climatização - proframonsilva.files.wordpress.com · q v = vazão devido ao efeito de vento vento...
Post on 15-Nov-2018
214 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Climatização
Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014
Ventilação NaturalEnergia Solar Térmica - 2014
Prof. Ramón Eduardo Pereira SilvaEngenharia de EnergiaUniversidade Federal da Grande DouradosDourados – MS 2014
Ventilação por Ação dos Ventos
› A ventilação natural pode ser provocada pela ação dos ventos.
› Embora ocorra de forma intermitente, o fluxo de ar ocasiona um escalonamento das pressões externas no sentido horizontal.
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 3
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 4
Diferenças de pressão da ordem de 0,5 N/m² (0,05 mmH2O) já são suficientes para obtermos correntes de ar satisfatórias, desde que haja caminho adequado para elas
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 5
A ventilação natural consiste em proporcionar a entrada e a saída do ar de um ambiente de forma intencional e controlada graças a aberturas existente para esse fim.
Por exemplo
Janelas
Portas
Lanternins
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 6
A ventilação natural consiste em proporcionar a entrada e a saída do ar de um ambiente de forma intencional e controlada graças a aberturas existente para esse fim.
Por exemplo
Janelas
Portas
Lanternins
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 7
O fluxo de ar que penetra ou sai pelas aberturas de um prédio de forma natural depende:
• da diferença entre as pressões existentes no exterior e no interior do prédio ou recinto;
• da resistência oferecida à passagem do ar pelas aberturas;
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 8
• A diferença de pressão é uma consequência da ação direta do vento sobre as paredes e coberturas e;
• Da diferença entre as densidades do ar no interior e no exterior do prédio (efeito chaminé)
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 10
• Para que se possa tirar partido da ação do vento as aberturas de entrada dos ventos devem ser projetadas para o lado dos ventos dominantes (zona de pressão positiva).
• As saídas de ar devem ser colocadas em região de baixa pressão exterior como por exemplo:
• Nas paredes laterais à fachada que recebe os ventos dominantes;
• Na parede oposta àquela que recebe os ventos dominantes.
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 11
• As saídas podem consistir em lanternins e claraboias ventiladas colocadas em locais dos telhados e coberturas onde a pressão é mais baixa, ou seja, onde a velocidade do ar é maior.
• As chaminés representam a solução para a saída de gases ou ar em temperatura tal que sua densidade menor permita sua elevação até a atmosfera exterior.
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 13
• Como se sabe, as condições do vento não são sempre as mesmas, variando de intensidade e direção ao longo do ano e mesmo durante o dia.
• Por essa razão, a ventilação natural por ação do vento não garante a uniformidade.
• Porém, essa condição não invalida sua adoção em muitos casos, desde que o ar interno não contenha poluentes.
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 14
• Conhecendo-se a velocidade média sazonal dos ventos locais e adotando-se 50% desse valor como base para o cálculo pode-se determinar a vazão de ar (QV) em pés cúbicos por minuto (ft³/min) utilizando a seguinte equação:
• 𝑄𝑣 = 𝜑 . 𝐴. 𝑣• Onde:
• A = área total em pés quadrados (ft²);• v = velocidade do vento em pés por segundo (ft/s)• φ = fator de correção
• 0,5 < φ < 0,6 para ventos perpendiculares à parede, e• 0,25 < φ < 0,35 para ventos diagonais
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 15
• Qual é a vazão de ar que penetra em um recinto perpendicularmente a uma parede onde existem quatro aberturas de 4 x 1,5 m sendo a velocidade média sazonal do vento de 2,0 m/s. (1 m = 3,28 ft,1 min = 60 s).
Solução:Área total = 4 x (4 x1,5) = 24 m²1 m² = 10,76 ft²Área total = 24 x 10,76 = 258 ft²
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 média sazonal v= 196,8 ft/min
Vento perpendicular - φ = 0,5
𝑄 = 𝜑 . 𝐴. 𝑣 = 0,5 x 258 m2𝑥196,8𝑓𝑡
𝑚𝑖𝑛= 25.410
𝑓𝑡3
𝑚𝑖𝑛= 716
𝑚3
𝑚𝑖𝑛
Ventilação por Ação dos Ventos
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 16
𝑄 = 𝜑 . 𝐴. 𝑣 = 0,5 x 258 m2𝑥 196,8𝑓𝑡
𝑚𝑖𝑛= 25.410
𝑓𝑡3
𝑚𝑖𝑛
1 ft³ = 0,03 m³
25.410 ft³/min = 762 m³/min = 12,76 m³/s
Movimento do Ar em Razão da Diferença de Temperatura
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 17
• 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 é conhecido por efeito de chaminé
Movimento do Ar em Razão da Diferença de Temperatura
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 19
• A vazão proporcionada pelo efeito de chaminé é dada por:
• 𝑄𝑐 = 9,4. 𝐴. ℎ. 𝑇𝑖 − 𝑇𝑒• Onde:
• Qc = vazão de ar (ft³/min – cfm);• A = área livre das entradas ou saídas – consideradas iguais (ft²);• h = diferença de alturas (ft)• Ti = temperatura do ar interior à altura das aberturas de saída (°F)• Te= temperatura do ar exterior (°F)• 9,4 = constante de proporcionalidade, incluindo o valor
correspondente a 65% de efetividade das aberturas. • Para condições de escoamento entre a entrada e a saída não forem
favoráveis, a constante deve ser considerada 7,2.
Movimento do Ar em Razão da Diferença de Temperatura
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 20
• As equações indicadas acima se referem a aberturas de igual tamanho, pois nessa condição a vazão de ar é maior por unidade de área.
• Quando as áreas não forem iguais deve ser feita uma correção.
• A correção deve ser feita considerando a menor área de passagem.
• Um aumento de vazão deve ser obtido no gráfico.
• Esse valor deve ser adicionado a Qv
Movimento do Ar em Razão da Diferença de Temperatura
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 21
• Exemplo de correção: para uma relação de 2, o acréscimo de vazão será de 27%.
Combinação entre os Movimentos do Ar em Razão dos Efeitos do Vento e de Chaminé
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 22
• Calculam-se as vazões devidas a ação do vento e devidas à diferença de temperatura.
• Então somam-se as duas vazões (QT= Qt + Qv )
• Faz-se a relação Qt /QT
• Define-se o fator φ para correção de Qt
• A vazão total real é: QTr= φ.Qt
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 23
• Uma pequena fábrica medindo 30 x 10 x 5 m existem equipamentos dissipando calor a uma taxa de 3000 BTU/min.
• A temperatura exterior é de 26,7 °C (80°F) e a interior deve ser mantida a 32,8 °C (91°F)
• A área de entrada é de 7m² (75,32 ft²) e a das aberturas de saída 12 m² (129,19 ft²)
• O vento sopra perpendicularmente à fachada a uma velocidade de 3 km/h (50 m/min = 164 ft/min)
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 24
• PERGUNTA-SE
a) Qual é a vazão Q necessária para a remoção do calor gerado no ambiente?
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
c) Qual a vazão correspondente à combinação das duas?d) Qual a vazão total real?e) A vazão total real é suficiente para remover a quantidade de calor
produzida?
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 25
a) Qual é a vazão Q necessária para a remoção do calor gerado no ambiente?
A quantidade de calor a ser retirada do ambiente é dada por:
𝐶𝑟 = 𝑄. 𝐶𝑝. 𝜌. 60. (𝑇𝑖 − 𝑇𝑒)
Onde:Q = vazão (ft³/min) Cr = quantidade de calor a ser removida,Cp = calor específico a pressão constante (0,24 BTU/lb.°F)ρ = massa específica do ar (0,075 lb/ft³)
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 26
a) Qual é a vazão Q necessária para a remoção do calor gerado no ambiente?
Isolando Q
𝑄 =3000.60
0,24.0,075.60. (91 − 80)= 15151 𝑐𝑓𝑚
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 27
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
Qv = vazão devido ao efeito de vento
Vento perpendicular à parede - φ = 0,55
Menor área – A = 7 m² = 75,32 ft²
Velocidade do vento – v = 3 km/h = 164 ft/min (velocidade
definida, não média sazonal)
𝑄𝑣 = 𝜑 . 𝐴. 𝑣
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 28
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
Qv = vazão devido ao efeito de vento
𝑄𝑣 = 0,55 . 75,32.164 = 6.794 cfm
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 29
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
A razão entre as áreas de saída e entrada é
𝐴𝑠
𝐴𝑒=
129,12
75,32= 1,714
A correção de vazão é de 20%Portanto:
𝑄𝑣 = 1,20.6794 = 8153 cfm
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 30
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
Qt = vazão devido ao efeito de diferença de densidade
𝑄𝑐 = 9,4. 𝐴. ℎ. 𝑇𝑖 − 𝑇𝑒
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 31
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento e ao efeito de chaminé?
Qt = vazão devido ao efeito de diferença de densidade
𝑄𝑐 = 9,4.75,32. 3,28. 91 − 80 = 4.253𝑐𝑓𝑚
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 32
c) Qual a vazão correspondente à combinação das duas?
QT = Qv + Qt = 8153 + 4253 = 12406 cfm
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 33
d) Qual a vazão total real?
Razão entre a vazão devido a diferença de densidade e a vazão total é:
φ = 2,2
𝑄𝑇𝑟 = 2,2.4253 = 9357 𝑐𝑓𝑚
𝑄𝑡
𝑄𝑇=
4523
12406= 0,34
Efeito Combinado - Exercício
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 34
e) A vazão total real é suficiente para remover a quantidade de calor produzida?
A vazão requerida para remover o calor é: Q = 15151 cfm
A vazão real devido às ações do vento e da temperatura é: Q = 9357 cfm
Portanto há necessidade de um acréscimo na vazão de: Q = 5794 cfm
Portanto a vazão total real não é suficiente para remover a quantidade de calor gerada no interior do galpão.
REFERÊNCIAS
› Clezar, C.A., Nogueira, A.C.R.. Ventilação industrial. 2ª ed. Editora da UFSC, 2009
› 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. http://www.nla.pt/cfp/eficiencia.html#.U2mA7_ldWSp)
› http://www.colegiodearquitetos.com.br/
CLIMATIZAÇÃO - PROF. RAMÓN SILVA - 2014 35
top related