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VENTILAÇÃO PARTE 1:

Alexandre Jesus

Alexandre Jesus – Material de estudo Itaipú

1. VENTILADOR COM PÁS CURVADAS PARA TRÁS:

Trata-se do ventilador mais eficiente entre os centrífugos. É o que produz menor ruído

Tem custo inicial maior que o radial

Não é apropriado para movimentar gases de particulado sólido, já que podem desgastar as pás com rapidez.

Muito utilizados em sistemas de condicionamento de ar.

Os modelos mais sofisticados e de maior potência tem pás com perfil aerodinâmico sendo mais eficientes e produzindo menos ruídos.

Apresentam uma eficiência maior e uma autolimitação de potência devido ao tipo de potência.

Na curva de potência, o valor máximo ocorre em um ponto operacional equivalente a 70% a 80% da vazão máxima.

Não apresenta problemas de sobrecarga por projeto incorreto ou operação inadequada do sistema.

Possuem 10 a 16 pás.

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2. VENTILADOR COM ALETAS CURVADAS PARA FRENTE:

Utilizado com gases isentos de particulado sólido.

Adequado em sistemas onde deseja minimizar a influência de alterações de dispositivos, como os “dampers” de controle de vazão.

Ramo instável da curva característica, na faixa das baixas vazões

A potência cresce constantemente com o aumento da vazão.

Requer um grande cuidado na determinação do ponto de operação do sistema e na seleção do motor de acionamento, que pode ‘queimar’ se a vazão resultante for muito superior àquela projetada.

Um tipo muito comum de ventilador centrífugo radial é o Sirrocco, que tem rotor largo e muitas aletas curtas.

Para uma dada vazão e uma certa pressão total, o Sirrocco é o menor entre os ventiladores centrífugos, operando em uma rotação mais baixa (o que é importante para minimizar a geração de ruído).

Sua eficiência, entretanto, é menor que a do centrífugo de aletas curvadas para trás.

Ocupa pouco espaço. Utilizado com sucesso em ventilação geral diluidora. Chamado de ventilador Sirrocco, utilizado em condicionadores de ar compacto, em unidades de tratamento de ar. Apresenta grandes variações da vazão e da potência em função da pressão.

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A) Diga se a resposta da pergunta é o ventilador com pás voltadas para trás ou com aletas voltadas para frente:

1) Qual ventilador é o mais eficiente?

O ventilador com pás curvadas para trás é não apenas mais eficiente que o com aletas voltadas para frente, mas também é mais eficiente do que qualquer ventilador centrifugo. Por isso, o ventilador com pás voltadas para trás é o mais eficiente dos ventiladores.

2) Qual o ventilador utilizado com gases isentos de particulado sólido?

O ventilador com aletas voltadas para frente é utilizado para gases isentos de particulado sólido. Já o ventilador com pás voltadas para trás também não é utilizado para gases com particulado sólido, pois o mesmo pode danificar suas pás

3) Qual ventilador é utilizado quando se deseja diminuir a influência de outros dispositivos?

O ventilador com aletas curvadas para frente é adequado em sistemas onde se deseja minimizar a influência de outros dispositivos, como “dampers”.

4) Qual o ventilador é muito utilizado em sistemas de ar condicionamento?

O ventilador com pás voltadas para trás é muito utilizado em sistemas de ar condicionamento.

5) Qual o ventilador no qual a potência máxima ocorre de 70 a 80% da vazão máxima?

O ventilador com pás inclinadas para trás possui eficiência máxima na faixa de 70% a 80% da vazão.

6) Qual ventilador possui ramos da curva estável a baixas vazões? Exemplifique através de uma figura?

O ventilador com aletas curvadas para frente possui curva instável para baixas vazões. Veja a figura na próxima página.

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Figura 1 - Curva de potência do ventilador com aletas voltadas para trás. Note que ele é instável a baixas vazões.

7) Qual o ventilador utilizado em sucesso em ventilação geral diluidora?

O ventilador com aletas curvadas para frente é utilizado em ventilação geral diluidora. Um dos motivos é que ele ocupa pouco espaço.

8) Qual o ventilador que possui menor ruído? O ventilador com pás voltadas para trás é o que apresenta menor ruído.

B) Compare o ventilador com pás voltadas para trás e com pás aletas voltadas para frente:

1) Quanto a aplicação industrial.

O ventilador com pás voltas para trás é amplamente utilizado em sistemas de ar condicionamento. Já o ventilador de aletas curvadas para frente é utilizado com grande sucesso em sistemas de ventilação diluidora.

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2) Quanto ao ruído.

O ventilador com pás inclinadas para trás é o que apresenta menor ruído entre os ventiladores. Portanto, ele possui menor ruído que o ventilador com aletas curvadas para frente.

3) Quanto a instabilidade na curva vazão X pressão

O ventilador com pás inclinadas para trás não apresenta instabilidade na curva vazão X pressão.

Figura 2 - Curva Vazão X pressão de um ventilador com pás curvadas para trás.

O ventilador com aletas curvadas para frente, por outro lado, apresenta instabilidade a baixas vazões.

Figura 3 - Curva Vazão X Pressão de um ventilador com aletas curvadas para trás.

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4) Quanto a influência de outros dispositivos.

A influência de alterações de outros dispositivos é minimizada no ventilador com aletas curvadas para frente.

5) Quanto a eficiência.

O ventilador com pás voltadas para trás possui maior eficiência que o ventilador com aletas curvadas para frente. A eficiência dos ventiladores com pás curvadas para trás é de 70% a 80%. Já os ventiladores com aletas curvadas para frente possuem apenas de 45% a 60% de eficiência máxima

C) Responda as perguntas abaixo:

1) O que é o ventilador Sirrocco?

O ventilador Sirrocco é um tipo especial de ventilador radial que possui rotor largo e muitas aletas muito curtas. Para uma dada vazão e uma certa pressão total, o Sirrocco é o melhor entre os ventiladores centrífugos (operando em uma baixa rotação (o que é importante para minimizar a geração de ruído. Sua eficiência, todavia, é menor do que o ventilador com aletas curvadas para trás)

Além disso, esse ventilador ocupa pouco espaço e é muito utilizado em condicionadores de ar compacto e unidades de tratamento de ar. Apresenta grandes variações de vazão e potência em função da pressão.

2) Quais as vantagens do ventilador Sirrocco?

O ventilador Sirrocco funciona a baixa rotação e; portanto, possui baixo nível de ruído. Por que motivo, ele é utilizado com sucesso em ventilação geral diluidora.

3) Quais as desvantagens do ventilador Sirrocco?

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Os ventiladores Sirrocco possuem baixa eficiência. Sua eficiência, é inclusive, menor que os ventiladores de aletas curvadas para trás. Além disso possuem grandes variações da vazão e da potência em função da pressão.

4) Quais as vantagens dos ventiladores com pás curvadas para trás?

Os ventiladores com pás curvadas para trás são os mais eficientes entre os centrífugos e que produzem menor ruído e são eficientes. Sua eficiência está em torno de 70% a 80%. Os modelos mais sofisticados e mais eficientes possuem pás com perfil aerodinâmico sendo ainda mais eficientes e com menos ruído. Além disso os ventiladores com pás curvadas para trás apresentam outro ponto forte: Não apresentam problemas de sobrecarga por projeto inadequado do sistema.

5) Quais as desvantagens do ventilador com pás curvadas para trás?

Os ventiladores com pás curvadas para trás possuem elevado custo. Seu custo é mais elevado que o do ventilador com rotor radial. Além disso não são apropriados para movimentar gases de particulado sólido, já que podem desgastar as pás com rapidez.

6) Quais as vantagens do ventilador com aletas voltadas para frente?

Os ventiladores com aletas voltadas para frente minimizam a influência de alterações de dispositivos, como os “dampers” de vazão.

7) Quais as desvantagens dos ventiladores com aletas voltadas para frente?

Os ventiladores com aletas voltadas para frente não devem ser usados com gases com partículas sólidas. Portanto, tal tipo de gás só deve ser utilizado com gases isentos de particulado sólido. Além disso, esses ventiladores possuem ramo instável da curva característica na faixa de baixas vazões. Além se requer um grande cuidado na determinação do ponto de operação e na seleção do motor de acionamento de tal tipo de ventilador. Caso a vazão ser muito maior que a projetada, ele pode queimar.

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3. VENTILADOR CENTRÍFUGO DE PÁS RADIAIS:

Trata-se de um ventilador robusto.

Assim como o ventilador com aletas curvadas para frente, apresenta grandes variações de potência em função da pressão. Além disso possui grande pressão dinâmica.

Em suas aplicações destaca-se: tiragem local, torres de resfriamento e suprimento de ar de descarga.

É um ventilador de baixa eficiência devido ao ângulo de saída β2, com alta velocidade de saída, menor grau de reação, alta dissipação viscosa nas pás e difusor.

Apropriado para se movimentar grandes cargas.

É um tipo comum e geralmente de baixo custo.

Desenvolve pressões razoavelmente elevadas (até cerca de 500 m H2O). Podem operar a altas temperaturas.

Tem capacidade de aspira ou insuflar material de particulado sólido.

Estas características induzem também a um nível elevado der ruído o que também é um demérito para o equipamento.

Note que a curva característica é “bem-comportada” que a potência desse rotor sempre é crescente com a vazão, e que sua eficiência máxima ocorre para valores relativamente baixos (< 50% da vazão máxima).

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A) Responda as perguntas abaixo sobre o ventilador centrífugo de pás radiais:

1) Quais as vantagens desse tipo de ventilador?

Apresenta baixo custo, desenvolve pressões relativamente altas, podem operar a altas temperaturas e tem capacidade de aspirar ou insuflar material com particulado sólido. Além disso possui curva caraterística bem-comportada em que a potência cresce com a vazão. Outra vantagem é que são apropriados para movimentar grandes cargas.

2) Quais as desvantagens do ventilador centrífugo de pás radiais?

A primeira desvantagem, é que apresenta grandes variações de potência e vazão em função da pressão. Além disso apresentam grande pressão dinâmica. Outra desvantagem é nível de ruído elevado. Além disso possui baixa eficiência devido ao ângulo de saída β2.

3) Como o tamanho do ventilador centrífugo de pás radial? Onde ele é aplicado?

O seu tamanho é significativo. Ele é aplicado em tiragem local, torres de resfriamento, suprimento e descarga de ar e em lugares onde é requerida alta carga e ou temperatura.

4) Como é o custo do ventilador axial? E qual o comportamento de sua curva. Mostre um desenho do seu gráfico de desempenho.

O custo é baixo e por isso trate-se de um ventilador comum. Sua curva característica bemcomportada” que a potência desde rotor sempre é crescente com a vazão, e que sua eficiência máxima ocorre para valores relativamente baixos (< 50% da vazão máxima). Para melhor entendimento olhe a curva de desempenho abaixo.

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10 VERIFICANDO ENTENDIMENTO:

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4. VENTILADORES AXIAIS:

Nos ventiladores axiais o gás é aspirado pelo bocal de entrada e saí por um difusor de saída. O conjunto fica no interior de corpo tubular. São conhecidos como tubo axial.

Existem aqueles que apresentam guias de entrada ou de pre-rotação para direcionar o fluxo paralelamente ao eixo do duto e eliminar a rotação do fluxo. Um ventilador com guias denomina-se vaneaxial.

O controle da vazão é realizado por aletas na entrada ou por palhetas reguláveis. A pá tem formato aerodinâmico. Como outras máquinas de fluxo axial, são utilizados em sistemas que se deseja grandes vazões e baixa pressão.

A) Ventilador tubo -axial.

Em geral os ventiladores axiais são menos eficientes e mais ruidosos do que os ventiladores centrífugos.

Constituído de um rotor axial e de carcaça tubular.

O motor é diretamente conectado ao rotor, estando exposto ao escoamento do gás, ou colocado sobre a carcaça, acionando através de carcaça através de polias e correias conforme desenho a seguir.

O gás insuflado deixa a carcaça tubular com alta vorticidade, o que impede algumas vezes, sua aplicação em um sistema onde a distribuição do gás é crítica ou exige a aplicação de retificadores de escoamento.

Sua curva característica apresenta região de instabilidade, e a potência é máxima quando vazão é nula (a potência máxima é dissipada através do rotor).

Para aumentar a eficiência utiliza aletas direcionadoras de fluxo fixas internamente ao tubo axial.

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B) Ventilador axial propulsor:

Adequadas para movimentar grandes quantidades de ar com pequenas pressões. Apresentam

Simplicidades construtivas e baixo custo. Além disso são utilizados em ventilação geral diluidora.

Entre as aplicações destacam-se unidades de resfriamento e aquecimento, ventilação geral, torres de resfriamento e ventilação exaustora.

A) Responda as seguintes questões referentes aos ventiladores axiais:

1) Como é (fisicamente) os ventiladores axiais?

Nos ventiladores axiais o gás é aspirado pelo bocal de entrada e saí por um difusor de saída. O conjunto fica no interior de um corpo tubular. Por isso são conhecidos como tuboaxial.

2) O que são os ventiladores vaneaxial?

Um ventilador axial com guias de entrada ou pré-rotação para direcionar o fluxo paralelamente ao eixo do duto e eliminar a rotação do fluxo chama-se vaneaxial.

3) Desenho como é o acionamento do ventilador tubo-axial.

O ventilador tuboaxial pode ser acionado por polias e correia ou acoplado diretamente ao rotor conforme desenho:

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A) Responda as perguntas abaixo:

1) Como são dadas as curvas dos ventiladores com aletas curvadas para frentes, pás voltadas para trás e centrifugo radial. Mostre desenhos exemplificando.

Os ventiladores de pás curvadas para trás possuem potência máxima até determinado ponto e após esse ponto a potência passa a diminuir. Veja o desenho abaixo.

Os ventiladores com pás curvadas para frente, por sua vez possuem potência crescente da potência com a vazão. Para exemplificar tal curva mostra-se o desenho da curva da próxima página.

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A curva do ventilador centrifugo radial segue a mesma lógica. Todavia, possui curva bem comportando a baixa pressão, diferentemente do ventilador centrífugo com aleta voltadas para frente.

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B) Em que tipos de sistemas são utilizados ou ventiladores axiais. Compare com os ventiladores radiais e faça uma relação com as bombas de fluxo.

As máquinas de fluxo axial como um todo (bombas, compressores e ventiladores) são utilizadas quando se deseja grandes vazões e baixa pressão. Já as máquinas de fluxo radial são utilizadas quando se deseja alta a pressões e baixa vazão.

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1. VISCOSIDADE CINEMÁTICA DO AR:

Para aplicações industriais pode-se utilizar a seguinte expressão para a viscosidade cinemática (m2/s) em função da temperatura (⁰C):

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