Climatização. Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

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1 Climatização Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

2 Ventilação Natural Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

3 Outra forma de calcular a ventilação natural por diferença de temperatura consiste em identificar a pressão disponível devido ao termossifão. Δp = 273. H. g. ρ. T int T ext T int. T ext CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

4 Δp = 273. H. g. ρ. T int T ext T int. T ext Δp diferencial de pressão H altura [m] g aceleração da gravidade 9,91 m/s² T int Temperatura interna [K] T ext Temperatura externa [K] CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

5 As perdas de carga se devem em geral às aberturas de entrada e saída por onde obrigatoriamente passa o ar. Essas perdas são diretamente proporcionais à pressão dinâmica do ar relativa à sua velocidade pela abertura. J = λ. 1. ρ. v2 2 CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

6 J = λ. 1. ρ. v2 2 J perda de carga λ coeficientes de atrito das diversas aberturas, disposta em série na passagem do ar CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

7 Quando o projeto prevê seções de passagem do ar em tamanhos diferentes, criando nelas diferentes velocidades podemos tomar como referência a maior velocidade corrigindo λ. λ 1 = λ. v 1 2 A2 = λ. v2 2 A 1 CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

8 λ 1 = λ. v 1 2 A2 = λ. v2 2 λ 2 = λ. v 2 2 A2 = λ. A 1 v2 2 A 2 And so on... A menor área v maior velocidade CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

9 λ = λ 1 + λ 2 = λ. A2 A λ. A2 A 2 2 Fazendo ρ int = ρ 0. T 0 T int CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

10 E igualando-se a diferença de pressão com a perda de carga Δp = 273. H. g. ρ 0. T int T ext T int. T ext = λ v2 2. ρ 0. T 0 T int Isolando a velocidade v = 2. g. H. T int T ext λ T ext CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

11 Na ventilação natural por termossifão em ambientes cuja carga térmica de aquecimento é elevada devido a grandes concentrações de pessoas ou a presença de máquinas que dissipam grande quantidade de calor, a vazão do ar de ventilação é fixada pela elavação de temperatura aceitável para o local. CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

12 A quantidade de ar necessária para manter a temperatura interior pouco maior que a temperatura exterior é dada pela equação. V = Q ρ. c p. (T int T ext ) [ m3 s ] Ρ massa específica do ar, em média 1,2 kg/m³ c p - calor específico a pressão constante do ar 1,009 kj/kg. C ou 0,24 kcal/kg. C Q calor a ser arrastado do ambiente pela renovação do ar [kj/h ou kca/h] CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

13 A vazão de ar que passa pela seção A com uma velocidade v é: V = A. v = Q ρ. c p. (T int T ext ) [ m3 s ] Isolando-se a velocidade v = V A = Q A. ρ. c p. (T int T ext ) [ m s ] CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

14 A rearranjando: Em v = V A = Q A. ρ. c p. (T int T ext ) [ m s ] v = 2. g. H. T int T ext λ T ext CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

15 A área fica: A = Q 2 H. T int T 3. λ T ext ext 2. g ρ 2 2 [m 2 ]. c p CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

16 Quando são conhecidos Q, H, A e λ pode-se determinar qual é a diferença de temperatura entre o ar ambiente e exterior ΔT = 3 Q 2 λ T ext H. A g ρ 2. c p 2 CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

17 Os valores de λ para as diversas aberturas são os que se seguem: Aberturas livres 1,5; Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 70% de área livre- 3,0; Aberturas protegidas por telas ou venezianas com 50% de área livre- 6,0; Lanternins, pode-se usar o somatório de λ correspondente às passagens que os caracterizam CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

18 Na prática é preferível calcular a área livre de seção de passagem (A) a ser adotada e corrigi-la no final de acordo com os coeficientes de área livre das características construtivas que forem adotadas na construção. CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

19 Na verdade nos problemas que mais ocorrem, a carga térmica de aquecimento do ambiente (Q) pode ser calculada facilmente e os valores de H, ΔT e ser estipulados. λ podem CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

20 Uma orientação simples de cálculo é: Calcular a vazão de ar em m³/h necessária para a diluição térmica do ambiente, Calcular a velocidade disponível pelo termossifão, Calcular a área livre A para as diversas passagens de ar, Corrigir as diversas áreas de passagem de acordo com o tipo de construção (coeficiente de área livre) adotado para cada uma delas respeitando a área livre de referência calculada no item anterior CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA

21 Clezar, C.A., Nogueira, A.C.R.. Ventilação industrial. 2ª ed. Editora da UFSC, 2009 REFERÊNCIAS Macintyre, A.J.. Ventilação industrial e controle de poluição. 2ª ed. LTC editora, 2013 Costa, E.C.. Ventilação, Ed Edgard Blucher, 2005 Centro de Formação Profissional para as Energias Renováveis. CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA