Climatizao

Prof. Ramn Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados MS 2014

Ventilao NaturalEnergia Solar Trmica - 2014

Prof. Ramn Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados MS 2014

Ventilao por Ao dos Ventos

A ventilao natural pode ser provocada pela ao dos ventos.

Embora ocorra de forma intermitente, o fluxo de ar ocasiona um escalonamento das presses externas no sentido horizontal.

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Ventilao por Ao dos Ventos

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Diferenas de presso da ordem de 0,5 N/m (0,05 mmH2O) j so suficientes para obtermos correntes de ar satisfatrias, desde que haja caminho adequado para elas

Ventilao por Ao dos Ventos

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A ventilao natural consiste em proporcionar a entrada e a sada do ar de um ambiente de forma intencional e controlada graas a aberturas existente para esse fim.

Por exemplo

Janelas

Portas

Lanternins

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A ventilao natural consiste em proporcionar a entrada e a sada do ar de um ambiente de forma intencional e controlada graas a aberturas existente para esse fim.

Por exemplo

Janelas

Portas

Lanternins

Ventilao por Ao dos Ventos

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O fluxo de ar que penetra ou sai pelas aberturas de um prdio de forma natural depende:

da diferena entre as presses existentes no exterior e no interior do prdio ou recinto;

da resistncia oferecida passagem do ar pelas aberturas;

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A diferena de presso uma consequncia da ao direta do vento sobre as paredes e coberturas e;

Da diferena entre as densidades do ar no interior e no exterior do prdio (efeito chamin)

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Ventilao por Ao dos Ventos

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Para que se possa tirar partido da ao do vento as aberturas de entrada dos ventos devem ser projetadas para o lado dos ventos dominantes (zona de presso positiva).

As sadas de ar devem ser colocadas em regio de baixa presso exterior como por exemplo:

Nas paredes laterais fachada que recebe os ventos dominantes;

Na parede oposta quela que recebe os ventos dominantes.

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As sadas podem consistir em lanternins e claraboias ventiladas colocadas em locais dos telhados e coberturas onde a presso mais baixa, ou seja, onde a velocidade do ar maior.

As chamins representam a soluo para a sada de gases ou ar em temperatura tal que sua densidade menor permita sua elevao at a atmosfera exterior.

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Ventilao por Ao dos Ventos

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Como se sabe, as condies do vento no so sempre as mesmas, variando de intensidade e direo ao longo do ano e mesmo durante o dia.

Por essa razo, a ventilao natural por ao do vento no garante a uniformidade.

Porm, essa condio no invalida sua adoo em muitos casos, desde que o ar interno no contenha poluentes.

Ventilao por Ao dos Ventos

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Conhecendo-se a velocidade mdia sazonal dos ventos locais e adotando-se 50% desse valor como base para o clculo pode-se determinar a vazo de ar (QV) em ps cbicos por minuto (ft/min) utilizando a seguinte equao:

= . . Onde:

A = rea total em ps quadrados (ft); v = velocidade do vento em ps por segundo (ft/s) = fator de correo

0,5 < < 0,6 para ventos perpendiculares parede, e 0,25 < < 0,35 para ventos diagonais

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Qual a vazo de ar que penetra em um recinto perpendicularmente a uma parede onde existem quatro aberturas de 4 x 1,5 m sendo a velocidade mdia sazonal do vento de 2,0 m/s. (1 m = 3,28 ft,1 min = 60 s).

Soluo:rea total = 4 x (4 x1,5) = 24 m1 m = 10,76 ftrea total = 24 x 10,76 = 258 ft

1 m/s = 3,28 ft/s 2,0 m/s = 3,28 x 6,0 x 20 = 393,6 ft/minConsiderando 50% da velocidade mdia sazonal v= 196,8 ft/min

Vento perpendicular - = 0,5

= . . = 0,5 x 258 m2196,8

= 25.410

3

= 716

3

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= . . = 0,5 x 258 m2 196,8

= 25.410

3

1 ft = 0,03 m

25.410 ft/min = 762 m/min = 12,76 m/s

Movimento do Ar em Razo da Diferena de Temperatura

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A menor densidade do ar quente faz com que o mesmo se eleve e tenda a escapar por aberturas colocadas nas partes elevadas.

Esse escoamento conhecido por efeito de chamin

Movimento do Ar em Razo da Diferena de Temperatura

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Movimento do Ar em Razo da Diferena de Temperatura

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A vazo proporcionada pelo efeito de chamin dada por:

= 9,4. . . Onde:

Qc = vazo de ar (ft/min cfm); A = rea livre das entradas ou sadas consideradas iguais (ft); h = diferena de alturas (ft) Ti = temperatura do ar interior altura das aberturas de sada (F) Te= temperatura do ar exterior (F) 9,4 = constante de proporcionalidade, incluindo o valor

correspondente a 65% de efetividade das aberturas. Para condies de escoamento entre a entrada e a sada no forem

favorveis, a constante deve ser considerada 7,2.

Movimento do Ar em Razo da Diferena de Temperatura

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As equaes indicadas acima se referem a aberturas de igual tamanho, pois nessa condio a vazo de ar maior por unidade de rea.

Quando as reas no forem iguais deve ser feita uma correo.

A correo deve ser feita considerando a menor rea de passagem.

Um aumento de vazo deve ser obtido no grfico.

Esse valor deve ser adicionado a Qv

Movimento do Ar em Razo da Diferena de Temperatura

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Exemplo de correo: para uma relao de 2, o acrscimo de vazo ser de 27%.

Combinao entre os Movimentos do Ar em Razo dos Efeitos do Vento e de Chamin

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Calculam-se as vazes devidas a ao do vento e devidas diferena de temperatura.

Ento somam-se as duas vazes (QT= Qt + Qv )

Faz-se a relao Qt /QT

Define-se o fator para correo de Qt

A vazo total real : QTr= .Qt

Efeito Combinado - Exerccio

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Uma pequena fbrica medindo 30 x 10 x 5 m existem equipamentos dissipando calor a uma taxa de 3000 BTU/min.

A temperatura exterior de 26,7 C (80F) e a interior deve ser mantida a 32,8 C (91F)

A rea de entrada de 7m (75,32 ft) e a das aberturas de sada 12 m (129,19 ft)

O vento sopra perpendicularmente fachada a uma velocidade de 3 km/h (50 m/min = 164 ft/min)

Efeito Combinado - Exerccio

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PERGUNTA-SE

a) Qual a vazo Q necessria para a remoo do calor gerado no ambiente?

b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

c) Qual a vazo correspondente combinao das duas?d) Qual a vazo total real?e) A vazo total real suficiente para remover a quantidade de calor

produzida?

Efeito Combinado - Exerccio

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a) Qual a vazo Q necessria para a remoo do calor gerado no ambiente?

A quantidade de calor a ser retirada do ambiente dada por:

= . . . 60. ( )

Onde:Q = vazo (ft/min) Cr = quantidade de calor a ser removida,Cp = calor especfico a presso constante (0,24 BTU/lb.F) = massa especfica do ar (0,075 lb/ft)

Efeito Combinado - Exerccio

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a) Qual a vazo Q necessria para a remoo do calor gerado no ambiente?

Isolando Q

=3000.60

0,24.0,075.60. (91 80)= 15151

Efeito Combinado - Exerccio

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b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

Qv = vazo devido ao efeito de vento

Vento perpendicular parede - = 0,55

Menor rea A = 7 m = 75,32 ft

Velocidade do vento v = 3 km/h = 164 ft/min (velocidade

definida, no mdia sazonal)

= . .

Efeito Combinado - Exerccio

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b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

Qv = vazo devido ao efeito de vento

= 0,55 . 75,32.164 = 6.794 cfm

Efeito Combinado - Exerccio

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b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

A razo entre as reas de sada e entrada

=129,12

75,32= 1,714

A correo de vazo de 20%Portanto:

= 1,20.6794 = 8153 cfm

Efeito Combinado - Exerccio

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b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

Qt = vazo devido ao efeito de diferena de densidade

= 9,4. . .

Efeito Combinado - Exerccio

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b) Quais as vazes correspondentes ao do vento e ao efeito de chamin?

Qt = vazo devido ao efeito de diferena de densidade

= 9,4.75,32. 3,28. 91 80 = 4.253

Efeito Combinado - Exerccio

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c) Qual a vazo correspondente combinao das duas?

QT = Qv + Qt = 8153 + 4253 = 12406 cfm

Efeito Combinado - Exerccio

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d) Qual a vazo total real?

Razo entre a vazo devido a diferena de densidade e a vazo total :

= 2,2

= 2,2.4253 = 9357

=4523

12406= 0,34

Efeito Combinado - Exerccio

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e) A vazo total real suficiente para remover a quantidade de calor produzida?

A vazo requerida para remover o calor : Q = 15151 cfm

A vazo real devido s aes do vento e da temperatura : Q = 9357 cfm

Portanto h necessidade de um acrscimo na vazo de: Q = 5794 cfm

Portanto a vazo total real no suficiente para remover a quantidade de calor gerada no interior do galpo.

REFERNCIAS

Clezar, C.A., Nogueira, A.C.R.. Ventilao industrial. 2 ed. Editora da UFSC, 2009

Macintyre, A.J.. Ventilao industrial e controle de poluio. 2 ed. LTC editora, 2013

Costa, E.C.. Ventilao, Ed Edgard Blucher, 2005

Centro de Formao Profissional para as Energias Renovveis. http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSp)

http://www.colegiodearquitetos.com.br/

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http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSphttp://www.colegiodearquitetos.com.br/