Diagrama de perda por atrito em dutos de ar: Pa/m, vazão e tamanho

Visão Geral

A perda por atrito em dutos de ar é a queda de pressão por unidade de comprimento de duto reto causada pelo atrito entre o ar em movimento e a parede do duto. O diagrama padrão permite estimar Pa/m a partir da vazão e do diâmetro do duto; a calculadora de dutos de ar fornece um cálculo reproduzível baseado em Darcy–Weisbach para o mesmo problema de duto reto.

Sistemas típicos de HVAC para conforto limitam a velocidade do ar em torno de 5 m/s para controlar o ruído e o consumo de energia. Sistemas industriais de maior velocidade podem permitir 10–25 m/s, mas incorrem em perdas por atrito proporcionalmente maiores e requerem mais potência do ventilador.

O que significam e, Dh e Re em uma fórmula de atrito em dutos?

Esses símbolos comumente aparecem quando um gráfico de atrito em dutos é traduzido em uma equação:

• $e$ ou $\varepsilon$ é a rugosidade absoluta da parede interna, em metros.
• $D_h$ é o diâmetro hidráulico, $4A/P$; para um duto circular, ele é igual ao diâmetro interno.
• $Re$ é o número de Reynolds, $\rho v D_h/\mu$, que indica se o escoamento é laminar ou turbulento.
• $f$ é o fator de atrito de Darcy usado na equação de queda de pressão de Darcy–Weisbach.

Para dutos retangulares, use o diâmetro hidráulico em vez de substituir apenas o lado longo ou o lado curto. Consulte as referências da equação de Darcy–Weisbach, número de Reynolds e diâmetro equivalente para as definições relacionadas.

Fórmulas Principais

Perda por Atrito de Darcy–Weisbach

$\frac{\Delta p}{L} = f \cdot \frac{\rho \, v^2}{2 \, D}$

Esta é a equação fundamental para a perda de pressão devido ao atrito em uma seção de duto reto.

Queda de Pressão Total

$\Delta p = \frac{\Delta p}{L} \times L$

Multiplique a perda por atrito por metro pelo comprimento do duto para obter a queda de pressão total por atrito.

Velocidade do Ar a Partir da Vazão

$v = \frac{Q}{A} = \frac{4 \, Q}{\pi \, D^2}$

Converte a vazão volumétrica na velocidade média do ar para um duto circular de diâmetro $D$.

Variáveis

Exemplo: Duto de 500 mm a 1 m³/s

Usando o diagrama padrão de perda por atrito para um 500 mm duto principal com uma vazão de ar de 1 m³/s em um sistema de conforto (velocidade do ar limitada a 5 m/s):

• Taxa de perda por atrito: 0,55 Pa/m (0,055 mm H₂O/m)
• Ao longo de 20 m de duto: $\Delta p = 0.55 \times 20 = 11$ Pa

Diagrama fonte e caminho de cálculo

O diagrama fonte original é mantido abaixo como referência visual. Use o exemplo de 500 mm / 1 m³/s e a calculadora nesta página para uma verificação numérica rastreável; não interpole um gráfico bitmap mais precisamente do que sua escala suporta.

Conversor de Unidades

Imagens de Fonte Originais

As seguintes imagens de fonte originais são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados em gráfico ou tabela, seus valores extraídos são representados nas tabelas da página, calculadoras ou gráficos interativos; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de fonte.

Notas de Engenharia

• Leitura de diagrama. Os gráficos padrão de perda por atrito usam escalas logarítmicas para velocidade, diâmetro e queda de pressão. Alinhe uma régua através dos valores conhecidos (fluxo e diâmetro) para ler a perda por atrito diretamente.
• Correção de densidade do ar. Os diagramas são tipicamente desenhados para ar padrão em ρ = 1.2 kg/m³ (20 °C, 101.3 kPa). Para altitudes ou temperaturas significativamente diferentes do padrão, multiplique a perda por atrito lida pela razão ρ_actual / 1.2.
• Limites de velocidade. Sistemas de conforto geralmente limitam a velocidade do duto principal a 5–6 m/s e dutos de ramificação a 3–4 m/s para limitar o ruído. Sistemas industriais podem operar a 12–25 m/s.
• Material do duto. O fator de atrito depende da rugosidade da superfície interna. Chapa galvanizada (rugosidade ~0.15 mm) é o material de referência. Dutos flexíveis e revestidos têm maiores perdas por atrito.
• Conexões e curvas. O diagrama de perda por atrito cobre apenas dutos retos. Cotovelos, tees, dampers e transições adicionam perdas dinâmicas que devem ser calculadas separadamente usando métodos de comprimento equivalente ou coeficiente de perda.
• Proporção de aspecto. Dutos retangulares são convertidos em um diâmetro circular equivalente usando o conceito de diâmetro hidráulico para consultas no diagrama.

Referências

• Diagrama de Perda de Fricção em Dutos de Ar – Engineering ToolBox