Método de cálculo da velocidade de escoamento
A calculadora determina a velocidade média de escoamento de água, ar ou gás em uma tubulação ou duto a partir da vazão volumétrica e da seção interna. O cálculo é usado para uma verificação rápida das condições de operação e para uma escolha preliminar do diâmetro ou das dimensões do duto. O resultado é adequado como uma primeira estimativa antes de um cálculo hidráulico ou aerodinâmico completo da rede.
Referências e recomendações
Modelo de cálculo e premissas
Velocidade média é assumida uniforme em toda a seção. Perfil de velocidades, rugosidade da parede, perdas locais e perdas de pressão não são considerados neste cálculo.
Vazão volumétrica é tratada como a vazão informada nas unidades selecionadas. Para ar e gás, é a vazão volumétrica nas condições em que você a especifica. Compressibilidade e variações de densidade ao longo do comprimento não são consideradas.
Geometria usa dimensões internas. Para seção circular, é usado o diâmetro interno D em mm. Para seção retangular, são usadas as dimensões internas A e B em mm.
Etapa 1. Área de passagem
Seção circular é calculada a partir do diâmetro interno D, mm. A conversão de mm2 para m2 é feita dividindo por 1 000 000.
S = (π · D² / 4) / 1 000 000
Seção retangular é calculada a partir das dimensões internas A e B, mm. A conversão de mm2 para m2 é feita dividindo por 1 000 000.
S = (A · B) / 1 000 000
Unidades: S fica em m2 quando as dimensões são informadas em mm.
Etapa 2. Conversão da vazão para m³/s
Conversão de unidades é feita multiplicando a vazão informada q pelo fator de conversão k para m3/s da unidade selecionada.
Q = q · k
- m³/h: k = 0.0002777778 (1/3600).
- L/s: k = 0.001 (1 L = 0.001 m³).
- L/min: k = 0.0000166667 (0.001/60).
- m³/s: k = 1.
- m³/min: k = 0.0166667 (1/60).
Etapa 3. Velocidade do escoamento
Fórmula principal relaciona vazão volumétrica e área. A velocidade v é em m/s.
v = Q / S
Arredondamento é feito para 0.01 m/s.
Como interpretar o resultado
Para água são comuns referências de cerca de 0.3-1.0 m/s para sistemas mais silenciosos e 0.6-2.0 m/s onde perdas de pressão maiores são aceitáveis. Com velocidade muito alta, normalmente aumentam ruído e perdas de pressão. Com velocidade muito baixa, a autolimpeza pode piorar e pode ser mais difícil atingir a circulação necessária.
Para ar em ventilação, são comuns 2-5 m/s em ramais para ambientes e 4-8 m/s em dutos principais. Em velocidades mais altas, o ruído geralmente aumenta e as exigências acústicas ficam mais rigorosas. Para uma verificação precisa, também se calculam as perdas de pressão e se conferem níveis de ruído aceitáveis.
Para gases os valores típicos dependem de pressão, perdas admissíveis e requisitos de segurança. Este cálculo é útil como primeira checagem, mas o projeto geralmente exige cálculo de perdas de pressão e verificação das condições de operação do equipamento.
Normas e documentos europeus relacionados
- EN 806 “Especificações para instalações internas em edifícios que conduzem água destinada ao consumo humano”.
- EN 16798 “Desempenho energético de edifícios. Ventilação para edifícios”.
- EN 12599 “Ventilação para edifícios. Procedimentos de ensaio e métodos de medição para entrega de sistemas instalados de ventilação e ar condicionado”.
- EN 13480 “Tubulações industriais metálicas”.
- ISO 5167-1 “Medição de vazão de fluidos por meio de dispositivos de diferencial de pressão inseridos em condutos circulares operando cheios”.
FAQs
Por que a velocidade é calculada como v = Q / S?
A vazão volumétrica Q indica quanto volume passa em 1 segundo. A área S é a seção pela qual o escoamento passa. A divisão fornece a velocidade média do escoamento em m/s.
Qual é a diferença entre velocidade média e a velocidade no centro?
Em um escoamento real, a velocidade não é uniforme na seção. Ela costuma ser maior no centro e menor perto das paredes. A calculadora fornece a velocidade média, adequada para uma primeira estimativa e uma seleção preliminar de dimensões.
Em uma tubulação circular, o que afeta mais a velocidade, vazão ou diâmetro?
A velocidade é diretamente proporcional à vazão. Para seção circular, a área é proporcional a D², então um pequeno aumento do diâmetro reduz a velocidade de forma perceptível na mesma vazão.
Por que a velocidade pode variar em um duto retangular com a mesma vazão?
A velocidade depende apenas da área da seção. Combinações diferentes de A×B geram áreas S diferentes. Por isso, com a mesma vazão Q, a velocidade muda.
A velocidade sozinha confirma que o tamanho foi selecionado corretamente?
A velocidade dá uma referência rápida, mas a seleção final normalmente é verificada por perdas de pressão e nível de ruído. Em sistemas de ventilação e tubulações, frequentemente também se calculam perdas por atrito e perdas locais.