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No projeto do sistema HVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado) de um laboratório de anatomia humana de uma universidade federal, um Engenheiro Mecânico é responsável por dimensionar o sistema de insuflação e exaustão de ar visando à eficiência energética e à minimização da exposição ocupacional ao formaldeído, gás tóxico utilizado na conservação de cadáveres.
O projeto deve garantir ventilação direcional, com insuflação por cima e exaustão por baixo, assegurando 30 trocas de ar por hora. O Engenheiro, após realizar um estudo de perdas de carga na rede de dutos e nos acessórios do sistema, determinou que a pressão total a vencer (\(\Delta P\)) para a vazão necessária é de 500 Pa. As demais características do ambiente e do sistema são:
Área do ambiente: 60 m².
Altura do pé-direito: 3 m.
Taxa de renovação: 30 trocas/hora.
Pressão total a vencer: \(\Delta P = 500 Pa\).
Eficiência volumétrica dos ventiladores: \(\eta_{volumétrica} = 80\%\).
Eficiência mecânica dos ventiladores:
Insuflador: \(\eta_{mecânica insuflador} = 70\%\).
Exaustor: \(\eta_{mecânica exaustor} = 65\%\).
O engenheiro deve calcular a vazão volumétrica nominal (em m³/s) e a potência elétrica mínima (em kW) para cada ventilador.
Considere as seguintes fórmulas:
Vazão volumétrica real: \(V_{real} = \frac{Volume do ambiente imes Taxa de renovação}{3600}\)
Vazão volumétrica nominal: \(V_{nominal} = \frac{Vazão volumétrica real}{\eta_{volumétrica}}\)
Potência útil: \(P_{útil} = \Delta P imes V_{nominal}\)
Potência elétrica: \(P_{elétrica} = P_{útil} / \eta_{mecânica}\)
Com base nos dados, qual é a vazão nominal e a potência mínima exigida de cada ventilador?