Cálculo da área de dutos e conexões: regras para a realização de cálculos + exemplos de cálculos por fórmulas

A chave para uma ventilação perfeita e eficaz é o cálculo competente da área de dutos e conexões, da qual depende a seleção de elementos e equipamentos individuais. O objetivo do cálculo é garantir a multiplicidade ideal de mudanças de ar nas instalações, de acordo com sua finalidade.

No artigo, examinamos detalhadamente cada uma das etapas necessárias dos cálculos: determinação da seção transversal e da área real dos dutos de ar, cálculo da velocidade do ar e seleção dos parâmetros dos produtos modelados. Além disso, identificamos os principais requisitos para o tamanho dos dutos de ventilação e também demos um exemplo do cálculo dos dutos de ar para uma casa particular.

O objetivo dos cálculos

Características do cálculo e seleção de dutos dependem do tipo e do material do qual são feitos. A última característica determina as nuances decorrentes do movimento do ar e as peculiaridades da interação de uma avalanche de ar com as paredes.

Os dutos são:

• metal - pode ser aço preto, galvanizado, aço inoxidável;
• alumínio ondulado flexível;
• dutos de ventilação de plástico - flexível e rígido;
• tecido.

De acordo com a geometria da seção, são feitos dutos redondos, retangulares e ovais. Estes últimos não são tão populares quanto os dois primeiros.

Mesmo se houver o design mais correto do sistema de ventilação, um erro na seleção das seções transversais dos dutos pode levar à interrupção da circulação de ar.

O resultado de erros nos cálculos aumentará a umidade e depois formará fungos e fungos na sala. Sem o cálculo correto da área de todas as partes, é impossível escolher elementos adequados do complexo de ventilação

Depende deste parâmetro:

• caudal mássico do ar e seu volume;
• grau de aperto das articulações;
• ruído do sistema de ventilação;
• consumo de energia.

Cálculos corretos economizarão dinheiro porque a quantidade de material será determinada com precisão. Mas, além de questões econômicas, as principais ainda são parâmetros de ventilação que proporcionam condições de vida confortáveis ​​para as pessoas.

Informações gerais para o cálculo da área de seção transversal

A área dos tubos para o duto é calculada de acordo com diferentes valores:

1. Para conformidade com os parâmetros sanitários e higiênicos (SanPiN).
2. Pelo número de residentes.
3. Pela área dos quartos.

O resultado pode ser obtido para uma sala separada e para a casa como um todo. Para o cálculo, existem programas especiais com algoritmos incorporados. Outra opção de cálculo é o uso de fórmulas.

A área da seção transversal dos dutos durante seu projeto é escolhida para que o ar em todos os comprimentos se mova aproximadamente com a mesma velocidade. Em todo o comprimento do sistema, a quantidade de ar é diferente; portanto, a área da seção transversal do duto deve mudar para cima com o aumento do volume de ar.

Se considerarmos a ventilação de exaustão, a quadratura da seção transversal aumenta à medida que nos aproximamos do ventilador. Esta é a única maneira de garantir mais ou menos a mesma velocidade da massa de ar em todo o comprimento do duto de ar.

Com o crescimento de uma seção transversal circular, a taxa de fluxo de ar diminui. Ao mesmo tempo, o ruído aerodinâmico também será reduzido. A desvantagem desses dutos de ar é o volume da estrutura, pelo que é impossível instalá-los no espaço entre o calado e o teto suspenso, bem como a um custo maior.

Se isso não for possível, você poderá dar preferência à geometria retangular, pois a altura da seção retangular é menor. Por outro lado, os produtos redondos são mais fáceis de instalar e têm suas próprias vantagens operacionais.

Como os dutos redondos nem sempre podem ser inseridos no interior, e os mais estéticos retangulares caros, como alternativa, vale a pena considerar produtos ovais. Ambos são ergonômicos e eficientes.

A escolha de uma ou outra opção depende das prioridades do usuário. Se na vanguarda há economia de energia, ruído mínimo e todas as possibilidades de instalação de uma rede dimensional, a melhor opção é a forma redonda do duto.

Etapas do cálculo

O trabalho de liquidação consiste em várias etapas:

1. Elaborando um diagramas do sistema de ventilação. Aqui, os comprimentos das seções retas, as peças rotativas e seu tipo, os locais de troca da seção devem ser observados.
2. A escolha da multiplicidade da troca de ar, idêntica às exigências sanitárias e de higiene.
3. Cálculo da velocidade de movimento das massas de ar através do gasoduto. Este parâmetro depende de tipo de ventilação, e pode ser natural ou forçado.
4. Cálculo da área de dutos de ar e outros parâmetros.

Existem muitos programas para realizar esses cálculos.

Cálculos usando fórmulas para um sistema complexo não é uma tarefa fácil. Para uma casa pequena, o cálculo da área de elementos individuais, a seção transversal dos dutos é bem possível

O cálculo da seção transversal do duto

A expressão usada para calcular a quadratura dos elementos e dutos moldados tem a seguinte aparência:

Sc = (L x 2,778): V,

onde:

• Sc - área em seção transversal;
• L - vazão do ar que circula no sistema;
• 2.778 - coeficiente correspondente a várias dimensões;
• V - A velocidade de uma avalanche em um determinado local, medida em metros por segundo.

O resultado do cálculo será um valor medido em cm².

Existe uma fórmula alternativa:

S = L: k × V,

O coeficiente K neste caso é 3600.

Determinando a área real do duto

A área de ventilação regular para dutos de ventilação redondos é calculada pela fórmula:

S = (π x D2): 400,

onde:

• S - área real;
• D - diâmetro.

Para tubulações retangulares:

S = (A x B): 100,

onde:

• S - área real;
• D - diâmetro;
• Um - altura do duto;
• Em - largura da estrutura.

A área da seção transversal de um tubo com seção oval é calculada pela fórmula:

S = π × A × B: 4,

onde:

• Um - o maior diâmetro do oval;
• Em - menor diâmetro, respectivamente.

Existem outras fórmulas para calcular a área do duto.

Usando um documento regulamentar como o SNiP, você pode comparar o tamanho das seções transversais dos dutos com os indicadores necessários. Assim, o tamanho adequado do tubo de ar é determinado ainda mais simplesmente.

Alguns fabricantes na descrição dos dutos fornecem nomogramas. Eles estão na literatura regulatória.

Nomograma para duto de metal com seção circular. Os valores dele são substituídos na fórmula. Todos os dutos flexíveis são complementados com esses esquemas (+)

Nos nomogramas, você pode obter o valor da área de seção transversal. É aproximado, mas adequado para criar um sistema com o mínimo de ruído.

Para encontrar as dimensões do duto para uma ramificação específica da tubulação através da qual um determinado volume de ar é transportado, você deve executar as seguintes etapas:

1. Determine no nomograma o ponto de interseção do volume de ar transportado em 1 hora e a linha de velocidade máxima para a seção calculada.
2. Próximo a este ponto, encontre o valor do diâmetro mais adequado.

Além disso, com um nomograma, é possível não apenas facilitar o cálculo da seção transversal de dutos e conexões de ar, mas também especificar a perda de pressão sobre uma seção da linha de ar a uma velocidade definida.

O nomograma é opcional; você pode determinar a área de seção desejada, dependendo da velocidade da massa de ar.

Cálculo da velocidade do ar

Usando fórmulas ou tabelas especiais, calcule a velocidade do duto. O parâmetro principal aqui é o indicador de multiplicidade, que determina o volume de ar no qual existe uma ventilação completa da sala com um volume de 1 m³ dentro de 1 hora.

Os especialistas recomendam, para determinar o indicador de taxa, estudar condições específicas nas instalações industriais existentes, para as quais existem dados reais sobre a emissão de gases, vapores tóxicos etc. É melhor fazer um cálculo independente usando as fórmulas.

Para simplificar os cálculos, existem tabelas especiais nas quais é possível obter o valor final do indicador de multiplicidade, mas você deve ter em mente que eles fornecem parâmetros arredondados

A fórmula para calcular a multiplicidade é a seguinte:

N = V: W,

onde:

• N - multiplicidade desejada;
• V - o volume de massa de ar fresco que entra na sala dentro de uma hora;
• W - o volume da sala.

A unidade de multiplicidade é o número de vezes / hora, V é medido em mᶾ / h, o volume é em mᶾ.

Considere um exemplo específico de determinação da quantidade necessária de ar por multiplicidade.

Existe uma sala de estar com um volume de 22 m². Exigirá ar: L = 22 x 6 = 132 m³, aqui 6 é a taxa de câmbio aérea retirada da tabela.

A velocidade da massa (V) é medida em m / se determinada pela fórmula:

V = L: 3600 x S,

onde:

• L - ar usado (mᶾ / h);
• S - área do duto seccional (mᶾ).

Além disso, mais 2 parâmetros afetam velocidade do ar: nível de ruído, coeficiente de vibração. Ao projetar um sistema, eles devem ser levados em consideração.

Exemplo de cálculo para uma pequena cabana

Para o cálculo, pegamos uma cabana com uma área interna de 108,8 m² e a uma altura de 3 m do chão ao teto.No interior, há uma sala de estar, quarto, quarto de criança, cozinha, banheiro. O índice de multiplicidade é obtido igual a 1.

O sistema de ventilação permite salvar a sala de impurezas prejudiciais à saúde - potencialmente perigosas e provocar reações alérgicas, piorar o bem-estar

Primeiro, é calculada a quantidade de ar removido e recebido em geral para o edifício.

Aplique para este método SNiP:

1. Como o quarto e a sala têm a mesma área, a quantidade de ar removido é de 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ / h.
2. Para crianças - 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ / h.
3. Para a cozinha - 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ / h.
4. Para o banheiro - 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ / h.
5. Como resultado: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ / h.

O corredor e o corredor não foram levados em consideração.100 mᶾ é o volume que passa pelo exaustor na cozinha.

A distribuição correta do fluxo de ar na casa também é um ponto muito importante. Em edifícios deste tipo, geralmente é organizado um sistema de ventilação natural. O elemento coercitivo ainda está presente aqui - exaustor.

Em seguida, determine os diâmetros dos dutos de ventilação. Desde 100 m³ remover o capuz à força, resta distribuir os 294 m restantes³. Sairão naturalmente através de 2 minas. Cada um terá: 294: 2 = 147 mᶾ.

Como nas minas de ventilação natural a velocidade do ar varia de 0,5 a 1,5 m / s, geralmente em cálculos eles levam um valor médio de 1 m / s. Substituindo os valores conhecidos na fórmula S = L: k × V, eles encontram: S = 147: 3600 x 1 = 0,0408 m².

Agora é possível determinar o diâmetro do duto com um círculo na seção transversal de acordo com a fórmula: S = (π x D2): 400 ou 0,0408 = (3,14 x D2): 400.

Resolvendo esta equação com uma desconhecida, através de cálculos simples, eles descobrem que o diâmetro do duto é 2,28 mm. O tamanho do tubo padrão maior mais próximo é selecionado para esse valor.

Usando esta tabela de conversão, você pode selecionar o diâmetro equivalente do duto com uma seção transversal circular. Isso simplifica bastante o cálculo.

Quando um duto retangular é montado, seu tamanho é selecionado de acordo com a tabela, com foco na área. O valor maior mais próximo é de 200 x 250 mm.

De acordo com o mesmo esquema, a área da seção transversal da torneira para um exaustor é determinada com a diferença de que a velocidade do ar aqui é de 3 m / s. S = 100: 3600 x 3 = 0,083 m² ou diâmetro 107 mm.

Uma tabela de conversão é necessária quando é necessário realizar o cálculo de dutos de ar com uma seção transversal retangular e aplicar a tabela para produtos redondos. Aqui estão os diâmetros dos dutos de ar com um círculo na seção transversal, em que a diminuição da pressão devido ao atrito é igual ao mesmo valor em um projeto retangular.

Existem três maneiras de determinar o valor equivalente:

• pela velocidade;
• ao longo da seção transversal;
• por despesa.

Esses valores estão associados a diferentes parâmetros do duto. Para cada um deles existe uma metodologia individual para o uso de tabelas. O principal é que, independentemente da técnica aplicada, o valor da perda de pressão de atrito é o mesmo.

Em conclusão, é realizada uma verificação de velocidade: V = 147: (3600 x 0,0408) = 1,0 m / s. Isso está dentro do limite aceitável.

Produtos modelados e seu cálculo

At instalação do duto seções retas de vários tamanhos são conectadas usando produtos modelados.

Na produção de dutos e conexões, é necessário calcular sua área. Sem isso, é impossível determinar a quantidade correta de material para a fabricação de peças.

Os produtos modelados incluem:

1. Dobras. Eles são usados ​​para alterar a direção do gasoduto em todos os ângulos possíveis. Existem redondo e retangular, oval.
2. Transições. Com a ajuda deles, dutos de várias seções são conectados. Qualquer geometria - da rodada à combinada.
3. Acoplamentos, mamilos. Conecte seções retas da estrada.
4. Tees. Ramos conjuntos ou dois ramos do duto.
5. Stubs. Bloqueie o fluxo de ar.
6. Cruzes. Separe ou conecte as correntes de ar.
7. Patos. Forneça uma passagem de vários níveis do duto.

Para calcular os parâmetros necessários de produtos modelados, são necessárias habilidades matemáticas.

Qualquer produto modelado tem seu próprio papel especial no sistema de ventilação. Os fabricantes projetam cada um deles separadamente. Eles são entregues juntamente com os principais elementos.

Um erro cometido em um indicador implicará uma deterioração no desempenho do sistema. Não existem fórmulas prontas para esses cálculos.

A tabela mostra os tamanhos padrão dos dutos. Mesmo profissionais, em vez de cálculos complexos, usam tabelas especiais semelhantes e semelhantes

Muitos designers usam programas especiais, calculadoras online. Você só precisa inserir os valores primários e obter parâmetros prontos na saída.

Os programas permitem não apenas determinar os valores necessários de todas as partes, mas também fazer o seu desenvolvimento. Essa digitalização, impressa em uma impressora 3D, possibilita o encaixe perfeito nos dutos de ventilação.

Requisitos básicos de cálculo

Ao determinar os parâmetros finais dos dutos, deve-se levar em consideração que a determinação da área dos dutos deve garantir que:

1. O regime de temperatura na sala é fornecido. Onde há excesso de calor, sua remoção é fornecida e onde há uma deficiência, sua perda é minimizada.
2. A velocidade do movimento do ar de forma alguma reduz o nível de conforto das pessoas na sala. Nas áreas de trabalho, a purificação do ar é obrigatória.
3. Compostos químicos nocivos e partículas em suspensão presentes no ar estão no volume correspondente a GOST 12.1.005-88.

Para salas individuais, um pré-requisito para selecionar a área dos dutos de ar é a manutenção constante da água de retorno e a exclusão do suprimento de ar do lado de fora.

Ao calcular a resistência da linha, a perda de pressão é levada em consideração. Para que o fluxo de massa de ar supere a resistência durante o movimento, é necessária pressão adequada

A categoria de instalações onde o apoio é necessário inclui porões, bem como salas nas quais substâncias nocivas podem se acumular.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Programa online para auxiliar o engenheiro de design:

O enredo da organização da ventilação de uma casa particular como um todo:

A área da seção transversal, a forma e o comprimento do duto são alguns dos parâmetros que determinam o desempenho do sistema de ventilação. O cálculo correto é extremamente importante porque a capacidade de fluxo de ar, assim como a vazão e a operação efetiva da estrutura como um todo, dependem dela.

Ao usar a calculadora on-line, o grau de precisão do cálculo será maior do que no cálculo manual. Esse resultado é explicado pelo fato de o programa arredondar automaticamente os valores para valores mais precisos.

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