PROJETO FINAL DE CLIMATIZAÇÃO Alunos: Bruno Henrique Cássio Sell Edson Nazareno Rodrigues Pamplona
1- APRESENTAÇÃO: O presente memorial descritivo tem por objetivo descrever o projeto de climatização de um / escritório localizado na cidade de Florianópolis-SC. A estimativa de carga térmica, a seleção do equipamento e o projeto da rede de distribuição de ar e dos acessórios foram realizados tendo-se como referência a norma técnica NBR 16.401/2008. O equipamento para climatização selecionado para atender as necessidades de resfriamento e desumidificação do ambiente é um aparelho do tipo: Self Contained instalado em uma casa de máquinas, devidamente isolada, dotada de tomada de ar externo, caixa sifonada, grelha de retorno e paredes lisas O detalhamento dos cálculos realizados pode ser visualizado nesse Memorial Descritivo. Estimativa de Carga Térmica Paredes: Parede Ensolarada Norte: Área Fachada Norte : 12m x 4m = 48m 2 Área Janelas : 7m x 2,2m = 15,4m 2 Área Parede Norte = Área da Fachada Norte - Área Fachada Norte = 32,6m² DT = I. 0,008 = U. A. (ΔT + DT) = 2,5. 32,6. (7 + 2,4) = 766W Parede Sombreada Leste: Área Parede Leste : 14m x 4m = 56m 2 = U. A. ΔT = 2,5. 56.7 = 980W Parede Ensolarada Oeste: Área Parede Oeste: 14m x 4m = 56m 2 DT = I. 0,008 = U. A. (ΔT + DT) = 2,5. 56. (7 + 5,6) = 1.764W Parede Sombreada Sul: Área Fachada Sul : 12m x 4m = 48m 2 Área Janelas : 4m x 2m (2x) = 16m 2 Área Parede Sul = Área Fachada Sul - Área Janelas = 32m 2 = U. A. ΔT = 2,5. 32. 7 = 560W
Janelas: Porta de Vidro Ensolarada Norte: Área Porta de Vidro: 7m x 2,2 = 15,4m 2 = FS. I. A + U. A. ΔT = 1. 300. 15,4 + 6. 15,4. 7 = 5.267W Janela Sombreada Sul: Área Janelas : 4m x 2m (2x) = 16m 2 = U. A. ΔT = 6. 16. 7 = 672W Telhado: Telhado sem Laje com Forro PVC: DT = I. 0,008 = U. A. (ΔT + DT) = 1,75. 128. (7 + 4,8) = 2.643W Números de Pessoas: Trabalhado em Escritório Sentados = 20 Calor Sensível por Pessoa = 75W Calor Latente por Pessoa = 45W Calor Sensível = 20. 75 = 1.500W Calor Latente = 20. 45 = 900W Ar Externo: Numero de Pessoas: 20 Volume de ar por Pessoa: 17m 3 /h Ar Externo = Número de Pessoas x Volume de ar por Pessoa 20. 17 = 340m 3 /h =. =. 1,2 = 0,113k/s Qsens = m. (hx - h2) Qsens = 0,113. (55,5 50,5) Qsens = 0,565kw Qlat = m. (h1- hx) Qlat = 0,113. (79 55,5) Qlat = 2,655kw Carga térmica decorrente do ar externo é de 3,22kW.
Equipamentos: 3.000W Iluminação: 2.000W Carga Térmica Sensível = 19.717W Carga Térmica Latente = 3.555W Carga Térmica Total = 23.272W Carga Térmica em BTU/h = 79.404W Carga Térmica em TR = 6.6 Ar Renovação: Volume do Escritório: (A = 14m x B = 7m) + ( C = 6m x D = 5m) x (H = 4m) Volume do Escritório = (14. 7) + (6. 5). (4) = 512m 3 Fator de Calor Sensível: Ar de Renovação = Volume do Escritório x 4 Trocas por Hora Ar de Renovação = 512. 4 = 2.048m 3 /h Ar de Renovação = 2.048 / 60 = 34,1m 3 /h por pessoa FCS = Calor Total Sensível FCS = FCS = 0,85 Calor Total
Ponto Entalpia específica (kj/kg) Cálculos Psicrométricos Fluxo de massa (kg/s) TBS UR 1 79,0 0,108 32 60% 2 50,5 1,7 25 50% 3 55,5 1,7 26,4 54% 4 36,9 1,7 13 97% 2 50,5 1,6 25 50% 2 50,5 0,1 25 50% 3 = 1 + 2 3 = 4 = 340 + 4.760 = 5.100 m 3 /h 1 = 340 / 3600 2 = 0,09m 3 /s 2 = 5.100 / 3600 4 = 1,42m 3 /s 2 = 4.760 / 3600 2 = 1,32m 3 /s 3 = 4 = 5.100 / 3600 4 = 1,42m 3 /s 1 = Q. ar 1 = 0,09. 1,2 1 = 0,108kg/s 2 = Q. ar 2 = 1,42. 1,2 2 = 1,7kg/s 2 = Q. ar 2 = 1,32. 1,2 2 = 1,6kg/s 4 = Q. ar 4 = 1,42. 1,2 4 = 1,7kg/s h 3 = h 3 = h 3 = 55,5kJ/kgar h 4 = h 4 = h 4 = 36,9kJ/kgar Cálculos dos Dutos Vazão = Velocidade x Área Q = V. A A = Q A = 1,42 A = 0,35m 2 V 4 Área = Largura x Altura A = L x H L = A L = 0,35 L = 1,00m H 0,35
2- DESCRIÇÃO DA INSTALAÇÃO O ambiente a ser climatizado é ilustrado na Figura 1. Trata-se de um Escritório localizado na cidade de Florianópolis - SC onde normalmente encontram-se 20 pessoas trabalhando sentadas. As janelas estão localizadas na orientação Sul, com uma porta de vidro à Norte. As dimensões do local estão listadas na Tabela 1. Tabela 1- Levantamento das informações do ambiente a ser climatizado Especificação Dados a serem utilizados A (comprimento da loja) 12 m B (largura da loja) 6 m C (pé-direito da loja) 4 m Número de pessoas 20 Atividade Escritório Equipamentos 3000 W Iluminação 2000 W Espessura das paredes 20 cm Tipo de cobertura Telhado sem laje com forro de PVC Cidade Florianópolis-SC Janelas da face oeste 2x (4m x 2) Porta de vidro (8 mm) 7 x 2,2 m
3- ESTIMATIVA DE CARGA TÉRMICA A estimativa da carga térmica foi realizada considerando-se as condições internas e de verão para a cidade de Florianópolis. TBS ( o C) TBU( o C) UR(%) Condições externas de Verão 32 26 60 Condições internas 25 50 A planilha de cálculo pode ser visualizada a seguir. ESTIMATIVA DE CARGA TÉRMICA CIDADE Florianópolis 32 < TE TI> 25 PAREDES Espessura (cm) U A DELTA T DT TROCA CALOR Parede Norte 20 2,5 32,6 7 2,4 766 Parede Leste 20 2,5 56 7 0 980 Parede Oeste 20 2,5 56 7 5,6 1764 Parede Sul 20 2,5 32 7 0 560 JANELAS Fator Cortina / Sem U A DELTA T INSOLAÇÃO Janela Oeste 1 6,0 0 7 0 0 Janela Leste 1 6 0 7 0 0 TROCA CALOR Janela Norte 1 6 15,4 7 300 5267 Janela Sul 1 6 16 7 0 672 TELHADO Tipo de cobertura U A DELTA T DT TROCA CALOR Telhado sem Laje com forro de PVC 1,75 128 7 4,8 2643 FATORES Número de Pessoas CT Sensível 20 75 1500 Trabalho em escritório sentado CT Latente 20 45 900 Equipamentos 3000 3000 Iluminação 2000 2000 VAZÃO M3/H FATORES Ar Externo CT Sensível 20 340 5 565 CT Latente 20 340 23,5 2655 TOTAL 23272 CT BTU/h 79404 A carga térmica estimada foi de 6.6 TR ou aproximadamente 79.404 BTU/h CT em TR 6,6
Também podem ser visualizadas a partir dos gráficos as principais parcelas da carga térmica estimada. RESUMO DA ESTIMATIVA DE CARGA TÉRMICA CT (Watts) CT (Btu/h) CT (TR) Percentual PAREDES 4070 13887 1,16 17 JANELAS 5938,8 20263 1,69 26 TELHADO 2643 9019 0,75 11 EQUIPAMENTOS 3000 10236 0,85 13 ILUMINAÇÃO 2000 6824 0,57 9 PESSOAS 2400 8189 0,68 10 RENOVAÇÃO 3220 10987 0,92 14 23272,1 79404 6,62 100 WATTS BTU/h TR Parcelas em BTU/h Parcelas em Porcentual (%)
Considerações realizadas para cálculos a) Janelas e Porta de Vidro: Sem Cortinas. b) Insolação: Insolação na face Norte: 300W/m 2 Insolação na face Oeste: 800W/m 2 Insolação no Telhado: 800W/m 2 c) Telhado tipo: d)parede tipo:
4- SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO A partir da estimativa de carga térmica, realizou-se a seleção do equipamento mais apropriado para a climatização do ambiente. Entre os equipamentos selecionados tem-se aquele que apresenta a melhor relação custo / benefício em termos de custo e eficiência energética conforme dados a seguir. Capacidade: 7.5TR ou 90.000BTU/h Vazão de ar: 5.100m 3 /h Consumo de energia (kw): ~ 10,1kW Gasto estimado em Reais em 5 anos (1kWh = R$ 0,5) para as condições de uso: 6 horas por dia, durante 22 dias por mês, durante 6 meses do ano. 39.996 kwh x 0,5 = R$ 19.998.00
5 ESTUDO PSICROMÉTRICO Os pontos correspondentes ao Ar externo de Renovação, Ar de Retorno, Ar de mistura e Ar de Insuflamento foram marcados na carta psicrométrica. Considerou-se o Fator de Calor sensível como sendo 0,86 para fins de traçado da LINHA INSUFLAMENTO PARA RETORNO. FCS = Calor Total Sensível FCS = FCS = 0,85 Calor Total
6- ESQUEMA UNIFILAR DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE AR O projeto da rede de dutos teve por objetivo garantir uniformidade da distribuição de ar no ambiente, conforme ilustrado na Figura.
7- CÁLCULO DA REDE DE DUTOS O dimensionamento da rede de dutos foi realizada a partir do método da velocidade, considerando-se as velocidades recomendadas na Norma Técnica. Também foi possível estimar a quantidade de chapas de aço galvanizado para execução da instalação. Trecho Vazão Vazão Veloc Área L x h Corrigido [m 3 /h] [m 3 /s] [m/s] [m 2 ] A-B 5.100 1,42 4 0,35 1,00x0,35 1,00x0,35 B-C 3.400 0,95 4 0,2375 0,79x0.30 0,80x0,30 B-E = C-D 1.700 0,47 4 0,1175 0,47x0,25 0,50x0,25 A massa de chapas foi calculada considerando-se a densidade do aço e o volume de chapa, obtido a partir da espessura da chapa conforme Tabela. Massa de Chapa Trecho Perímetro Comprimento Área de Chapas A-B 2,70 10 27 B-C 2,20 3,70 8,14 C-D 1,50 6,35 9,52 B-E 1,50 1,70 2,55 Total 47,21 Para esse calculo usaremos a chapa (26) com espessura de 0,50mm. volume = 47,21. (0,50. 10-3 ) volume = 0,0236 massa =. volume massa = 7600. 0,0236 massa = 179,36kg
8- SELEÇÃO DE ACESSÓRIOS a)tomada de ar externo Numero de Pessoas: 20 Volume de ar por Pessoa: 17m 3 /h Ar Externo = Número de Pessoas x Volume de ar por Pessoa 20. 17 = 340m 3 /h Foi escolhido 1 Veneziana para Ar Externo Modelo TAE (600x200) com uma vazão de 367/m 3 /h b) Bocas de Insuflamento Para o projeto será necessário 3 difusores de ar. Foi escolhido o difusor da marca Difustherm de 15 x 15 aproximadamente 38cm x 38cm, para uma vazão projetada de 1.700m 3 /h.
c)grelha de Ar de Retorno Foi escolhido 1 grelha de retorno de 1,20m x 0,50m com área efetiva de 0,313m 2 para uma vazão de 5149m 3 /h.
d) Tipo de Filtros Para Renovação de ar na casa de máquinas : Filtro G1=Filtro lavável metálico com 5 camadas de telas metálicas com 15mm de espessura. Para Exaustão de ar na casa de máquinas: Filtro G0 = Filtro lavável de tecido eletrostático adaptado a caixilho com 8mm de espessura. Para Retorno de ar do interior do escritório para a casa de máquinas: Filtro G1=Filtro lavável metálico com 5 camadas de telas metálicas com 15mm de espessura.
9- DESENHO DA INSTALAÇÃO 1-Planta Baixa com rede de dutos
2- Detalhe do suporte dos dutos 3- Desenho da casa de máquinas
10- ORÇAMENTO GERAL DA INSTALAÇÃO / COM MÃO DE OBRA Item Quantidade Valor Unitário [R$] Valor Total [R$] Mão de obra da instalação 01 3.500 3.500 Self Carrier 40B 08 01 25.350,00 25.350,00 Grelha ar Externo 01 430,00 430,00 Grelha Renovação 01 610,00 610,00 Mão de Obra dos Dutos 01 2.500,00 2.500,00 Fixadores do duto 08 45,00 360,00 Bocas de Insuflamento 03 230,00 690,00 Filtro tipo G1 02 215,00 430,00 Filtro tipo G0 01 170,00 170,00 Total 34.040,00
ANEXOS 1- DIAGRAMA ELÉTRICO 40BX 06 / 08 - STANDARD / PREMIUM
2- FILTROS