Perda de pressão por atrito em dutos

Visão Geral

A perda de pressão por atrito em dutos (perda principal) é a queda de energia causada pelo fluxo de ar através de dutos. Em dutos circulares de aço galvanizado com fluxo turbulento, a perda por unidade de comprimento depende da vazão de ar e do diâmetro do duto. Esta página aborda a fórmula empírica padrão, dados de referência para tamanhos comuns de dutos e limites práticos de projeto.

Fórmulas Principais

Perda por Atrito em Dutos (Imperial)

$\Delta h = 0.109136 \times \frac{q^{1.9}}{d^{5.02}}$

onde $\Delta h$ é em polegadas de coluna d'água por 100 pés de duto, $q$ é a vazão de ar em cfm, e $d$ é o diâmetro interno do duto em polegadas.

Velocidade do Ar a Partir da Vazão

$v = \frac{q}{A} = \frac{q}{\pi (d/2)^2}$

Para um duto circular com diâmetro $d$ em polegadas e vazão $q$ em cfm, a velocidade em ft/min é:

$v = \frac{576 \, q}{\pi \, d^2}$

Diâmetro Equivalente de Duto Retangular

Para dutos não circulares, substitua $d$ pelo diâmetro equivalente:

$d_e = 1.30 \times \frac{(a \cdot b)^{0.625}}{(a + b)^{0.25}}$

onde $a$ e $b$ são as dimensões laterais em polegadas.

Variáveis

Dados de Referência de Perda por Atrito

Perda de carga e velocidade do ar para dutos circulares de aço galvanizado com fluxo de ar turbulento.

Calculadora de Velocidade do Ar

Estime a velocidade do ar em um duto circular a partir da vazão e do tamanho do duto.

Calculadora de Unidades Imperiais

A página original incluía uma calculadora de unidades imperiais. Esta versão migrada calcula a velocidade do ar, a perda de atrito para duto reto por 100 pés, e a perda de atrito total para duto de aço galvanizado redondo usando a equação de referência.

Calculadora de Unidades SI

Esta calculadora SI é a mesma equação com entradas métricas convertidas internamente para cfm e polegadas.

Conversor de Unidades

Tendência de Perda por Atrito — Duto de 10 in

O gráfico abaixo mostra como a perda por atrito aumenta acentuadamente com o fluxo de ar em um duto de 10 polegadas. A perda escala aproximadamente com $q^{1.9}$, então dobrar o fluxo de ar praticamente quadruplica a queda de pressão.

Diagrama de Perda por Atrito em Dutos de Ar

O diagrama original de perda por atrito abrange vários tamanhos de dutos circulares. Esta versão interativa mantém a mesma intenção, plotando a perda por atrito em relação ao volume de ar para diâmetros de duto comuns.

Tabelas de Fonte Original Restauradas

As tabelas a seguir foram restauradas da página de fonte original para preservar os dados de referência completos.

Perda de Carga Principal por Atrito em Dutos de Ar

Dutos de Ar - Perda de Carga por Atrito Principal, Linhas de Fonte Normalizadas

A tabela de fonte alterna linhas de perda de carga por atrito e linhas de velocidade do ar sob as mesmas colunas de tamanho de duto. A tabela normalizada abaixo preserva os mesmos valores de fonte em uma linha por volume de ar.

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, calculadores ou gráficos interativos; as imagens restantes são mantidas como referências visuais de fonte.

Notas de Engenharia

• Limites de ruído. A velocidade do ar deve ficar abaixo de aproximadamente 600–1000 ft/min em aplicações residenciais, 1500 ft/min em espaços comerciais silenciosos, e apenas 2000+ ft/min em ambientes industriais. Exceder esses limites causa ruído indesejável.
• Suposição de fluxo turbulento. A fórmula empírica acima assume fluxo turbulento totalmente desenvolvido, o que é típico para dimensionamento de dutos de HVAC. Não se aplica a regimes laminares ou de transição.
• Material. Dados de referência aplicam-se a dutos de aço galvanizado. Dutos flexíveis, dutos forrados e dutos de fibra de vidro têm fatores de atrito mais altos e requerem correção.
• Conexões e transições. As fórmulas cobrem apenas perdas principais (de dutos retos). Curvas, teês, transições, dampers e grelhas adicionam perdas secundárias que frequentemente dominam em dutos curtos. A queda de pressão total do sistema deve incluir ambas.
• Dutos retangulares. Sempre converta para o diâmetro circular equivalente antes de usar a fórmula de perda por atrito. Dutos retangulares subdimensionados são uma fonte comum de pressão estática excessiva.
• Balanço econômico. Dutos maiores reduzem a perda por atrito (e a energia do ventilador) mas aumentam o custo de material e instalação. A relação $q^{1.9} / d^{5.02}$ significa que um aumento modesto no diâmetro do duto resulta em grandes reduções na queda de pressão.

Referências

• Engineering ToolBox — Perda por Atrito em Dutos de Ar