Sistemas De Ventilação De Ar

Sistemas de Ventilação: Constituição e Classificação, Critérios para Dimensionamento, Cálculo da Perda de Carga, Métodos de Dimensionamento e Geração de Ruído

Elementos Constituintes de Sistemas de Ventilação

Sistemas de ventilação têm funções variadas: (i) promover a circulação de ar condicionado (resfriado ou aquecido) para manter conforto humano em ambientes; (ii) remover ar contaminado de ambientes; (iii) remover, com auxílio de uma corrente de gás, particulado sólido gerado em processos industriais; (iv), promover a filtragem de ar de ambientes críticos, etc. Um sistema de ventilação é constituído do(s) ventilador(es), dos dutos aos quais os ventiladores estão conectados, e inúmeros elementos auxiliares que têm função específica. Os dutos, de forma similar às tubulações de um sistema de bombeamento, têm a função de conduzir, confinadamente, os gases de trabalho (muitas vezes o ar) entre as extremidades do sistema de ventilação. Um sistema de ventilação bem projetado é aquele que, minimizando custos de investimento e operação, distribui/exaure o gás, de acordo com as especificações, para/de vários ambientes ao qual está conectado, opera com perda de carga reduzida e não gera ruído intenso e prejudicial à saúde dos indivíduos que habitam sua área de atuação.

Uma lista dos elementos auxiliares de um sistema de ventilação compreenderia:

1- ‘dampers’ de controle, as ‘válvulas’ dos sistemas de ventilação, podem ser manuais ou automáticos, e são usados para controlar e ajustar a vazão do gás de trabalho e mesmo isolar elementos do sistema de ventilação, como é o caso dos ‘dampers’ corta-fogo;

2- filtros, aplicados para remover pó, particulado sólido, contaminantes e odor do escoamento de gás;

3- serpentinas de aquecimento e resfriamento, utilizadas em sistemas de condicionamento de ar e refrigeração para manter o ar na temperatura de conforto ou na temperatura especificada para o processo que ocorre no ambiente condicionado;

4- abafadores de ruído, aplicados para reduzir o nível de ruído produzido pelo ventilador;

5- caixas de mistura, utilizadas para misturar correntes gasosas diversas e garantir a especificação do gás insuflado no ambiente (por exemplo, o ar de retorno de um ambiente condicionado e o ar externo são misturados na caixa de mistura para garantir uma taxa de renovação especificada e manter em nível baixo a concentração de contaminantes, CO2, etc);

6- umificadores e desumidificadores, utilizados para controlar a umidade do ar insuflado em ambientes. Serpentinas de resfriamento são desumidificadores quando operam em temperaturas inferiores ao ponto de orvalho, causando a condensação da umidade do gás ventilado sobre sua superfície;

7- caixas de volume variável, utilizadas em sistemas de condicionamento de ar, suprem uma vazão variável de ar condicionado ao ambiente em resposta a um sinal proveniente de um sensor de temperatura;

8- difusores, instalados na extremidade dos dutos,são os elementos responsáveis por distribuir/remover adequadamente o ar dos ambientes condicionados;

9 singularidades dos dutos, tais como cotovelos, junções, derivações, etc.

Alguns Exemplos de Sistemas de Ventilação

Há sistemas de ventilação simples, constituídos pelo ventilador somente (os “circuladores de ar”, de teto, de coluna ou de mesa), os sistemas formados por um único ventilador e duto de insuflamento ou exaustão, ou mesmo um ventilador montado em um gabinete de dimensões reduzidas, onde há um filtro e uma sepentina de resfriamento ou de aquecimento de ar (o chamado ‘fan-coil’), e difusores nas extremidades de dutos de comprimento reduzido (ver esquema abaixo).

Sistema de ventilação simples: unidade “fan-coil”

Há sistemas de ventilação complexos, geralmente partes de sistemas centrais de condicionamento de ar, ou de exaustão. Nestes, a característica principal é a grande quantidade de ambiente que são atendidos pelo ar insuflado e/ou exaurido através de um conjunto complexo de dutos, interligados, ramificados, etc. Constituem-se, então, como grandes redes de escoamento (o termo em inglês é “flow network”), com dutos de insuflamento principais, secundários e derivações, e dutos de retorno principais, secundários e derivações, todos eles conduzindo ar (geralmente) com a energia transferida por um ou mais ventiladores, ligados em série/paralelo, através de vários elementos auxiliares com funções específicas. Os sistemas de ventilação esquematizados abaixo são duas montagens típicas de aplicações de condicionamento de ar, ilustrando a aplicação dos vários componentes: ventilador(es), dutos e elementos auxiliares.

O primeiro deles é um sistema de ventilação para condicionamento de ar de volume constante e temperatura variável (o volume constante refere-se à vazão de ar constante). Tem somente um ventilador instalado, que circula o ar e mantém os ambientes com pressão ligeiramente superior à atmosférica para evitar infltrações, e vários elementos auxiliares. Utiliza dutos de retorno, os quais, em conjunto com os dutos de insuflamento, constituem um sistema em circuito ‘quase fechado’, pois ‘dampers’ são utilizados para permitir que uma fração do ar circulante seja renovado com ar fresco externo. Um sensor de temperatura no duto principal de insuflamento para os ambientes condicionados alimenta um controlador que atua válvula(s) de controle de vazão da água gelada na serpentina de resfriamento. Desta forma o ar frio (caso dominante no Brasil, onde as regiões que requerem aquecimento restrigem-se a estadosdo sul e alguns do sudeste) é insuflado nos ambientes (podem ser vários, como o conjunto de salas de um edifício, etc) com a temperatura ajustada pela carga térmica instantânea.

Sistema de ventilação para condicionamento de ar: volume constante

e temperatura variável

O segundo sistema de ventilação esquematizado é o de volume variável e temperatura constante (vazão de ar variável e temperatura de insuflamento constante). Utiliza as caixas VAV para insuflar o ar condicionado nos ambientes. Note que este sistema permite um controle individualizado por ambiente condicionado. As variações da carga térmica são compensadas com a variação do volume do ar insuflado com temperatura constante.