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Perda de carga em dutos de gases e exaustor

Descreva os trechos de duto entre a fornalha e a chaminé e os equipamentos no caminho para obter a pressão e a vazão do exaustor e quanto um inversor de frequência economiza.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Gases
Trecho 1
Trecho 2
Trecho 3
Equipamentos e pressões

Use a perda de pressão informada pelo fabricante de cada equipamento na vazão de projeto.

Exaustor
Controle da vazão
Análise econômica
—Pressão estática do exaustor (com margem)
—

Onde a pressão é perdida

Parcelas do trajeto dos gases, da fornalha à chaminé, que o exaustor precisa vencer. A tiragem da chaminé ajuda.

Toque no gráfico para ver os valores.

Potência do exaustor conforme a vazão

Controle por registro ou aletas comparado com inversor de frequência.

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Perda por trecho

Retorno do projeto

Fluxo de caixa da melhoria: investimento no ano 0 e economia anual corrigida pelo aumento informado, descontada pela TMA.

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O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Por trecho: ρ = p · M ÷ (R · T); Q = QN · (T ÷ 273,15) · (101.325 ÷ p); v = Q ÷ A; Dh = 2ab ÷ (a + b) (retangular)
Δp = (f · L ÷ Dh + n_curvas · K_curva + ΣK) · ρ v² ÷ 2; f por Colebrook–White; μ por Sutherland
Exaustor: Δp = Σ dutos + Σ equipamentos + depressão da fornalha − tiragem da chaminé; projeto = operação × (1 + margens)
Potência: P = Q · Δp ÷ η; inversor: P(q) = Q q (p_fixa + p_var q²) ÷ (η · 0,97); registro: P(q) ≈ P · (0,60 + 0,40 q); aletas: P(q) ≈ P · (0,35 + 0,65 q²)

Hipóteses e limites

  • Temperatura constante em cada trecho (informe a temperatura média do trecho); sem entrada de ar falso.
  • Coeficientes K de curvas segundo referências usuais (ASHRAE, Idelchik); conexões especiais devem ser somadas em “outros K”.
  • Curvas de potência com registro e aletas são aproximações de manuais do DOE; a curva real do ventilador pode diferir.
  • Estimativa preliminar para estudo e orçamento: o projeto do sistema de exaustão é de responsabilidade do fabricante da caldeira e de profissional habilitado.

Normas e documentos técnicos

  • ASHRAE Handbook — Fundamentals, chapter 21: Duct Design (fitting loss coefficients)
  • Idelchik, I. E. Handbook of Hydraulic Resistance, 4th ed. Begell House
  • AMCA 201: Fans and Systems; AMCA 210 / ISO 5801: fan performance testing
  • U.S. DOE / AMCA: Improving Fan System Performance — A Sourcebook for Industry
  • EN 13384-1: Chimneys — Thermal and fluid dynamic calculation methods

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-12: segurança em máquinas, inclusive ventiladores e exaustores
  • Resolução CONAMA nº 382/2006 e nº 436/2011: emissões de fontes fixas (o exaustor deve manter o equipamento de controle na vazão de projeto)

Perguntas frequentes

Como calcular a perda de carga em dutos de gases quentes?

Para cada trecho, corrija a vazão e a massa específica pela temperatura, calcule a velocidade na área real e o atrito pelo diâmetro hidráulico, e some as perdas das curvas e conexões pelos coeficientes K. Depois acrescente a perda dos equipamentos.

Qual a velocidade usual em dutos de gases?

Entre 12 e 20 m/s em dutos de aço. Abaixo de 8 m/s, cinzas e particulado tendem a se depositar; acima de 25 m/s, a perda e a erosão crescem.

Vale a pena colocar inversor no exaustor?

Quase sempre, quando o exaustor trabalha boa parte do tempo abaixo da vazão de projeto com o registro estrangulado. Os paybacks costumam ficar entre 1 e 3 anos.