Calculadora de Taxa de Fluxo de Ar — Mudanças de Ar por Hora (ACH) e CFM

Calculadora de vazão de ar

Uma calculadora de vazão de ar determina as renovações de ar por hora (ACH): o número de vezes que o ar de um ambiente é totalmente substituído em uma hora. Ela também funciona no sentido inverso, determinando a vazão de ar que um ventilador ou uma saída de ar deve fornecer para atingir um valor-alvo de ACH.

O que são trocas de ar por hora?

Um ventilador ou uma saída de ar movimenta o ar para dentro de um ambiente e expulsa o ar viciado. Se essa vazão for igual a um volume de ar do ambiente por hora, o ambiente terá 1 renovação de ar por hora. Se movimentar dois volumes do ambiente em uma hora, terá 2 ACH. Um valor de ACH mais alto geralmente significa ar mais fresco, menos umidade retida e menos partículas suspensas no ar. Uma ACH muito alta também custa mais, pois um ventilador funcionando com maior intensidade consome mais energia e traz mais ar que precisa ser aquecido ou resfriado.

Fórmula da vazão de ar

ACH é igual à vazão de ar dividida pelo volume do ambiente. O volume é o comprimento vezes a largura vezes a altura, todos na mesma unidade.

$\text{Volume} = L \times W \times H$

No sistema métrico, a vazão de ar é medida em metros cúbicos por hora (m³/h), o que já corresponde ao “por hora” de ACH:

$\text{ACH} = \frac{\text{Vazão de ar (m³/h)}}{\text{Volume (m³)}}$

No sistema imperial, a vazão de ar geralmente é expressa em CFM, pés cúbicos por minuto. Multiplicar por 60 converte o valor em pés cúbicos por hora antes da divisão pelo volume do ambiente:

$\text{ACH} = \frac{60 \times \text{Vazão de ar (CFM)}}{\text{Volume (pés}^3\text{)}}$

Vazão de ar necessária para uma ACH-alvo

Para dimensionar um ventilador ou purificador de ar, a fórmula é reorganizada para determinar a vazão de ar em vez da ACH.

$\text{Vazão de ar necessária (m}^3\text{/h)} = \text{ACH} \times \text{Volume (m}^3\text{)}$

$\text{Vazão de ar necessária (CFM)} = \frac{\text{ACH} \times \text{Volume (pés}^3\text{)}}{60}$

Exemplo prático

Uma sala de reuniões mede 5 m por 4 m por 3 m. Seu volume é:

$5 \times 4 \times 3 = 60 \text{ m}^3$

Uma saída de ar fornece 360 m³/h de ar. O valor de ACH é:

$\text{ACH} = \frac{360}{60} = 6$

O ambiente tem 6 renovações de ar por hora.

Os mesmos números funcionam no sentido inverso. Uma sala de 6.000 pés cúbicos (170 m³) que necessita de 6 ACH requer:

$\frac{6 \times 6{,}000}{60} = 600 \text{ CFM}$

Renovações de ar recomendadas por tipo de ambiente

O valor adequado de ACH depende do uso do espaço. Uma cozinha ou um banheiro precisa de mais trocas de ar do que um quarto, porque cozinhar e tomar banho aumentam a umidade e os odores. Estas são faixas usuais de referência da engenharia. Os códigos de obras locais e normas como a ASHRAE 62,1 têm precedência em projetos regulamentados.

Para reduzir o risco de doenças transmitidas pelo ar, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA (CDC) sugerem buscar 5 ou mais trocas de ar por hora de ar limpo em ambientes internos ocupados. Para hospitais, as diretrizes de controle de infecção do CDC indicam um mínimo de 6 trocas de ar por hora em um quarto de paciente e 12 em um quarto de isolamento para infecção aérea.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre vazão de ar e ACH? A vazão de ar é um volume de ar por unidade de tempo, medido em m³/h ou CFM. A ACH compara essa vazão com o tamanho de um ambiente específico. O mesmo ventilador resulta em uma ACH alta em um armário pequeno e em uma ACH baixa em um grande salão.

O que significa CFM? CFM é a sigla de pés cúbicos por minuto, a unidade padrão de vazão de ar de ventiladores, purificadores de ar e equipamentos de climatização. Multiplicar o CFM por 60 o converte em pés cúbicos por hora, que é o valor de que a fórmula da ACH precisa.

Uma ACH maior é sempre melhor? Nem sempre. Trocas de ar além do que o ambiente precisa desperdiçam energia do ventilador e a energia usada para aquecer ou resfriar o ar que entra. Em geral, o objetivo é ficar dentro da faixa recomendada para o tipo de ambiente.

Esta calculadora dimensiona um sistema de climatização completo? Não. Ela dimensiona a taxa de ventilação de um único ambiente. Um projeto completo de climatização também considera as cargas de aquecimento e resfriamento, as perdas nos dutos e os mínimos de ar externo conforme a ocupação.

Por que a fórmula imperial multiplica por 60? O CFM mede a vazão por minuto, mas a ACH mede trocas de ar por hora. Multiplicar o CFM por 60 converte minutos em horas antes de dividir pelo volume do ambiente.

Referências

1. Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA (NIOSH). How Much Ventilation Is Enough? CDC: buscar 5 trocas de ar por hora — buscar 5 ou mais trocas de ar por hora para reduzir as partículas virais no ar.
2. Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA. Guidelines for Environmental Infection Control in Health-Care Facilities (2003), Appendix B: Air. CDC, controle ambiental de infecções, Apêndice B — mínimo de 6 trocas de ar por hora no total para quartos de pacientes e 12 para quartos de isolamento de infecção aérea.