Calculadora de dimensionamento de dutos
Informe a vazão de ar e um entre perda de carga (método da perda de carga constante), velocidade ou diâmetro para obter de uma vez o diâmetro do duto circular, uma dimensão retangular, a velocidade e a pressão dinâmica. As equações com os números preenchidos estão em Passo a passo do cálculo; as constantes e as fontes estão em Base de cálculo, mais abaixo.
Tabela de dimensionamento de dutos por vazão de ar (perda de carga constante de 1 Pa/m)
Calculada com os padrões da calculadora acima (perda de carga de 1,0 Pa/m, cerca de 0,12 inWG por 100 pés; aço galvanizado, ε 0,09 mm; ar a 20 °C). O diâmetro circular e a velocidade dão exatamente 1 Pa/m; o diâmetro padronizado e as dimensões retangulares são arredondados para cima para múltiplos de 50 mm.
| Vazão de ar m³/h | Vazão de ar CFM | Diâm. circ. mm | Velocidade m/s | Diâm. padr. mm | Ret. 1 : 1, mm | Ret. 2 : 1, mm | Ret. 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1 000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2 000 | 1 177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3 000 | 1 766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5 000 | 2 943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7 500 | 4 414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1 000 × 350 |
| 10 000 | 5 886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1 100 × 400 |
| 15 000 | 8 829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1 000 × 500 | 1 250 × 450 |
| 20 000 | 11 770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1 150 × 600 | 1 400 × 500 |
As dimensões retangulares dão a mesma perda de carga para a mesma vazão de ar (diâmetro equivalente de Huebscher), largura × altura em mm. Para outras vazões de ar, perdas de carga ou relações de aspecto, use a calculadora acima.
Base de cálculo
A perda de carga em um duto circular vem da equação de Darcy-Weisbach com o fator de atrito de Colebrook. Ao dimensionar pela perda de carga, busca-se o diâmetro que resulta nesse R; um duto retangular é equiparado pelo seu equivalente circular, que tem a mesma perda de carga para a mesma vazão de ar.
| Item | Equação | Observações · base |
|---|---|---|
| Perda de carga (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R em Pa/m, D em m, ρ em kg/m³, V em m/s. A equação de Darcy do capítulo Duct Design da ASHRAE |
| Fator de atrito (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. f aparece nos dois lados, então é iterado (da estimativa de Haaland até uma variação relativa de 10⁻¹²). A faixa de transição de 2300 a 4000 também usa essa equação, o que superestima a perda |
| Fator de atrito (laminar) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); indicado como laminar no resultado |
| Número de Reynolds, pressão dinâmica | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Massa específica do ar | ρ = p / (R_da · T) | Ar seco, p = 101,325 kPa, R_da = 287,042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017, capítulo 1, a mesma constante da calculadora psicrométrica). 1,204 kg/m³ a 20 °C |
| Viscosidade (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1,5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Ar: μ₀ = 1,716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273,15 K, S = 110,4 K (White). A 20 °C, ν = 1,506 × 10⁻⁵ m²/s, dentro de 1% das tabelas de propriedades usuais |
| Equivalente retangular (Huebscher) | De = 1,30 (a·b)^0,625 / (a + b)^0,25 | O diâmetro circular com a mesma perda de carga para a mesma vazão de ar e o mesmo comprimento (capítulo Duct Design da ASHRAE). Exemplo: 400 × 200 mm resulta em 305 mm. A velocidade real no duto retangular é Q/(a·b) |
| Dimensões padronizadas | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | O diâmetro circular e os dois lados do retangular são arredondados para cima para múltiplos de 50 mm (apenas o lado livre, quando um lado é fixo). O diâmetro equivalente só cresce quando um lado cresce, então fica igual ou acima do valor calculado e a perda de carga não excede a informada. A velocidade e a perda são então recalculadas. Confira a lista de dimensões do fabricante |
| Limites do retangular | 1 ≤ a/b ≤ 8, lado menor ≥ 50 mm | Acima de 4 : 1 aparece um aviso (mais perímetro para a mesma área significa mais atrito e material). Acima de 8 : 1, ou com lado menor abaixo de 50 mm, a calculadora não calcula |
Rugosidade ε dos materiais
Valores das categorias de rugosidade da Tabela 1 do capítulo Duct Design do ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (Smooth 0,03, Medium smooth 0,05, Average 0,09, Medium rough 0,9, Rough 3,0 mm). Cada material é um que a mesma tabela coloca naquela categoria. O mesmo material varia com o espaçamento das juntas e a qualidade da execução, então informe outros valores em Rugosidade personalizada.
| Material | ε (mm) | Categoria ASHRAE |
|---|---|---|
| Aço galvanizado | 0.09 | Average (médio) |
| Liso (tubo trefilado, tubo de PVC) | 0.03 | Smooth (liso) |
| Aço comercial | 0.05 | Medium smooth (moderadamente liso) |
| Duto de lã de vidro | 0.9 | Medium rough (moderadamente rugoso) |
| Duto flexível (totalmente esticado) | 3.0 | Rough (rugoso) |
Propriedades do ar (ar seco, 101,325 kPa)
| Temperatura °C | Massa específica ρ kg/m³ | Viscosidade μ Pa·s | Viscosidade cinemática ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Escolha da velocidade e da perda de carga
Alguns manuais de HVAC dividem os dutos em baixa velocidade (15 m/s ou menos) e alta velocidade (acima disso); o limite varia conforme o manual e o projeto. A calculadora usa 15 m/s como limite do aviso quando a velocidade no duto circular ou retangular passa desse valor.
O método da perda de carga constante dimensiona todos os trechos com a perda de carga escolhida para o duto principal (comumente 0,1 mmCA/m, cerca de 1 Pa/m). Altere apenas a vazão de ar de cada trecho.
Exemplo resolvido
Vazão de ar de 10.000 m³/h, perda de carga de 1,0 Pa/m, aço galvanizado (ε 0,09 mm), ar a 20 °C: Q = 2,778 m³/s, D = 649,9 mm, V = 8,37 m/s, Re = 361.000, f = 0,0154. Arredondado para cima para 650 mm.
Como retângulo de 2 : 1, o mesmo duto tem 853 × 427 mm, ou 900 × 450 mm com os dois lados arredondados para cima para múltiplos de 50 mm (equivalente de 686 mm, velocidade real de 6,86 m/s, perda de 0,77 Pa/m).
Fontes
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), capítulo Duct Design: equações de Darcy e Colebrook, rugosidade da Tabela 1, equivalente circular de Huebscher
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (valor inicial e verificação)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: constantes de Sutherland para o ar
Perguntas frequentes
Como dimensiono um duto a partir da vazão de ar?
Pelo método da perda de carga constante, escolha uma perda de carga para o duto principal (muitas vezes 1 Pa/m, cerca de 0,12 inWG por 100 pés) e dimensione cada trecho pela sua vazão de ar. Por exemplo, 10.000 m³/h (cerca de 5.886 CFM) a 1 Pa/m em aço galvanizado dão um duto circular de 650 mm (8,37 m/s), ou 900 × 450 mm a 2 : 1. A tabela acima lista vazões de ar comuns.
Que velocidade devo usar no duto?
Alguns manuais de HVAC chamam de baixa velocidade os dutos de até 15 m/s e de alta velocidade os mais rápidos (o limite varia conforme o manual e o projeto). Esta calculadora avisa acima de 15 m/s. Com perda de carga constante de 1 Pa/m, a velocidade sobe de cerca de 4 para 10 m/s entre 500 e 20.000 m³/h, como na tabela acima.
Como converto um duto retangular em circular?
Use o diâmetro equivalente de Huebscher, De = 1,30 (ab)^0,625 / (a + b)^0,25, que dá a mesma perda de carga para a mesma vazão de ar. Um duto de 900 × 450 mm equivale a cerca de 686 mm. Esse não é o diâmetro de mesma área de seção.
0,1 mmCA/m e 1 Pa/m são o mesmo valor?
Quase. 0,1 mmCA/m = 0,98 Pa/m e 1 Pa/m = 0,102 mmCA/m. Na prática, os dois costumam ser tratados como o mesmo critério.
Última atualização em 2026-10-12.