Estudo de caso FINAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – ​CAMPUS​ DE ITABIRA 
 
Arthur Gomes Paiva - 2017009130 
Guilherme Mello Ferreira - 2017016654 
Isaque de Souza Berbert Tomaz - 2017002238 
Matheus Pereira Prado - 2016016328 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estudo de Caso de Ventilação Industrial: Dimensionamento de um Sistema de 
Ventilação para um Galpão 
 
 
 
Prof. Dr. Rubén Alexis Miranda Carrillo 
 
 
 
 
 
 
 
Itabira 
2020 
 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO 3 
OBJETIVOS 4 
Objetivos Gerais 4 
Objetivos Específicos 4 
METODOLOGIA 4 
Materiais 4 
Métodos 5 
MODELOS DIDÁTICOS, VIRTUAIS E MATEMÁTICOS 5 
Considerações de projeto 5 
Determinação das condições locais de Instalação 6 
Seleção do filtragem do sistema 7 
Dimensionamento dos Dutos de Ventilação 11 
Parâmetros de Seleção do Ventilador ou Grupo de Ventiladores 16 
Modelos de Perda de Carga 18 
Correção da pressão total na descarga 21 
Altura de pressão no ventilador 21 
Rotação específica do ventilador 22 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 22 
Pressão barométrica 22 
Temperatura 22 
Massa específica do ar 23 
Aceleração da gravidade 23 
Viscosidade dinâmica do ar 23 
Velocidade do ar no interior dos dutos 23 
Vazão volumétrica equivalente 23 
Vazão volumétrica e o tipo de escoamento através de cada trecho de duto 24 
A pressão equivalente 26 
Altura de pressão do ventilador 29 
As rotações específicas 29 
O tipo de ventilador 29 
Ventiladores comerciais selecionados 30 
Esquema do sistema de ventilação adotado 32 
CONCLUSÕES 34 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 35 
 
1. INTRODUÇÃO 
A ventilação exaustora está entre os recursos mais eficazes para o controle de poluição de 
um ambiente de trabalho, todo ambiente de processo produtivo realiza perdas que podem ser 
produtos atmosféricos, nas quais podem se tornar um problema quando se é passado por 
máquinas ou a aqueles que o utilizam, pois estas partículas prejudicam a saúde humana, assim, 
decorrente a este problema a engenharia de caráter coletivo, tem de grande importância a 
melhoria destes ambientes industriais, visando menores riscos associados ao mesmos. 
Nos processos que produzem imóveis, o ambiente é potencialmente sujeito a poluição 
decorrentes a esta atividade, seja eles resíduos líquidos, atmosféricos ou sólidos. Assim essas 
empresas que trabalham com estes materiais necessitam de sistemas para que seja feito a 
circulação dos gases presente do local, assim a ventilação industrial se torna totalmente essencial 
para o equilibro do local, no qual a escolha do dimensionamento adequado destes equipamentos 
se torna uma necessidade em que pode ser descoberta através de cálculos matemáticos e fórmulas 
pré-existentes especialmente para esta situação. 
As condições dadas para realização do dimensionamento de uma instalação de ventilação 
industrial é essencial para a realização do processo do projeto de maneira que possua o maior 
ganho econômico para o local. O conhecimento do comportamento dos dutos para evitar perdas e 
adições de energia no sistema é essencial, pois o comportamento do local tem que visar um 
ambiente que propõe a satisfação das exigências e uma economia ao local. 
Assim, com o intuito de manter o local de trabalho de um galpão de armazenamento 
ventilado, foi estabelecidos parâmetros seguros em relação a sua contaminação e ventilação do 
local, e assim, evitar problemas e preservando a saúde das pessoas em que frequentam este local, 
no qual é indispensável para o funcionamento. Assim, com o conhecimento da engenharia foi 
projetado dutos para o local supracitado, utilizando os preceitos da engenharia de modo em que 
os agente poluidores do ambiente fossem liberados e os critérios da operação de controle de ar 
seja realizado. 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
2.1. Objetivos Gerais 
O objetivo deste estudo de caso é realizar o dimensionamento e especificar o sistema de 
ventilação industrial para um galpão para armazenamento e cuidados de uma produção diária de 
móveis. Assim é necessário desenvolver um raciocínio da composição. Assim, os parâmetros 
analisados são referentes a seção transversal de duto do tamanho retangular, com suas 
especificações abaixo. 
2.2. Objetivos Específicos 
 
. I) Fazer um estudo sobre o dimensionamento de um sistema de ventilação industrial 
II) Análise esquemática da parte dos dutos do galpão estudado. 
III) Desenvolver um estudo solucionando a situação ao dimensionamento de um sistema 
de ventilação industrial com dutos retangulares. 
 
3. METODOLOGIA 
Visando a busca de informações para a realização do estudo de caso foram separados por 
partes os procedimentos de pesquisa e os pesquisados para uma melhoria na compreensão teórica 
e nas análises matemáticas, tais elas especificadas abaixo. 
1. Pesquisa de artigo, livros e materiais de apoio; 
2. Buscar dados em relação ao dimensionamento de dutos. 
3. Elaboração dos cálculos e resolução da situação expondo em forma de relatório. 
3.1. Materiais 
1. Computadores e smartphones pesquisas; 
2. Acesso a rede de internet para pesquisas acerca do tema do trabalho e para a comunicação 
do grupo; 
3. Livros, artigos, teses e outras fontes referidas do professor orientador. 
3.2. Métodos 
Em primeiro plano, para a realização do relatório, ele foi construído em realizar uma 
busca para o embasamento dos cálculos, posteriormente, a equipe através dos meio de 
comunicação partilhou os métodos de resolução do estudo de caso, buscando a melhor solução 
possível, no qual através dos conhecimentos adquiridos em aula, a partir disto, foi realizado a 
construção escrita do mesmo, visando em expor as ideias dos discentes acerca do tema, por fim, 
buscou a otimização do trabalho através de críticas construtivas realizado em reunião com os 
demais alunos. 
 
4. MODELOS DIDÁTICOS, VIRTUAIS E MATEMÁTICOS 
4.1. Considerações de projeto 
Para que o projeto pudesse ser iniciado, alguns dados foram dados pelo professor da 
disciplina, outros dados foram selecionados e encontrados segundo a necessidade. Dessa forma o 
grupo colocou todas essas considerações iniciais na Tab. 1 a qual pode ser vista abaixo. 
 
Tabela 1​ - Dados Iniciais do Projeto 
Parâmetro Valor Dimensão 
Diâmetro médio da partícula de poeira 0,9 micra 
Média de pessoas que circularão pelo galpão 50 pessoas 
Altitude da cidade 767 m 
Latitude da cidade 19,8157 º 
Taxa de Renovação do ar 15 trocas/hora 
Coeficiente de segurança da vazão volumétrica 1,1 - 
Rugosidade absoluta do material do duto 0,000004 mm 
Coeficiente de segurança da pressão 1,2 - 
Altura do galpão 6,08 m 
Comprimento do galpão 24 m 
Largura do galpão 12,2125 m 
Volume do galpão 1839,0942 m³ 
Vazão volumétrica por pessoa 667,7030 (m³/h)/pessoa 
Temperatura média anual no local 21,1 ºC 
Fonte:​ Autores da Pesquisa (2020) 
Outro dado importante é a geometria do duto, apresentado na Fig. 1 abaixo. 
 
Figura​ 1.​ Geometria do duto​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
 
A partir destes dados acima listados o grupo começou a fazer o processo de obtenção dos 
dados sobre as condições nos locais da instalação do sistema de ventilação. 
 
4.2. Determinação das condições locais de Instalação 
Para as condições locais de instalação do sistema de ventilação, foram elencados 5 
parâmetros importantes para o início do projeto, que serão utilizados no decorrer do mesmo, o 
primeiro deles é a pressão barométrica local, dado que pela altitude do local ser diferente da 
altitudeatmosférica tabelada ( para o nível do mar ) a pressão no local terá um diferencial. Para 
isto o grupo utilizou a Eq. 1 que pode ser encontrada em [1]. 
 
 (1) 
 
Logo após o grupo utilizou-se da Eq. 2 que pode ser encontrada em [1], a partir desta o 
grupo obteve a temperatura do ar na entrada do ventilador em função da altitude, e a média anual 
do local de instalação, onde A​L​ representa a altitude no local. 
 
 ​(2) 
 
Em seguida foi encontrada a massa específica no local da instalação, Eq. 3 a partir de [2], 
onde ρ​NM ​representa a massa específica a nível do mar e P​bl a pressão barométrica local calculada 
na Eq. 1. 
 (3) 
 
A partir de [2] o grupo também encontrou a aceleração gravitacional em função de ф, a 
Latitude do local de instalação e A​L​, a altitude, demonstrada na Eq. 4. 
 
 (4) 
 
Por fim o grupo utilizou da Eq. 5 que pode ser encontrada em [2] para determinar a 
viscosidade dinâmica do ar no local de instalação. 
 (5) 
 
Onde: T​4 (temperatura do ar na entrada do ventilador), T​o (temperatura referência para o 
fluido) e C​s (constante de Sutherland do ar), as Eq. 6 e Eq. 7 demonstram os cálculos para 
obtenção dos parâmetros a e b respectivamente. 
 (6) 
 
 (7) 
 
4.3. Seleção do filtragem do sistema 
Os filtros são meios porosos que retém e coletam partículas contidas no fluido que escoa 
através deles. De acordo com [3], os filtros para sistemas de ventilação são normalmente 
construídos com um material fibrosos, sob a forma de tecido ou compactados, formando placas 
ou painéis. 
O conjunto de normas da ISO 16890 estabelece um sistema de classificação de eficiência 
de filtros de ar para ventilação geral com base em matéria particulada (PM). Ele também fornece 
uma visão geral dos procedimentos de teste e especifica os requisitos gerais para avaliar e 
classificar os filtros, bem como para documentar os resultados do teste. 
Levando em consideração os estudos realizados pela OMS desde 2005, a ISO 16890 traz 
uma correlação dos tamanhos de particulado mais prejudiciais a saúde humana com as eficiências 
de filtragem dos filtros. As partículas de PM 10 podem chegar até as traqueias por meio do canal 
nasal do indivíduo. Já aquelas de PM 2,5 podem atingir os brônquios, bronquíolos e os alvéolos. 
E as ultrafinas, com diâmetro menor a 0,1 μm podem entrar até no tecido pulmonar e atingir a 
corrente sanguínea das pessoas causando vários problemas que podem chegar a um AVC, como 
pode ser observado na Fig 2. 
 
Figura​ 2.​ Classificação de partículados pela ISO 16890​. ​Fonte: [4] 
 
As partículas localizadas no ar do galpão têm um diâmetro médio de 0,9 micra, o que as 
classifica como ePM1, o tipo de particulado mais danoso para o ser humano. O filtro escolhido 
para barrar essas partículas foi selecionado de [5] e ilustrado na Fig. 3 e Fig 4, que contém dados 
que serão utilizados nas equações de dimensionamento: 
 
Figu​ra 3. Modelo de Filtro Escolhido e suas Características. ​Fonte: [5] 
 
Figu​ra 4. Propriedades e dimensões do Filtro. ​Fonte: [5] 
 
Figu​ra 5. Codificação do Filtro Escolhido. ​Fonte: [5] 
Sendo assim, como pode ser visto na Fig 5, o código do filtro dimensionado é PFS F7 - 
P25 / 592 x 592 x 600 / 3400 / 8. Isto porque serão utilizados 12 filtros, desta forma, juntos eles 
promovem a vazão necessária para o sistema. Este filtro selecionado será colocado na entrada do 
ventilador, para impedir que o particulado da região, vindo da mineração, penetre nos dutos e 
chegue nas pás do ventilador e no interior dos dutos e do galpão. 
Para a utilização dos 12 filtros em conjunto, será utilizado um painel para filtragem de ar 
comercial, como pode ser visto na Fig 6. Este painel permite que todos os filtros fiquem juntos, e 
ele consegue vedar o sistema de forma que todo o ar a entrar no sistema seja através dos filtros. 
Sendo assim o projeto torna-se mais seguro no sentido de ter menos pontos de contaminação. 
 
Figu​ra 6. Painel para filtragem de ar. ​Fonte: [6] 
Dessa forma o painel escolhido é o painel com 3 cunhas e de largura 1350 mm por altura 
de 1220 mm, como pode ser visto na Fig 7. O sistema de encaixe e fixação do filtro é feito 
através de molas de pressão em quatro pontos, proporcionando perfeita vedação. 
 
Figu​ra 7. Especificação do painel para filtragem de ar. ​Fonte: [6] 
 
4.4. Dimensionamento dos Dutos de Ventilação 
Após a obtenção das propriedades do fluido e do local, o grupo iniciou o processo de 
dimensionamento dos dutos de ventilação e de perda de carga, para iniciar este processo foi 
necessária a seleção de uma velocidade em que o ar iria percorrer o duto de ventilação, devendo 
ser escolhida de acordo com normas técnicas, sendo assim como foi informado que o ar ambiente 
contém poeira de mineração de carvão de diâmetro médio. Selecionamos a velocidade, sendo de 
8 m/s. Por ser um valor médio da faixa sugerida por [7], como representado na​ fig. 2 
 
Figu​ra 8. Fai​xa de valores de velocidade​. ​Fonte: [7] 
 
A Fig. 9 demonstra segundo [8] as velocidades recomendadas e máximas que podem ser 
admitidas nos trechos dos dutos, e foi utilizada para confirmação da velocidade de escoamento 
do ar escolhida. 
 
 
 
Figu​ra 9. Fai​xa de valores de velocidade em cada trecho do duto​. ​Fonte: [8] 
 
 
A Fig. 10 por sua vez demonstra a vazão de ar recomendada para que haja conforto 
térmico no local, o que também foi utilizado, uma vez que o projeto também contempla o 
conforto térmico dos trabalhadores. 
 
Figu​ra 10.​Vazões indicadas para mantenimento da qualidade do ar​. ​Fonte: [9] 
 
Após a seleção da velocidade foi iniciado o processo de dimensionamento da geometria 
dos trechos do duto. Para isso foi utilizada a Eq. 8 com o intuito de se determinar a vazão 
necessária no sistema para que todo o ar seja trocado 15 vezes por hora, como determinado no 
projeto. [10]. 
 
 (8) 
 
Com o resultado obtido, devemos utilizar a Eq. 9 na qual utilizamos o fator de segurança 
de vazão com o intuito de deixar nosso projeto mais confiável [10]. 
 
 (9) 
 
Após encontrar a vazão corrigida pelo fator de segurança, é feita uma nova correção na 
vazão, isso porque a eq. 8 leva em consideração que a vazão está sendo feito à nível do mar, 
sendo necessária a correção contida na eq. 10 com o intuito de aumentar a precisão da vazão de 
ar necessária [10]. 
 (10) 
 
Com o valor da vazão corrigida encontrada, podemos jogar na Eq. 11 e encontrar a área 
necessária do duto para que exista essa vazão na velocidade selecionada pelo grupo [10]. 
 
 (11) 
 
Com o valor da área e sabendo os parâmetros da seção do duto, encontrados na fig. 1, é 
possível obter os dados da geometria do duto, sendo eles largura (a) e altura(b). Conforme a Eq. 
12. 
 
 ​ (12) 
 
Com isso, o grupo teve uma ideia inicial de fazer o sistema de ventilação tendo 3 pontos 
principais de troca de ar, com 2 saídas de ar em cada para exaustão do ar, o sistema de 
insuflamento também foi projetado, sendo natural e contendo 3 saídas em cada ponto principal, 
as vazões de sucção de ar definidas foram iguais para as 6 saídas do sistema, como pode ser 
observado na Fig​. 11 
 
Figur​a 11. De​senho esquemático do sistema de ventilação​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
 
Com esses valores de comprimento do tubo o grupo começou a fazer os cálculos das 
quedas de pressão, iniciando pela queda de pressão estática ao longo dos dutos que pode ser 
obtida através da Eq. 13, para 35 metros de dutos, encontrada em [10]. 
 
 ​ (13) 
 
Logo após foi feito o cálculo da queda de pressão estática devido aos acessórios de 
acordo com a Eq. 14, para 19 acessórios [10]. 
 
 (14) 
 
Por fim utilizaremos a Eq. 15 para calcular a queda de pressão dinâmica, estando 
associada ao quadrado da velocidade média no duto e a massa específica do ar, segundo [10]. 
 (15) 
A queda de pressão total portanto será a soma das quedas de pressão estáticas do duto e 
dos acessórios e da queda de pressão dinâmica. Como pode ser visto na Eq. 16 [10]. 
 
 ​ (16) 
 
Por fim, multiplicaremos o valor da queda de pressão total pelo fator de segurança para 
pressão, que foi especificado, dessa forma nosso valor de queda de pressão no sistema será 
descrito pela Eq. 17. 
 
 ​ (17) 
 
4.5. Parâmetros de Seleção do Ventilador ou Grupo de Ventiladores 
O primeiro parâmetro para seleção do grupo de ventiladores é encontrar a vazão 
equivalente, que pode ser encontrada na eq. 17. 
O grupo também dividiu o sistema de ventilação projetado em trechos, sendo que em um 
mesmo trecho a vazão é igual e consequentemente as dimensões são iguais, dessa forma pode ser 
observado na fi​g. 12 que o ​grupo dividiu em 6 trechos o sistema. 
 
Figu​ra 12. T​rechos do sistema de ventilação​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
 
Foi utilizado o método da velocidade constante para se determinar as vazões ao longo do 
duto, sendo assim para o primeiro trecho é utilizada a eq. 18 para se determinar a vazão, sendo Z 
o número de trechos [10]. 
 (18) 
 
Para os demais trechos foi proposta a eq. 19, baseada no método da velocidade constante 
[10]. 
 ​(19) 
 
Sendo assim, como temos o valor de vazão para cada trecho, pode-se aplicar esses valores 
na eq.11 encontrando assim a área em cada seção do duto. Para fins de cálculo do número de 
Reynolds para saber se o escoamento nos dutos é laminar ou turbulento, o grupo utilizou-se da 
eq. 20. [11] 
 
 (20) 
 
Porém como o duto do sistema de refrigeração será retangular, é necessário fazer uso do 
diâmetro hidráulico, este é um termo comumente usado ao manipular o fluxo em tubos não 
circulares. O diâmetro hidráulico transforma dutos não circulares em tubos de diâmetro 
equivalente, como pode ser visto na eq. 21 [11]. 
 ​(21) 
 
4.6. Modelos de Perda de Carga 
Se o duto é não circular, a análise do escoamento totalmente desenvolvido segue aquela 
do tubo circular, porém é mais complicada algebricamente. Para o escoamento laminar, pode-se 
resolver as equações exatas da continuidade e da quantidade de movimento. Para o escoamento 
turbulento, o perfil de velocidades logarítmico pode ser usado, ou então (melhor e mais simples) 
o diâmetro hidráulico é uma excelente aproximação. ​[11] 
 
Figur​a 13. Di​âmetro hidráulico para duto retangular​. ​Fonte: [11] 
 
A perda de carga de um duto não circular estará em função da velocidade do escoamento 
interno do duto, de seu comprimento e de seu diâmetro hidráulico, bem como do fator de atrito, 
como demonstra a Eq. 22: 
 ​(22) 
 
O fator de atrito pode ser selecionado pela tabela de Moody, Fig. 14, caso o escoamento 
interno do trecho de duto considerado seja turbulento: 
 
Figur​a 14. Tabela de Moody. Fonte: [11] 
 
 
Haaland desenvolveu uma outra relação além da proposta por Moody, com uma variação 
de menos de 2% em relação aos cálculos de Moody, que pode ser feita de forma menos 
trabalhosa, caso Reynolds do escoamento seja conhecido [11]. O método de Haaland está 
descrito pela Eq. 23: 
 ​(23) 
As perdas localizadas irão depender do tipo de acessório utilizado na tubulação, bem 
como de outras características dos dutos, como entradas e saídas, contrações ou expansões 
bruscas, curvas, cotovelos, tês, válvulas, expansões e contrações graduais, etc. 
Como o padrão de escoamento em válvulas e acessórios é muito complexo, a teoria é 
bastante fraca. Em geral, as pe​rdas são medidas experimentalmente e correlacionadas com os 
parâmetros do escoamento em tubos. [11] 
De acordo com [11], a relação da Eq. 24 pode ser utilizada para se determinar uma 
aproximação da perda de carga localizada: 
 (24) 
O coeficiente de perda localizada K é adimensional, e não está correlacionado com o 
número de Reynolds nem com a rugosidade relativa do duto, mas apenas com as suas dimensões, 
como pode ser visto na Fig. 15. 
 
F​igura 15. Valores de K para diversos acessórios de duto. Fonte: [12] 
 
4.7. Correção da pressão total na descarga 
Para se fazer a correção da pressão total na descarga do sistema iremos usar dois 
critérios de seleção, para quando os ventiladores de uso comum a Pressão P​5 (pressão 
manométrica na descarga) é igual a 1,1 * P​total ​para ventiladores de uso comum ou para 
ventiladores industriais, a Pressão P​5​ é igual a 1,2 * P​total​. 
Primeiramente calcularemos a razão de pressão absoluta na descarga seguindo a Eq. 
25: 
 ​(25) 
Após o cálculo da razão da pressão absoluta (Y​s​), conseguimos calcular o fator de 
temperatura nas condições no local de instalação do ventilador seguindo a Eq. 26: 
 
 ​(26) 
 
Com esse fator de temperatura nas condições no local de instalação descoberto(X​s​), 
podemos agora calcular o fator de temperatura do ventilador, seguindo a Eq. 27: 
 
 (27) 
Descoberto o fator de temperatura do ventilador(X​c​), calcularemos a razão de pressões 
nas condições padrão, seguindo a Eq. 28: 
 
 (28) 
 
Após todos esses passos anteriormente citados e calculados, podemos agora calcular a 
pressão manométrica corrigida na descarga, utilizando a Eq. 29: 
 
 ​ (29) 
 
 
4.8. Altura de pressão no ventilador 
Após descobertos os valores acima estudados em um critério de seleção de um 
ventilador, teremos que calcular dessa vez a altura de pressão do ventilador, que é mais um 
fator nocritério de seleção, nesse passo se torna necessário ter conhecimento da pressão 
manométrica corrigida (P​dmc​) calculada acima, a altura de pressão do ventilador é calculada 
segundo a equação 30: 
(30) 
 
 
4.9. Rotação específica do ventilador 
O modelo matemático para encontrar a rotação específica do ventilador é dada através 
de um índice adimensional N​s que consegue identificar a semelhança geométrica dos 
ventiladores que possuem a mesma série. É utilizada para que os projetos conseguem 
classificar e identificar os ventiladores conforme seu tipo, assim através do resultado obtido de 
proporção analisa as semelhanças destas bombas, no qual é dado pela equação 31: 
 ​ (31) 
 
Assim para encontrar os resultados esperados é necessários possuir o número de 
rotações por minuto do ventilador desejado (n), a vazão (Q),e a altura útil da pressão total dada 
em metros (H). 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
5.1. Pressão barométrica 
Utilizando a Eq. 1, e sabendo que a pressão atmosférica de referência é a de 101,325 kPa, 
medida ao nível do mar, temos que a pressão barométrica do local do galpão é: 
kPa 101, 25 (1 , 5569 67) 92, 438P (767m) = 3 − 2 2 * 10
−5
* 7
5,2561 = 4 
 
5.2. Temperatura 
A Eq. 2 pode ser utilizada para se determinar a temperatura do local em função da altitude 
da instalação e da temperatura média anual em Belo Horizonte: 
°C 1, 1 0, 065 67) 16, 245T bl = 2 1 − ( 0 * 7 = 1 
 
5.3. Massa específica do ar 
Da Eq. 3, e sabendo que a massa específica do ar referenciada para o nível do mar é de 
1,201 kg/m³, a massa específica do ar no galpão será: 
kg/m³ 1, 01( ) , 957ρbl = 2 101,325
92,4438 = 1 0 
 
5.4. Aceleração da gravidade 
A aceleração da gravidade será calculada tendo em vista a posição latitudinal do local, 
através da Eq. 4: 
 9, 80318[1 , 0532024sen²(19, 157°) , 000058sen²(2 9, 157°)] , 86 0 67g = 7 + 0 0 8 − 0 0 * 1 8 − 3 0 * 1 −6 * 7 
m/s² 9, 130g = 8 
 
5.5. Viscosidade dinâmica do ar 
Com a Eq. 5, bem como com as Eq. 6 e 7, pode-se determinar com aproximação aceitável 
a viscosidade dinâmica do ar no local: 
μPa.s 18, 7( )( ) 18, 767μbl = 2
411,15
409,2745 291,15
289,2745 3/2 = 1 
 
5.6. Velocidade do ar no interior dos dutos 
A velocidade média do ar nos dutos será arbitrada como sendo 8 m/s pelos projetistas. 
Isto porque não se deseja que o ar se movimente causando muito ruído no duto, o que, além de 
causar poluição sonora e incômodo no local, pode levar o duto a vibrar e diminuir sua vida útil; 
velocidades excessivas também levam a ventiladores de maior potência, o que aumenta os gastos 
mensais com energia do cliente. 
 
5.7. Vazão volumétrica equivalente 
Dada a Eq. 8 e sabendo que o volume do local é de 1839,0942 m³ e que ocorrem 15 trocas 
por hora do ar interior: 
m³/h 7586, 133Q = 1/15
1839,0942 = 2 4 
Deve-se multiplicar este valor por FS​v ​, dado como sendo 1,1 para ventiladores 
industriais: 
m³/h = 8,4292 m³/s 7586, 130 , 30345, 546Q sel = 2 4 * 1 1 = 0 
Realizando a correção para as condições locais: 
m³/s ( )( ) , 292 , 737Q P MC, c = 92,4438
101,325
293,15
273,15+16,1245
* 8 4 = 9 2 
Isto dá uma taxa de renovação de ar de 667,7064 m³/hora/pessoa, bem acima do requerido 
mínimo de 27 m³/hora/pessoa, como exige a Resolução - RE N 09 de 16 de janeiro de 2003 da ° 
ANVISA. 
 
5.8. Vazão volumétrica e o tipo de escoamento através de cada trecho de duto 
A vazão no duto acoplado ao ventilador será a maior, visto que nesta ramificação é onde 
deverá passar todo o ar. Este trecho corresponde ao trecho 1 da Fig. 4, sendo somente os trechos 
numerados nela os que terão conexão com o ventilador. As entradas de ar para o ambiente são 
entradas naturais. Dada a Eq. 11: 
m² 1, 592A 1 = 8
9,2737 = 1 
Como os dutos deste estudo de caso são retangulares de dimensões a e b, sendo a 
equivalente a 1,75b, temos: 
1,75b² = 1,1592 
 0, 139 m ; a 1, 243 mb 1 = 8 1 = 4 
Como a velocidade escolhida deve ser constante por toda a extensão dos dutos, foi 
utilizado o método da velocidade constante, para que o valor da velocidade permaneça o mesmo 
e ainda atenda aos requerimentos para um ar contaminado por partículas de tamanho médio. 
Como também se deseja que a vazão seja distribuída de forma uniforme por todas as 
saídas de exaustão do sistema, pode-se observar que os dutos em nos trechos 2, 4, e 6 da Fig. 4 
são iguais: 
m³/s , 456Q 2 = 6
9,2736 = 1 5 
m² 0, 932A2 = 8
1,5456 = 1 
, 5b² 0, 813 1 7 = 0 
 0, 323 m ; a 0, 815 m b 2 = 3 2 = 5 
Os valores Q​2 e A​2 ​referem-se à vazão e à área dos dutos individuais em 2, e não ao 
somatório dos dois dutos, pois como os dutos estão ramificados, deseja-se saber o as dimensões 
de cada um individualmente. A vazão total deste trecho pode ser obtida se multiplicando Q​2 por 
2. 
As dimensões dos dutos do trecho 3 serão: 
9,2736 - 2*1,5456 = 6,1824 m³/s Q3 = 
m² 0, 728A3 = 8
6,1824 = 7 
 0, 645 m ; a 1, 629 m b3 = 6 3 = 1 
O trecho 4 possui as mesmas dimensões do trecho 2 pois a vazão e a velocidade do ar são 
iguais, porém o cálculo será explicitado: 
m³/s , 456Q4 = 4
6,1824 = 1 5 
m² , 932A4 = 8
1,5456 = 0 1 
 0, 323 m ; a 0, 815 m b 4 = 3 4 = 5 
Dimensões dos dutos do trecho 5: 
6,1824 - 2*1,5456 = 3,0912 m³/sQ 5 = 
m² 0, 864A5 = 8
3,0912 = 3 
 0, 699 m ; a 0, 223 m b5 = 4 5 = 8 
Como o trecho 6 é idêntico aos trechos 2 e 4, seu cálculo será omitido. 
O tipo de escoamento em cada um desses trechos deve ser calculado utilizando a Eq. 20, 
que nos dará o número de Reynolds de cada trecho. Esta relação utiliza o diâmetro hidráulico, ou 
seja, é feita uma aproximação do duto retangular para um equivalente duto circular, utilizando 
seu perímetro molhado como se fosse o comprimento de um círculo. 
D​h,1​ = = 1,0359 m0,8139+1,4243
2(0,8139)(1,4243) 
D​h,2​ = = 0,4229 m0,3323+0,5815
2(0,3323)(0,5815) 
D​h,3​ = = 0,8457 m0,6645+1,1629
2(0,6645)(1,1629) 
D​h,4​ = = 0,4229 m0,3323+0,5815
2(0,3323)(0,5815) 
D​h,5​ = = 0,5980 m0,8223+0,4699
2(0,8223)(0,4699) 
D​h,6​ = = 0,4229 m0,3323+0,5815
2(0,3323)(0,5815) 
Agora, basta utilizar a Eq. 19 para se obter o Reynolds de cada trecho. 
Re​1​ = 499547397 1,8177E−05
1,0957 0,6721 8* * = 
Re​2​ = 203939371 1,8177E−05
1,0957 0,2744 8* * = 
Re​3​ = 407878742 1,8177E−05
1,0957 0,5488 8* * = 
Re​4​ = 203939371 1,8177E−05
1,0957 0,2744 8* * = 
Re​5​ = 288413824 1,8177E−05
1,0957 0,3881 8* * = 
Re​6​ = 203939371 1,8177E−05
1,0957 0,2744 8* * = 
Tabela 2​ - Características do escoamento nos dutos 
Trecho Comprimento 
[m] 
Vazão Volumétrica 
[m³/s] 
Nº de Reynolds Escoamento 
1 5 9,2736 5,0 x 10​8 Turbulento 
2 8 1,5456 2,0 x 10​8 Turbulento 
3 3 6,1824 4,1 x 10​8 Turbulento 
4 8 1,5456 2,0 x 10​8 Turbulento 
5 3 3,0912 2,9 x 10​8 Turbulento 
6 8 1,5456 2,0 x 10​8 Turbulento 
Fonte:​ Autores da Pesquisa (2020) 
5.9. A pressão equivalente 
Dada a Eq. 13, e sabendo que há 114,829 pés de comprimento total de duto no sistema 
(equivalente a 35 m de duto): 
P​est, duto​ = 0,4*( ) = 0,4593 ft c.d.a = 0,1400 m c.d.a100
114,829 
Como temos 19 acessórios no total, a Eq. 14 nos dará uma pressão estática de acessórios 
de: 
P​est, ac​ = 0,08*(19) = 1,52 ft c.d.a = 0,4633 m c.d.a 
Sabendo que a velocidade escolhida de 8 m/s equivale a 1574,8 ft/min, pode-seutilizar a 
Eq. 15 para se determinar a pressão dinâmica: 
P​d​ = = 0,1546 ft c.d.a = 0,0471 m c.d.a]²[ 4005
1574,8 
A pressão total do sistema será a somatória das pressões calculadas até então no item 5.9, 
como está explicitado na Eq. 16: 
P​tot​ = 0,4593 + 1,5200 + 0,1546 = 2,1339 ft c.d.a = 0,6504 m c.d.a 
Por fim, a Eq. 17 nos dará a pressão equivalente no sistema, aplicando a correção: 
P​eq​ = 1,2*2,1339 = 2,5607 ft c.d.a = 0,7805 m c.d.a = 637,382 Pa 
 
5.10. Perda de carga 
Os trechos 1, 3 e 5 são formados apenas por dutos, logo a perda de carga em cada um 
segue a Eq. 23, e seus fatores de atrito podem ser calculados utilizando o método de Haaland 
descrito na Eq. 22. O método de Haaland é iterativo, logo omitimos as etapas de iteração: 
 0, 05000478f 1 = 0 
 0, 05114569f 3 = 0 
 0, 05318864f 5 = 0 
A perda de carga por esses trechos de duto, com uma velocidade de 8 m/s e considerando 
seus respectivos diâmetros hidráulicos calculados em 5.8 e a gravidade do local, calculada em 
função da latitude em 5.4: 
Pa , 05000478 0, 787 hp1 = 0 0 *
5
1,0358 *
8²
2(9,8130) = 0 
Pa , 05114569 0, 592 hp3 = 0 0 *
3
0,8458 *
8²
2(9,8130) = 0 
Pa , 05318864 0, 870 hp5 = 0 0 *
3
0,5980 *
8²
2(9,8130) = 0 
De acordo com a tabela x temos que o coeficiente de perda de carga localizada, K, é igual 
a 1,8 para cada saída bilateral do sistema. Há uma saída desse tipo, e no sistema inteiro, tem-se 8 
reduções de diâmetro, que na tabela iremos considerar como análogo a ampliações, com K de 
0,3; 12 saídas de canalização, com K de 1,0; dois cotovelos de 90º, com K de 0,9; e 3 conectores 
em X, com K de 4,45: 
 1, 8 , 12 2 , 3 , 5 31, 5∑
 
 
K = 8 * 1 + * 0 3 + * 1 + * 0 9 + * 4 4 = 3 
A perda localizada por cada acessório é dada pela Eq. 24: 
Pa 102, 317hpl = 
8² 31,35*
2 9,8130*
= 2 
A perda de carga total é dada pela soma das perdas de carga nos dutos 1, 3 e 5, com as 
perdas localizadas em cada acessório da tubulação, nos dará o valor equivalente à pressão 
estática neste método: 
Pah 102, 317 0, 787 0, 592 0, 870 102, 566Δ p = 2 + 0 + 0 + 0 = 4 
A pressão dinâmica será dada pela Eq. x: 
P​d​ = Pa 3, 7312 9,8130*
1,0957 8²* = 5 
A pressão equivalente então, pelo método da perda de carga, é: 
Pah 3, 731 102, 566 106, 297Δ p = 5 + 4 = 0 
Estes valores estão levando em conta somente os elementos na tubulação após o 
ventilador. Na entrada de ar do ventilador, estará um painel de 12 filtros, que, de acordo com a 
figura 4, possuem 100 Pa de perda de carga cada: 
Pah 106, 566 12 00 306, 566Δ F SP = 4 + * 1 = 1 4 
Aplicando o coeficiente de segurança de pressão do projeto: 
Pa = 0,1599 m c.d.ah 1306, 566 , 1567, 479Δ F SP , EQ = 4 * 1 2 = 7 
Como este método deu uma pressão equivalente maior que o método 5.9, utilizaremos os 
valores retornados pelo método da perda de carga, por questão de segurança do projeto. 
Utilizando a Eq. 25 para se encontrar o fator de correção Y​s​: 
 = 1,0170 Y s = 92443,7908
92443,7908 + 1567,7479 
Da Eq. 26 conseguimos obter o fator de correção X​s​: 
 1, 170 1 4, 705EXs = 0 0,283 − = 7 − 3 
Sabendo que a temperatura no galpão é de 16,1245 ºC, utilizamos o equivalente em graus 
fahrenheit para a Eq. 27, que corresponde a 61,0241 ºF: 
 4, 705E ( ) 4, 075E Xc = 7 − 3 528
61,0241 + 460 = 7 − 3 
O fator de correção Y​C​ vem da Eq. 28: 
 (0, 047075 ) 1, 167Y c = 0 + 1 3,53 = 0 
Tendo em mãos esses fatores de correção, a pressão manométrica corrigida na descarga, 
da Eq. 29, é: 
 = 0,2457 psi = 1694,0419 Pa 14, (1, 167 1)P dmc,tot = 7 0 − 
Como são 3 ventiladores em paralelo, teremos 564,6806 Pa para cada ventilador. 
 
5.11. Altura de pressão do ventilador 
De acordo com a Eq. 30, a altura de pressão de cada ventilador será: 
m 52, 182Hdmc = 
564,6806
1,0957 9,8130*
= 5 
 
5.12. As rotações específicas 
O cálculo das rotações específicas portanto foi feito com o intuito de selecionar qual tipo 
de ventilador deve ser aplicado no sistema. Deve-se perceber que o valor de n​rpm utilizado, foram 
valores de rotações comerciais, seguindo os valores de rotação mais encontrados em ventiladores 
comerciais segundo os catálogos encontrados. Utilizando a Eq. 31 temos: 
N​s​= 6, 03852,51820,75
850√3,0912 = 7 6 
N​s​= 57, 13652,51820,75
1750√3,0912 = 1 7 
N​s​= 10, 21252,51820,75
3450√3,0912 = 3 9 
 
5.13. O tipo de ventilador 
De acordo com os resultados obtidos no ponto 5.11, temos que para um rotor a 850 
rpm, 1750 rpm e 3450 rpm o ventilador ideal para utilização é radial. Como pode ser visto na 
Fig. 16 o método para determinação do ventilador ideal. 
 
F​igura 16. Fonte:[​13​] 
 
5.14. Ventiladores comerciais selecionados 
Como a perda de carga calculada em 5.10 foi de um total de 0,1599 m c.d.a, iremos 
utilizar neste projeto 3 ventiladores radiais, e por isto, cada ventilador deve ter de suportar uma 
pressão de 0,0533 m c.d.a. Logo, o ventilador selecionado a seguir foi o que suporta 60 mm 
c.d.a, como uma forma de se garantir que o ventilador suporte e a pressão requerida. 
 
 
F​igura 17. Ventilador Termodin Selecionado. Fonte:​ [14​] 
 
F​igura 18. Ventilador Soler&Palau selecionado. Fonte: [​15​] 
 
O primeiro ventilador, demonstrado na Fig. 17 é um ventilador comercial da marca 
Termodin Componentes Termodinâmicos Ltda, tendo o diâmetro do rotor de 470 mm e tendo 
uma Área = 0.2662 m². 
O segundo ventilador selecionado, demonstrado na Fig. 18 é um ventilador comercial da 
marca Soler&Palau ®, sendo que para a faixa de operação selecionada para este ventilador, ele 
irá operar absorvendo uma potência máxima de 5,33 cv e estará fazendo um ruído na faixa de 71 
dB segundo o fabricante. 
 
5.15. Esquema do sistema de ventilação adotado 
Por fim, o grupo fez o desenho do projeto em 3D, utilizando para isso o software 
SolidWorks® sendo assim como pode ser visto na Fig. 19 o sistema de dutos será instalado no 
topo do galpão, tendo 12 saídas de ar no total. A entrada de ar para o duto como pode ser vista, é 
feita através de dutos que estão ligados aos ventiladores, estes estão alojados na sala de 
máquinas, que foi projetada para ficar na parte detrás do galpão. 
 
Figura​ 19.​ Vista Isométrica do Projeto​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
 
O retângulo que pode ser visto na Fig. 19 na sala de máquinas, é o espaço para o painel 
dos filtros, contendo os 12 filtros selecionados, este deve ser ligado por dutos do filtro até a 
admissão de ar dos ventiladores. 
Na Fig. 20 temos uma vista frontal do galpão, para facilitar o entendimento do 
posicionamento dos dutos. 
 
 
 
Figura​ 20.​Vista Frontal do Projeto​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
 
A Fig. 21 demonstra a sala de máquinas e o espaço deixado para a instalação do painel 
com os filtros, já mencionados. 
 
 
Figura​ 21.​ Casa de Máquinas​. ​Fonte: [Autores da Pesquisa, 2020] 
6. CONCLUSÕES 
O projeto de ventilação deste galpão não possui somente a finalidade de garantir o 
conforto térmico do ambiente, mas também o de garantir a segurança física dos trabalhadores 
contra micropartículas, através de uma taxa de troca de ar do ambiente de 15 trocas/hora. Apesar 
de o valor ser bem elevado, ele ainda pode ser considerado aceitável, uma vez que não há norma 
ou indicativo de que a alta taxa de troca influencie negativamente sobre a saúdedos operários. 
O projeto possuirá 35 metros de dutos para abranger toda a extensão do galpão, com 19 
acessórios, estando as saídas de ar distribuídas uniformemente pelo teto, como demonstram as 
Fig. 19 e Fig. 20. O ar será insuflado no ambiente por 3 ventiladores radiais em paralelo, do 
modelo AVR 500, de 3450 rpm, fabricados pela Soler&Palau ®. 
Para se evitar a entrada do particulado da mineração próxima no ambiente interno do 
galpão, o painel de entrada de ar da sala dos ventiladores terá 12 filtros para particulado fino do 
tipo F7, fabricados pela TROX, por serem indicados para partículas do tipo ePM1 pela ISO 
16890 (menores que uma micra diâmetro). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING 
ENGINEERS. Heating, ventilating, and air-conditioning systems and equipment. Atlanta: SI, 
1996. 
[2] CARILLO, R.M. Fundamentos de Mecânica dos Fluidos Aplicados à Ventilação Industrial. 
2020 Disponível em: 
<​https://www.inged.org/servicos?wix-vod-video-id=f19cde3275fc4e689426f325a6a7bc98& 
[3] TERMODIN COMPONENTES TERMODINÂMICOS LTDA. Catálogo geral de 
ventiladores centrífugos com pás viradas para frente. In: CATÁLOGO geral de ventiladores 
centrífugos com pás viradas para frente. São Paulo: [s. n.], 2.sem. 2008. p. 1-48. Disponível 
em: 
http://www.termodin.com.br/downloads/produtos/catalogos/Catalogo%20Geral%20Sirocco%
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[4] AMERICAN AIR FILTER (AAF). NBR ISO 16890: conhecendo a nova norma. Flanders, 
2019. Disponível em: <​https://www.americanairfilter.com.br/noticias/nbr-iso-16890/​> 
Acesso em 17 jun. 2020. 
[5] TROX b. Catálogo Filtros de Ar. Disponível em: <​Filtros de Ar TROX​>, acesso em 23 jun. 
2020. 
[6] LINTER FILTROS INDUSTRIAIS. Catálogo Filtros de Ar industriais. Disponível em: 
<​Catálogo Técnico Geral de Filtros e Equipamentos para Tratamento de Ar​> . Acesso em: 23 
jun. 2020. 
[7] CLEZAR, Carlos Alfredo; NOGUEIRA, Antonio Carlos Ribeiro. Ventilação Industrial. 2ªed. 
Florianópolis: UFSC: Editora da UFSC, 2009. V. 2. 
[8] MACINTYRE, J. A. Ventilação Industrial e Controle da Poluição, 2ª ed., LTC Editora, 1990. 
[9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16101: Filtros para 
partículas em suspensão no ar — Determinação da eficiência para filtros grossos, médios e 
finos. p.61 São Paulo. 2012. 
[10] CARILLO, R.M. Parâmetros de Seleção de um Ventilador. 2020 Disponível em: 
<https://www.inged.org/servicos?wix-vod-video-id=ba9a714d6f694a9a97e11669744bc687&
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[11] WHITE, F. M. “Mecânica dos fluidos.” São Paulo: AMGH, 2011. v. 1​. 
[12] NETTO, José M. Perdas de cargas localizadas, em canalizações. Revista DAE, São 
Paulo, n. 25, p. 77-88, 14 jun. 1954. Disponível em: 
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[13] CARILLO, R.M. Curvas Características de Ventiladores. 2020 Disponível em: 
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[14] TERMODIN COMPONENTES TERMODINÂMICOS LTDA. Catálogo geral de 
ventiladores centrífugos com pás viradas para frente. In: CATÁLOGO geral de ventiladores 
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https://www.troxbrasil.com.br/downloads/415ede0eaa8fc915/Cat-logo-Filtros-TROX-2019---Digital--002-.pdf?type=brochure
https://linterfiltros.com.br/pdf/catalogo-tecnico-geral-linter-filtros.pdf
centrífugos com pás viradas para frente. São Paulo: [s. n.], 2.sem. 2008. p. 1-48. Disponível 
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[15] SOLER&PALAU OTAM®. Ventiladores Axiais AVR. Disponível em: 
<​VRVENTILADORES AXIAIS​> . Acesso em: 22 jun. 2020. 
http://www.solerpalau.com.br/public/files/folders/906c8pt_avr_033_2013_j.pdf