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VENTILAO NATURAL NO MEIO URBANOVENTILAO NATURAL NO MEIO URBANO
Alessandra Rodrigues Prata Doutoranda FAUUSPEmail: [email protected]
NDICE
VENTILAO NO MEIO URBANO tipologias/objetivo/problemtica
MEDIES DE CAMPO pesquisa exploratria/equipamentos
FERRAMENTAS DE SIMULAO TNEL DE VENTO experimento/visualizao CFD/CFX (Computer Fluids Dynamics)
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VENTILAO NO MEIO URBANOVENTILAO NO MEIO URBANO
o desenho urbano e a configurao da composio dos edifcios podem aumentar ou diminuir as condies do vento urbano
as condies do vento urbano podem proporcionar conforto ou desconforto ao usurio, dependendo da regio e condies climticas
os elementos que podem ocasionar alteraes nas condies do vento so:
densidade da rea urbana largura e altura dos edifcios (individuais ou agrupados, altos ou baixos) orientao das ruas/avenidas disposio, dimenso e desenho de espaos abertos e reas verdes
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VENTILAO NO MEIO URBANOVENTILAO NO MEIO URBANO
tipologias - disposio
efeito de piloti efeito de barreira efeito venturi efeito de canalizao
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VENTILAO NO MEIO URBANOVENTILAO NO MEIO URBANO
efeito de canto efeito de esteira efeito de malha efeito de pirmide
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VENTILAO NO MEIO URBANOVENTILAO NO MEIO URBANO
Escala de Beaufort
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SANTOS/SANTOS/problemticaproblemtica e e objetivoobjetivo
objetivo Avaliar o impacto decorrente da alterao do gabarito de Santos no conforto trmico da rea urbana - usurio
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MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPO
dados climticos Estao meteorolgica (Base Area) tnel de vento CFX ndice de conforto/neutralidade variveis: temperatura e umidade do ar, direo e velocidade do vento
problemtica: qualidade dos dados obtidos na estao meteorolgica/vento pesquisa in loco
equipamentos pesquisa exploratria ensaio com a equipe de campo pontos medidos varaveis medidas:
direo e velocidade do vento 10m e 1,50m temperatura e umidade relativa do ar 10m e 1,50m representao visual do fator de cu (imagem fisheyer) rea sombreada e ensolarada
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MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOEquipamentosEquipamentos: : estaoestao meteorolgicameteorolgica
Estao Meteorolgica marca Oregon Scientific modelo Cable Free WMR 968, com sensores: termo-higrmetro, anemmetro com direo e velocidade do vento, barmetro e pluvimetro
velocidade e direo do vento, umidade, temperatura do ar, radiao solar e iluminncia
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MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOEquipamentosEquipamentos: : anemmetrosanemmetros, , termohigrmetrotermohigrmetro e e fisheyerfisheyer
ventoinha copinho fio quente
tubo de Pitot lente fisheyer
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MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOPontosPontos medidosmedidos
Pontos Medidos in loco e em tnel de vento Objetivo: verificar o que ocorria em relao as variveis e:
configurao urbana com a situao atual real e tnel de vento/CFX configurao urbana com alteraes - tnel de vento/CFX
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MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOPontosPontos medidosmedidos
Pontos Medidos configurao urbana P0 P1
P3 P2
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO CLA e RUGOSIDADECLA e RUGOSIDADE
Camada Limite Atmosfrica
relao entre a velocidade do vento e s condies topogrficas de rugosidade de
um determinado local.
a CLA depende da topografia local, das dimenses e forma dos obstculos
naturais e artificiais at uma cota na qual se atinge uma velocidade constante.
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO RUGOSIDADERUGOSIDADE
Rugosidade
Topografia local, dimenses e forma dos obstculos naturais e artificiais compem a
rugosidade;
a velocidade mdia do vento varia gradativa e verticalmente (faixa entre a superfcie
terrestre e uma determinada cota z);
nesta faixa o vento escoa e a rugosidade (atrito) da superfcie do solo provoca um efeito
de frenagem no escoamento;
fenmenos trmicos e dinmicos resultam da interao da massa de ar em movimento
com a rugosidade do solo - escoamento perturbado ou turbulento.
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO RUGOSIDADERUGOSIDADE
Rugosidade
Os valores de rugosidade so utilizados para determinar a reduo devida ao entorno para o
clculo dos valores de velocidade mdia para uma dada altura a ser estudada.
Equao para correo da velocidade na cota desejada:
Vz = V10*k*zA
Vz velocidade na cota desejada
V10 velocidade a 10m de altura estao meteorolgica ou in loco
z altura desejada
k e A valores da rugosidade
Na literatura...
Coeficientes do terreno k a
Campo aberto plano 0.68 0.17
Campo com obstculos esparsos 0.52 0.20
rea urbanizada 0.35 0.25
Centro de grande cidade 0.21 0.33
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO TratamentoTratamento dos dados: dos dados: Software Wasp
digitalizao da orografia da rea (na escala 1:50.000)
adoo de valores de rugosidades
Edifcios altos/orla da praia (10 a 18 pav.) 0,30 ou 0,33
Tipo de Terreno/Ocupao Rugosidade - Mar, morros, serra e rea verdes 0
Aeroporto e edifcios esparsos 0,10 ou 0,17
Edifcios baixos (2 pav.) 0,20
Edifcios mdios (5 a 6 pav.) e com baixos (2 pav.) 0,25
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO TratamentoTratamento dos dados: dos dados: Software Wasp
auxilia a estimar os perfis em altura e os
campos de vento superfcie sobre uma
dada rugosidade e/ou obstculos
os valores da tabela correspondem as
frequencias em que as velocidades
apareceram em uma dada direo
uso deste software no aconselhvel
para simular condies em que o fluxo
conduzido por aspectos trmicos, apenas
para a transposio dos dados de um local
para a caracterizao de outro
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MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO TratamentoTratamento dos dados: dos dados: Software Wasp
Procedimento:
1. Carregar o arquivo da digitalizao da
orografia 2. Carrega-se o arquivo de dados
climticos da srie histrica que ser
analisada
3. A partir das freqncias das sries
histricas, o programa determina o ajuste
funo de Weibull para cada direo e os
respectivos valores A e k
Weibull: funo estatistica de densidade de
probabilidade da frequencia de ocorrncia de
um determinado valor, dentro de uma gama de
dados
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
TNEL DE VENTO LNEC e IPT
auxilia no monitoramento e na investigao das condies futuras, comparadas situao existente
aplicao no desenho urbano e no planejamento
determinar a fora do vento (velocidade e intensidade)
estudar o conforto para os usurios (pedestres)
estudar a disperso de poluentes (trfego, indstrias)
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
TNEL DE VENTO LNEC
circuito fechado
cmara de ensaios dimensionada em 3.00m de comprimento e seo reta, basicamente retangular, com 1.00m de altura por 1.25m de largura
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TnelTnel de Vento de Vento -- IPTIPT
Tnel de Vento de Camada Limite Atmosfrica / IPT velocidades at 25 a 30 m/s seo de teste 3,00 largura, 2,00 altura e 28,00 extenso 2 mesas giratrias de 2,80m de dimetro
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Equipamentos no tnel:
Micromanmetro/Tubo de pitot;
Cordinmetro;
Barmetro - coluna de mercrio;
Termmetro (interno e externo)
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Confeco: definio da escala (1:1000 .80x.80cm/1m dimetro), quarteires e blocos de madeira;
Montagem:
quadras e arruamento/cortia
bolacha/tnel
Ensaios:
Eroso, fio quente e tubo de Pitot
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
ENSAIOS DE EROSO
Fundamenta-se no fato fsico que para uma data velocidade a areia espalhada uniformemente sobre uma superfcie, comea a ser arrastada, dependendo da velocidade, da rugosidade da superfcie do terreno e da granulometria da areia.
Areia granulometria 0,3mm Norma Portuguesa: NP EN 196-1
situao atual
alteraes
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Situao atual
Vento sentido SUL
Imagens:
250 rpm
350 rpm
450 rpm
N
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Ensaios Tubo de Pitot e Fio Quente posicionamento dos sensores
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Ensaio Tubo de Pitot
Camada Limite (CLA) pitot 3mm
Vento sentido Sul
orla
P1
P2
P3
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Ensaio Fio Quente:
Configurao atual e alteraes
Vento sentido Sul
Sonda de fio quente - colocada a
uma distncia de 10mm do piso
do modelo (escala do modelo
1:1000), corresponde a 10m de
altura na escala real
ho orla da praia
h1 edifcios
h2 praa central
h3 avenidas
X velocidade
Y - altura P1 P2 P3orla
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1,50 3,00 4,50 6,00 7,50 9,00 10,50 12,00 13,50 15,00 16,50 18,00
h0h1h2h3
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
ICEM ANSYS 5.0 e CFD 5.7
CFD ferramenta computacional para simulao de procedimentos envolvendo
escoamento de fluidos, tranferncia de calor...
trabalha com equaes de escoamento de fluidos (forma) em regies pr definidas,
especificando as condies de contorno/limites
CAD geometria bsica:
possvel de utilizar havendo a necessidade de passar pelo Pre-processo (mesh)
arquivos com extenso *.sat
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
ICEM/CFX dispe de 4 mdulos:
ICEM: define a volumetria, parts e define a malha
Cfx Pre: define os modelos fsicos, as propriedades dos materiais e as condies
de contorno
Cfx Solver: gera o clculo com as variveis introduzidas no Pre
Cfx Post: anlise e apresentao dos resultados da simulao
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
ICEM: define a volumetria, parts e define a malha
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Cfx Pre: define os modelos fsicos, as propriedades dos materiais e as condies de contorno
Steady State / Transient regime permanente ou transiente
Domains - define as propriedades do domnio(s): fluidos e/ou slido
Sub-Domains (Optional) usa-se para criar sub-domnios
Source Points (Optional) define detalhes e localizao de pontos
Boundary Conditions define as condies de contorno
Domain Interfaces (Optional) define o perodo, slido/fluido, fluido/fluido
Global Initialisation define condies iniciais para casos pr-iniciados
Mesh Adaption (Optional) - define a adaptao/refino da malha
Solver Control controle de convergncia, critrios e esquemas
Output Control (Optional) - define a sada dos dados para o solver
Save Solver File grava informaes para o Solver
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Para a simulao: Import Mesh, Steady State / Transient, Domains, Boundary Conditions, Solver Control e Write Definition File
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Falar sobre o modelo de trmica e fluido
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Cfx Solver: gera o clculo com as variveis introduzidas no Pre
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FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO
Cfx Post: anlise e apresentao dos resultados da simulao
APLICAO ndice de Conforto / Neutralidade
Dados in loco com a modelagem