FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SO PAULO - FATEC.SP -

ASSUNTO:

SISTEMAS MECNICOS III

DISCIPLINA: SISTEMAS MECNICOS DEPTO:MECNICA

PROFESSOR: WILSON DE AZEVEDOJOS ERNESTO FURLAN

2000ANO

60No. DA APOSTILA

CONTEDO

pgina 001 001 001 002 003 004 006 009 012 013 015 015 018 019 021 022 023 024 025 026 039 031 033 036 038 042 050 052 052 054 056 057 059 059 060 061 062 063 071 071 075 079 083 086 092 097 098 103 109

Ar Condicionado Introduo Conceitos e definies Conceitos fundamentais Aplicaes tpicas Diagrama psicromtrico Estrutura da carta psicromtrica Processos de condicionamento de ar Conforto trmico Dissipao de calor ndices ambientais Temperatura efetiva Condies recomendadas para projeto Condies externas Condies internas Condies para processos industriais Carga trmica fatores Carga trmica exterior Condutividade Condutncia Condutncia superficial Condutncia do espao de ar Resistncia trmica Diferenas de temperatura de projeto Ganho de calor por conduo Ganho de calor por isolao Ganho de calor devido ao ar exterior Carga trmica interna Ganho de calor devido a pessoas Ganho de calor devido a iluminao Ganho de calor devido a motores eltricos Ganho de calor devido a equipamentos e aparelhos diversos Carga trmica total Potncia de aquecimento Potncias de umidificao e de reaquecimento Clculo para o insuflamento de ar condicionado Determinao da temperatura na saida do equipamento Ciclo frigorfico bsico Principais sistemas de ar condicionado Condicionadores de ar de janela Condicionadores de ar self-contained a ar Condicionadores de ar self-contained a gua Condicionadores de ar remoto Condicionadores de ar fan-coil Unidades resfriadoras de lquido Outros sistemas Comparao entre sistemas Torre de resfriamento Dimensionamento da rede de dutos

AR CONDICIONADO

INTRODUOAtualmente, um sistema qualquer de controle de condies ambientais, deixou de ser artigo de luxo, sendo encarado como necessidade primordial no desenvolvimento de projetos civis, em vista dos inmeros benefcios que este(s) controle(s) trazem. Tendo-se em vista, o nmero extenso de variveis que englobam um projeto e instalao de controle ambiental. O atendimento aos parmetros envolventes deve ser consciente e profissional, levando-se em conta o alto investimento por parte dos clientes. Caber portanto, ao engenheiro ou tecnlogo em ar condicionado, decidir por um sistema compatvel com os objetivos do investidor e com as condies pr requeridas em clculos e projetos.

CONCEITOS E DEFINIES SISTEMAS DE AR CONDICIONADOO objetivo de um sistema de ar condicionado o de manter durante todo o ano nos ambientes condicionados, a temperatura e umidade relativa necessrias segundo os pr-requisitos de projeto, alm de garantir a limpeza, velocidade do ar recomendadas nas zonas ocupadas, bem como operar em nvel de rudo compatvel com o local e os limites exigidos para conforto. Portanto, atualmente temos duas definies para sistemas de ar condicionado saber: (a) Segundo a A.B.N.T. (Associao Brasileira de Normas Tcnicas) P.N.B.10/1972 (Projeto de Norma Brasileira - 10 - l972):" o processo pelo qual, so controlados, simultaneamente, pelo menos a temperatura, a umidade, a movimentao e pureza do ar em recintos fechados, destinados ocupao do homem". (b) Segundo a A.S.H.R.A.E. (American Society of Heating Refrigeranting an Air Conditioning Engineers):" o processo de tratamento de ar, visando o controle simultneo da temperatura, da umidade, da pureza e distribuio do ar, a fim de atender as necessidades do recinto condicionado".

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AR CONDICIONADO o ar resultante do processo de condicionamento.

TRATAMENTO DE AR o processo pelo qual so controlados uma ou mais condies caractersticas do ar, sem assegurar necessariamente o controle simultneo destas caractersticas. O Tratamento do ar, portanto, utilizado por trs motivos fundamentais: a. conforto trmico b. processos industriais c. preservar a vida de equipamentos especiais

AR TRATADO ar resultante de um processo de tratamento.

INSTALAO DE CONDICIONAMENTO DE AR o conjunto de equipamentos que capaz de realizar o condicionamento de ar, em um ou mais recintos.

CONCEITOS FUNDAMENTAIS NOES BSICASPara a preciso de um sistema de ar condicionado, indispensvel pr-fixao de valores sobre determinadas caractersticas, que devem coexistir quando da aplicao e utilizao do processo do sistema, caractersticas estas que so: temperatura de termmetro seco temperatura de termmetro mido umidade relativa (quando necessrio) movimento do ar grau de pureza do ar Assim, o sistema de ar condicionado, ter as seguintes funes: resfriar desumidificar aquecer umidificar controlar o grau de pureza do ar impulsionar o ar distribuir o ar 2

De maneira geral, o ar condicionado, atende aos seguintes propsitos bsicos: (a) promoo do bem estar fsico (b) melhor desempenho em processos de industriais (c) aumento da eficincia individual (em funo de "a") (d) previso da localizao geogrfica (e) manuteno das caractersticas de conforto (f) conservao de produtos (g) preservar a vida e proporcionar condies ideais para operao de equipamentos especiais Os propsitos acima citados so conseguidos atravs do controle simultneo de caractersticas e variveis que influam no sistema de ar condicionado, controle este efetuado at conseguir-se chegar s condies previstas. Para que se consiga estas condies deve-se prever, calcular e projetar o sistema com capacidade adequada e manter o controle sobre a mesma durante todo o ano. Basicamente, os dados de projeto a serem levantados so: estudo econmico tcnico financeiro finalidade do sistema local a ser condicionado condies externas condies internas condies arquitetnicas carga trmica. Com estas variveis estabelecidas, pode-se escolher um sistema que seja conveniente e a partir dai, selecionar e dimensionar os equipamentos.

APLICAES TPICAS PARA SISTEMASExiste uma srie de aplicaes para sistemas. Contudo, podem ser classificadas basicamente em sistemas para conforto, sistemas para garantir condies ideais para processos industriais, e sistemas para garantir vida de equipamentos especiais. Assim, relacionamos a seguir algumas aplicaes tpicas para sistemas: (a) processos de manufaturas que exigem condies de controle ambiental para determinada finalidade de produo. (b) em locais onde se exigem um controle ambiental, por fatores de segurana, devido ao emprego de produtos txicos ou inflamveis. (c) em ambientes de trabalho, visando aumentar o conforto e portanto, a produtividade. (d) em ambientes onde se processam materiais higroscpicos. (e) em indstrias qumicas, que exigem controles de reaes qumicas. (f) para controle de eletricidade esttica. (g) em operaes de usinagem com tolerncias mnimas. (h) em laboratrios especializados. (i) em hospitais. (j) em centros de processamento de dados.

PSICROMETRIAPsicrometria o estudo das propriedades do ar, objetivando a medio de suas condies e propriedades. O estudo do condicionamento de ar, envolve medio e a determinao das

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propriedades do ar externo e do ar presente em um local condicionado. A psicrometria tambm utilizada para determinar em quais condies o ar ter melhores propriedades de conforto, e um sistema de condicionamento de ar.

DIAGRAMA PSICROMTRICOAo percorrer um ciclo de condicionamento, o ar submetido a processos de aquecimento, resfriamento, umidificao e desumidificao, para poder como veculo transportador de calor e umidade do ambiente ao condicionador e vice-versa. O estudo das propriedades do ar, de absoro e rejeio de calor e umidade, combinadas, e das mais diversas modificaes termodinmicas do ar, pode-se realizar em forma simples mediante a carta ou diagrama psicromtrico. A carta psicromtrica constitui uma das ferramentas mais teis que existem para auxiliar o tecnlogo ou engenheiro de ar condicionado. As variaes que ocorrem no ar mido quando ele submetido aos vrios processos de condicionamento de ar podem ser traadas numa carta com um mnimo de tempo e esforo. No existe outra forma pela a qual um ciclo de condicionamento de ar possa ser ilustrado to viva e rapidamente. Existem vrios tipos de diagramas, ligeiramente diversificados no que se refere localizao de informaes, mas todas elas contm uma representao grfica das propriedades do ar.

ESTRUTURA DA CARTA PSICROMTRICATemperatura de Bulbo Seco: A leitura da temperatura do ar feita em termmetro padro representada na carta por linhas retas verticais. A escala de temperatura de bulbo seco est na parte inferior da carta. A unidade est em C e usa-se o smbolo "Tbs". Temperatura de bulbo mido: A leitura da temperatura de bulbo mido acima de 0 C feita por um termmetro cujo bulbo est envolvido por uma mecha umedecida e exposta a uma corrente de ar com velocidade de 5 m/s. Temperaturas de bulbo mido abaixo de 0 C so obtidas atravs de um termmetro em que a gua contida em sua mecha transformou-se em gelo. Esta a razo pela qual a inclinao das linhas de temperatura de bulbo mido muda abaixo de 0 C. A escala est sobre a linha curva esquerda na carta psicromtrica. A unidade est em C e usa-se o smbolo "Tbu". Umidade Absoluta: a massa do vapor de gua em cada quilo de ar seco. Tambm conhecida como umidade especfica ou relao de umidade. Na carta, estas linhas so retas, horizontais, formando ngulo reto com as linhas de bulbo seco. Unidade [gramas de vapor/kg de ar seco.smbolo => Uabs; g].

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ESTRUTURA DA CARTA PSICROMTRICALegenda:(1) (2) (3) (4) linha de temperatura de bulbo seco. escala de temperatura de bulbo seco. linha de temperatura de bulbo mido. escala de temperatura de bulbo mido; escala de temperatura de ponto de orvalho; linha de umidade relativa. (5) - escala de umidade relativa; linha de volume especfico. (6) - linha de umidade absoluta ou especfica. (7) - escala de umidade absoluta ou especfica. (8) - escala de entalpia. (9) - escala de fator de calor sensvel. (PR) - ponto de referncia para escala de fator de calor sensvel. -

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Entalpia uma propriedade termodinmica que serve para medir a energia calorfica do sistema. acima de uma determinada temperatura de referncia, sendo para o ar contado a partir de 0 C. Nesse caso representa a energia de 1 Kg de ar seco e gramas de vapor associadas a ela. Unidade: [kcal/kg de ar seco; Kj/kg de ar seco]. Smbolo => h. Volume Especfico o volume, em metros cbicos, ocupado pela mistura por quilo de ar seco. Smbolo => v. Temperatura de Ponto de Orvalho a temperatura na qual se inicia a condensao de vapor de gua do ar. Unidade [C]. Smbolo => Tpo. Umidade Relativa a razo entre a quantidade de umidade existente no ar e quantidade de umidade mxima que o mesmo pode conter na mesma temperatura. Unidade: [%]. Smbolo => UR. Presso de Vapor a presso exercida pelo vapor de gua no ar. Unidade: [mmHg; kpa] (absoluta). Smbolo => Pv. Fator de Calor Sensvel a relao entre calor sensvel e calor total de um processo. Smbolo => FCS. Presso Baromtrica Padro A carta foi construda para uma presso baromtrica padro ao nvel do mar de 101,325 kpa (760 mmHg). Contudo, pode-se utiliza-la, com pequena margem de erro, para variaes de +/- 10%.

EXEMPLO 1Dadas s condies da sala de 24 C de temperatura de bulbo seco e 50 % de umidade relativa, determinar para a mistura de vapor de ar: (a) temperatura de bulbo mido (b) umidade absoluta (c) entalpia (d) temperatura de ponto de orvalho (e) volume especfico (f) porcentagem de umidade

Resoluo: Localize o ponto de interseo da linha vertical representativa de 24 C de temperatura de bulbo seco com a linha representativa de umidade relativa 50 %. Deste ponto, faa a leitura de todos os demais valores. (a) siga a linha diagonal para a esquerda e para cima at alcanar a escala de temperatura de bulbo mido. Leia 17 C. 7

(b) siga a linha horizontal para a direita at interceptar a escala de umidade absoluta. Leia 9,2 gramas de vapor por quilo de ar seco. (c) tome uma rgua e gire-a em redor do ponto at que a mesma intercepte o mesmo valor numrico na escala de entalpia acima da linha de 100 % de umidade relativa. Leia 11,2 kcal/kg de ar seco. (d) siga a linha horizontal para a esquerda at onde a mesma intercepta a escala de temperatura de bulbo mido. Leia nesta a temperatura de ponto de orvalho 12,6 C. (e) interpole entre as linhas de volume especfico. Leia 0,853 m3/kg de ar seco. (f) a porcentagem de umidade igual a umidade absoluta real (encontrada no item "b") dividida pela umidade absoluta de saturao para a mesma temperatura de bulbo seco. Com a temperatura de bulbo seco 24 C e com a umidade relativa 100 %, leia g = 18,7 g/kg: porcentagem de umidade = 9,2/18,7 = 0,492

Exemplo 2Dado temperatura de bulbo seco 28 C e temperatura de bulbo mido 15 C, Determine: (a) entalpia (b) umidade absoluta (c) temperatura de ponto de orvalho (d) umidade relativa

Resoluo: Determine o ponto de interseo entre a linha vertical para temperatura de bulbo seco 28 C e a linha inclinada para a temperatura de bulbo mido 15 C. (a) usando uma rgua, gire-a ao redor do ponto at que a mesma intercepte o mesmo valor numrico nas escalas de entalpia esquerda e na parte inferior da carta. Leia 9,8 kcal/kg de ar seco. (b) siga a linha horizontal para a direita. Leia 5,4 gramas de vapor por quilo de ar seco na escala de umidade absoluta. (c) siga a linha horizontal para a esquerda. Leia 5 C na escala de temperatura de bulbo umido. (d) permanecendo na linha de 28 C de temperatura de bulbo seco, interpole entre as linhas de umidade relativa acima e abaixo do ponto. Leia 22%.

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PROCESSOS DE CONDICIONAMENTO DE ARNa Figura 1 pode-se ver um resumo de todos os processos fundamentais de condicionamento de ar. Suponha que o processo inicia-se na interseo de todas as linhas. Assim, cada processo desloca-se no sentido indicado. Por exemplo: A e E realiza-se temperatura de bulbo seco constante; A s umidificao; E s desumidificao

PROCESSOS DE CONDICIONAMENTO DE AR(A) somente umidificao (B) aquecimento e umidificao (C) somente aquecimento sensvel (D) desumidificao qumica (E) somente desumidificao (F) resfriamento e desumidificao (G) somente resfriamento sensvel (H) somente resfriamento evaporativo

FIGURA 1 Exemplo 3Mistura de Ar Dados: 7 500 m3/h de ar resfriado a 14 C de temperatura de bulbo seco e 13 C de temperatura de bulbo mido misturado a 2 500 m3/h de ar exterior temperatura de bulbo seco de 35,5 C e temperatura de bulbo mido 25,5 C. Determinar as propriedades da mistura.

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Resoluo: Localize os pontos de ar de retorno e ar exterior na carta. Ligue os pontos atravs de uma linha reta. Leia o volume especfico para cada ponto na carta. Converta m3/h de ar em kg/h e ache a vazo total em massa. total da mistura: 7500/0,826 = 9079 2500/0,896 = 2790 vazo total em massa: 9079 + 2790 = 11869 temperatura de bulbo seco da mistura: (9079/11869) x 14 = 10,70 (3026/11869) x 35,5 = 8,30 total da temperatura de bulbo seco da mistura: 10,70 + 8,30 = 19,00 C na interseo da linha de temperatura de bulbo seco de 19,00 C com a linha que liga os pontos de ar de retorno com ar exterior, leia a temperatura de bulbo mido de 16,8 C, entalpia de 11 kcal por quilo de ar seco, umidade absoluta 10,7 gramas de vapor por quilo de ar seco. pode-se tambm adotar uma soluo aproximada sem se converter m3/h em kg/h: (7500/10000) x 14 = 10,5 (2500/10000) x 35,5 = 8,875 temperatura de bulbo seco da mistura: 10,5 + 8,875 = 19,375 C na interseo desta linha com a linha que une os pontos, leia temperatura de bulbo mido 16,9 C, entalpia 11,1 kcal/kg de ar seco, umidade absoluta 10,8 gramas de vapor/kg de ar seco.

Exemplo 4Processo com aquecimento sensvel Dados: Ar temperatura de bulbo seco de 2 C e umidade relativa de 60%. O ar de ser aquecido atravs de uma serpentina at a temperatura de bulbo seco de 35 C. Determinar para o ar temperatura de bulbo seco de 35 C sua umidade relativa, sua temperatura de bulbo mido e sua temperatura de ponto de orvalho. Para o processo a quantidade de calor adicionado ao ar, por quilo de ar circulado.

Resoluo: Localize a condio inicial na carta. Trace uma linha horizontal atravs do ponto correspondente condio inicial at a linha de temperatura de bulbo seco 35 C. Leia: umidade relativa = 7,5% temperatura de bulbo mido = 15 C

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temperatura de ponto de orvalho = -4 C entalpia inicial = 2 kcal/kg entalpia final = 9,8 kcal/kg O calor total adicionado igual ao diferencial de entalpia final e inicial: 9,8 - 2 = 7,8 kcal/kg

Exemplo 5Resfriamento e desumidificao Dados: Ar temperatura de bulbo seco 28 C e umidade relativa 50% resfriado at a temperatura de bulbo seco 12 C e temperatura de bulbo mido 11 C. Determinar: calor total removido; total de umidade removida; fator de calor sensvel para o processo.

Resoluo: Localize as condies iniciais e finais do processo na carta psicromtrica. Leia: umidade absoluta inicial = 11,7 g/kg umidade absoluta final = 7,7 g/kg entalpia inicial = 13,8 kcal/kg entalpia final = 7,5 kcal/kg O calor total removido igual ao diferencial de entalpia final e inicial: 7,5 - 13,8 = -6,3 kcal/kg A umidade total removida igual ao diferencial de umidade absoluta final e inicial: 7,7 - 11,7 = -4 g/kg Para determinar o fator de calor sensvel, trace uma linha reta ligando as condies inicial e final. Trace uma linha paralela a esta passando pelo ponto de referncia correspondente a temperatura de bulbo seco 25,6 C e umidade relativa 50% at interceptar a escala de fator de calor sensvel. Leia fator de calor sensvel 0,62.

Exemplo 6Resfriamento evaporativo Dados: Ar temperatura de bulbo seco 32 C e temperatura de bulbo mido 18 C, passa por um condicionador do tipo pulverizador e sai com uma umidade relativa de 90%. A gua recirculada para pulverizao est temperatura de 18 C. Determinar as temperaturas de bulbo seco e de bulbo mido do ar na sada do condicionador.

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Resoluo: Quando a temperatura da gua pulverizada igual temperatura de bulbo mido do ar na entrada, o processo de resfriamento evaporativo um processo de temperatura de bulbo mido constante. Trace uma reta a partir da linha de temperatura de bulbo seco 32 C at a linha de umidade relativa 90% seguindo a linha de temperatura de bulbo mido 18 C. Na interseo desta reta com a linha de umidade relativa 90%, leia temperatura de bulbo seco 19,3 C e temperatura de ponto de orvalho 17,5 C.

CONFORTO TRMICO

INTRODUOO efeito de sistemas de condicionamento de ar em materiais e produto pode ser facilmente calculado, avaliado e medido. Por outro lado, o efeito de condicionamento de ar para conforto humano extremamente complexo. O entendimento de como o ar condicionado afeta o ser humano, ajuda na anlise e no processo de desenvolvimento de um projeto de condicionamento de ar. O corpo humano age, literalmente, como uma mquina trmica. Os seres humanos garantem sua subsistncia fsica, atravs de ingesto de alimentos, que por processos biolgicos e metabolgicos, transformam-se em calor e energia que so consumidos nas aes do dia dia. Portanto, da ingesto e digesto de alimentos, adquirimos energia que em parte ser consumida pelo prprio corpo e o restante ser transformado em calor. Este calor deve ser dissipado para que a temperatura normal do corpo humano (36,7 C), mantenha-se constante. O calor dissipado atravs do efeito de troca entre o prprio corpo e o recinto por ele ocupado. Dentre os danos mais comuns causados pela inexistncia do equilbrio trmico, ressalta-se: exausto trmica: reduo de retorno do sangue venoso ao corao. cimbra: perda de sal pela evaporao intensa choque trmico: o mais grave, a temperatura do corpo pode subir at 40,5 C, quando cessa o processo de sudao instantaneamente, resultando dai coma e morte. Estes danos registram-se em temperaturas altas.

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ESQUEMA GRFICO

DISSIPAO DE CALORO condicionamento de ar estudado, analisado e calculado, tendo-se em vista que o processo de troca de calor homem-meio ambiente processa-se nas melhores condies possveis, de modo que exista um balao trmico. Como existe a necessidade de o corpo manter a temperatura de 36,7 C, a remoo de calor em excesso ou a dissipao trmica processa-se de trs maneiras distintas que podem ocorrer simultaneamente: conveco, radiao e evaporao. Conveco: O fenmeno da conveco baseia-se em dois fenmenos fsicos: (a) o calor flui de uma superfcie quente para uma superfcie fria, at ocorrer o equilbrio trmico. (b) o ar quente sofre sempre efeito ascensional. Quando os dois fenmenos so aplicveis ao corpo humano, ocorre: (a) o corpo libera calor para o ar envolvente circundante ao corpo. (b) por efeito ascensional, o ar aquecido tender a subir. (c) desta forma originam-se correntes frias envolvendo o corpo completando-se o ciclo de conveco. Radiao: Radiao o processo pelo qual o calor transmite-se desde uma fonte do mesmo, at outros objetos e locais atravs de raios de calor, no necessitando de movimentao de ar para realizar a transferncia, sendo ainda independente da temperatura do ar e dependente das temperaturas das superfcies circundantes.

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Portanto, o corpo humano transmitir ou receber calor por transmisso de raios de calor, das paredes e objetos do recinto ocupado pelo mesmo, dependendo das condies de temperatura de objetos circundantes. Evaporao: Evaporao o processo conhecido, no qual a umidade transforma-se em vapor. medida que a umidade evapora sobre uma superfcie quente, extrai calor, resfriando a superfcie. No corpo humano a umidade emitida pela superfcie do corpo atravs dos poros, e o calor do corpo absorvido pela vaporizao do suor. Quando a transpirao aparece em forma de gotas na superfcie da pele nos indica que o corpo est produzindo mais calor que aquele que pode ser removido ou extrado por conveco, radiao e evaporao normais.

VISUALIZAO GRFICA

CONFORTO TRMICOVerificou-se em itens anteriores que a temperatura ideal para o corpo humano de 36,7 C. O conhecimento de como o corpo humano mantm esta temperatura, atravs dos fenmenos naturais de dissipao de calor, nos leva a obteno do conhecimento de como o condicionamento de ar ajuda a manter o corpo em estado denominado confortvel, que a sensao que uma pessoa tem relacionado com a temperatura ambiente. A ASHRAE define conforto trmico como sendo: " aquele estado mental, o qual expressa a satisfao com o ambiente trmico".

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NDICES AMBIENTAISEmbora o equilbrio trmico do corpo humano possa ser obtido para vrias condies, dependendo da receptividade trmica do ambiente, nem sempre estas condies de equilbrio produzem sensao de bem estar ao organismo. Para caracterizar estas condies de equilbrio trmico do organismo, adotam-se ndices que so chamados de ndices ambientais. Temos trs tipos de ndices: ndices diretos ndices derivados ndices empricos ndices Diretos: temperatura de bulbo mido. temperatura de bulbo seco. temperatura de ponto de orvalho. umidade relativa e velocidade do ar. ndices Derivados: temperatura mdia radiante. temperatura operativa. ndice de fadiga trmica. ndice de umidade de pele. ndices Empricos: temperatura efetiva. temperatura de globo negro. temperatura de bulbo mido do globo negro. temperatura efetiva corrigida. ndice de vento frio.

TEMPERATURA EFETIVAA temperatura efetiva, que um ndice arbitrrio, combina num s valor os efeitos que sobre a sensao de frio ou calor produzem a temperatura, a umidade e o movimento do ar. Define-se temperatura efetiva como sendo a temperatura de um recinto que contendo o ar praticamente em repouso (velocidade do ar variando entre 0,1 e 0,15 m/s) e completamente saturado de umidade, proporciona a mesma sensao de frio ou calor que o ambiente em considerao. O valor numrico deste ndice a temperatura do ar saturado que produz a mesma sensao de calor ou frio. Exemplificando: AMBIENTE 1 TBS = 40,0 C TBU = 25,0 C V = 0 m/s TEMP. EFETIVA = 30 C AMBIENTE 2 TBS = 34,0 C TBU = 30,0 C V = 1 m/s TEMP. EFETIVA = 30 C

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Se a sensao de calor do Ambiente 1 igual ao do Ambiente 2, ambos tem a mesma temperatura efetiva. O Grfico 1, determinado experimentalmente, fornece as temperaturas efetivas correspondentes diversas condies ambientais caracterizadas pelas temperaturas TBS e TBU deslocamentos do ar, para pessoas normalmente vestidas e em repouso (ASHARE).

Zonas de Conforto: Os fatores que determinam a sensao de conforto trmico para as pessoas, no so mantidos para todas, devido, principalmente s diferenas fsicas e metablicas existentes entre os seres humanos. Assim, procura-se produzir condies ambientais, que procurem satisfazer a maioria das pessoas. As condies de neutralidade trmica, dependem dos mesmos fatores que influem sobre o metabolismo, de modo que no podemos falar de uma temperatura efetiva de mximo conforto, mas sim, de uma Zona de Conforto. Define-se ento Zona de Conforto, como sendo: "O conjunto de condies distintas do ar, caracterizadas na Carta de Conforto, capaz de proporcionar sensaes de bem estar consideradas como timas, para a maioria das pessoas. O Grfico 2 nos mostra a Carta de Conforto.

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Variveis de Bem-Estar nas Zonas de Conforto: Os estudos procedidos procuram generalizar as bases fisiolgicas do conforto humano para qualquer atividade. Assim, o conforto pode ser prognosticado analiticamente em termos de parmetros ambientais. Os principais parmetros que influem no equilbrio do homem so: - produo interna do calor que funo do grau de atividade. - temperatura do ar. - umidade relativa do ar - velocidade do ar - temperatura de radiao mdia - resistncia trmica da roupa. Assim sendo, a idia de conforto trmico muito ampla, ou seja, no basta reduzir a temperatura do ar e insufl-lo numa sala para obter conforto. preciso estabelecer-se o controle sobre temperatura, umidade, velocidade do ar e limpeza do ar para patrocinar condies de conforto. A par das condies ofertadas pelos sistemas de ar condicionado, outros parmetros devem ser respeitados: - nvel de rudo - iluminao - odores - espaos - etc..

CONDIES RECOMENDADAS PARA PROJETOAs estimativas ou clculos de carga trmica, baseia-se nas condies internas de projeto, do espao ou ambiente que deve ser condicionado, e as respectivas condies externas que rodeiam o espao, ambiente ou edifcio. As condies internas de projeto so as condies de temperatura e umidade estabelecidas por um timo conforto. O propsito e a finalidade do clculo referente aos sistemas de ar condicionado o de dimensionar-se equipamentos que atendam as condies pr-fixadas para ambientes interiores, em funo de condies externas.

CONDIES EXTERNAS DE PROJETOAs condies externas de projeto, so estabelecidas nas Tabelas 1 e 2. Para cidades e locais no estabelecidos nestas Tabelas, devero ser usadas temperaturas de projeto, daquelas cujas condies climticas mais se aproximarem s mencionadas.

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TABELA 01 - CONDIES EXTERNAS PARA VERO [C]CIDADES I - Regio Norte Macap (AM) Manaus (AM) Santarm (PA) Belm (PA) II - Regio Nordeste Joo Pessoa (PB) So Luiz (MA) Parnaba (PI) Teresina (PI) Fortaleza (CE) Natal (RN) Recife (PE) Petrolina (PE) Macei (AL) Salvador (BA) Aracaj (SE) III - Regio Sudeste Vitria (ES) B.Horizonte (MG) Uberlndia (MG) Rio (RJ) So Paulo (SP) Santos (SP) Campinas (SP) Pirassununga (SP) IV - Regio Centro - Oeste Braslia (DF) Goinia (GO) Cuiab (MT) Campo Grande (MT) Ponta Por (MT) V - Regio Sul Curitiba (PR) Londrina (PR) Foz do Iguau (PR) Florianpolis (SC) Joinville (SC) Blumenau (SC) Porto Alegre (RS) Santa Maria (RS) Rio Grande (RS) Pelotas (RS) Caxias do Sul (RS) Uruguaiana (RS) TBS 34,0 35,0 35,0 33,0 32,0 33,0 34,0 38,0 32,0 32,0 32,0 36,0 33,0 32,0 32,0 33,0 32,0 33,0 35,0 31,0 33,0 33,0 33,0 32,0 33,0 36,0 34,0 32,0 30,0 31,0 34,0 32,0 32,0 32,0 34,0 35,0 30,0 32,0 29,0 34,0 TBU 28,5 29,0 28,5 27,0 26,0 28,0 28,0 28,0 26,0 27,0 26,0 25,5 27,0 26,0 26,0 28,0 24,0 23,5 26,5 24,0 27,0 24,0 24,0 23,5 26,0 27,0 25,0 26,0 23,5 23,5 27,0 26,0 26,0 26,0 26,0 25,5 24,5 25,5 22,0 25,5 Temp.Mxima 34,7 36,9 37,3 34,9 (-) 33,9 35,2 40,3 32,4 32,7 32,6 38,4 35,0 33,6 (-) 36,1 35,5 37,6 39,4 34,9 37,7 37,4 37,8 34,8 37,3 39,0 37,0 35,8 33,3 34,0 38,0 36,0 36,0 36,0 39,0 40,0 (-) (-) (-) (-)

Fonte: Tabelas Climatolgicas da Diretoria de Rotas Areas, do Ministrio da Aeronutica

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TABELA 02 - CONDIES EXTERNAS PARA INVERNO [C]CIDADES Aracaj (SE) Belm (PA) B.Horizonte (MG) Blumenau (SC) Boa Vista (RR) Braslia (DF) Caxias do Sul (RS) Cuiab (MT) Curitiba (PR) Florianpolis (SC) Fortaleza (CE) Goinia (GO) Joo Pessoa (PB) Joinville (SC) Macap (AP) Macei (AL) Manaus (AM) Natal (RN) Pelotas (RS) Porto Alegre (RS) Porto Velho (RO) Recife (PE) Rio Branco (AC) Rio Grande (RS) Rio de Janeiro (RJ) Salvador (BA) Santa Maria (RS) So Luiz (MA) So Paulo (SP) Teresina (PI) Uruguaiana (RS) Vitria (ES) TBS 20,0 20,0 10,0 10,0 21,0 13,0 0,0 15,0 10,0 10,0 21,0 10,0 20,0 10,0 21,0 20,0 22,0 19,0 5,0 8,0 15,0 20,0 15,0 7,0 16,0 20,0 3,0 20,0 10,0 20,0 7,0 18,0 UR(%) 78 80 75 80 80 65 90 75 80 80 80 65 77 80 80 78 80 80 80 80 80 78 80 90 78 80 80 80 70 75 80 78

Fonte: Tabelas Climatolgicas da Diretoria de Rotas Areas, do Ministrio da Aeronutica

20

TA BELA 03 - CO NDI ES INTERNA PA S RA V EROF INALIDADE LO CAL RECO ENDAVEL M T BS [C] UR [% ] M IM X A T BS [C] UR [% ]

CONFORTO

RESIDNCIA S HOTIS ESCRITRIOS ESCOLA S BA NCOS BA RBEA RIA S CA BELEREIROS LOJA S M GA A ZINES SUPERM ERCA DOS

23 25

40 60

26,5

65

LOJA DE S CURTO TEM PO DE OCUPA O

24 26

40 60

27

65

A BIENTES M TEA TROS COM GRA NDESA UDITRIOS CA RGA DE S TEM PLOS CA LOR CINEM S A LA TENTE BA RES E/OU LA NCHONETES SENSV EL RESTA URA NTES BIBLIOTECA S ESTUDIO TV LOCA DE IS REUNIES COM M IM OV ENTO A BIENTES M DE A RTE BOA TES SA LES DE BA ILE

24 26

40 65

27

65

24 26

40 65

27

65

DEPSITOS DE LIV ROS, M NUSCRITOS, A OBRA S RA S RA M USEUS E GA LERIA S DE A RTE HA LLS DE ELEV DORES A

21 23

40 50

(-)

(-)

21 23

50 55

(-)

(-)

A CESSO

(-)

(-)

28

70

TA BELA 04 - CO NDI ES INTERNA PA S RA INV ERNOTBS [C ] 20 - 22 U [% R ] 35 - 65

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CONDIES INTERNAS DE PROJETOPode-se dividir as condies internas de projeto em: a. Condies internas para conforto b. Condies internas para ambientes industriais.

a. Condies Internas para Conforto: A escolha da temperatura efetiva para um recinto, depende de diversos fatores, visto que esta temperatura efetiva depende do tipo de atividade desenvolvida no recinto pelas pessoas que os ocupam. A Tabela 3 mostra as condies internas recomendadas, para vero. A Tabela 4 mostra as condies internas recomendadas, para inverno. b. Condies Internas para Ambientes Industriais: Neste caso, a escolha do sistema e condies para o equipamento de ar condicionado, depende do processo (manufatura, conservao de produto, equipamentos, etc.). Embora prevaleam as condies de umidade e temperatura requeridas no processo, o ideal seria concili-lo com o de conforto humano. A Tabela 5, mostra alguns valores de temperatura e umidade relativa para processos industriais.

TABELA 5 - CONDIES INTERNAS PARA AMBIENTES INDUSTRIAIST O D P O E S IP S E R C S O P D R S A A IA : S ala de m istura de m assa S ala de ferm entao D C S (chocolate) O E : S ala de rev estim ento dos ncleos S ala de arm azenagem B LA : A S F abricao E balagem m P O U O E R D T S L R O : T IC S F abric.Labor.Instrum entos P LE : E S S ecagem A rm azenagem B LIO E A E M S U : IB T C S U E S M useus A rm azenagem de liv ros IN T IA F R A T A D S R A M C U IC : A rm azenagem de p fabricado S ala de m oagem IM R N A P E S : Litografia colorida T X IL: E T T ecelagem de algodo F iao de linho F iao de rayon T S [C U [%] B ] R

24 - 27 24 - 27

40 - 50 70 - 75

27 18 - 22

50 40 - 50

24 - 27 18 - 24

30 - 40 45 - 50

22

50 - 65

44 45 - 10

(-) 55 - 65

22 - 27 22 - 27

40 - 50 40 - 50

.

24 - 27 27

15 - 35 35

24 - 27

46 - 86

27 24 - 27 27 - 32

80 60 50 - 60

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CLCULO DE CARGA TRMICADEFINIES GERAISVimos anteriormente que o condicionamento completo do ar compreende aquecimento, refrigerao, umidificao e desumidificao, circulao e filtragem do ar. A carga de condicionamento de ar afetada por uma srie de fatores complexos, tais como: transmisso de calor irradiao solar pessoas iluminao e equipamentos eltricos ventilao e infiltrao do ar mercadorias diversos. Carga Trmica: D-se o nome de carga trmica de uma instalao de ar condicionado quantidade de calor que, por unidade de tempo, dever ser fornecida (Inverno) ou retirada (Vero) do ar a ser introduzido nos ambientes beneficiado, a fim de que se mantenham as condies pr-fixadas de projeto, segundo as diferentes necessidades j estudadas de antemo. Para que o projeto e instalao do sistema de ar condicionado sejam realmente condizente com as necessidades do mesmo, primordial que sejam caracterizados inicialmente os seguintes elementos: a. Carga Trmica de Aquecimento (Inverno) b. Carga Trmica de Refrigerao (Vero) Entendemos por cargas trmicas ambientes, como todos os calores (sensveis e latentes) que entram em jogo, desde o condicionador de ar, propriamente dito, at a sada do ar do ambiente e externa as demais. Calor Sensvel: a quantidade de calor que se acrescenta ou se retira de um corpo e que pode ser medido por mudana de temperatura. Calor Latente: a quantidade de calor que se acrescenta ou se retira de um corpo e que causa sua mudana de estado, sem mudana de temperatura.

CARGAS TRMICAS - FATORESFontes de Calor Externo: As fontes de calor mais considerveis originam-se no meio exterior e atingem o ambiente condicionado devido aos seguintes fatores: a. ganho de calor devido ao ar externo; b. ganho de calor devido penetrao por conduo atravs de janelas paredes, divises, tetos, telhados; c. radiao solar, atravs de janelas, clarabias, paredes, portas externas e telhados. Fontes de Calor Interno: As fontes de calor interno ambientes condicionados so principalmente: pessoas luzes motores eltricos motores dos equipamentos de ar condicionado dissipao de calor por equipamentos cargas especiais O calor proveniente de pessoas em atividade ou no, constituem-se em fontes de calor sensvel e latente.

CLCULO DE CARGA TRMICA - VEROAs partes integrantes que sero analisadas, sob o ponto de vista de carga trmica so: (a) penetrao de calor por conduo de paredes, pisos e tetos (b) carga solar (c) carga devido a pessoas (d) carga devido a luzes, iluminao (e) carga devido a motores eltricos (f) carga devido a aparelhos e equipamentos diversos (g) carga devido ventilao (h) carga devido infiltrao.

CARGA TRMICA EXTERIORNOESTransmisso de Calor: Ao conjunto de fenmenos que caracterizam a tendncia do desaparecimento do diferencial de temperatura existente entre duas regies do espao, com temperaturas diferentes, denominamos transmisso de calor. E1T1fluxo trmico

E2T2Transmisso

E1T1

E2T2

T1 > T2

T'1 = T'2

A transmisso efetua-se de maneira distinta entre trs formas, designadas por : conduo, conveco e radiao, cada uma delas obedecendo a leis prprias, embora admitam, em comum, as duas caractersticas seguintes: (a) necessidade de um diferencial de temperatura entre duas regies; (b) o fluxo trmico verifica-se sempre no sentido de temperaturas decrescentes. E1fluxo trmico

E2fluxo trmico

E3T3

E1T1Transmisso

E2T2

E3T3

T1

T2

` T1 > T2 > T3

T'1 = T'2 = T3

Fluxo de Calor: A quantidade de calor trocada na unidade de tempo Q [Kcal/h], em qualquer um dos processos de transmisso de calor citados, recebe o nome de fluxo de calor. O fluxo de calor atravs de uma parede que separa dois espaos a temperaturas diferentes depende de trs fatores:

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(a) a rea da parede (b) a diferena de temperatura dos dois espaos (c) as propriedades de condutividade de calor da parede. Quanto maior for a rea da parede, maior a quantidade de calor que dela conduz. Uma parede de 200 m2 de rea, conduzir o dobro do calor de uma parede de 100 m2. No que diz respeito ao segundo fator, suponhamos que a diferena nas temperaturas dos dois espaos seja de 25 graus. Uma certa quantidade de calor sensvel passar atravs da parede. Se a diferena de temperaturas aumentar para 50 graus, o fluxo de calor ser o dobro. Os princpios que se acabam de discutir no so vlidos s para as paredes mas tambm para janelas, telhados e outras superfcies de edifcios. Estes princpios so resumidos do seguinte modo: O fluxo de calor atravs de qualquer superfcie diretamente proporcional a sua rea. ainda diretamente proporcional a diferena das temperaturas dos espaos separados pela superfcie. O terceiro fator funo do material da parede e da espessura. Sero usados os termos condutividade e condutncia ao discutir o fluxo de calor atravs de materiais de construo. Condutividade: do conhecimento geral que a capacidade dos vrios materiais para conduzir calor, defere consideravelmente. Os melhores condutores de calor so os metais. Os piores condutores (madeira, asbestos, gases, cortia e feltro) so chamados isolantes. A capacidade de uma substncia para transmitir calor por conduo uma propriedade fsica do material especfico. chamada condutividade trmica (normalmente abreviado por apenas "condutividade"). O smbolo comum "K". A condutividade a quantidade de calor em Kcal/h que flui atravs de uma pea de material homogneo de um milmetro de espessura, com a rea de um metro quadrado e quando a diferena de temperatura entre as faces de um grau. Ver a Figura 1.

FIGURA 125

O calor transferido por conduo atravs de um material homogneo pode-se calcular pela seguinte equao: Q = A K (t2 - t1) x em que: Q = fluxo de calor [Kcal/h] A = rea [m2] K = condutividade [Kcal mm/h m2 C] x = espessura [mm] (t2 - t1) = diferena de temperatura entre duas superfcies distncia "x" mm, C. Exemplo 1: Um caixilho velho de janela 5 m x 8 m no merece reparao e foi por isso removido, tendo-se colocado na abertura uma face de tijolos de 100 mm. Num dado dia de inverno a superfcie exterior do tijolo estava a 8 C e a interior a 15 C. Qual o fluxo de calor atravs da abertura por tijolos ? Soluo: Da Tabela 6 v-se que o tijolo tem uma condutividade de 1115 Kcal mm/h C m2. Usando a equao 1: Q = A K (t2 - t1) x Q = (5 x 8) (1115 / 100) (15 - 8) Q = 3122 Kcal/h (1)

Condutncia: A condutividade uma propriedade de um material homogneo. Existem muitos materiais utilizados na construo de edifcios que so no homogneos. Os materiais como blocos de vidro, telha oca de barro e blocos de concreto no homognea. Isto , cada mm de espessura no idntico ao mm anterior. assim necessrio indicar a taxa de fluxo de calor atravs da totalidade da telha ou do bloco. Para o fluxo de calor atravs de materiais no homogneos, utiliza-se o termo condutncia. A condutncia define-se como a taxa de fluxo de calor em Kcal/h atravs de um metro quadrado de material no homogneo de uma certa espessura para um grau de diferena nas temperaturas entre as duas faces do material. Ver Figura 2. O smbolo para a condutncia o "C". Deve-se ter cuidado para no confundir condutividade com condutncia. A condutividade o fluxo de calor atravs de um mm de um material homogneo; a condutncia o fluxo de calor atravs da espessura total de um material no homogneo.

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FIGURA 2

A transferncia de calor por conduo atravs de um material no homogneo pode ser calculada pela seguinte equao: Q = A C (t2 - t1) em que: Q = fluxo de calor [Kcal] A = rea [m2] C = condutncia [Kcal/h m2 C] (t2 - t1) = diferena de temperatura entre as duas faces [C] (2)

Exemplo 2: Uma casa tem nas paredes um forro impregnado de asfalto de 20 mm. Num dia de vero a temperatura exterior da superfcie do forro de 32 C e a temperatura da superfcie interior de 21 C. Qual o fluxo de calor atravs de 100 m2 de forro ? Soluo: Sob painis de construo na Tabela 6 - 2,39 a condutncia do forro impregnado de 20 mm. Usando a equao 2: Q = A C (t2 - t1) Q = 100 m2 x 2,39 Kcal/h m2 C x (32 - 21) C Q = 2629 Kcal/h 27

TABELA 06 COEFICIENTES DE TRANSFERNCIA DE CALOR DE MATERIAIS DE CONSTRUO. . DESCRIOPAINIS PARA CONSTRUO:PLAC D ASBEST A E OS C IMEN O T PLAC D GESSO D PAR OU GESSO (13 mm) A E E IS MAD A C EIR OMPEN SAD A MAD A C EIR OMPEN SAD (19 mm) A FOR O (impregnado ou coberto) R FOR O (impregnado ou coberto) [20 mm] R 47,05 2,39 173,38 99,07 5,23 495,36 10,99 .

CONDITIV IDA DE

CONDUTNCIA

FIBRA DE M ADEIRA (tipo duro)MATERIAIS ISOLANTES:PLAC AS D MAN E TA: FIBR AS D L MIN AL (rocha, escria, ou v E ER idro) FIBR D MAD A A E EIR PLAC AS E PR C AS: AN H VID O C R ELU LAR C T A OR I FIBR D VID O A E R LAJES D ISOLAMEN O D T E T E ELH O (50 mm) AD

33,44 30,96 48,3 33,45 30,96 0,88 619 15,24 10,41 185,76 693,16 37,62 209,84

MATERIAIS EM PLACASPLAC D C A E IMEN O, AGR T EGAD D AR O E EIA GESSO: AGR EGAD LEVE (13 mm) O AGR EGAD LEVE EM R O IPAS MET LIC AS (20 mm) AGR EGAD D PER E O E LIT AGR EGAD D AR O E EIA AGR EGAD D AR O E EIA EM R IPAS MET LIC AS AGR EGAD D VER O E MIC LIT U E

MATERIAIS DE ALVENARIAEN H C IMEN TO SOLTO: L MIN AL (v ER idro, escria, rocha) VER MIC LIT (expandida) U E C C ETO: ON R AR GAMASSA D C E IMEN O T AGR EGAD OS LEVES, C ASC ALH EX O PAN ID BAR O, AR SIA, ESC IA, D O, R D R C Z PED A POMES; PER E, VER IN A; R LIT MIC LIT U E............................................... AGR EGAD D AR O E EIA E C ASC ALH OU PED A O R EST QU U E TIJOLO, TELH B A, LOC E PED AS: O R T IJOLO C OMU M T IJOLO D FAC (liso) E E T ELH OC D BAR O, ELEMEN O D FU D (100 mm) A, A E R T E N O T ELH OC D BAR O, 2 ELEMEN OS D FU D (200 mm) A, A E R T E N O B LOC C C ETO, 3 N C O, ON R LEOS OVAIS: AGR EGAD D AR O E EIA E C ASC ALH (100 mm) O AGR EGAD D AR O E EIA E C ASC ALH (200 mm) O AGR EGAD D C Z (100 mm) O E IN A AGR EGAD D C Z (200 mm) O E IN A PED A, C OU AR R AL EIA 1548 31,75 14,65 23,25 3,37 6,01 136,22 99,07 6,84 4,39 4,39 2,83 619 1115 4,39 2,64 210,53 1486 619 619 33,45 56,97

TELHADOST ELH O EM ASFALT LAMIN O AD O AD T ELH O IN EGR AD T AL

MATERIAL PARA LATERAISASBEST OS-C IMEN O, D T OBR O (6 mm) AD ISOLAMEN O D ASFALT (13 mm) T E O MAD A, R OR AD D EIR EC T A, OBR A (13 x 200 mm) AD

MADEIRASBR O, C VALH D AR O, E MAD AS D R EIR U AS ABET PIN O, E MAD AS MOLES O, H EIR C D TIVID E EM ON U AD C D TN IA ON U C [kcal.mm/hm2C ] [kcal/hm2C ]

.

EM

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Exemplo 3: A taxa de fluxo de calor atravs de uma parede de blocos de concreto de 18,92 Kcal/h por m2. Os blocos tm 200 x 200 x 400 mm e so do tipo de 3 ncleos ovais. A temperatura superficial no lado frio da parede de 35 C. Qual a temperatura superficial no outro lado da parede ? Soluo: Da Tabela 6, a condutncia do bloco 2,83 Kcal/h m2 C. Usando a equao 2: Q = A C (t2 - t1) (t2 - t1) = Q.. AC x m2 C h 2,83 Kcal

(t2 - 35) C = 18,92 Kcal/h m2

(t2 - 35) C = 6,68 t2 = 6,68 + 35 t2 = 41,68 C

Condutncia Superficial: A transmisso de calor por conveco est diretamente relacionada com o movimento do fludo transmissor de calor por efeito, do qual sempre novas partculas do mesmo se pem em contato com a superfcie aquecedora ou resfriadora. A esse transporte de calor por meio de correntes de conveco corresponde, por outro lado, um transporte de calor por conduo. Como quase todos os gases e a maior parte dos lquidos conduzem mal o calor, essa quantidade de energia trmica transmitida por meio de conduo geralmente desprezvel, em relao transportada por meio de conveco. Entretanto, como, por outro lado, em todo fludo em movimento em contato com superfcies slidas, forma-se na proximidade das paredes uma camada mais ou menos quieta e que, em todos casos, apresenta um movimento laminar paralelo dita parede, que no permite a conveco, foroso admitir, que o calor atravesse essa "subcamada laminar" por conduo, no podendo, portanto, essa superfcie de transmisso de calor deixar de ser levada em conta. A diferena fsica entre a transmisso de calor por conduo e conveco, reside na grandeza das partculas que, dotadas de movimento, transportam o calor. Nessas condies, podemos dizer que a conveco o resultado do movimento microscpico das partculas dos fludos, enquanto que a conduo resulta do movimento microscpico das molculas ou eltrons livres que entram na constituio dos corpos. Do exposto, depreende-se que a transmisso de calor por conveco pura no existe na prtica, mas somente sob a forma de transmisso de calor entre fludos e paredes, onde intervm tambm a conduo.

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A transferncia de calor do ar para uma superfcie ou de uma superfcie para o ar chamada condutncia superficial. Algumas pessoas chamam-lhe condutncia de pelcula ou coeficiente de pelcula. A condutncia superficial a quantidade de calor transferido, em Kcal/h, de uma superfcie para o ar ou do ar para uma superfcie, por m2 e para um grau de diferena em temperatura. O smbolo para a condutncia superficial "f". O fluxo constante de transferncia de calor de uma superfcie para o ar ou do ar para uma superfcie, pode ser calculado pela seguinte equao: Q = A f (t2 - t1) em que: Q = Fluxo de calor [Kcal/h] A = rea [ m2 ] f = condutncia superficial [Kcal/h m2 C] (t2 - t1) = diferena de temperatura entre a superfcie e o ar adjacente [C] A condutncia superficial dos materiais de construo depende da cor e do acabamento da superfcie. O valor mdio dos materiais normais, usados em paredes de 7 a 8 para ar calmo. Para uma velocidade de vento de 6,7 m/s o valor mdio de 45,24: se a velocidade do vento for de 4 m/s usa-se a condutncia superficial de 19,52. Exemplo 4: Suponhamos que h uma brisa de 4 m/s no exterior da parede do Exemplo 3. Presuma-se que o ar est calmo no interior da parede. Qual a temperatura do ar nos dois lados da parede ? Soluo: O calor que flui atravs da parede de blocos passa primeiro atravs da pelcula de ar no exterior da parede. Assim, a taxa de fluxo de calor atravs da pelcula de ar de 18,92 Kcal/h por m2. Utiliza-se agora a equao 3. Q = A f (t2 -t1) (t2 - t1) = Q . Af t2 a temperatura do ar adjacente parede e t1 a temperatura da superfcie da parede. A condutncia superficial para um vento a 4 m/s de 19,52. Assim, (t2 - 41,68) C = 18,92 Kcal m2 (t2 - 41,68) C = 0,97 t2 = 0,97 + 41,68 t2 = 42,65 x h m2 C 19,52 (3)

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A temperatura do ar adjacente do lado quente da parede assim de 42,65 C. Para se calcular a temperatura do ar no lado frio da parede utiliza-se o mesmo mtodo. O calor flui mesma taxa atravs da pelcula de ar exterior, atravs da parede e tambm atravs da pelcula de ar interior. Contudo, desta vez, na Equao 3, t2 a temperatura do lado frio da parede e t1 a temperatura do ar adjacente. A condutncia superficial para o ar calmo de 7. Assim, Q = A f (t2 - t1) (t2 - t1) = Q / A f (35 - t1) C = 18,92 Kcal/h m2 x m2 C h / 7 Kcal (35 - t1) C = 2,7 C t1 = 35 - 2,7 t1 = 32,3 C

Condutncia do Espao de Ar: A transferncia de calor atravs de um espao de ar chamada condutncia do espao de ar. Define-se como o fluxo de calor em Kcal/h atravs de uma rea de um metro quadrado de um espao de ar para uma diferena de temperatura de um grau entre as superfcies limite. O smbolo comum "C". O fluxo constante de transferncia de calor atravs de um espao de ar pode-se calcular pela seguinte equao: Q = A Ca (t2 - t1) em que: Q A Ca (t2 - t1) = = = = fluxo de calor [Kcal] rea [m2] condutncia do espao de ar [Kcal/h m2 C] diferena de temperatura entre as superfcies limite [C] (4)

Para um espao de ar em uma parede entre materiais normais de construo e com uma espessura entre 20 mm e 100 mm, a condutncia do espao de ar ser de cerca de 5,27. Se um dos lados do espao de ar for coberto por papel revestido de alumnio, a condutncia do espao de ar ser de cerca de 2,35. Os espaos de ar nos telhados tero valores ligeiramente diferentes para a condutncia do espao de ar correspondente a espessuras entre 20mm e 100 mm. Isto causado porque a direo do fluxo de ar vertical em vez de ser horizontal (como numa parede). Para espaos de ar nos telhados, limitados por materiais de construo normais, a condutncia do espao de ar cerca de 6,05 para fluxo ascendente de calor (inverno) e cerca de 4,25 para fluxo descendente de calor (vero). Se uma das superfcies do espao de ar for coberta com

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papel revestido de alumnio, o valor de inverno cerca de 3,32 e o do vero cerca de 1,51. Coeficiente Total de Transferncia de Calor: Cada uma das Equaes de 1 a 4 tem uma ou mais temperaturas superficiais. Apesar de se poderem achar a temperatura da superfcie exterior e interior de uma parede, no sempre fcil faz-lo. Constitui tambm um inconveniente real achar todas as temperaturas superficiais numa parede feita de quatro ou cinco materiais. contudo fcil achar a temperatura do ar nos dois lados de uma parede utilizando-se um termmetro normal. Necessita-se assim, de uma equao para o fluxo de ar, entrando com as temperaturas do ar. Alm disso, a equao dever ser vlida para materiais homogneos e materiais no homogneos bem como para paredes ou telhados feitos de vrios materiais. A Equao 5 responde a isto. Considera as temperaturas do ar e vlida para paredes ou telhados feitos de materiais diferentes. O termo novo que aparece na equao, U, o coeficiente total de transferncia de calor. Define-se como o fluxo de calor em Kcal/h atravs de um metro quadrado quando a diferena de temperatura do ar nos dois lados da parede ou telhado de um grau. Q = A U (t2 - t1) em que: Q A U (t2 - t1) Exemplo 5: O coeficiente total de transferncia de calor para a parede do Exemplo 4 de 1,83 Kcal/h m2 C. Para uma temperatura do ar interior de 32,3 C e do ar exterior de 42,65 C, qual a taxa de fluxo de calor atravs da parede ? Soluo: Usando a Equao 5: Q = A U (t2 - t1) Q = 1,83 Kcal/h m2 C x 1 m2 x (42,65 - 32,3)C Q = 18,94 Kcal/h Isto confirma a taxa de fluxo de calor de 18,92 Kcal/h do Exemplo 4. No absolutamente igual por que o coeficiente total de transferncia de calor de 1,83 um nmero arredondado. O valor de U com trs decimais 1,828: se o utilizasse, o resultado da equao seria 18,92. contudo normal escrever K, C, Ca, f e U s com dois decimais. No se justifica qualquer aproximao posterior. Os materiais utilizados em condies locais variam = = = = fluxo de calor [Kcal/h] rea [m2] coeficiente total de transferncia de calor [Kcal/h m2 C] diferena de temperatura do ar nos dois lados da parede ou telhado [C] (5)

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muito mais em qualidade e montagem do que o valor usando dois decimais em vez de trs. Resistncia Trmica: A resistncia ao fluxo de calor definida como o inverso do coeficiente de transferncia de calor. Por exemplo, quando o fluxo de calor atravs dos tijolos no Exemplo 1 foi calculado, utilizou-se o termo K/x. Lembre-se que K era 1115 e x era 100: assim K/x = 1115/100. Se os tijolos tivessem 200 mm de espessura na abertura da janela, 1115/200 seria o valor que substituiria o termo K/x. O resultado seria metade do fluxo de calor. Isto era um resultado esperado porque os tijolos tinham o dobro da espessura e ofereciam o dobro da resistncia ao fluxo de calor. A resistncia oferecida pelos tijolos de 100 mm x/K = 100/1115 = 0,089. Para uma espessura de 200 mm obtinha-se o dobro da resistncia escrevendo x/K = 200/1115 = 0,179. A resistncia ao fluxo de calor oferecido por uma material no homogneo simplesmente 1/C. A resistncia ao fluxo de calor oferecido por um espao de ar 1/Ca. A resistncia atravs de uma pelcula de ar o inverso da condutncia superficial: 1/f. Qual a resistncia ao fluxo de calor oferecida por uma parede ou telhado feitos de diversos materiais ? Desde o ar em um dos lados at o ar no outro lado, a resistncia o inverso do coeficiente total de transferncia de calor, 1/U. O Exemplo 6 mostrar como fcil achar o valor de U para uma parede usando as resistncias. Exemplo 6: Uma parede de alvenaria feita de blocos ocos de concreto de 200 mm e de tijolos de 100 mm. Os blocos so feitos de agregado de areia e cascalho. Entre os blocos e os tijolos existe argamassa de cimento com 13 mm de espessura. O acabamento interior da parede de gesso (16 mm de espessura) com agregado de vermiculite. Presuma-se que o vento de 6,7 m/s. Qual o valor de U para a parede ? Soluo: Ver a Figura 3 para um esboo desta parede. Prepare um quadro ao resolver este problema e escreva nele cada item que oferea resistncia ao fluxo de calor. Os nmeros dos itens no quadro equivalem aos indicados na parte inferior da Figura 3.

ITEM 1 2 3 4 5 6

DESCRIO pelcula de ar interior, 1/f, 1/7 gesso, x/K, 16/210 bloco, 1/C, 1/4,39 argamassa, x/K, 13/619 tijolo, x/K, 100/1115 pelcula de ar exterior, 1/f, 1/45,24 RESISTNCIA TOTAL

RESISTNCIA 0,14 0,07 0,22 0,02 0,08 0,02 0,55

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FIGURA 3

O coeficiente total de transferncia de calor o inverso da resistncia total. Assim, U=1/R U = 1 / 0,55 U = 1,81 Kcal/h m2 C

Exemplo 7: Um telhado feito soldando-se uma placa de metal s vigas de ao. Um quadro isolador de fibra de vidro (41 mm) colocado sobre o isolamento, com uma espessura de 10 mm. Ripas de metal so cruzadas sob as vigas de ao e revestidas com gesso (agregado leve de gesso) com uma espessura de 20 mm. Ver a Figura 4 quanto ao tipo de construo. (a) qual o valor de U para este telhado nas condies de vero ? (b) e nas condies de inverno ?

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FIGURA 4 Soluo: Parte (a) - vero: ITEM 1 2 3 4 5 6 7 DESCRIO pelcula de ar exterior, 1/f, 1/19,52 (4m/s) telhado construdo, 1/C, 1/14,65 isolamento, x/K, 41/31 placa de metal espao de ar, 1/Ca, 1/4,25 ripas de metal e gesso, 1/C, 1/10,41 pelcula de ar interior, 1/f, 1/7 RESISTNCIA TOTAL U = 1/R = 1/1,89 = 0,53 Kcal/h m2 C Parte (b) - inverno: ITEM 7 6 5 4 3 2 1 DESCRIO pelcula de ar interior, 1/f, 1/7 ripas de metal e gesso, 1/C, 1/10,41 espao de ar, 1/Ca, 1/6,05 placa de metal isolamento, x/K, 41/36 telhado construdo, 1/C, 1/14,65 pelcula de ar exterior, 1/f, 1/45,24 RESISTNCIA TOTAL U = 1/R = 1/1,79 = 0,558 = 0,56 Kcal/h m2 C RESISTNCIA 0,14 0,09 0,16 0,00 1,32 0,06 0,02 1,79 RESISTNCIA 0,05 0,06 1,32 0,00 0,23 0,09 0,14 1,89

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As resistncias da pelcula de ar exterior e do espao do ar diminuram para as condies de inverno. A variao total em resistncia do telhado de 0,1 (1,89 - 1,79). Contudo, a variao pequena quando comparada com a resistncia total do telhado. Note que para esta construo o valor de U o mesmo para o inverno e para o vero. Diferenas de Temperatura de Projeto: O fluxo de calor atravs de paredes, pisos, vidros e telhados depende da diferena de temperatura atravs dos mesmos. Assim, para projetar um sistema de ar condicionado, deve-se determinar a diferena de temperatura atravs das paredes, pisos, vidros e telhados, que para o vero apresenta-se sob 3 formas: (a) em casos de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo:

Teremos ento: t = t2 - t1 (diferencial de temperaturas de bulbo seco - TBS) t2 = temperatura externa t1 = temperatura interna t2 e t1 so condies de temperaturas pr-determinadas por situaes climatolgicas de vero, apresentadas nas tabelas 1, 2, 3 4 e 5. (b) para o caso de estruturas em divisrias:

Para o caso de estruturas em divisrias, iremos ter variao na temperatura externa utilizada. Para as estruturas em contato com o meio exterior, considerando-se a temperatura do ambiente vizinho como no condicionado. Neste caso teremos: t' = t'2 - t1 t'2 = t2 - 3,0 C

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(c) para o caso de estruturas em divisrias com ambientes vizinhos condicionados:

Neste caso teremos: t'' = t''2 - t1 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho OBS.: Piso sobre terra t = 0. Para o inverno, como normalmente temos t1 > t2, o valor de t ser adotado em mdulo, e da mesma maneira que para o vero a diferena de temperatura atravs das paredes, pisos, vidros e telhados apresenta-se sob 3 formas: (a) em caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo: t = t2 - t1 t1 > t2 t = I t I t2 e t1 so condies de temperatura pr determinadas por situaes climticas de inverno, apresentadas nas tabelas 2 A e 2B. (b) para o caso de estruturas divisrias: t' = t'2 - t1 t'2 = t2 + 3,0 C t' = I t' I (c) para o caso de estruturas em divisrias com ambientes vizinhos condicionados: t'' = t''2 - t1 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho t'' = I t'' I OBS.: Piso sobre terra t = 0.

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GANHO DE CALOR POR CONDUONo presente apenas se discutiro os ganhos de calor devido conduo atravs das diferentes superfcies de um edifcio. O efeito dos raios do Sol nestas superfcies ser discutido posteriormente. Assim, por ora, os ganhos de calor atravs das paredes sero considerados como se elas se encontrassem sempre na sombra. S a rea lquida de uma parede usada no clculo do ganho de calor. A rea de todas as janelas dever ser subtrada da rea bruta; isto dar a rea lquida. Os ganhos de calor atravs das janelas so indicados separadamente. As portas, se so poucas, so normalmente consideradas como parte da parede, o erro normalmente desprezvel. Suponhamos no entanto, que temos um grande nmero de portas nestas paredes. Neste caso o ganho de calor atravs das portas dever ser calculado separadamente. Neste caso ainda, s se deve usar a rea lquida das partes da parede, janelas e portas. Exemplo 8: Calcular a carga trmica (vero) que penetra por conduo em um ambiente com as seguintes caractersticas:

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p direito de forro a piso = 2,60 m p direito de laje a piso = 2,80 m vidro comum com persianas paredes cor mdia temperatura interna = t1 = 24 C temperatura externa = t2 = 32 C forro isolado com 1" de l de vidro piso no condicionado localizao: 2. andar de um edifcio de 2 andares "U" piso = 1,71 Kcal/h m2 C "U" forro isolado = 1.02 Kcal/h m2 C "U" parede externa = 1,61 Kcal/h m2 C "U" parede divisria = 1,95 Kcal/h m2 C "U" vidro comum = 5,37 Kcal/h m2 C Soluo: Para Vero: Ganhos de calor por conduo atravs das paredes externas. (a) diferena de temperaturas: para o caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo. t = t2 - t1 t = 32 - 24 t = 8 C (b) clculo da rea lquida das paredes externas: Atotal(paredes e vidros) = (10 + 7) x 2,80 At = 47,60 m2 A vidros (rea s das janelas) = (2 x 1) + (3 x 2) Av = 8 m2 A lquida (At - Av) = (47,60 - 8) Al = 39,60 (c) "U" parede externa = 1,61 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qpe = 39,60 x 1,61 x 8 Qpe = 510,04 Kcal/h Ganho de calor por conduo atravs dos vidros externos. (a) diferena de temperaturas: para o caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo. t = t2 - t1 t = 32 - 24 t = 8 C (b) A vidros = 8 m2 (c) U vidro comum = 5,37 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qve = 8 x 5,37 x 8 Qve = 343,68 Kcal/h m2 C

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Ganhos de calor por conduo atravs das paredes divisrias: Parede em divisria com ambiente vizinho no condicionado: (a) diferena de temperaturas para o caso de estruturas em divisria com ambientes no condicionados. t' = t'2 - t1 t'2 = t2 - 3,0 C t'2 = 32 - 3 t'2 = 29 C t' = 29 - 24 t' = 5 C (b) clculo da rea lquida da parede como no existem janelas: A lquida = 10 x 2,6 A lquida = 26 m2 (c) V parede divisria = V porta = 1,95 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qpd' = 26 x 1,95 x 5 Qpd' = 253,5 Kcal/h Parede em divisria com ambiente vizinho condicionado. (a) diferena de temperaturas para o caso de estruturas em divisria com ambientes vizinhos condicionados: t'' = t''2 - t1 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho t'' = 21 - 24 t'' = (-3) C (b) rea lquida da parede como no existem janelas Al = 7 x 2,6 Al = 18,2 m2 (c) U parede divisria = 1,95 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qpd'' = 18,2 x 1,95 x (-3) Qpd'' = (-106,47) Kcal/h Note que o fluxo de calor Qpd'' se d no sentido do ambiente condicionado em questo, ao ambiente vizinho que tambm condicionado, porm a uma temperatura menor. Justificado portanto, o sinal negativo do resultado. Note tambm que se o ambiente vizinho fosse condicionado a mesma temperatura que o ambiente em questo, no haveria troca de calor, pois t = 0, logo Q = 0.

Ganho de calor total atravs das paredes em divisria Qpd = Qpd' + Qpd'' Qpd = 253,5 + (-106,47) Qpd = 147,03 Kcal/h

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Ganho de calor por conduo atravs do piso. (a) diferena de temperaturas: para o caso de estruturas em divisria com ambientes no condicionados. t' = t'2 - t1 t'2 = t2 - 3,0 C t'2 = 32 - 3 t'2 = 29 C t' = 29 -24 t' = 5 C (b) rea do piso Ap = 7 x 10 Ap = 70 m2 (c) U piso = 1,71 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qp = 70 x 1,71 x 5 Qp = 598,5 Kcal/h Observe que se neste caso o pavimento fosse o pavimento trreo o /\ t = o (piso sobre terra), e portanto, o fluxo de calor Q = 0.

Ganho de calor por conduo atravs de teto. (a) diferena de temperaturas para o caso de estruturas que separam o meio ambiente condicionado do meio externo: t = t2 - t1 t = 32 - 24 t = 8 C (b) rea do teto At = 7 x 10 At = 70 m2 (c) U teto = 1,02 Kcal/h m2 C (d) Usando a equao 5 Q = A U (t2 - t1) Qt = 70 x 1,02 x 8 Qt = 571,2 Kcal/h

Ganho de calor total por conduo: Q pe Q ve Q pd Q p Q t Q total = 510,04 Kcal/h = 343,68 Kcal/h = 147,03 Kcal/h = 598,50 Kcal/h = 571,20 Kcal/h = 2170,45 Kcal/h

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GANHO DE CALOR POR INSOLAO

At aqui, ns discutimos transferncia de calor sendo conduzida atravs de uma estrutura, onde tnhamos a estrutura separando um ambiente condicionado do meio exterior; de ambientes no condicionados; ou de ambientes vizinhos no condicionados. Neste estudo vimos que o calor flui para o ambiente em estudo atravs do fenmeno da conduo, onde precisamos de um elemento intermedirio ligando os dois elementos a diferentes temperaturas, ou seja, se propagando atravs das molculas das substncias envolvidas. Agora estudaremos qual a influncia que o calor radiante solar produz em um ambiente condicionado: Em primeiro lugar o que seria carga trmica total devido insolao de um dado ambiente? A carga trmica total devido insolao de um dado ambiente seria o fluxo de calor radiante solar ganho pelo ambiente atravs de suas estruturas (paredes, vidros e teto). Calor Solar: Os raios de sol passam atravs do espao exterior e da atmosfera no seu caminho para a Terra. Qualquer superfcie em que toquem (solo, telhados, paredes) aquece. O calor radiante solar que atinge a superfcie da Terra varia consideravelmente de hora para hora que depende do instante que o sol nasce at o instante que se pe, naturalmente dependendo portanto, do sentido de rotao da Terra em relao ao Sol. As nuvens, nebulosidade da atmosfera, o grau de pureza da atmosfera, sua transparncia e outros mil fatores originam grandes variaes na quantidade de calor que atingem a face da Terra. Quanto s influncias da atmosfera, define-se Radiao Direta e Radiao Difusa: Radiao Direta a parte da radiao inicial que incide diretamente na superfcie da Terra. o feixe real de luz solar. Radiao Difusa a radiao devido reflexo que se produz nas partculas de vapor de gua, ozona ou de poluio atmosfrica. a energia solar refletida pelas nuvens e poeira do ar. Reflexo Solar: Quando a luz bate num espelho, superfcie branca, ou qualquer outra superfcie brilhante, uma grande porcentagem dela refletida. De modo idntico, se o calor radiante solar atingir uma superfcie de cor clara, uma grande porcentagem dele ser refletida; s o restante ser absorvido pela superfcie. Quanto mais escura for a superfcie, maior ser o calor radiante solar absorvido pela superfcie. Assim, as superfcies escuras tero sempre temperaturas superiores s superfcies brancas expostas mesma luz solar. A cor da superfcie exterior de uma parede assim de grande importncia na quantidade de calor radiante solar que ser absorvido. As superfcies com cores claras refletem mais radiao solar do que as superfcies de cores escuras. Ao calcular os ganhos de calor solar atravs de estruturas, deve-se ter em conta a cor da superfcie exterior.

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Outra considerao a fazer quanto reflexo do calor radiante solar que da mesma maneira que as superfcies lisas refletem mais a luz do que as speras, as superfcies lisas refletem mais calor radiante solar do que as speras. Temperaturas Superficiais: A energia radiante que atinge qualquer superfcie eleva a sua temperatura. Um telhado escuro poder atingir, por exemplo, a temperatura de 70 C durante um dia de vero. Contudo, a temperatura imediatamente acima do telhado pode ser apenas 32 C. A temperatura superficial de uma estrutura depende da limpeza da atmosfera, como j vimos, assim como, do ngulo com que os raios solares incidem na superfcie. Quando a superfcie perpendicular aos raios, recebe a intensidade total do sol. Por outro lado, quando estes raios incidem na superfcie segundo um ngulo, a intensidade muito menor. A Terra d uma rotao a cada 24 horas, isto causa o dia e a noite. A Terra d uma volta ao redor do Sol, isto causa as estaes. Por causa destes movimentos, o ngulo segundo o qual os raios solares incidem numa superfcie est sempre mudando. Isto significa que a temperatura superficial de uma estrutura ao Sol, varia ao longo do dia. A direo para que est voltada uma estrutura vertical importante na determinao do ngulo com que os raios solares nela incidem. A direo tambm determina as horas durante as quais a estrutura ficar exposta ao Sol. Uma parede com a direo Este latitude de 30 graus Sul, estar ao Sol a partir de 8 horas. A partir da, a temperatura superficial da face exterior da estrutura aumentar regularmente at ao meio dia. A partir do meio dia, a temperatura superficial diminuir at um ponto prximo das 14 horas. tarde estar na sombra. mesma latitude, a luz solar s incidir numa estrutura vertical orientada para o Oeste aps o meio dia. A temperatura da superfcie exterior de uma estrutura vertical Oeste atingir o mximo valor cerca das 16 horas. A partir desta hora resfriar de um modo regular. A temperatura de uma superfcie exposta ao Sol normalmente superior temperatura do ar exterior. Assim, o calor circula da superfcie para o ar atravs da pelcula superficial exterior. S uma parte do calor radiante que atinge a superfcie passa para o interior da estrutura. Da poro de calor que comea a circular no interior da estrutura, s uma parte atingir o interior do ambiente condicionado. necessrio tempo para o calor penetrar numa estrutura vindo do exterior e atingir a face interior. A maioria do calor radiante solar que primeiro incide numa estrutura apenas eleva a temperatura da poro exterior da parede. Antes que o calor possa penetrar profundamente na parede, a temperatura da superfcie exterior desce novamente, devido ao Sol mudar de posio. A estrutura quente comea a fornecer calor ao ar exterior. Apesar de tudo, h sempre uma certa porcentagem de calor que atinge a superfcie interior e eleva a sua temperatura. Esta parcela de calor obedece ao fenmeno de conduo. Portanto, deve-se aplicar a equao 5: Q = A U (t2 - t1) 43

Orientao Geogrfica: A orientao geogrfica consiste em estabelecer-se o posicionamento correto das estruturas consideradas em funo dos pontos cardeais. Portanto, para que possamos adotar um horrio de clculo necessrio orientar as paredes do recinto a condicionar. muito importante que a posio Norte seja fornecida, pois em funo dela orientaremos as paredes. A figura abaixo, representa a Rosa dos Ventos e um auxiliar importante no processo de orientao das estruturas. A estrutura perpendicular determinada orientao recebe o nome respectivo da mesma.

Hora de Clculo: A escolha da hora de clculo dever ser feita de tal modo, possibilitando o clculo para a pior condio, ou seja, para a hora de insolao mxima ao local que est sendo calculado. Tero grandes influncias as reas de vidros existentes nas diversas paredes. Roteiro para clculo do ganho de calor por insolao: Para a determinao do percentual do ganho de calor por insolao, dever o mesmo ser procedido da seguinte forma: (a) determinar as orientaes das estruturas. (b) verificar o tipo de estruturas e os coeficiente de transmisso total relativos s mesmas. (c) verificar se existem estruturas vizinhas que impeam a insolao parcial ou total de alguma estrutura dos ambientes considerados. (d) calcular as reas de paredes externas e vidros externos das estruturas consideradas. (e) verificar as reas de teto sujeitas insolao. (f) verificar se existe insolao devido reflexo dos raios solares em vidros de prdios prximos, etc.. (g) verificar os valores de t em funo das variveis relativas aos mesmos (Tabelas de 7 a 12). (h) montagem de tabela bsica. (i) clculo do ganho de calor por insolao.44

TABELA 07VALORES DE T PARA SUPERFICIES OPACAS CORES: PRETO, CINZA-ESCURO DIREO DA FACE HORA SE E NE N NO O 8 3,3 3,9 9 14,5 19,5 8,3 10 19,5 8,3 11 14,7 22,1 15,6 12 6,7 15 13,4 0,5 13 6,1 7,8 2,8 14 1,1 3,3 1,1 15 2,8 7,8 6,1 16 0,5 13,8 15 17 15,6 22,1 18 14,5 24,5 19 8,3 19,5 20 3,9

SO

TELHADO

13,4 19,5 14,5 3,3

5 16,1 25,5 32,7 36,8 38,2 36,8 32,7 25,5 16,1 5

TABELA 08VALORES DE T PARA SUPERFICIES OPACAS CORES: CINZA-CLARO, VERMELHO, MARRON DIREO DA FACE HORA SE E NE N NO O SO 8 0,5 1,1 9 7,8 9,4 3,9 10 10 14,5 8,3 11 7,6 12,8 8,9 12 2,8 8,9 7,4 13 2,9 3,9 14 0,5 15 3,9 2,8 16 7,4 8,9 2,8 17 8,9 12,8 7,4 18 8,3 14,5 10 19 3,9 9,4 7,8 20 1,1 0,5

TELHADO

1,7 9,4 15 20 22,1 23,5 22,1 20 15 9,4 1,7

TABELA 09VALORES DE T PARA SUPERFICIES OPACAS CORES: ALUMINIO, BRANCO DIREO DA FACE HORA SE E NE N NO 8 9 3,3 4,4 10 4,4 7,4 3,3 11 2,8 6,1 3,9 12 3,9 2,8 13 0,5 14 15 0,5 16 2,8 17 3,9 18 3,3 19 1,1 20

O

SO

TELHADO

3,9 6,1 7,2 4,4

2,8 4,4 3,3

3,9 7,8 10,5 12,2 12,8 12,2 10,5 7,8 3,9

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TABELA 10VALORES DE T PARA SUPERFICIES TRANSPARENTES CONDIO: SEM PROTEO CONTRA O SOL / SEM CORTINAS ESCURAS DIREO DA FACE HORA SE E NE N NO O SO 6 24,2 26 11 7 62 74 39 8 70 96 58 9 50 86 60 10 22 58 48 3,9 11 1,1 20 26,8 8,9 12 5 10,6 5 13 8,9 26,8 20 1,1 14 3,9 48 58 22 15 60 86 50 16 58 96 70 17 39 74 62 18 11 26 24,2

TELHADO

2,2 25 65 98 124 136 143 136 124 98 65 25 2,2

TABELA 11VALORES DE T PARA SUPERFICIES TRANSPARENTES CONDIO: COM CORTINAS CLARAS / COM PERSIANAS INTERNAS DIREO DA FACE TELHADO HORA SE E NE N NO O SO 6 12,2 13,3 0,55 1,1 7 31 37 19,5 12,8 8 35 48,5 29,4 33 9 25,6 43 30 49 10 10,5 29,4 24 1,6 62 11 0,55 10 13,5 4,5 68 12 5 71 13 4,5 13,5 10 0,55 68 14 1,6 24 29,4 10,5 62 15 30 43 25,6 49 16 29,4 48,5 35 33 17 19,5 37 31 12,8 18 0,55 13,3 12,2 2

TABELA 12VALORES DE DT PARA SUPERFICIES TRANSPARENTES CONDIO: COM PERSIANAS EXTERNAS DIREO DA FACE HORA SE E NE N NO O SO 6 7,3 7,8 3,3 7 18,3 22 11,7 8 21 29 17,8 9 15 25,6 17,8 10 6,7 17,8 14,4 1,1 11 6,1 7,8 2,8 12 1,6 3,3 1,6 13 2,8 7,8 6,1 14 1,1 14,4 17,8 6,7 15 17,8 25,6 15 16 17,8 29 21 17 11,7 22 18,3 18 3,3 7,8 7,3

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Exemplo 9: Calcular para o Exemplo 8 o ganho de calor por insolao. Soluo: Conforme item anterior, temos o seguinte roteiro: (a) determinar as direes das faces. 1. com o auxlio da Rosa dos Ventos, temos:

b) verificar o tipo de estrutura e os respectivos coeficientes de transmisso total. 1. estruturas: parede cor mdia vidros comuns com proteo de persianas telhado com isolamento de 1" de l de vidro 2. U parede externa = 1,61 Kcal/h m2 C U vidro comum = 5,37 Kcal/h m2 C U telhado = 1,02 Kcal/h m2 C (c) verificar se existem estruturas vizinhas que impeam a insolao parcial ou total de alguma estrutura dos ambientes considerados: - no existem (d) calcular as reas de paredes externas, vidros externos. 1. estrutura SO - parede + vidros = 7 x 2,80 estrutura SO - vidros = 2x1 estrutura SO - paredes = 19,6 - 2 2. estrutura SE - parede + vidros = 10 x 2,80 estrutura SE - vidros = 3x2 estrutura SE - paredes = 28 - 6 = 19,6 m2 = 2 m2 = 17,6 m2 = 28 m2 = 6 m2 = 22 m2

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(e) verificar as reas de teto sujeitas insolao. A teto = 10 x 7 = 70 m2 (f) verificar se existe insolao devido a reflexo dos raios solares em vidros de prdios prximos, etc.. - no existem (g) verificar os valores de t em funo de suas respectivas variveis: 1. na Tabela 8 encontramos os valores de t para superfcies opacas de cor mdia. 2. na Tabela 11 encontramos os valores de t para superfcies transparentes com proteo de persianas. (h) Montagem da tabela bsica (i) Clculo dos ganhos de calor por insolao. Resposta: Ganho de calor total por insolao: Q = 1883,22 Kcal/h Sendo que s 16:00h h se dar o ganho de calor mximo para o ambiente em estudo

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TABELA BSICASUPERFCIE PAREDE VIDROS PAREDE VIDROS TELHADO T DIREO DAS FACES A [M2] U [Kcal/hm2C] A x U [Kcal/hC] HORAS SOLARES 9 t Q 7,8 25,6 276,28 824,83 10,00 10,5 354,20 338,31 7,60 0,55 269,19 17,72 2,80 99,18 0,55 1,7 121,38 1222,49 9,4 671,16 1363,67 15 1071,00 1357,91 20 1428,00 1527,18 22,1 5,91 1577,94 1583,85 SE SE SO SO (-) O T 22 1,61 35,42 6 5,37 32,22 17,6 1,61 28,33 2 5,37 10,74 70 A 1,02 I 71,4 S

10

11

12

13

14

10,5 23,5 112,77 1677,90 1790,67 25,6 22,1 274,94 1577,94 1852,88 2,8 79,32 35 20 375,90 1428,00 1883,22

15

16

17

7,4 31 15,5 209,64 332,94 1106,70 1649,28 10 283,30 12,2 9,4 131,03 671,16 1085,49

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GANHO DE CALOR DEVIDO AO AR EXTERIOR Origina-se esta parcela da carga trmica pelo fato do ar exterior em determinadas condies de temperatura e umidade passar para as condies do recinto condicionado. Este ar exterior que vai substituir o ar que por infiltrao escapa do recinto condicionado por frestas existentes nas janelas, portas, portas giratrias ou vai-e-vem e por exaustores. O valor do volume de ar que escapa do recinto atravs de portas normalmente fechadas, equivalente a uma troca, por hora, do volume total do recinto condicionado. O valor do volume para portas de vai-e-vem depende da medida e tipo destas portas como tambm da frequncia de abertura das mesmas como podese ver na Tabela 13 extrada do NB-10 da ABNT. TABELA 13PELAS PORTAS (N ormalmente Fechadas): [M por pessoa] 3/h LOCALPORT GIRAT A RIA PORT DE VAI-E-VEM A

(1,80 m) Bancos Barbearias Drogarias e Farmcias Escritrios de Corretagem Escritrios Privados Escritrios em Geral Lojas em Geral Restaurantes Lanchonetes 11 7 10 9 (-) (-) 12 3 7

(0,90 m) 14 9 12 9 4 7 14 4 9

PELAS PORTAS (N ormalmente abertas): Porta de 90 cm Porta de 180 cm 1350 [m3/h] 2000 [m3/h]

Para o clculo de vazo correspondente ao ar exterior deve-se proceder a avaliao dos seguintes valores: (a) determinar a quantidade de ar que, por motivo de ventilao, deve ser introduzida ao recinto condicionado; (b) determinar a quantidade de ar que escapa por portas normalmente fechadas; (c) determinar o ar que escapa por eventuais portas de vai-vem; (d) determinar o ar que escapa por eventuais exaustores. Uma vez obtido estes valores, adotaremos para a quantidade de ar exterior o maior valor obtido comparando a necessidade de ar para renovao do ambiente com a necessidade de ar para reposio devido as perdas. O ar exterior admitido pelo condicionador de ar, o qual dever remover seu calor total (sensvel + latente) antes de envi-lo para o ambiente. Na Tabela 14 mostramos os valores para as perdas de ar por frestas de janelas e portas. Na Tabela 15 mostramos os valores de quantidades de ar exterior para renovao extrados do NB-10 de ABNT. 50

TABELA 14 - INFILTRAES DE ARPELAS FRESTAS TIPO DE ABERTU RA [M 3/h] OBSERVAO (por metro de fresta) (*)

Janelas - Comum - Basculante - Guilhotina com caixilho de madeira M ajustada al Bem ajustada - Guilhotina com caixilho metlico Sem vedao Com vedao Portas M ajustada al Bem ajustada

3 3 6,5 2 4,5 1,8 13 6,5

(*)Largura da fresta considerada de 4,5 mm TABELA 15 - AR EXTERIOR PARA RENOVAOLOCAL [M por pessoa] 3/h CON CEN TRAO RECOM DVEL M IM EN N O DE FU AN M TES 17 25 17 68 45 13 17 13 42 35 Ocasional Considervel Ocasional (-) (-)

Bancos Barbearias Sales de Beleza Bares Cassinos-Grill-Room Escritrios: Pblicos Privados Privados Estdios Lojas Salas de H otis Residncias Restaurantes Salas de Diretores Teatros-Cinemas-Auditrios Teatros-Cinemas-Auditrios Salas de Aulas Salas de Reunies A plicaes Gerais Por pessoa (no fumando) Por pessoa (fumando)

25 42 51 35 17 51 35 25 85 13 25 50 85

17 25 42 25 13 42 17 20 50 8 17 40 50

Alguns N enhum Considervel N enhum Ocasional Grande Alguns Considervel M uito Grande N enhum Alguns N enhum M uito Grande

13 68

8 42

(-) (-)

FONTE: ASHRAE Handbook of Fundamentals 1972

51

O ganho de calor total determina-se a partir da equao: Q = Vae x 1,1 x h onde: Q = ganho de calor total [Kcal/h] Vae = vazo de ar exterior [m3/h] 1,1 = constante prtica h = diferencial de entalpia [Kcal/Kg] h = f(objetivo) Os valores de entalpia so obtidos no diagrama psicromtrico.

(11)

CARGAS TRMICAS INTERNAS

GANHOS DE CALOR DEVIDO A PESSOAS As perdas de calor do corpo humano variam de indivduo para indivduo. Variam tambm com o grau de atividade. O corpo liberta calor sensvel e calor latente; devem ambos ser considerados no projeto do sistema de ar condicionado. Na Tabela 16 selecionam-se valores de calor sensvel e de calor latente para vrios tipos de atividade fsica. Note que ao descer a primeira coluna da Tabela 16, o grau de atividade aumenta. Observe agora as colunas de calor sensvel e calor latente. O calor sensvel aumenta uma pequena quantidade, mas o calor latente sobe sensivelmente. Desconhecendo-se o nmero exato de pessoas que eventualmente possam ocupar o recinto condicionado deve-se utilizar da tabela abaixo: TABELA 16 - VALORES PARA OCUPAO DOS RECINTOSLOCAL Dormitrios Salas Residnciais Sales de H otel Escritrios Priv ados Escritrios em Geral Bancos - Recintos Priv ados Bancos - Recintos Pblicos Lojas de pouco pblico Lojas de muito pblico Restaurantes Boites Auditrios - Conferncias Teatros - Cinemas [M 2/PESSOA] 10 8 6 8 6 7 4 5 3 2 1 1,5 0,75

O ganho de calor sensvel devido a pessoas pode ser obtido pela equao: Qs = n x CS onde: 52 (6)

Qs = ganho de calor sensvel [Kcal/h] n = nmero de pessoas CS = calor sensvel liberado por pessoa [Kcal/h] O ganho de calor latente devido a pessoas, pode ser obtido pela equao: Ql = n x CL onde: Ql = ganho de calor latente [Kcal/h] n = nmero de pessoas CL = calor latente liberado por pessoa [Kcal/h] (7)

Exemplo 10: Um salo de baile tem uma assistncia total de 1200 pessoas. Destas, 900 esto na pista de dana e 300 esto sentadas. Calcular os calores sensvel e latente total adicionados sala: 1. da Tabela 3, das condies internas recomendadas para vero: obtm-se que a temperatura ideal para salo de festas est na faixa 24 - 26. Tome 24 C. 2. da Tabela 17, de calor latente e sensvel: obtm-se a temperatura: (a) sentada com atividade moderada: CS = 71 Kcal/h (restaurante) CL = 68 Kcal/h (b) danando com moderao: CS = 82 Kcal/h (salo de baile) CL = 132 Kcal/h 3. 300 pessoas esto sentadas, portanto: Qs = 300 x 71 Qs = 21300 Kcal/h Ql = 300 x 44 Ql = 13200 Kcal/h 4. 900 pessoas esto danando, portanto: Qs = 900 x 82 Qs = 73800 Kcal/h Ql = 900 x 132 Ql = 118800 Kcal/h 5. Os totais: Qs t = 21300 + 73800 Qs t = 95100 Kcal/h Ql t = 13200 + 118800 Ql t = 132000 Kcal/h

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TABELA 17 - CALOR LIBERADO POR PESSOAS [kcal/h]LOCALMET ABOLISMO MET ABOLISMO H OMEM AD LT U O MD (A) IO

28 S L 44 55 68 S

27 L 39 52 63

TBS 26 S L 53 54 54 35 46 59

24 S 58 60 61 L 30 40 52 S

21 L 23 32 42 53 58 97 113

Teatro, Escola Primria Escola Secundria Escrit., H oteis,A ptos.,U niversidades Supermercados, V arejistas, Lojas Farmcias, Drogarias Bancos Restaurante (B) Fabrica, Trabalho Leve Salo de Baile Fbrica, Trabalho M oderadamente Pesado Boliches, Fabricas, G insios (C)

98 113 120 139 139 139 126 202 227 252 378

88 100 113 126 139 189 214 252 365

44 45 45

49 48 50

65 68 71

45 81 50 76 55 71 64 62 73 48 91 55 84 61 78 71 68 81 48 141 55 134 62 127 74 115 92 55 159 62 152 69 145 82 132 101

68 184 76 176 83 169 96 156 116 136 113 252 117 248 122 243 132 233 152 213

S = CALOR SENSVEL

L = CALOR LATENTE

(A) - O "METABOLISMO MDIO" corresponde a um grupo composto de adultos e crianas de ambos os sexos, nas propores normais. Estes valores foram obtidos base das seguintes hipteses: - Metabolismo mulher adulta = metabolismo homem adulto x 0,85 - Metabolismo criana = metabolismo homem adulto x 0,75 (B) - Estes valores compreendem 4 kcal/h (50% calor sensvel e 50% calor latente) por ocupante, para levar em conta o calor desprendido pelos pratos. C) - Boliche: admitindo uma pessoa jogando por pista e os outros sentados (100 kcal/h) ou de p (139 kcal/h).

GANHO DE CALOR DEVIDO ILUMINAO A dissipao de calor liberado pelos aparelhos de iluminao eltrica uma carga sensvel considervel e que deve ser computada. Nos casos nos quais no se tenha os valores corretos de iluminao eltrica, deve-se assumir valores, segundo o estabelecido na tabela 18. Para iluminaes indiretas, com lmpadas incandescentes, os nmeros da tabela 18 devem ser multiplicados por 2. Para iluminao com lmpadas fluorescentes os nmeros relativos lmpadas fluorescentes devem ser divididos por 3, segundo os valores da tabela. O ganho de calor devido iluminao do ambiente dada pela equao: Qil = 0,860 x Wt (8) onde (para lmpadas incandescentes): Qil = carga de iluminao [Kcal/h] 0,860 = fator de converso Wt = watts totais Para lmpadas fluorescentes dever ser acrescido de 25% , devido carga de reatores, saber: Qil = 0,860 x Wt x 1,25 (9) 54

GANHO DE CALOR DEVIDO ILUMINAO A dissipao de calor liberado pelos aparelhos de iluminao eltrica uma carga sensvel considervel e que deve ser computada. Nos casos nos quais no se tenha os valores corretos de iluminao eltrica, deve-se assumir valores, segundo o estabelecido na tabela abaixo: TABELA 18 - ILUMINAOLOCA L Dormitrios Salas Residenciais Sales de H otel Escritrios Bancos Lojas Salas de Desenho Restaurantes Boates Auditrios - Conferncias Teatros - Auditrios [W/M 2] 10 20 30 40 40 60 60 20 10 20 10

Para iluminaes indiretas, com lmpadas incandescentes, os nmeros da tabela devem ser multiplicados por 2. Para iluminao com lmpadas fluorescentes os nmeros relativos lmpadas fluorescentes devem ser divididos por 3, segundo os valores da tabela. O ganho de calor devido iluminao do ambiente dada pela equao: Qil = 0,860 x Wt (8) onde (para lmpadas incandescentes): Qil = carga de iluminao [Kcal/h] 0,860 = fator de converso Wt = watts totais

Para lmpadas fluorescentes dever ser acrescido 25 % mais, devido carga de reatores, saber: Qil = 0,860 x Wt x 1,25 (9) Exemplo 11: Determinar a carga trmica total iluminao de uma recepo de hotel com as seguintes luminrias: (unidade Kcal/h) 5 candelabros com 108 lmpadas incandescentes de 10 watts cada; iluminao incandescente para uma rea de 20 m2, iluminao indireta para pinturas leo; iluminao fluorescentes para uma rea de 30 m2, para escritrio da gerncia.

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Soluo: 1. 5 candelabros com 108 lmpadas com 10 watts cada: Qil = 5 x 108 x 10 x 0,86 Qil = 4644 Kcal/h 2. Iluminao incandescente indireta para uma rea de 20 m2: a. da Tabela de iluminao ideal, obtm-se: Sales de hotel - 30 w/m2 b. correo para iluminao indireta - dobro 30 x 2 = 60 w/m2 c. total de potncia de iluminao a ser gerada: 60 x 20 = 1200 w d. Qil = 1200 x 0,86 Qil = 1032 Kcal/h 3. Iluminao fluorescentes para escritrios com 30 m2 a. da tabela de iluminao ideal, obtm-se: Escritrios - 40 w/m2 b. correo para iluminao fluorescentes - 1/3 40 x 1/3 = 13,33 w/m2 c. total de potncia de iluminao a ser gerada: 30 x 13,33 = 400 w d. Qil = 400 x 0,86 x 1,25 Qil = 430 Kcal/h 4. Total de calor transmitido: QilT = 4644 + 1032 + 430 QilT = 6106 Kcal/h

GANHO DE CALOR DEVIDO MOTORES ELTRICOS Os motores eltricos fornecem calor sensvel quando esto em funcionamento e esse calor deve ser removido pelo equipamento de resfriamento, quer o motor esteja na sala condicionada quer na corrente de ar. Tomemos como exemplo, um motor acoplado ao ventilador de insuflamento. Assuma-se que o motor de 5 Kw e se encontra fora da cmara do ventilador. Os Kw fornecidos ao ventilador constituem energia adicionada corrente de ar. O calor equivalente 5 Kw. Ao equipamento de resfriamento no interessa de onde venha os 5 Kw; ele ter de efetuar o mesmo trabalho de resfriamento quer o ganho de calor seja da sala ou do ventilador de insuflamento.

Certamente que os motores no tm uma eficincia de 100 %. Assim, para que o motor fornea 5 Kw, a sua alimentao ter de ser superior a 5 Kw. Assume-se que a eficincia de um motor de 5 Kw de 80 %. Assim, a alimentao do motor 6,25 Kw (5,0/0,80 = 6,25). Evidentemente que esta energia chega ao motor na forma de eletricidade. Ser, contudo, eventualmente toda convertida em

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calor. Geralmente o equivalente em calor da energia eltrica de alimentao considerado como parte da carga da sala. Quando o motor faz parte do ambiente condicionado sabe-se previamente sua potncia, porm, quando faz parte do equipamento torna-se difcil computar sua potncia, uma vez que os ganhos de calor do ambiente que vo determinar as potncias do equipamento frigorfico e dos motores do mesmo. Dessa forma, a alternativa que resta estimar sua potncia e posteriormente, quando a potncia frigorfica estiver definida, verificar os valores estimados e corrigi-los, se necessrio. Como estimativa assume-se que cada 100 m2 condicionados exigem 1 HP para potncia frigorfica. O ganho de calor devido motores eltricos pode ser obtido pela equao: Qm = P / E x fc onde: Qm = ganho de calor [Kcal/h] P = potncia do motor eltrico (w); (HP); (CV) E = eficincia do motor eltrico fc = fator de converso de unidades 1 watt = 0,86 Kcal/h 1 HP = 1,044 CV 1 HP = 641,2 Kcal/h (10)

GANHO DE CALOR DEVIDO A EQUIPAMENTOS E APARELHOS DIVERSOS

Esse ganho de calor depende da funo e aplicao tpica do recinto a ser condicionado, pois, estas determinaro o tipo, quantidade e potncia dos equipamentos existentes. Sua composio pode ser obtida atravs da somatria do calor de equipamentos relacionados na Tabela 19. O ganho de calor de equipamentos no indicados na tabela, pode ser estimado a partir das caractersticas indicadas em sua chapa de identificao e atravs da equao 11. Deve-se ressaltar no entanto, que em alguns casos o calor liberado compe-se de percentual latente. Suponhamos, por exemplo, que um aquecedor eltrico aquea um lquido num recipiente aberto ou num recipiente ventilado para a sala. Neste caso, uma parte do ganho de calor convertida em calor latente. Isto pode ser estimado como cerca de 50 % de calor sensvel e 50 % de calor latente. O ganho de calor devido a equipamentos e aparelhos diversos, pode ser obtido pela equao: Qe = Pe x 0,86 onde: Qe = ganho de calor [Kcal/h] Pe = potncia dos equipamentos em watts 0,86 = fator de converso watts - Kcal/h 57 (11)

TABELA 19 - CALOR LIBERADO POR FONTES DIVERSAS

EQU IPAM TOS DIVERSOS EN

[kcal/h]SENSVEL LAT ENT T AL E OT

Equipam ento Eltricos Aparelhos eltricos - por KW Forno eltrico - Servio de cozinha por KW Torradeiras e aparelhos de grelhar por KW M esa quente - por KW Cafeteiras - por litro Equipam entos a Gs GLP 50% butano + 50% propano por m3/h GLP (50/50%) por kg Bico de Bunsen - tamanho grande Fogo a gs-Servio de Restaurante por m2 de superfcie da mesa Banho Maria Por m2 de superfcie superior Cafeteira - por litro Equipam entos a Vapor Banho maria por m2 de boca Alim entos Por pessoa (Restaurante) Motores Eltricos Potncia (Placa) Eficincia aproxim ada (%) Por CV Por CV Por CV Por CV Por CV 60 70 80 85 88

860 690 770 690 100

0 170 90 170 50

860 860 860 860 150

5540 9800 835 10500

700 6240 1200 11000 215 1050 10500 21000

2130 150

1120 50

3250 200

1125

2625

3750

7

7

14

At 1/4 CV 1/2 a 1 CV 1 1/2 a 5 CV 7 1/2 a 20 CV acimade 20 CV

1050 900 800 750 725

0 0 0 0 0

1050 900 800 750 725

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CARGA TRMICA TOTAL (VERO)A carga trmica total (vero), define a capacidade do equipamento frigorfico. A somatria do ganho de calor total interno, mais, a somatria do ganho de calor total externo determina a carga trmica total (vero). Ou seja: (a) GANHO DE CALOR EXTERNO: 1. por conduo (vero) atravs das paredes, pisos, vidros e tetos (sensvel) 2. por insolao (sensvel) 3. do ar exterior (sensvel e latente) (b) GANHO DE CALOR INTERNO: 1. devido a pessoas (sensvel e latente) 2. devido a luminrias (sensvel) 3. devido a motores eltricos (sensvel) 4. devido equipamentos eltricos e aparelhos diversos (sensvel e latente). Qtotal = de ganho de calor externo + de ganho de calor interno [Kcal/h]

POTNCIA DE AQUECIMENTOCARGA TRMICA DE AQUECIMENTO Denomina-se carga trmica de aquecimento a quantidade de calor necessria a um ambiente durante o inverno, para compensar perdas de calor devido diferena de temperaturas entre o ar externo e o ar interno. Estas perdas manifestam-se em escape de calor do espao condicionado. O clculo da potncia necessria para a reposio de calor ao ambiente no perodo do inverno dada em watts e conseguida atravs da frmula: Raq onde: R aquecimento = potncia para aquecimento [w] Qdesf = somatria das cargas trmicas consideradas desfavorveis para a manuteno do ambiente em temperatura ideal de inverno. [Kcal/h] Qfav = somatria das cargas trmicas consideradas favorveis para a manuteno do ambiente em temperatura ideal de inverno [Kcal/h] 0,86 = fator de converso Kcal watts = Qdesf - Qfav (13) 0,86

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CARGAS FAVORVEIS

As cargas consideradas como favorveis para a manuteno ambiente em temperatura ideal de inverno so: (a) carga trmica devido a iluminao (sensvel) (b) carga trmica devido a motores (sensvel) (c) carga trmica devido a e