Como determinar a pressão do ventilador: formas de medir e calcular a pressão no sistema de ventilação

Se você presta atenção suficiente ao conforto em casa, provavelmente concordará que a qualidade do ar deve estar entre as prioridades. O ar fresco é benéfico para a saúde e o pensamento. Uma sala com cheiro agradável é um lugar que você não se envergonharia de convidar visitantes. Arejar cada ambiente dez vezes ao dia não é uma tarefa fácil, não é mesmo?

Muito depende da escolha do ventilador e, principalmente, da sua pressão. Mas antes de determinar a pressão do ventilador, é necessário conhecer alguns parâmetros físicos. Leia sobre eles em nosso artigo.

Graças ao nosso material, você aprenderá as fórmulas e conhecerá os tipos de pressão no sistema de ventilação. Fornecemos informações sobre a pressão total do ventilador e duas maneiras de medi-la. No final, você poderá medir todos os parâmetros por conta própria.

Pressão no sistema de ventilação

Para que a ventilação seja eficaz, é necessário selecionar corretamente a pressão do ventilador. Existem duas opções para medir a pressão por conta própria. O primeiro método é direto, no qual se mede a pressão em diferentes locais. A segunda opção é calcular 2 tipos de pressão entre 3 e obter o valor desconhecido a partir deles.

A pressão (também chamada de carga) pode ser estática, dinâmica (de velocidade) e total. Com base neste último indicador, distinguem-se três categorias de ventiladores.

A primeira categoria inclui aparelhos com pressão < 1 kPa, a segunda — 1–3 kPa ou mais, e a terceira — acima de 3–12 kPa ou mais. Em edifícios residenciais, são utilizados dispositivos da primeira e segunda categorias.

Característica aerodinâmica dos ventiladores axiais no gráfico: Pv — pressão total, N — potência, Q — fluxo de ar, ƞ — eficiência, u — velocidade, n — frequência de rotação

Na documentação técnica do ventilador, geralmente são indicados os parâmetros aerodinâmicos, incluindo a pressão total e estática para uma determinada vazão. Na prática, os parâmetros 'de fábrica' e reais muitas vezes não coincidem, e isso está relacionado às características construtivas dos sistemas de ventilação.

Existem normas internacionais e nacionais voltadas para aumentar a precisão das medições em condições laboratoriais.

Na Rússia, normalmente são aplicados os métodos A e C, nos quais a pressão do ar após o ventilador é determinada indiretamente, com base na capacidade estabelecida. Em diferentes metodologias, a área de saída inclui ou não o cubo do rotor.

Fórmulas para calcular a pressão do ventilador

A pressão representa a relação entre as forças atuantes e a área sobre a qual são aplicadas. No caso do duto de ventilação, trata-se do ar e da seção transversal.

O fluxo no duto se distribui de forma irregular e não passa em ângulo reto com a seção transversal. Não será possível determinar a pressão exata com uma única medição; será necessário encontrar o valor médio em vários pontos. Isso deve ser feito tanto para a entrada quanto para a saída do dispositivo de ventilação.

Os ventiladores axiais são usados separadamente e em dutos de ar, funcionando eficazmente onde é necessário transportar grandes massas de ar com pressão relativamente baixa.

A pressão total do ventilador é determinada pela fórmula Pp = Pp (saída) – Pp (entrada), onde:

• Pp (saída) — pressão total na saída do dispositivo;
• Pp (entrada) — pressão total na entrada do dispositivo.

Para a pressão estática do ventilador, a fórmula difere ligeiramente.

É escrita como Pst = Pst (saída) – Pp (entrada), onde:

• Pst (saída) — pressão estática na saída do dispositivo;
• Pp (entrada) — pressão total na entrada do dispositivo.

A pressão estática não reflete a quantidade de energia necessária para sua transferência ao sistema, mas serve como um parâmetro adicional pelo qual se pode conhecer a pressão total. Este último indicador é o principal critério para a escolha do ventilador: tanto doméstico quanto industrial. A redução da pressão total reflete a perda de energia no sistema.

A pressão estática no próprio duto de ventilação é obtida a partir da diferença entre a pressão estática na entrada e na saída da ventilação: Pst = Pst 0 – Pst 1. Este é um parâmetro secundário.

Os projetistas apresentam os parâmetros considerando um pequeno entupimento ou sem ele: na imagem, é mostrada a discrepância da pressão estática do mesmo ventilador em diferentes redes de ventilação.

A escolha correta do dispositivo de ventilação inclui os seguintes aspectos:

• cálculo da vazão de ar no sistema (m³/s);
• seleção do dispositivo com base nesse cálculo;
• determinação da velocidade na saída de acordo com o ventilador selecionado (m/s);
• cálculo da Pp do dispositivo;
• medição da pressão estática e dinâmica para comparação com a pressão total.

Para calcular o local de medição da pressão, orienta-se pelo diâmetro hidráulico do duto de ar. Ele é determinado pela fórmula: D = 4F / P. F é a área da seção transversal do tubo, e P é o seu perímetro. A distância para determinar o local de medição na entrada e na saída é medida em quantidade de D.

Como calcular a pressão na ventilação?

Você mede a pressão total na entrada na seção transversal do duto de ventilação localizada a uma distância de dois diâmetros hidráulicos do duto (2D). Idealmente, antes do ponto de medição, deve haver um trecho reto do duto com comprimento de pelo menos 4D e fluxo não perturbado.

Na prática, as condições descritas acima são raras, e então, antes do local necessário, você instala um honeycomb, que retifica o fluxo de ar.

Em seguida, você introduz um receptor de pressão total no sistema de ventilação: em vários pontos da seção, um por um – no mínimo 3. Com base nos valores obtidos, você calcula o resultado médio. Em ventiladores com entrada livre, a pressão total de entrada (Pp) corresponde à pressão ambiente, e a pressão excessiva neste caso é igual a zero.

Esquema do receptor de pressão total: 1 — tubo receptor, 2 — transdutor de pressão, 3 — câmara de estagnação, 4 — suporte, 5 — canal anular, 6 — borda frontal, 7 — grade de entrada, 8 — normalizador, 9 — registrador do sinal de saída, α — ângulo nos vértices, h — profundidade dos vales

Se você medir um fluxo de ar forte, então, pela pressão, deve determinar a velocidade e, em seguida, compará-la com o tamanho da seção. Quanto maior a velocidade por unidade de área e quanto maior a própria área, mais produtivo é o ventilador.

A pressão total na saída é um conceito complexo. O fluxo de saída tem uma estrutura não uniforme, que também depende do modo de operação e do tipo de aparelho. O ar na saída tem zonas de movimento de retorno, o que complica o cálculo da pressão e da velocidade.

Não será possível estabelecer uma regularidade para o tempo de aparecimento desse movimento. A não uniformidade do fluxo atinge 7 a 10 D, mas o índice pode ser reduzido com grades retificadoras.

O tubo de Prandtl é uma versão aprimorada do tubo de Pitot: os receptores são lançados em 2 variantes — para velocidades menores e maiores que 5 m/s.

Às vezes, na saída do dispositivo de ventilação, há um cotovelo giratório ou um difusor de descolamento. Nesse caso, o fluxo será ainda mais não uniforme.

Você mede a pressão então pelo seguinte método:

1. Após o ventilador, você seleciona a primeira seção e a escaneia com uma sonda. Em vários pontos, você mede a pressão total média e a vazão. Em seguida, compara esta última com a vazão na entrada.
2. Em seguida, você seleciona uma seção adicional — no trecho reto mais próximo após a saída do dispositivo de ventilação. A partir do início desse fragmento, você mede 4 a 6 D; se o comprimento do trecho for menor, você seleciona a seção no ponto mais distante. Então, você pega a sonda e determina a vazão e a pressão total média.

Da pressão total média na seção adicional, você subtrai as perdas calculadas no segmento após o ventilador. Você obtém a pressão total na saída.

Em seguida, você compara a vazão na entrada, bem como na primeira e na seção adicional na saída. Consideram-se corretos o valor de entrada e um dos de saída — o que estiver mais próximo em valor.

Pode não existir um segmento reto do comprimento necessário. Nesse caso, escolhe-se uma seção que divide o trecho para medição em partes com proporção de 3 para 1. A maior dessas partes deve estar mais próxima do ventilador. As medições não podem ser realizadas em diafragmas, registos, curvas e outras conexões com perturbação do ar.

As diferenças de pressão podem ser registradas com manômetros, medidores de tiragem de acordo com GOST 2405-88 e manômetros diferenciais de acordo com GOST 18140-84 com classe de precisão 0,5—1,0

No caso de ventiladores de telhado, a Pp é medida apenas na entrada, e na saída determina-se a pressão estática. O fluxo de velocidade após o dispositivo de ventilação é quase totalmente perdido.

Também recomendamos a leitura do nosso material sobre a escolha de tubos para ventilação.

Particularidades do cálculo da pressão

A medição de pressão no ar é dificultada devido aos seus parâmetros que mudam rapidamente. Os manômetros devem ser adquiridos eletrônicos com função de média dos resultados obtidos por unidade de tempo. Se a pressão oscila bruscamente (pulsa), amortecedores que suavizam as variações serão úteis.

É importante lembrar as seguintes regularidades:

• a pressão total é a soma da pressão estática e dinâmica;
• a pressão total do ventilador deve ser igual às perdas de pressão na rede de ventilação.

Medir a pressão estática na saída não é difícil. Para isso, utiliza-se um tubo de pressão estática: uma extremidade é inserida no manômetro diferencial e a outra é direcionada para a seção na saída do ventilador. A partir da pressão estática, calcula-se a velocidade do fluxo na saída do dispositivo de ventilação.

A pressão dinâmica também é medida com um manômetro diferencial. Conectam-se tubos de Pitot-Prandtl às suas conexões. Em um contato, o tubo para pressão total, e no outro, para pressão estática. O resultado obtido será igual à pressão dinâmica.

Para conhecer as perdas de pressão no duto de ar, pode-se monitorar a dinâmica do fluxo: assim que a velocidade do ar aumenta, a resistência da rede de ventilação aumenta. A pressão é perdida devido a essa resistência.

Anemômetros e termoanemômetros medem a velocidade do fluxo no duto de ar em valores de até 5 m/s ou mais; o anemômetro deve ser selecionado de acordo com GOST 6376—74

Com o aumento da velocidade do ventilador, a pressão estática diminui, e a pressão dinâmica aumenta proporcionalmente ao quadrado do aumento da vazão de ar. A pressão total não se altera.

Com um dispositivo corretamente selecionado, a pressão dinâmica varia diretamente proporcional ao quadrado da vazão, e a pressão estática varia inversamente proporcional. Nesse caso, a quantidade de ar utilizado e a carga do motor elétrico, se aumentarem, será de forma insignificante.

Alguns requisitos para o motor elétrico:

• baixo torque de partida — devido ao fato de que o consumo de potência varia de acordo com a mudança no número de rotações aplicadas ao cubo;
• grande margem;
• operação na potência máxima para maior economia.

A potência do ventilador depende da pressão total, bem como da eficiência e do fluxo de ar. Os dois últimos indicadores se correlacionam com a capacidade do sistema de ventilação.

Na fase de seu projeto, será necessário definir prioridades. Considerar custos, perda de volume útil dos ambientes, nível de ruído.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral dos indicadores físicos necessários para as medições:

O papel da pressão na rede de ventilação:

O ventilador é uma construção simples em forma de roda com pás. Ao mesmo tempo, é a parte principal do sistema de ventilação. O dispositivo mecânico influencia a pressão no duto de ar e determina a eficiência da ventilação.

Se você quiser calcular a pressão do ventilador, familiarize-se com grandezas como velocidade, fluxo de ar, potência. Você entenderá melhor a essência das medições. O principal indicador, a pressão total, meça de acordo com os esquemas descritos por nós.

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