportes. 
Velocidades de escoamento elevadas nos dutos ocasionam também um aumento 
do nível de ruído no ambiente. A norma brasileira NB-10/1978 fixa níveis de ruído 
permissíveis, expressos em decibéis conforme a tabela a seguir. O nível de ruído deve 
ser medido em 5 pontos do ambiente a 1,2 m do piso. 
 
Local dB 
Residências 
Casas 30-40 
Apartamentos 35-45 
Escritórios 
Diretoria 25-35 
Sala de reuniões 30-40 
Gerência 35-45 
Sala de recepção 35-50 
Escritórios em geral 40-50 
Áreas de produção 
Exposto durante 8h/dia <90 
Exposto durante 3h/dia <97 
Outros lugares 
Sala de computadores 45-65 
Banheiros 45-55 
Restaurantes 40-50 
Lanchonetes 40-55 
Lojas 45-55 
Supermercados 45-55 
Bibliotecas 35-45 
Salas de aula 35-45 
Laboratórios 40-50 
 
Uma das maneiras de reduzir a propagação da vibração da caixa do ventilador no 
duto é intercalar uma ligação ou guarnição elástica de borracha. Outra, que pode ser 
adotada em conjunto com a anterior, consiste em colocar um atenuador de ruído na boca 
de aspiração e insuflamento de ventiladores axiais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
6. ALGUMAS APLICAÇÕES PARA OS VENTILADORES 
 
 
 
Em geral, os ventiladores são utilizados para movimentação de gases com os 
seguintes objetivos: 
 
- Ventilação para o conforto térmico 
- Ventilação para redução da umidade do ar 
- Ventilação diluidora para redução de calor sensível 
- Ventilação diluidora para evitar fogo ou explosão 
 
 
6.1 Ventilação Geral Diluidora para Redução de Calor Sensível 
 
 
Para a manutenção de condições ambientais de conforto relativas à temperatura de 
bulbo seco em um determinado ambiente torna-se necessária a realização de um balanço 
de energia neste ambiente a fim de se verificar o volume de ar a ser insuflado para 
remover o calor formado no recinto. 
A carga térmica total em um ambiente é dada pela soma das seguintes cargas 
térmicas: 
 
- calor liberado pelas pessoas 
 
Dentro da faixa de temperatura de 21 a 28
o
C, o calor médio liberado pelas pessoas 
está apresentado na tabela a seguir. 
Local Calor liberado (kcal/h) 
Escritórios 113 
Restaurantes 139 
Fábrica (trabalho leve) 189 
Fábrica (trabalho pesado) 252 
Auditórios 113 
 
Para uma primeira aproximação quando faltarem informações sobre a 
temperatura, pode-se adotar: 
 
- Para pessoas em movimento lento ou sentadas:100kcal/h 
- Para pessoas trabalhando:166 kcal/h 
 
- calor devido à diferença de temperatura entre o interior e o exterior do ambiente 
 
ΔTU.A.C
T
 (29) 
 
ou então de forma aproximada por 
 
atorAA.C
T
f (30) 
18 
 
onde a área deve estar em ft
2
 e CT será dado em BTU/h. 
 
O fator A é apresentado na tabela a seguir. 
 
Local Temperatura externa 
32
o
C 35
o
C 
Janelas na sombra 12 17 
Paredes, alvenaria pesada 03 05 
Paredes, alvenaria média 04 05 
Paredes 02 03 
Paredes, com revestimento médio 04 05 
Divisórias, revestimento simples 07 10 
Divisórias, revestimento duplo 04 05 
Divisórias de vidro 14 17 
Tijolo de vidro 05 08 
Piso 03 04 
Teto sob recinto não-ventilado 12 13 
Teto sob recinto ventilado 09 11 
Teto sob telhado 14 16 
Teto sob piso ocupado 03 05 
 
 
- carga térmica devido à insolação 
 
atorBA.C
T
f (31) 
 
onde a área deve estar em ft
2
 e CT será dado em BTU/h. 
 
O fator B é apresentado na tabela a seguir. 
 
Janela voltada para: SE L NE N NO O SO 
Vidro simples e duplo, sem proteção 110 180 160 105 160 180 110 
Veneziana com toldo 30 50 45 30 45 50 30 
Cortina colorida ou veneziana interna 65 110 95 60 95 110 65 
Tijolo de vidro sem proteção 44 72 64 42 64 72 44 
 
 
 
 
19 
 
- carga térmica relativa aos aparelhos de iluminação 
 
Tipo Calor emitido (kcal/h) 
Incandescente Potência total em Watts x 0,875 
Fluorescente Potência total em Watts x 0,875 x 1,26 
 
 
- carga térmica devido ao funcionamento de motores elétricos 
 
Quando há motores de diversas potências funcionando no recinto, pode-se, num 
primeiro cálculo, calcular o calor dissipado multiplicando a potência total expressa em 
HP por 2.800 para se obter o calor em BTU/h ou então utilizar a tabela a seguir. 
 
Potência nominal (CV) Rendimento (%) kcal/h por CV 
Até ¼ 60 1.050 
½ a 1 70 900 
1 ½ a 5 80 800 
7 ½ a 20 85 750 
Acima de 20 88 725 
 
 
 
- carga térmica relativa a equipamentos em funcionamento no recinto 
 
 
Equipamento kcal/h 
Aparelhos elétricos, por kW 860 
Forno elétrico – serviço de cozinha, por kW 860 
Torradeirase aparelhos de grelhar, por kW 860 
Mesa quente, por kW 860 
Cafeteiras, por litro 150 
 
 
- calor devido à ventilação ou infiltração do ar para o ambiente 
 
  atorG.fatorF;fatorFC
21T
fmáx (em BTU/h) (32) 
 
N.i fatorF
1
 (em ft
3
/min) (33) 
 
onde N é o número de pessoas no local. 
 
Condição i (-) 
caso de não haver fumantes 7,5 
caso de fumo moderado 15 
caso de fumo intenso 40 
 
20 
 
 
60
.ILarg. x Alt. x Comp
 fatorF
2

 (em ft
3
/min) (34) 
 
 
Condição I (-) 
para uma só parede externa 1 
para duas paredes externas 1,5 
para três ou mais paredes externas 2 
 
TBU (
o
F) 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 
Fator G 3 5 8 11 14 17 20 23 27 30 33 37 41 45 49 
 
 
- vazão de ar necessária 
 
A vazão mássica de ar necessária para manter a temperatura do ambiente fixa em 
um determinado valor é obtida a partir da soma de todas as cargas térmicas envolvidas, 
ou seja: 
 
 
EXTINTAR
T
TTCp
C




 (35) 
 
A vazão volumétrica será dada por: 
 
 
EXTINTAR
T
TTCp
C
Q



.
 (36) 
 
TR – Tonelada de refrigeração, quantidade de calor a retirar da água líquida a 0
o
C para 
formar uma tonelada de gelo a 0
o
C em cada 24 horas. 
1 TR = 3.333kcal/h / 1 TR americana = 12.000 BTU/h (tonelada standard comercial 
americana de refrigeração) 
 
- Ventilação de Sala de Máquinas ou Recintos Industriais 
 
Em diversos recintos industriais pode haver máquinas e equipamentos que 
irradiem quantidades grandes de calor sensível, capazes de gerar o desconforto e até de 
impedir a permanência de operadores no local, além de sacrificar o bom funcionamento 
e a durabilidade das instalações e equipamentos. Isto pode ocorrer quando os 
equipamentos são instalados em recintos onde não haja ventilação natural suficiente. 
Torna-se necessário, então, realizar a remoção do calor sensível excessivo, por meio de 
uma ventilação mecânica adequada. É o que sucede às vezes com as instalações de 
motores elétricos, compressores, bombas, caldeiras, fundições, tratamentos térmicos, 
etc. Nesses casos, não há necessidade de levar em conta o calor sensível dos operadores 
dos equipamentos, nem do calor de lâmpadas, quando os valores dos mesmos forem 
muito pequenos em comparação com o calor irradiado pelos equipamentos principais. 
 
21 
 
Tipo de recinto industrial Ar de exaustão (ft
3
/min por ft
2
 de área 
bruta de piso) 
Clima frio Clima quente 
Fabricação de produtos leves de aço 2 3 
Montagem de máquinas 2 3 
Oficina de reparos 3 4 
Local de chaves elétricas de controle 3 4 
Fabricação de motores 3 5 
Estampagem de aço 3 5 
Casa de bombas de água 3 4 
Casa de bombas de refinaria; óleo frio 6 8 
Casa de bombas de refinaria; óleo quente 10 15 
Sala de tratamento térmico 12 15 
Casa de compressores 4 8 
Casa de caldeiras 6 10 
Fundição 6 8 
 
 
6.2 Ventilação Industrial Diluidora 
 
 
A “taxa de ventilação” Q é a vazão de ar que, pela ventilação geral diluidora, é 
introduzida ou retirada do ambiente e é dada por: 
 
d
k
G
K
TLV
G
Q
.
.
. 

 (37) 
 
VDC
K
TLV
k
d

 (38) 
 
onde G é a taxa de geração da substância que se deseja diluir (kg/s), kd (ou VDC – 
Ventilation Design Concentration) é a concentração permitida no ambiente (ppm; V/V), 
TLC é o “threshold limit value”, K é o coeficiente de segurança e  é a massa específica 
da substância na fase gasosa a 70
o
F e 1 atm que pode ser obtida pela equação de gás 
ideal. 
 
- Tempo para o Estabelecimento de um dado Grau de Concentração num Recinto 
 
Através de um balanço de massa para o componente contaminante chega-se a: 
 
QCq
dt
dC
V
..
1
 
 (39) 
 









CQq
CQq
Q
V
t O
.
.
ln
 (40) 
22 
 
 
onde t é o tempo para a concentração do poluente variar de Co a C, V é o volume do 
recinto, Q é a vazão de ar insuflado, q é a vazão de descarga do contaminante no 
ambiente e C é a concentração do contaminante. 
 
- Ventilação Geral Diluidora para Evitar Fogo ou Explosão 
 
Para certos produtos químicos, o risco de inflamação ou de explosão é uma 
consideração da maior importância quando se realiza um estudo de ventilação por 
diluição. 
A vazão necessária de ar diluidora no caso desses produtos é dada por: 
 
B
f
LEL
G
Q S.
.

 (41) 
 
onde LEL é o Limite Inferior de Explosividade, fS é um fator de segurança e B é uma 
constante que leva em conta o fato de que o LEL diminui quando a temperatura 
aumenta. 
O valor de B é igual a 1 para T<250
o
F e igual a 0,7 para T>250
o
F. 
Em fornos contínuos, bem ventilados, adota-se fS=4, e em fornos intermitentes o 
valor varia de 10 a 12. Na maioria dos fornos e secadores a concentração de vapores não 
costuma ser superior a 25% do LEL. 
 
- Mistura de Solventes 
 
Quando houver mais de uma substância poluidora no ambiente, deve-se levar em 
consideração seus efeitos combinados. Na ausência de informação em contrário 
considera-se a soma dos efeitos das diferentes substâncias. 
Calcula-se a seguinte soma 
 
N
N
TLV
C
TLV
C
TLV
C
 ...
2
2
1
1
 (42) 
 
Se a soma for maior que a unidade, é sinal de que o valor limiar de segurança foi 
excedido. Calcula-se a quantidade de ar necessária para diluir com segurança cada 
componente isoladamente e se somam as vazões, a fim de se ter a vazão da mistura. 
Havendo duas ou mais substâncias poluentes e sabendo-se que os efeitos das 
mesmas não são aditivos, mas que agem independentemente em diferentes órgãos do 
corpo humano, calcula-se a ventilação diluidora necessária para cada um dos poluentes 
componentes e adota-se o maior dos valores encontrados como a taxa de ventilação 
diluidora. 
 
 
 
 
 
 
23 
 
7. DIMENSIONAMENTO DOS DUTOS 
 
 
Conhecendo-se a vazão de trabalho e a velocidade no duto determina-se o 
diâmetro da tubulação de seção circular por: 
 
v.
Q.4
D


 (14)
 
 
Com o diâmetro obtido aproxima-se para o diâmetro comercial mais próximo e se 
determina a velocidade real no duto por: 
 
2D.
Q.4
v

 (14)
 
 
 
Caso seja desejado um duto com seção retangular, então deve-se utilizar a 
equação de Huebscher 
 
 
 
8/1
2
5
eEquivalent
ba
a.b
.3,1D 







 (16)
 
 
 
que relaciona o diâmetro de um duto circular com os lados maior (a) e menor (b) de um 
duto de seção retangular. 
Num duto de seção retangular colocado paralelo ao solo, geralmente o lado menor 
fica na vertical, enquanto que o lado maior fica na horizontal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
8. SOPRADORES 
 
 
Assim como os ventiladores, os sopradores são equipamentos que servem para o 
deslocamento de gases, não se adequando para a compressão de gases. A diferença 
básica é que, enquanto os ventiladores atingem pressões de 0,3 atm, os sopradores 
podem atingir pressões de 3 atm. 
 
 
 
Soprador 
(vazão de até 95m
3
/s e pressão de 3atm manométricas) 
 
Os sopradores destinam-se ao transporte pneumático ou à aspiração de gases 
quentes na indústria química. A pressão máxima atingível nesse tipo de compressor é 
limitada pela resistência dos materiais usados na sua confecção e atinge, teoricamente, o 
valor de 5.500kgf/m
2
. Na realidade, considerações de ordem econômica levam a reduzir 
esse limite para cerca de 3.500kgf/m
2
, preferindo-se, para maiores diferenças de 
pressão, adotar a compressão por estágios. 
Tudoque foi visto na parte de ventiladores também se aplica para os 
compressores (curva do sistema, rendimentos, potências, Leis de Semelhança, curvas do 
aparelho, associações em série e paralelo). A figura a seguir apresenta a faixa de 
aplicação dos sopradores (compressores centrífugos). 
 
 
Ventiladores e Sopradores – Prof. Marcos Moreira 25 
BIBLIOGRAFIA 
 
 
Compressores. E.C. Costa; Editora Edgard Blucher, 1978. 
 
Operações Unitárias em Sistemas Particulados e Fluidodinâmicos. 
M.A. Cremasco; Blucher, 2014. 
 
Princípios das Operações Unitárias. A.S. Foust, L.A. Wenzel, C.W. 
Clump, L. Maus, L.B. Andersen; LTC, 1982. 
 
Ventilação Industrial e Controle da Poluição. A.J. Macyntire; LTC, 
1990. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ventiladores e Sopradores – Prof. Marcos Moreira 26 
Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE 
Disciplina: Operações Unitárias A 
Prof. Marcos Moreira 
 
Lista de Exercícios 
 
1) Um ventilador desloca ar a 30
o
C a uma vazão de 1,4kg/s para arejar um 
determinado ambiente conforme apresenta a figura a seguir. Sabe-se que a 
velocidade do ar dentro da tubulação de aço comercial será de 7,4 m/s. O 
ventilador está instalado em uma região de altitude igual a 1.800m. Não há 
tubulação anterior ao ventilador e a velocidade na entrada pode ser 
considerada desprezível. O comprimento da tubulação posterior ao 
ventilador é de 20m. Cada uma das duas curvas presentes na tubulação 
possui K=0,3. Na entrada e na saída da tubulação K=0,2. Considere a 
tubulação como “lisa”. 
 
a) Considerando que a tubulação deve ser projetada com seção retangular, 
determine a altura e a largura da seção considerando que a largura deve ser 
o dobro da altura. 
b) Determine a potência motriz considerando um rendimento total de 65%. 
c) Sabendo que o ventilador terá uma rotação de 750rpm, determine o tipo 
de ventilador para o serviço. 
 
 
 
2) Uma sala de escritório mede 22m x 10m x 3,1m e situa-se no último 
andar de um prédio onde a pressão atmosférica é de 1 ata. A parede externa 
com 22m de largura acha-se voltada para leste e possui janelas 
envidraçadas com venezianas de 20m x 20m. A parede externa de 10m está 
voltada para o norte e possui uma janela de vidro de 8m x 2m com 
venezianas. As demais paredes são internas. As paredes são de alvenaria, 
de espessura média. Na sala existem 110 lâmpadas de 40W e máquinas de 
escrever, totalizando 1,5HP. A iluminação é fluorescente. Trabalham 
sentadas 16 pessoas e circulam, em geral, 15 outras. Pode-se considerar 
como leve a presença de fumaça de cigarros. A temperatura de bulbo seco 
exterior é de 26
o
C e a interior de 30
o
C. A umidade na sala é de 0,01 kg de 
vapor de água / kg de ar seco. Deseja-se determinar a vazão de ar a ser 
insuflada para remover o calor produzido na sala. 
Ventiladores e Sopradores – Prof. Marcos Moreira 27 
3) Uma casa de bombas mede 4m x 8m. Qual deverá ser a vazão de 
exaustão de ar? 
 
4) Uma indústria emprega acetona (CH3COCH3; TLV=450ppm; V/V) 
como solvente de resinas e preparo de vernizes. A experiência indicou que, 
por vaporização, ocorre uma perda diária de 3kg desse solvente, numa 
jornada de 8horas. A temperatura ambiente é de 30
o
C. No local onde se 
situa a indústria a pressão atmosférica é de 750mmHg. Utilizando um fator 
de segurança de 5, calcule a vazão de renovação de ar necessária. 
 
5) Num setor de uma indústria, o chumbo é derretido em contato com o ar, 
e por diferença de pesagens chegou-se à conclusão de que, em 25 dias úteis 
de trabalho de 8 horas diárias, houve uma sublimação de 60g de chumbo, 
convertido em contato com o ar em óxido de chumbo (TLV=0,2mg/m
3
 de 
ar), venenoso. Qual deverá ser a vazão de renovação do ar, em uma 
instalação geral diluidora, para que não haja danos à saúde do operários 
daquela seção da fábrica? Utilize um fator de segurança igual a 5. 
 
6) Num processo, libera-se 0,045lb/min de um solvente para o qual o 
VDC=150ppm e cuja massa molecular é de 58,4 lb. Qual a taxa de 
ventilação para que se obedeça o valor do VDC? 
 
7) Em uma sala de 6m x 4m x 3m, opera um equipamento do qual escapa 
considerável quantidade de amônia. Pelo consumo de amônia, chegou-se à 
conclusão de que a vaporização da mesma no ambiente é da ordem de 
0,25m
3
/h. O sistema de ventilação da sala insufla (e retira) 800m
3
/h
 
de ar. 
Após quanto tempo as condições do ambiente se tornariam insalubres? 
 
8) Num recinto de 600 m
3
 existe uma concentração de benzeno igual a 4 
partes por 10.000 partes de ar e são vaporizados 0,18 m
3
/h. Se ligarmos o 
equipamento de exaustão, que fornece 1.000 m
3
/h de ar, após quanto tempo 
a concentração atingirá o índice aceitável de 2 partes por 10.000? 
 
9) Em uma operação de pintura industrial, estão sendo empregados 
simultaneamente diclorometano (cloreto de metileno) e metanol (álcool 
metílico), ambos de propriedades narcotizantes. Nas análises, verificaram-
se as seguintes concentrações: 
cloreto de metileno 300 ppm (V/V) 
metanol 100 ppm (V/V) 
 
Verificou-se uma evaporação de 0,683 litros/h de álcool metílico e 
0,84 litros/hora de cloreto de metileno. Calcule a vazão de ar diluidora. 
 
Ventiladores e Sopradores – Prof. Marcos Moreira 28 
10) Em um sistema para insuflar o ar de um forno foi utilizado um soprador 
de 1.800 rpm. Para a queima do combustível são necessários 4m
3
/s de ar a 
20
o
C e 1 ata. A curva característica do soprador é apresentada na figura a 
seguir, a qual foi desenvolvida para o ar nas condições de 20
o
C e 1 ata. 
Sabendo que a curva do sistema pode ser expressa como PT=0,173.Q
2
, 
sendo a vazão em m
3
/s e o resultado da pressão em mmH2O, pede-se: 
 
a) obtenha o ponto de operação do soprador, bem como sua potência 
 
b) considerando a mesma pressão total, verifique qual deve ser a nova 
vazão, a nova carga, a nova rotação e a nova potência do soprador quando 
utilizado para inflar o ar a 25
o
C, 30
o
C e 35
o
C 
 
c) considerando a mesma vazão volumétrica, verifique qual deve ser a nova 
carga, a nova rotação, a nova pressão total e a nova potência quando 
utilizado para inflar o ar a 25
o
C, 30
o
C e 35
o
C