Monografia Sistema de Ventilação Em Ambiente Industrial

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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO

RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

Curso de Ps Graduao Lato Sensu em Engenharia Industrial

RGIS LEANDRO BORR

SISTEMA DE VENTILAO EM AMBIENTE INDUSTRIAL

Panambi

2013

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RGIS LEANDRO BORR


Monografia do Curso de Ps Graduao Lato Sensu em Engenharia Industrial apresentado como requisito parcial para obteno de ttulo de Especialista em Engenharia Industrial

Orientadora: Cristina Eliza Pozzobon

Panambi/RS

2013

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RGIS LEANDRO BORR


Monografia defendida e aprovada em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora

Banca examinadora

________________________________________

Prof. Cristina Eliza Pozzobon, Mestre - Orientador

________________________________________

Prof. Roger Schildt Hoffmann, Mestre

Panambi, 10 de Abril de 2013

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AGRADECIMENTOS

Dedico esse trabalho primeiramente a Deus, no qual sempre confiei e confio para atingir todas as metas na minha vida, sem ele nada seria, nem ser possvel. Posteriormente dedico aos meus colegas da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, onde atingi muitos objetivos profissionais, muitos deles seriam impossveis sem o companheirismo, amizade e apoio destas pessoas.

Dedico tambm a minha famlia, simplesmente a base de tudo que sou.

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RESUMO

A crescente exigncia em melhorar as condies do ambiente de trabalho e a necessidade de planejamento na estruturao das empresas justificam o desenvolvimento deste trabalho, que objetiva fornecer uma soluo para a ventilao industrial em um dos pavilhes da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, analisando a tipologia, os trabalhos executados e os equipamentos existentes dentro do ambiente em questo. Realizou-se o levantamento das caractersticas construtivas, relacionandoas aos sistemas e condies de ventilao industrial e conforto trmico a fim de proporcionar um nmero mnimo de trocas de ar recomendado pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas e melhorar os fatores ambientais relevantes. Com os resultados obtidos foi analisado o comportamento trmico do pavilho e concludo que no existem condies para que ocorra ventilao natural, sendo necessrio instalar equipamentos para insuflamento e exausto de ar, formando um sistema misto. Foi ento apresentada uma alternativa para a ventilao do ambiente, na forma de um projeto bsico com estimativas de custo para a aquisio dos equipamentos. Relata-se que tambm existem outras formas para reduzir a transmitncia trmica e o coeficiente de absoro da radiao solar no pavilho, reduzindo o acumulo de calor e a temperatura interna do ambiente. O trabalho fornece subsdios e condicionantes importantes para melhorias no projeto bsico do sistema de ventilao industrial, no somente do pavilho da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, mas tambm para outros pavilhes industriais. Palavras-chave: Condies; Troca de ar; Ventilao.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Casos tpicos de ventilao natural em galpes ............................................... 17 Figura 2: Fatores influenciadores no fluxo de ar em uma edificao .............................. 17 Figura 3: Ao do vento na ventilao de edificaes .................................................... 18 Figura 4: Movimentao do ar pelo efeito chamin ........................................................ 19 Figura 5: Correo para o caso de entradas/sadas .......................................................... 20 Figura 6: Correo dos efeitos combinados do vento e da diferena de temperatura ..... 20 Figura 7: Ao do vento e da diferena de temperatura em uma edificao ................... 21 Figura 8: Tipos de ventilao geral diluidora .................................................................. 22 Figura 9: Insuflao mecnica e exausto natural ........................................................... 23 Figura 10: Insuflao natural e exausto mecnica ......................................................... 24 Figura 11: Esquema de sistema misto de ventilao geral diluidora ............................... 24 Figura 12: Esquema de ventilao local exaustora .......................................................... 26 Figura 13: Zonas de bem estar para temperatura e velocidade do ar .............................. 28 Figura 14: Fatores geradores de calor em uma edificao .............................................. 30 Figura 15: Leiaute previsto para o pavilho para montagem de geradores ..................... 38 Figura 16: Foto do pavilho de montagem de geradores................................................. 39 Figura 17: Projeto arquitetnico do pavilho para montagem de geradores ................... 40 Figura 18: Pontes rolantes de 25 toneladas instaladas no pavilho de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda ............................... 45 Figura 19: Imagem ilustrativa de funcionamento de um exaustor elico........................ 54 Figura 20: Exemplos de aplicaes e instalaes de exaustores elicos ......................... 56 Figura 21: Desenho esquemtico de um exaustor elico ................................................ 56 Figura 22: Quantidade de extrao de ar, com relao ao tamanho do exaustor e da velocidade do vento ......................................................................................................... 57 Figura 23: Ventilador centrfugo ..................................................................................... 58 Figura 24: Ventilador axial .............................................................................................. 59 Figura 25: Velocidade mdia anual do vento .................................................................. 62 Figura 26: Imagem area da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda ...... 63 Figura 27: Padro de fluxo circulatrio da lateral por baixo, com sada por cima .......... 64 Figura 28: Instalao de exaustores elicos com dutos para elevao do rotor .............. 65 Figura 29: Vista isomtrica do pavilho com os equipamentos instalados ..................... 65

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Figura 30: Posicionamento dos ventiladores axiais no pavilho ..................................... 66 Figura 31: Vista superior parcial da instalao dos exaustores elicos ........................... 66 Figura 32: Posicionamento transversal dos exaustores elicos ....................................... 67

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LISTA DE QUADROS

Quadro1: Absortividade das cores e materiais ................................................................ 31 Quadro 2: Valores mdios da resistncia superficial interna e externa ........................... 32 Quadro 3: Radiao solar incidente em planos verticais e horizontais para o dia 22 de dezembro na latitude 30 Sul ........................................................................................... 32 Quadro 4: Fator solar para alguns tipos de superfcies transparentes.............................. 33 Quadro 5: Aquecimento devido a lmpadas acesas......................................................... 35 Quadro 6: Carga trmica devido a motores eltricos em operao contnua .................. 36 Quadro 7: Calor liberado por uma pessoa em Kcal/h ...................................................... 37 Quadro 8: Superfcies do pavilho de montagem de geradores sujeitas radiao ........ 41 Quadro 9: Valores de radiao mdia para planos verticais e horizontais ...................... 41 Quadro 10: Propriedades trmicas de telhas aluzinc ....................................................... 42 Quadro 11: Valores do fator solar para telhas translcidas ............................................. 42 Quadro 12: Cargas trmicas de insolao em cada uma das superfcies do pavilho ..... 42 Quadro 13: Cargas trmicas resultantes da conduo de calor em cada uma das superfcies do pavilho .................................................................................................... 43 Quadro 14: Trocas de ar/hora para ambientes ................................................................. 46 Quadro15: Custos mdios estimados para sistemas de ventilao e reduo de calor .... 52 Quadro 16: Modelos de ventiladores axiais da empresa Venticenter .............................. 60 Quadro 17: Modelos de exaustores elicos fabricados pela empresa FortVent .............. 61 Quadro 18: Relao entre aumento de temperatura e reduo na produtividade ............ 68 Quadro 19: Custo dos equipamentos propostos .............................................................. 69

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LISTA DE EQUAES

Equao 1: Vazo de ar atravs de aberturas sob a ao do vento .................................. 18 Equao 2: Vazo de ar devido a diferena de temperatura ............................................ 19 Equao 3: Fluxo de calor devido a insolao ................................................................ 31 Equao 4: Fluxo de calor devido a insolao em planos horizontais ............................ 32 Equao 5: Fluxo de calor devido a insolao em planos verticais................................. 32 Equao 6: Fluxo de calor em superfcies transparentes ................................................. 33 Equao 7: Carga trmica por conduo ......................................................................... 33 Equao 8: Calor produzido por motores eltricos ......................................................... 35

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LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas PCH Pequena Central Hidreltrica FCS Fator de calor solar U - Coeficiente global de transmisso de calor Vr Vento incidente na edificao A1 e A2 Aberturas voltadas para a ao dos ventos na edificao A3 e A4 Aberturas na parede oposta ao dos ventos na edificao Cp1 Coeficiente de presso na parece voltada para a ao dos ventos Cp2 - Coeficiente de presso na parede oposta incidncia dos ventos na edificao i Temperatura interna na edificao e Temperatura externa na edificao H1 Diferena de altura entre as aberturas inferiores e superiores

vQ - Vazo de ar devido ventilao natural - Fator adimensional para clculo da vazo de ar devido ao do vento

v - Velocidade do vento incidente na edificao

iQ - Vazo de ar que entra no ambiente

eQ - Vazo de ar que sai do ambiente Ps e Pr - Presso interna do ambiente Pe Presso no exterior do ambiente

tQ - Vazo de ar devido a diferena de temperatura

TQ - Soma das vazes devido a diferena de temperaturas e a ao dos ventos Coeficiente de absoro Emissividade

- Carga trmica devido insolao SF - Fator Solar

RS - Radiao solar incidente

SER - Resistncia superficial externa

Tsol-ar Temperatura equivalente

QS : Ganho de calor do motor

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P : Potncia do motor : Rendimento do motor

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SUMRIO

INTRODUO ............................................................................................................. 13 1 REVISO BIBLIOGRAFICA .................................................................................. 15 1.1 GENERALIDADES DA VENTILAO INDUSTRIAL ....................................... 15 1.2 TIPOS DE VENTILAO INDUSTRIAL .............................................................. 15 1.2.1 Ventilao natural ................................................................................................ 16 1.2.2 Ventilao geral .................................................................................................... 21 1.2.3 Ventilao local exaustora ................................................................................... 25 1.3 CONFORTO TRMICO ........................................................................................... 26 1.3.1 Definies ............................................................................................................... 26 1.3.2 Movimento do ar e efeitos sobre o conforto trmico ......................................... 27 1.4 FATORES GERADORES DE CALOR EM UMA EDIFICAO ......................... 29 1.4.1 Insolao sobre os vidros, paredes externas e coberturas ................................ 30

1.4.2 Calor sensvel devido conduo pelas paredes, pisos, tetos e vidros ............. 33 1.4.3 Calores sensvel e latente decorrentes da infiltrao do ar exterior pelas portas e janelas .............................................................................................................. 34 1.4.4 Calor sensvel correspondente carga de energia eltrica dissipada no recinto nos aparelhos de iluminao e acessrios ....................................................... 34 1.4.5 Calor sensvel devido a motores eltricos ........................................................... 35 1.4.6 Calor liberado por uma pessoa ........................................................................... 35 2 CARACTERIZAO DO ESTUDO DE CASO PARA O PAVILHO DE MONTAGEM DE GERADORES ............................................................................... 38 2.1 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS ............................................................... 38 2.2 CARGA TRMICA E TROCAS DE AR ................................................................. 39 2.2.1 Carga trmica devido insolao ....................................................................... 40 2.2.2 Carga trmica devido conduo ....................................................................... 43 2.2.3 Carga trmica devido s pessoas ......................................................................... 43 2.2.4 Carga trmica devido aos motores eltricos....................................................... 43 2.3 AVALIAO DAS CONDIES DE VENTILAO ATUAIS .......................... 44 3 PROPOSTA DE SISTEMA DE VENTILAO ................................................... 47 3.1 POSSIBILIDADES DE SOLUO ......................................................................... 47 3.1.1 Sistema com ventiladores e exaustores ............................................................... 48

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3.1.2 Construo de aberturas para entrada e sadas de ar ...................................... 48 3.1.3 Sistema de insuflamento ....................................................................................... 49 3.1.4 Revestimento de teto ............................................................................................. 49 3.1.5 Resfriamento evaporativo por nvoas ................................................................ 50 3.1.6 Resfriamento evaporativo .................................................................................... 50 3.2 LIMITAES ........................................................................................................... 51 3.3 CONCEPO ADEQUADA AO CASO ................................................................. 52 3.4 PROJETO BSICO PARA IMPLANTAO DA SOLUO .............................. 53 3.4.1 Exaustores elicos ................................................................................................. 54 3.4.2 Posicionamento e instalao dos equipamentos ................................................. 57 3.4.3 Taxa de renovao para o pavilho .................................................................... 59 3.4.4 Especificao dos equipamentos ......................................................................... 60 3.4.5 Posicionamento e instalao dos equipamentos ................................................. 59 3.5 ESTUDO DE CUSTO ............................................................................................... 68 CONCLUSO ................................................................................................................ 70 REFERNCIAS ............................................................................................................ 72

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INTRODUO

A empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, localizada em Iju/RS, atua na fabricao de mquinas e equipamentos para pequenas centrais hidreltricas. Esta empresa recentemente instalou um pavilho para fabricao e montagem de geradores que, aos poucos, est sendo equipado para tal; porm sabe-se que a ventilao dentro deste pavilho absolutamente ineficaz, pois no h sistema exaustor, diluidor e nenhuma condio para que ocorra ventilao natural no ambiente em questo.

Para que exista ventilao natural nos ambientes necessrio dispor de entradas e sadas de ar devidamente projetadas e construdas para que ocorra movimentao deste ar e consequentemente a renovao dentro do ambiente. A no existncia destas condies impede que haja uma taxa de ventilao natural ou troca de calor por efeito chamin, ocasionando sensao de desconforto devido gerao e acmulo do calor e de pequenas partculas de poeira.

O pavilho para montagem de geradores na empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda foi projetado e construdo sem observar estas condies necessrias existncia de algum tipo de ventilao. Deste modo, ocorrem frequentes reclamaes dos trabalhadores que precisam executar suas atividades e isto gera a justificativa para o estudo, seguido de um projeto para implantao do sistema de ventilao neste referido ambiente.

Diante disso, a arquitetura e a engenharia revelam-se importantes neste estudo, que se inicia no planejamento e ordenao das necessidades bsicas e passa pela preocupao com fatores que envolvem o conforto ambiental e que, consequentemente, se somam ao meio ambiente produtivo. Nesse sentido, as condies ambientais so importantes e influenciam diretamente o desempenho do trabalho que, se realizado sob temperaturas extremas, pode afetar o organismo humano.

Para este estudo de caso, objetiva-se comprovar tal ineficincia de ventilao citada e esclarecer os motivos pelos quais os trabalhadores esto insatisfeitos com seu ambiente de trabalho na empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda. Para isso so comparadas as variveis ambientais e pessoais a padres determinados pelas normas j existentes, dimensionado e projetado um sistema de ventilao para o ambiente em questo de modo que a relao entre entrada e sada de ar possibilitem atingir um nmero mnimo de trocas de ar/hora recomendado pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas, estabelecida em onze para ambientes com caractersticas de oficina.

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Portanto, a anlise correta das condies atuais da ventilao existente no ambiente, o dimensionamento, o projeto adequado e a implantao de um sistema de ventilao resultar em um ambiente menos insalubre, aumentando a satisfao dos trabalhadores e consequentemente o rendimento na produo, pois isto propiciar ao ambiente um atendimento a nveis indicados de conforto trmico para os trabalhadores, j que as exigncias referentes ao meio ambiente e ao homem como mo de obra essencial produo vem crescendo consideravelmente e isto no deve ser diferente nesta empresa.

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1 REVISO BIBLIOGRAFICA

1.1 GENERALIDADES DA VENTILAO INDUSTRIAL

A ventilao tem um significado muito simples: deslocar o ar. A finalidade deste deslocamento, que pode ser natural ou mecnico, retirar ou fornecer ar para um ambiente, ocasionando uma renovao no mesmo. A ventilao Industrial entendida como a operao realizada para controlar a temperatura, a distribuio do ar, a umidade e eliminar agentes poluidores do ambiente, tais como gases, vapores, poeiras, fumos, nvoas, microrganismos e odores, designados por contaminantes ou poluentes (MACINTYRE, 1990).

Para ser possvel um bom sistema de ventilao industrial necessrio identificar tcnicas de controle das correntes de ar a serem introduzidas ou retiradas de um recinto afim de mant-lo salubre, com o mnimo de perdas de energia. Existe uma diferena fundamental entre manter o bem estar em uma repartio pblica (somente escritrios) e uma instalao industrial. Numa instalao industrial a ventilao do ambiente, tem por finalidade o controle das concentraes de contaminantes e poluentes das condies trmicas e, na maioria dos casos, ambas. A ventilao neste caso pode consistir em passar simplesmente uma corrente de ar exterior, supostamente no contaminada, ou melhor, no poluda, pelo interior do recinto diminuindo assim a concentrao do poluente, ou contaminante, a uma taxa aceitvel pelo organismo humano.

Importante constar que a ventilao industrial deve atender no apenas o interior das fbricas, mas tambm dispor de artifcios que impeam que os contaminantes ou poluentes sejam lanados na atmosfera e venham a contaminar o ar, ameaando a sade da populao das vizinhanas.

1.2 TIPOS DE VENTILAO INDUSTRIAL

Para classificar os sistemas de ventilao necessrio levar em considerao a finalidade a que se destinam (MACINTYRE,1990). As finalidades da ventilao podem ento ser:

a) Ventilao para a manuteno do conforto trmico: restabelece as condies atmosfricas num ambiente alterado pela presena do homem, refrigera o ambiente no vero; aquece o ambiente no inverno.

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b) Ventilao para a manuteno da sade e segurana do homem: reduz concentraes no ar de gases, vapores, partculas em geral, nocivas ao homem, at que baixe a nveis compatveis com a sade, mantm concentraes de gases, vapores e poeiras, inflamveis ou explosivos fora das faixas de inflamabilidade ou explosividade.

c) Ventilao para a conservao de materiais e equipamentos: reduz o aquecimento de motores eltricos, mquinas, armazns ventilados com o fim de evitar deteriorao.

Os tipos de sistemas de ventilao que visam atender as finalidades acima descritas so:

1 - Ventilao natural;

2 - Ventilao geral;

3 - Ventilao local exaustora.

1.2.1 Ventilao natural

A ventilao natural o movimento de ar num ambiente provocado pelos agentes fsicos, presso dinmica e temperatura, podendo ser controlado por meio de aberturas no teto, nas laterais e no piso, conforme pode visualizar na Figura 1. o mtodo mais antigo e comum de ventilao devido ao baixo custo inicial e nenhum consumo de energia, entretanto enfrenta inmeras limitaes por depender de foras naturais para regular o clima interno de uma edificao por meio de uma troca de ar controlada pelas aberturas.

O fluxo de ar que entra ou sai de um edifcio por ventilao natural depende dos seguintes fatores, esquematizados na Figura 2:

- Movimento de ar devido ao do vento; - Movimento de ar devido diferena de temperaturas; - Movimento de ar pela ao combinada do vento e da diferena de temperaturas. Para movimentao de ar a partir da ao do vento devem-se projetar as aberturas de

entrada do vento voltadas para o lado dos ventos predominantes (zona de presso positiva). As sadas de ar devem ser colocadas em regies de baixa presso exterior (MACINTYRE, 1990), como por exemplo:

- Nas paredes laterais fachada, que receba ao dos ventos predominantes; - Na parede oposta quela que recebe a ao dos ventos predominantes.

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As sadas podem consistir em lanternins ventiladas, colocados em locais dos telhados e coberturas onde a presso mais baixa, e consequentemente a velocidade do vento maior.

Figura 1: Casos tpicos de ventilao natural em galpes

Fonte: Macintyre,1990

Figura 2: Fatores influenciadores no fluxo de ar em uma edificao (a) Somente vento; (b) Somente diferena de temperatura; (c) Vento e diferena de temperatura juntos

Fonte: pcc261.pcc.usp.br, acesso em 28/02/2012

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As condies do vento no so sempre as mesmas, variando em intensidade e direo ao longo do ano e mesmo durante as 24 horas dirias. Por isso, a ventilao natural pela ao do vento no oferece garantias de uniformidade, o que no invalida sua aplicao em muitos casos, desde que o ar interno no contenha poluentes. Conhecendo-se a velocidade mdia sazonal dos ventos locais e adotando-se 50% de seu valor como base para clculo, pode-se determinar a vazo Qv de ar que entra em um recinto atravs de aberturas de rea total A quando a velocidade do vento for igual a v. Para o clculo de Qv, Macintyre usa a Equao 1 a seguir:

vAQv ..= (1)

Qv dado em cfm; rea dada em p; A velocidade do vento dada em ps/min.

O fator adimensional e considerado entre 0,5 e 0,6 se os ventos forem perpendiculares s aberturas e 0,25 e 0,35 se os ventos forem diagonais s aberturas.

Na Figura 3 segue uma exemplificao da movimentao de ar simples ao do vento.

Figura 3: Ao do vento na ventilao de edificaes

Fonte: Macintyre,1990

Se for considerada apenas a diferena de temperaturas para a movimentao do ar, a menor densidade do ar quente faz com que o mesmo se eleve e tenda a escapar por aberturas colocadas nas partes elevadas, em lanternins etc, conforme Figura 4. Esse escoamento se

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realiza pelo chamado efeito de chamin e proporciona uma vazo dada por (MACINTYRE,1990):

).(..4,9 1 eit HAQ = (2)

Onde:

tQ - Vazo de ar devido diferena de temperatura (cfm); A - rea livre das sadas de ar (p);

1H - Diferena de altura entre as aberturas de entrada e de sada (p); 9,4 Constante de proporcionalidade, incluindo o valor correspondente a 65% para

levar em conta a efetividade das aberturas. Deve-se reduzir este valor para 50% (a constante passa a ser 7,2) se as condies de escoamento entre a entrada e a sada no forem favorveis.

Figura 4: Movimentao do ar pelo efeito chamin

Fonte: arkideias.com, acesso em 28/02/2012

A Equao 1 trata de uma movimentao onde as reas de entrada e sada de ar so iguais, e desta forma, onde acontece o maior eficincia do sistema. Se houver uma diferena entre as reas de entrada e sada de ar, necessrio corrigir o calculo considerando o grfico da Figura 5. Faz-se o clculo, considerando-se a menor das reas de passagem do ar, e acrescenta-se um aumento de vazo.

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Figura 5: Correo para o caso de entradas/sadas

Fonte: Macintyre, 1990

No caso da movimentao de ar pelo efeito combinado da ao do vento e pelo efeito chamin, calculam-se as vazes devidas ao do vento e devidas diferena de

temperaturas. Somam-se as duas vazes e obtm-se TQ , acha-se a relao entre tQ (vazo produzida pela diferena de temperatura) e a soma TQ . Verificando-se no grfico da Figura 6 com esse valor da relao, acha-se o fator pelo qual se deve multiplicar a vazo devida ao efeito de temperatura para se obter a vazo real dos dois efeitos combinados.

Figura 6: Correo dos efeitos combinados do vento e da diferena de temperatura


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importante ressaltar que qualquer situao de ventilao natural deve ser considerada j na concepo arquitetnica, baseando-se em alguns fatores e exigncias de projeto tais como diferena entre presses existentes no interior e no exterior do prdio, resistncia oferecida passagem do ar pelas aberturas, superfcie iluminante natural do ambiente, rea de ventilao natural e diferena de elevao entre altura mdia das tomadas e das sadas de ar.

Na Figura 7 a seguir, uma exemplificao do movimento do ar pelo efeito combinado.

Figura 7: Ao do vento e da diferena de temperatura em uma edificao

Fonte: Bortolaia, 2012

Quando no for possvel adotar o sistema de ventilao natural, seja pelas caractersticas das atividades, presena de poluentes, exigncia de que o ambiente seja fechado, seja por imposio arquitetnica que no aceite lanternins e outras aberturas, deve-se adotar a ventilao mecnica.

1.2.2 Ventilao geral

Um sistema de ventilao geral combina a ventilao natural e a exausto mecnica, proporcionando uma troca de ar constante, um fluxo laminar suave, um ambiente limpo e uma queda de temperatura considervel. um dos mtodos disponveis para controle de um ambiente ocupacional. Que consiste em movimentar o ar num ambiente atravs de ventiladores, tambm chamada ventilao mecnica.

Um ventilador pode insuflar ar num ambiente, tomando ar externo, ou exaurir ar desse mesmo ambiente para o exterior. Quando um ventilador funciona no sentido de exaurir ar de um ambiente e comumente chamado de exaustor. Num ambiente, a presso atmosfrica

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comum, a insuflao e a exausto provocam uma pequena variao da presso (considerada desprezvel). Dessa forma, a insuflao chamada de presso positiva e a exausto de presso negativa.

A ventilao geral pode ser fornecida pelos seguintes mtodos (MACINTYRE,1990): a) Insuflao mecnica e exausto natural; b) Insuflao natural e exausto mecnica; c) Insuflao e exausto mecnica.

A Figura 8 ilustra as trs possibilidades de ventilao geral.

Figura 8: Tipos de ventilao Geral diluidora: (a) Insuflamento; (b) Exausto; (c) Misto


A insuflao mecnica consiste em um sistema onde ventiladores enviam ar exterior para o interior do ambiente ocasionando um diferencial de presso (presso no interior torna-se maior do que externamente). Este diferencial de presso fora o ar a sair pelas aberturas existentes no ambiente conforme Figura 9, permitindo um bom controle da incidncia de poluentes e um melhor controle da pureza do ar insuflado do que no caso da ventilao natural.

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Nas aberturas para tomada de ar exterior deve-se garantir a impossibilidade de penetrao de corpos estranhos e animais, por meio de telas, e de gua de chuva, construindo platibandas, marquises etc. Prev-se, quando necessrio, a instalao de filtros adequados para a tomada de ar exterior, escolhidos em funo das condies estabelecidas para o ambiente.

Figura 9: Insuflao mecnica e exausto natural


Na insuflao natural e exausto mecnica, um ou mais exaustores removem o ar do recinto para o exterior mecanicamente, consequentemente, a presso no interior torna-se mais

baixa que a exterior devido a essa exausto e estabelece-se um fluxo de ar do exterior para o interior. Isto evita que o ar contaminado do ambiente em questo passe para recintos vizinhos, mas permite que, eventualmente, ocorra o contrrio.

Embora em geral tenha menor custo que a insuflao mecnica, esse sistema no permite um controle adequado da qualidade do ar que penetra no recinto, salvo se forem utilizados filtros nas entradas de ar, sendo necessrio tambm garantir a impossibilidade de penetrao de corpos estranhos, insetos e gua de chuva.

No caso de o ventilador exaustor ser do tipo axial, dever ser localizado na parede oposta de admisso de ar e em nvel o mais alto possvel em relao ao piso, conforme Figura 10. Quando no for possvel a utilizao da parede oposta da admisso do ar, deve-se considerar a utilizao de redes de dutos.

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Figura 10: Insuflao natural e exausto mecnica


No sistema misto, h ventiladores que insuflam o ar e ventiladores que removem o ar do recinto, conforme Figura 11, colocados diretamente, ou atuando atravs de sistemas de dutos. Consegue-se assim, um maior controle da ventilao tanto em relao qualidade do ar que entra, quanto distribuio do mesmo no ambiente. Trata-se, portanto, de uma combinao de ventilao por insuflamento e por exausto.

Figura 11: Esquema de sistema misto de ventilao Geral diluidora


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Tratando-se de um sistema mais dispendioso que os anteriores, o sistema misto, evidentemente, s deve ser adotado quando a ventilao no puder ser resolvida satisfatoriamente por um deles isoladamente.

Pode-se, escolhendo adequadamente os ventiladores, conseguir que a presso no recinto seja maior, igual ou menor que a reinante no exterior. A instalao de insuflao e exausto mecnicas em sua forma mais completa pode permitir a captao do ar em local no-poludo, realizar a filtragem do mesmo, caso necessrio, e realizar o insuflamento em "bocais" dispostas convenientemente ao longo de um ou mais dutos.

1.2.3 Ventilao local exaustora

A ventilao local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases, vapores ou poeiras txicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho.

A ventilao de operaes, processos e equipamentos, dos quais emanam poluentes para o ambiente, uma importante medida de controle de riscos. De forma indireta, a ventilao local exaustora tambm influi no bem-estar, na eficincia e na segurana do trabalhador, por exemplo, retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam. Tambm no que se refere ao controle da poluio do ar da comunidade, a ventilao local exaustora tem papel importante. A fim de que os poluentes emitidos por uma fonte possam ser tratados em um equipamento de controle de poluentes (filtros, lavadores, etc.), eles tm de ser captados e conduzidos a esses equipamentos, e isso, em grande nmero de casos, realizado por esse sistema de ventilao. Desta forma parece que a ventilao local mais eficiente, na prtica porm, nem sempre possvel aplic-la.

Um sistema de ventilao local exaustora deve ser projetado dentro dos princpios de engenharia, de maneira a se obter maior eficincia com menor custo possvel. Por outro lado, na maioria dos casos, o objetivo desse sistema a proteo da sade do homem. Assim, este fator deve ser considerado em primeiro lugar, e todos os demais devem estar condicionados a ele. Muitas vezes, a instalao de um sistema de ventilao local exaustora, embora bem dimensionada, pode apresentar falhas que a torne inoperante, pela no observncia de regras bsicas na captao de poluentes na fonte.

Um esquema comum de instalao de um sistema de ventilao local exaustora pode ser visualizado na Figura 12.

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Figura 12: Esquema de ventilao Local exaustora


1.3 CONFORTO TRMICO

1.3.1 Definies

O conforto trmico pode ser visto e analisado do ponto de vista pessoal e do ponto de vista ambiental (LAMBERTS, 2002). No primeiro caso, a anlise feita sob a tica do indivduo, inserido num ambiente qualquer, verificando-se se ele est confortvel com relao sua sensao trmica. Com relao ao ambiente, os estudos de conforto indicam o estado trmico necessrio, com relao s suas variveis fsicas, para que um maior nmero de pessoas possa estar confortvel com relao ao calor gerado pelo recinto.

O conforto trmico pode ser considerado como uma condio da mente que expressa satisfao com o ambiente trmico. Este conforto trmico obtido atravs de trocas trmicas que dependem de vrios fatores, ambientais ou humanos, governados por processos fsicos, como conveco, radiao e, eventualmente, conduo.

O estudo do Conforto Trmico tem como objetivo diagnosticar e analisar as condies de um ambiente, de modo que se possam obter as condies trmicas adequadas ocupao humana e s atividades desempenhadas. A importncia do estudo do conforto trmico est baseada em trs aspectos:

a) A satisfao do homem ou seu bem estar;

27

b) O desempenho humano; c) A conservao da energia; Como o conforto trmico envolve variveis fsicas ou ambientais e tambm variveis

subjetivas ou pessoais, no possvel que um grupo de pessoas sujeitas ao mesmo ambiente, ao mesmo tempo, esteja totalmente satisfeito com as condies trmicas do mesmo, devido s caractersticas individuais de cada um.

1.3.2 Movimento do ar e efeitos sobre o conforto trmico

O movimento do ar tem por efeito: a) acelerar a perda de calor por conveco; b) auxiliar o corpo a dissipar o calor fornecido por conduo na camada de ar

superficial da pele; c) auxiliar a perda de calor por transpirao, permitindo ao homem suportar

temperaturas at certo ponto elevadas. O corpo humano possibilita uma permanente eliminao do excesso de calor formado,

o que ocorre atravs da pele, e esta eliminao faz-se medida e to rapidamente quanto o calor vai sendo produzido. necessrio que isto acontea para que a temperatura do corpo no se eleve a ponto de ameaar o organismo. Quando a temperatura em um ambiente local baixa, a taxa de perda de calor do corpo maior do que se a temperatura ambiente for elevada.

Conhecidamente o movimento do ar alivia a sensao de calor, uma vez que o mesmo abaixa a temperatura da pele. O ar em movimento favorece a transferncia atravs da pele, de modo a eliminar o calor produzido pelo corpo ou adquirido pelo mesmo em consequncia do calor reinante no ambiente. Para que, em um clima tropical, seja possvel trabalhar em condies ambientais necessrias primordialmente sade e secundariamente produtividade, deve-se procurar atender a condies adequadas de ventilao.

Deste modo, fica claro que o problema da ventilao industrial no se relaciona apenas com a remoo de substncias nocivas ao organismo, as quais possam encontrar-se no ar. preciso atentar para o fato de que condies ambientais adversas de calor, traduzidas por uma temperatura e grau de umidade elevados ou uma baixa umidade do ar e baixa temperatura, podem, em prazo maior ou menor, minar e abalar a resistncia do organismo, favorecendo o estabelecimento de uma srie de doenas.

28

Com a incidncia de correntes de ar sobre a pele, a perda de calor por evaporao aumenta. Desde que o ar do ambiente no esteja excessivamente mida, e, evidentemente, no esteja saturado, um movimento de ar, com certa velocidade, conseguir evaporar o suor sobre a pele mais rapidamente do que o mesmo est sendo produzido, conduzindo a uma sensao de certo bem-estar.

O movimento do ar necessrio no somente para remover o calor por evaporao, mas tambm para controlar a intensidade da transpirao. Uma transpirao excessiva debilita o organismo humano, principalmente devido perda de sais minerais. At mesmo em temperaturas moderadas conveniente provocar-se um certo movimento de ar para acelerar a perda de calor do corpo por conveco, de modo a reduzir a transpirao.

O grfico da Figura 13 mostra a zona de bem-estar considerando a temperatura do ar local e sua velocidade. Este grfico no considera porm a umidade relativa do ar no recinto.

Figura 13: Zonas de bem estar para temperatura e velocidade do ar


A umidade relativa convencionalmente denotada em porcentagem. Em outras palavras pode se dizer que umidade relativa do ar a relao entre a quantidade de gua existente no ar (umidade absoluta) e a quantidade mxima que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturao).

Se o ar se encontrar com elevada umidade, mesmo que se aplique ventilao com velocidade considervel, no ser possvel conseguir a evaporao nas condies necessrias.

29

O conforto ambiental s se tomar possvel com a remoo da umidade do ar, e esta remoo constitui um dos objetivos bsicos das instalaes de ar condicionado, embora em certos casos de ventilao industrial tambm se aplique. Para uma umidade relativa do ar moderada, pode-se ter uma idia do bem-estar proporcionado pelo ar em movimento comparando e exprimindo seu efeito em funo da diminuio da temperatura do ar (medida com o termmetro de bulbo seco) que produziria o mesmo efeito refrescante caso este estivesse calmo.

Assim, se o ar ambiente se deslocar, por exemplo, a uma velocidade de 2,2 m/s em contato com a pele, produzir o mesmo efeito que o ar "parado" com uma temperatura de 5 C mais baixa que a do ambiente. Segundo a ABNT NBR 6401 NB 10, para ambientes "normais" a velocidade do ar em determinadas zonas nos recintos deve estar compreendida entre 1,5 e 15 m/minuto.

1.4 FATORES QUE PROPICIAM TRANSFERNCIA E LIBERAO DE CALOR PARA O INTERIOR DE UMA EDIFICAO

Para um clculo rigoroso de um sistema de ventilao visando conforto trmico, deve-se conhecer a carga trmica do ambiente em questo. Denomina-se carga trmica ao calor (sensvel ou latente) a ser fornecido ou extrado do ar, por unidade de tempo, para manter no recinto as condies desejadas.

A carga trmica, normalmente, varia com o tempo, pois os fatores que nela influem: temperatura externa, insolao e nmero de pessoas variam ao longo do dia.

O ganho de calor que transmitido para o ambiente devido aos seguintes fatores (MACINTYRE, 1990):

Radiao solar atravs de superfcies transparentes tais como vidros das janelas;

Conduo de calor atravs das paredes externas e telhados;

Conduo de calor atravs das paredes internas, divisrias, tetos e pisos;

Calor gerado dentro do ambiente pelos ocupantes, luzes, equipamentos, desenvolvimento de processos ou qualquer outra fonte geradora de calor;

Calor proveniente da ventilao (ar exterior) e infiltrao de ar exterior; Calor gerado por outras fontes.

30

Na Figura 14, uma imagem simplificada dos fatores que propiciam o aumento da carga trmica em um ambiente.

Figura 14: Fatores que propiciam o aumento da carga trmica em uma edificao

Fonte: Stoecker, 1985

1.4.1 Insolao sobre os vidros, paredes externas e coberturas

O sol incidindo sobre uma edificao representa sempre certo ganho de calor (energia), que ser funo da intensidade da radiao incidente e das caractersticas trmicas das superfcies externas desta edificao.

A insolao varia conforme os seguintes fatores:

Tipo da superfcie;

Constituio do material da superfcie;

rea til; Orientao solar;

Sombreamento existente;

Estao do ano.

De acordo com Frota; Schiffer (2000), os elementos da edificao, quando expostos aos raios solares, diretos ou difusos, ambos com radiao de alta temperatura, podem ser classificados em opacos e transparentes ou translcidos. Nos materiais dos fechamentos

31

opacos, a radiao incidente ter parte absorvida e outra parte refletida. Nesses casos, os valores dependero da refletividade e da absortividade de cada material utilizado. Os materiais de construo possuem uma capacidade de absoro em funo de sua cor, por isso, alguns materiais absorvem mais a radiao solar que outros.

A energia radiante absorvida se transforma em energia trmica ou calor; a refletida no sofre modificao alguma. Desta forma, a radiao solar includa no clculo do fluxo de calor atravs de uma temperatura equivalente ou, como comumente chamada, temperatura sol-ar. Verificamos atravs da Equao 3, dada pelas regras da transferncia de calor para o clculo de cargas trmicas, conforme LAMBERTS et all (1997).

( )iARSOLTAU = .. (3)

Onde: A : rea de exposio, m

No Quadro 1 a seguir, pode-se observar a absortividade dos materiais em funo da cor.

Quadro1: Absortividade das cores e materiais Tipo de Superficie

Chapa de alumnio (nova e brilhante) 0,005

Chapa de alumnio (oxidada) 0,15

Chapa de ao galvanizada (nova e brilhante) 0,25

Caiao nova 0,12/0,15

Concreto aparente 0,65/0,80

Telha de barro 0,75/0,80

Tijolo aparente 0,65/0,80

Reboco claro 0,30/0,50

Revestimento asfltico 0,85/0,98

Vidro comum de janela Transparente

Pintura: - branca 0,20

- amarela 0,30

- verde claro 0,40

- "aluminio" 0,40

- verde escuro 0,70

- vermelha 0,74

- preta 0,97 Fonte: Projeto de Norma da ABNT 02:135.07-002 (1998)

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A temperatura sol-ar (Tsol-ar) representa o efeito combinado da radiao solar incidente no fechamento e dos intercmbios de energia por radiao e conveco entre a superfcie e o meio envolvente; nestes processos intervm o coeficiente de absoro () e a emissividade () do material.

Para planos horizontais (coberturas), esta carga trmica fica dada pela Equao 4.

( )iSEe RRSAU += 4.... (4)

Os valores mdios da resistncia superficial externa so dados pelo Quadro 2.

Quadro 2: Valores mdios da resistncia superficial interna e externa

Fonte: Projeto 02:135.07-001/2 da Associao Brasileira de Normas tcnicas Para planos verticais (paredes), a Equao 5 descreve o fluxo de calor.

( )iSEe RRSAU += .... (5)

A radiao solar incidente, segundo FROTA & SCHIFFER (1995) dada pelo Quadro 3. Estes dados podem ser obtidos no programa Radiasol (www.solar.ufrgs.br)

Quadro 3: Radiao solar incidente em planos verticais e horizontais para o dia 22 de dezembro na latitude 30 Sul

Orientao Radiao Solar (W/m)

6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h

Sul 142 188 143 78 63 68 65 68 63 78 143 188 142

Sudeste 330 563 586 502 345 116 62 688 63 58 50 43 25

Leste 340 633 715 667 517 309 65 68 63 58 50 43 25

Nordeste 165 357 456 475 422 311 146 68 63 58 50 43 25

Norte 25 43 50 58 117 170 179 170 117 58 50 43 25

Noroeste 25 43 50 58 63 68 146 311 422 475 456 357 165

Oeste 25 43 50 58 63 68 65 309 517 667 715 633 340

Sudoeste 25 43 50 58 63 68 65 116 345 502 586 563 330

Horizontal 114 345 588 804 985 1099 1134 1099 985 804 588 345 114 Fonte: Frota & Schiffer,1995

33

Para as superfcies transparentes, inclui-se um fator denominado fator solar. Este fator representa a razo entre a quantidade de radiao solar que atravessa e a que incide uma superfcie.

O Quadro 4 apresenta o fator solar para alguns tipos de superfcies transparentes.

Deste modo, a Equao do fluxo de calor dado pela Equao 6.

( ) )..( int RSFTTUA Sext += (6)

Quadro 4: Fator solar para alguns tipos de superfcies transparentes Supefcies transparentes Fs

Vidros Transparente (simples) 3 mm 0,87

Transparente (simples) 6 mm 0,83

Transparente (duplo) 3 mm 0,75

Cinza (fum) 3 mm 0,72

Cinza (fum) 6 mm 0,6

Verde 3 mm 0,72

Verde 6 mm 0,6

Refletivo 3 mm 0,26-0,37

Pelculas Reflexiva 0,25-0,50

Absorvente 0,40-0,50

Acrlico Claro 0,85

Cinza ou bronze 0,64

Reflexivo 0,18

Policarbonato Claro 0,85

Cinza ou Bronze 0,64

Domos Claro 0,7

Translcido 0,4

Tijolo de vidro 0,56 Fonte: Lamberts et all, 1997

1.4.2 Calor sensvel devido conduo pelas paredes, pisos, tetos e vidros

Esta carga trmica de calor sensvel devido penetrao do calor pode ser calculada pela Equao 7:

).(. iep AUC = (7)

34

Onde: A = rea das paredes, piso ou teto (m);

ie = Diferena de temperatura externa interna

1.4.3 Calores sensvel e latente decorrentes da infiltrao do ar exterior pelas portas e janelas

O movimento do ar exterior ao recinto possibilita a sua penetrao atravs das frestas

nas portas, janelas ou outras aberturas. Tal penetrao adiciona carga trmica sensvel ou latente. Embora essa carga no possa ser calculada com preciso, h dois mtodos que

permitem a sua estimativa: o mtodo da troca de ar e o mtodo das frestas. No mtodo da troca de ar se supe a troca de ar por hora dos recintos, de acordo com o

nmero de janelas. Trocar o ar significa renovar todo o ar contido no ambiente por hora. Geralmente no condicionamento de ar procura-se manter positiva a presso dentro do

recinto. Para a presso ser positiva na sala faz-se a vazo de ar externo, VE igual a maior das

duas parcelas:

- ar exterior para renovao;

- infiltraes pelas frestas, portas e exausto se houver.

Neste caso, quando no recinto a presso do ar superior exterior, no h penetrao do ar de fora e essa parcela pode ser desprezada.

1.4.4 Calor sensvel correspondente carga de energia eltrica dissipada no recinto nos aparelhos de iluminao e acessrios

A carga trmica gerada por aparelhos de iluminao uma funo da potncia dissipada pelas lmpadas e pelos reatores (quando se tratar de iluminao fluorescente). Pode-se calcular a potncia dissipada (w/m) por unidade de rea de piso do recinto, em funo do ndice de iluminao que dever ser previsto para o mesmo e a natureza do trabalho a ser

executado, cujo grau de preciso influencia o nvel de iluminao exigido (MACINTYRE, 1990). Entretanto comum e simplificado obter o clculo da energia dissipada pelas lmpadas, adotando os valores do Quadro 5.

35

Quadro 5: Aquecimento devido a lmpadas acesas Tipo Calor emitido (Kcal/h)

Incandescente Potncia total em Watts x 0,875 Fluorescente Potncia total em Watts x 0,875 x 1,26


Deve-se levar em conta, no clculo da carga trmica, que nem sempre todas as lmpadas esto ligadas na hora que se tomou por base para o clculo; geralmente na hora em

que a carga trmica de insolao mxima, muitas lmpadas podem estar desligadas.

1.4.5 Calor sensvel devido a motores eltricos

Os motores eltricos, quer estejam dentro do recinto, em qualquer ponto do fluxo de ar ou mesmo nos ventiladores, adicionam carga trmica sensvel ao sistema devido s perdas nos

enrolamentos. preciso levar em conta se o motor est sempre em funcionamento ou se a sua utilizao apenas espordica.

Este calor produzido pelos motores pode ser calculado conforme Equao 8 (ftp.demec.ufpr.br, acesso em 30/11/2012).

733.

= PPQS (8)

Quando h motores de diversas potncias funcionando no recinto, pode-se calcular o calor dissipado multiplicando a potncia total expressa em HP por 2800 para se obter o calor em Btu/h (MACINTYRE, 1990). Para um clculo mais preciso, deve-se adotar os dados contidos no Quadro 6.

1.4.6 Calor liberado por uma pessoa

Todo ser humano emite calor latente e calor sensvel, que variam conforme esteja o indivduo em repouso ou em atividade, Macyntire (1990), d os valores do calor liberado pela pessoas em funo da temperatura e da atividade, conforme Quadro 7.

A quantidade de calor a extrair do recinto corresponde que foi proporcionada pelo calor sensvel liberado.

36

Quadro 6: Carga trmica devido a motores eltricos em operao contnua Localizao do equipamento com relao ao ambiente

Potncia (hp) Rendimento do motor a plena

carga (%)

Motor e mquina dentro (hp x 254500)/

Motor fora e mquina

dentro hp x 2545

Motor dentro e mquina fora hp

x 25454(100%)/

Btu/h (1 Btu/h = 0,252 Kcal/h)

0,05 40 320 130 190

0,08 49 430 210 220

0,12 55 580 320 260

0,16 60 710 430 280

0,25 64 1000 640 360

0,33 66 1290 850 440

0,5 70 1820 1280 540

0,75 72 2680 1930 750

1 79 3220 2540 680

1,5 80 4770 3820 950

2 80 6380 5100 1280

3 81 9450 7650 1800

5 82 15600 12800 2800

7,5 85 22500 19100 3400

10 85 30000 25500 4500

15 86 44504 38200 6300

20 87 58500 51000 7500

25 88 72400 63600 8800

30 89 85800 76400 9400

40 89 115000 102000 13000

50 89 143000 127000 16000

60 89 172000 153000 19000

75 90 212000 191000 21000

100 90 284000 255000 29000

125 90 354000 318000 36000

150 91 420000 382000 38000

200 91 560000 510000 50000

250 91 700000 636000 64000


37

Quadro 7: Calor liberado por uma pessoa em Kcal/h Temperatura de bulbo seco (C)

Local Metabolismo mdio

S + L (Kcal/h)

28 27 26 24 21

S L S L S L S L S L

Escritrio 113 45 68 50 63 54 59 61 52 71 42

Restaurantes 139 48 91 55 84 61 78 71 68 81 58

Fbrica (Trabalho leve) 189 48 141 55 134 62 127 74 115 92 97

Fbrica (Trabalho

pesado) 252 68 184 76 176 83 169 96 156 116 136

Auditrios 113 45 68 50 63 54 59 61 52 71 42

S = calor sensvel L = calor latente (Kcal/h) Fonte: Macintyre, 1990

38

2 CARACTERIZAO DO ESTUDO DE CASO PARA O PAVILHO DE MONTAGEM DE GERADORES

2.1 CARACTERSTICAS CONSTRUTIVAS

O pavilho utilizado para montagem de geradores na empresa Hidronergia Engenharia e Automao Ltda foi projetado e construdo no ano de 2009, junto s instalaes j existentes da empresa, no Distrito Industrial de Iju, por uma construtora terceirizada, j visando, na poca da construo, uma ampliao lateral e nos fundos, multiplicando por quatro a rea til coberta que atualmente de 828 m (18 m x 46 m).

O terreno localizado em um dos pontos mais altos da cidade de Iju, em nvel, e sem obstculos relevantes volta.

Desde a sua concepo inicial, a ideia foi realizar a montagem dos geradores neste recinto, com a instalao de duas pontes rolantes com capacidade de 25 toneladas/cada e demais equipamentos e dispositivos que foram se tornando necessrios no decorrer dos trabalhos.

Na Figura 15, uma imagem do leiaute previsto para este pavilho.

Figura 15: Leiaute previsto para o pavilho para montagem de geradores

39

Com um p direito de 12 metros, o principal detalhe construtivo observado neste pavilho a falta de aberturas no ambiente. Este pavilho dispe apenas de uma porta de acesso voltada para o norte com 5,5 mx 5 m, totalizando uma rea de 27,5 m, sem mais aberturas inferiores, superiores ou nas laterais, conforme pode verificar pela imagem da Figura 16.

Figura 16: Foto do pavilho de montagem de geradores

Ainda, conforme a Figura 16, verifica-se os fechamentos laterais construdos parcialmente de telhas aluzinc e o restante em blocos de concreto pr moldados.

O telhado tambm foi construdo com telhas aluzinc, em formato meia gua, porm com intervalos de telhas transparentes para aproveitamento da iluminao natural. Estas telhas transparentes de 1,2 metros de largura, esto posicionadas em intervalos de 6 metros em 6 metros.

2.2 CARGA TRMICA E TROCAS DE AR

Como j visto no capitulo anterior, h vrios fatores que geram calor dentro de um ambiente e a somatria de todas as formas de calor presentes num ambiente denomina-se por carga trmica. Para o clculo da carga trmica considera-se as parcelas de ganhos e perdas por trocas trmicas nas diversas superfcies, como a cobertura do prdio, paredes externas e internas, reas dos vidros das janelas, o piso e as portas, alm do calor trocado pela variao do ar interno. Adicionam-se, tambm, as parcelas de contribuio emitidas pelas pessoas, lmpadas e equipamentos.

40

Para o pavilho em estudo, utilizado para montagem de geradores, o clculo da carga trmica realizado com as seguintes consideraes:

1) A maior carga trmica se dar no horrio de maior incidncia de radiao sobre o pavilho;

2) As lmpadas no so acesas em dias com incidncia de sol, pois a iluminao natural se torna suficiente em virtude das telhas translucidas;

3) Considera-se dez pessoas em trabalho de montagem no ambiente; 4) So considerados os quatro motores eltricos de uma das ponte rolantes em

atividade, 2 motores de dispositivos de montagem (prensagem de polos e enrolamento de fios de cobre); e uma potncia estimada para a linha de estampo.

5) Na inexistncia de janelas no ambiente, desconsidera-se a carga trmica por infiltraes de ar;

2.2.1 Carga trmica devido insolao

Para o clculo da carga trmica devido insolao nas superfcies laterais e superiores, divide-se as reas do pavilho sujeitas radiao conforme material e orientao, baseando-se no projeto arquitetnico, conforme Figura 17. Os dados so posteriormente compilados no Quadro 8.

Figura 17: Projeto arquitetnico do pavilho para montagem de geradores

41

Quadro 8: Superfcies do pavilho de montagem de geradores sujeitas radiao

Superfcie Orientao rea sujeita a radiao Telha Aluzinc Norte 446,7 m Telha Aluzinc Sul 408,9 m Telha Aluzinc Leste 185,4 m Telha Aluzinc Oeste 185,4 m Telha Aluzinc Forro 655,2 m Telha translucida Forro 172,8 m Bloco pr moldado Norte 87,5 m Bloco pr moldado Sul 101,2 m Bloco pr moldado Leste 39,6 m Bloco pr moldado Oeste 39,6 m

Para o clculo da carga trmica devida a insolao, utiliza-se as equaes 4; 5 e 6 e consideraremos valores da radiao mdia obtida atravs do quadro 3. Atravs do clculo da mdia obtem-se os valores de radiao expostos no Quadro 9.

Outras consideraes particulares importantes utilizadas para os clculos so:

Temperatura externa de 35C e temperatura interna de 28C;

Bloco pr moldado considerado como reboco claro;

Coeficiente global de transmisso de calor e absortncia das telhas aluzinc visualizados no Quadro 10;

Coeficiente global de transmisso de calor das telhas translucidas considerado 4,7 W/m.k e absortncia visualizada tambm no Quadro 10.

Quadro 9: Valores de radiao mdia para planos verticais e horizontais

Orientao Radiao solar mdia (W/m) Sul 110 Leste 273 Norte 85 Oeste 735 Horizontal 692

Com os valores da radiao mdia, calcula-se as cargas de insolao para cada uma das superfcies do pavilho em questo, obtendo-se o Quadro 12.

42

Quadro 10: Propriedades trmicas de telhas aluzinc

Superfcie Local Absortncia Emissividade U

(W/m.k) Ct

(KJ/m.k)

(horas)

Telha

aluzinc na

cor natural

cobertura 0,25 0,25 476 - -

Alvenaria

vista mureta 0,65/0,80 0,85/0,95 2,6 63,3 2,83

Telha

aluzinc

trapezoidal

azul

Fechamento

lateral 0,7 0,9 5,88 - -

Fonte: Van Hass, 2005

Quadro 11: Valores do fator solar para telhas translucidas

Superfcie Local FCS

Telha

translcida de

fibra de vidro

Fechamento

lateral pavilho 2

e cobertura

pavilho 1 e 2

0,4

Vidro comum pavilho 1 0,87

Fonte: Lamberts, 1997

Quadro 12: Cargas trmicas de insolao em cada uma das superfcies do pavilho

Superfcie/orientao Carga trmica (W) Telha Aluzinc/Forro 86205 Telha Translucida/Forro 53516 Telha Aluzinc/Norte 24637 Telha Aluzinc/Sul 24236 Telha Aluzinc/Oeste 30066 Telha Aluzinc/Leste 15964 Bloco Pr moldado/Norte 1825 Bloco Pr moldado/Leste 1058 Bloco Pr moldado/Oeste 1629 Bloco Pr moldado/Sul 2189

A soma destas cargas trmicas de 217089 W.

43

2.2.2 Carga trmica devido conduo

Para o clculo da carga trmica por conduo utiliza-se a Equao 7, juntamente com as mesmas consideraes e dados para temperatura externa, temperatura interna, reas das superfcies e coeficiente de transmisso global de calor.

Assim, obtm o Quadro 13, conforme a seguir:

Quadro 13: Cargas trmicas resultantes da conduo de calor em cada uma das superfcies do pavilho.

Superfcie/orientao Carga trmica (W) Telha Aluzinc/Forro 26968 Telha Translucida/Forro 5685 Telha Aluzinc/Norte 18386 Telha Aluzinc/Sul 16830 Telha Aluzinc/Oeste 7631 Telha Aluzinc/Leste 7631 Bloco Pr moldado/Norte 1592 Bloco Pr moldado/Leste 720 Bloco Pr moldado/Oeste 720 Bloco Pr moldado/Sul 1841

A soma destas cargas trmicas ocasionada por conduo de 86163 W.

2.2.3 Carga trmica devido s pessoas

Para este clculo, utiliza-se por base o Quadro 7, considerando a temperatura de bulbo seco sendo de 28C, em um trabalho pesado de fbrica.

A soma do calor sensvel e do calor latente de 252 Kcal/h - como so consideradas seis pessoas neste trabalho, teremos uma carga trmica de 1758 Watts.

2.2.4 Carga trmica devido aos motores eltricos

Os motores principais que encontram-se no pavilho de montagem de geradores so os seguintes:

44

Motor de elevao das pontes rolantes de 25 toneladas :

Motofreio 25 cv 4P 380/660...............01 Un/ponte

Translao dos carros guincho das pontes rolantes de 25 toneladas:

Motoredutor SEW FA57/G DZ80K4/BMG

Potncia 1,5 CV .........01 Un/ponte

Translao das pontes rolantes de 25 toneladas:

Motoredutor SEW FA67/G DZ90S4/BMG

Potncia 2,0 CV .......... 02 Un/ponte

Motores de dispositivos de montagem:

Motor eltrico 0,5 CV ........... 02 Un.

Potncia instalada na linha de estampo: 50 hp (esta informao estimada, visto que a linha de estampo no est com seu projeto concludo).

Considerando que todos os motores trabalham a plena carga, porm uma das pontes rolantes fica osciosa, possvel retirar os dados do quadro 6, obtendo um valor da carga trmica ocasionada pelos motores de 82000 watts.

Na Figura 18 uma imagem das duas pontes rolantes instaladas no pavilho.

2.3 AVALIAO DAS CONDIES DE VENTILAO ATUAIS

A situao da ventilao no pavilho utilizado para montagem de geradores evidentemente ineficaz, inicialmente identificada pela falta de aberturas no ambiente (ver Figura 16 e Figura 18). H uma nica entrada de ar identificada na edificao e no existem sadas de ar devidamente projetadas. Isto gera um acmulo considervel de pequenas partculas de poeira e principalmente aquecimento, transformando o ambiente em uma espcie de estufa, sem deslocamento de ar em seu interior.

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Figura 18: Pontes rolantes de 25 toneladas instaladas no pavilho de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas prope um nmero mnimo de trocas de ar para ambientes, conforme o Quadro 14. No caso do pavilho em questo no possvel calcular esta troca de ar pela j citada falta de sadas de ar. O pavilho para montagem de geradores tem um volume total de ar de 9108 m. Considerando 11 trocas de ar/hora seria necessria uma vazo de ar de 100188m/hora.

A nica rea de entrada de ar no ambiente em estudo trata-se do porto com dimenses de 6,00 metros x 6,20 metros, totalizando portando uma rea de 37,2 m.

A falta de aberturas no ambiente impossibilita o clculo da taxa de ventilao natural Qv; dada pela Equao 1 e o fluxo de ar por efeito de chamin Qt; dado pela Equao 2.

A no existncia de ventilao natural tem como principal consequncia, neste caso especfico, o fato de propiciar o aquecimento interno da edificao proveniente da carga trmica dissipada no ar interior pelo processo produtivo, intensificado pela ao dos raios solares que incidem diretamente nas coberturas e fachadas e so re-irradiados para o interior da edificao, fazendo com que a temperatura no interior da edificao, seja sempre mais elevada do que a temperatura externa ambiente. Esta carga trmica para o pavilho em questo foi calculada no inicio deste captulo e pode-se afirmar que tal carga, relativamente alta, principalmente a parte que cabe a insolao sobre as paredes e cobertura do ambiente.

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Quadro 14: Trocas de ar/hora para ambientes

Ambientes N Trocas Ambientes N trocas Auditrio 6 Cabine de Pintura 60 Padaria 20 a 30 Sala de Diverses 10 Boliche 12 Funilaria 12 Sala de clube 12 Estaleiros 6 Igreja 6 Loja 10 Restaurante 12 Sanitrio 12 a 20 Fbrica 10 Tnel 6 Fundies 20 Assemblia 15 Garagens 12 Sala da caldeira 20 Cozinha de Restaurante 20 a 30 Fbrica de Papel 30 Lavanderia 20 Armazm 5 a 10 Oficina 11 Depsito 3 a 10 Escritrio 10

Fonte: Associao Brasileira de Normas Tcnicas, NBR 6401/ABNT

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3 PROPOSTA DE SISTEMA DE VENTILAO

3.1 POSSIBILIDADES DE SOLUO

As opes para sistemas de ventilao so muitas, pois o mercado est repleto de produtos a venda, tambm como objetivo da reduo da temperatura: sistema de ventilao e exausto, sistema de insuflamento, sistema elicos, revestimento de teto, resfriadores evaporativos, etc. Uma deciso de investir requer uma anlise mais profunda do que realmente necessita a empresa e um conhecimento maior sobre calor e como ele atua nas pessoas e como um sistema de ventilao influencia nesta relao.

Alm do aspecto de melhor condio ambiental deve-se pensar que se a temperatura do ambiente estiver acima do limite de tolerncia estabelecido pelo Ministrio do Trabalho, o ambiente considerado insalubre, portanto gerar maior custo empresa que ter que pagar insalubridade aos funcionrios e uma taxa maior para a previdncia.

Inicialmente considera-se que em edificaes com grandes volumes de ar, a instalao de climatizao inviabilizada, pelo alto custo dos equipamentos, e tambm, em funo do custo da energia eltrica que consumida pelo processo de climatizao. Neste caso a soluo mais adequada para a questo do aquecimento interno das edificaes o uso de sistemas de ventilao natural, por ter um custo significativamente baixo em relao ao custo da obra, pelo fato de no consumir energia eltrica, e de forma a utilizar os recursos naturais como a fora da gravidade em favor do ser humano, ventilando naturalmente, obtendo assim uma melhora na condio do trabalho dos funcionrios e na armazenagem de produtos.

Conforme visto no captulo 1, este sistema funciona atravs do efeito chamin, e dimensionado em funo do somatrio das cargas trmicas geradas no interior da edificao (processo), com as cargas trmicas solares (radiantes) recebidas atravs da cobertura e de fechamentos laterais. O sistema calculado para dar vazo a esse ar aquecido admitindo ar novo.

Previamente, considera-se algumas hipteses para resolver o problema da ventilao e do calor no pavilho de montagem de geradores na empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, conforme a seguir.

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3.1.1 Sistema com ventiladores e exaustores

Os ventiladores fazem a circulao do ar ambiente, melhorando a sensao trmica, possuindo grande capacidade de deslocamento de ar, em volume e distncia. Podem ser afixados em paredes, pedestais ou dependendo do modelo podem at mesmo ficar suspensos pela estrutura do telhado, pois trata-se de uma soluo econmica e eficiente em diversas aplicaes. Existem diversos modelos e tipos de ventiladores, cada um com uma especificao tcnica.

Vantagens:

Baixo custo;

Baixa manuteno;

Baixo consumo de energia;

Retira odores, p, fumaa, etc. Desvantagens:

Aumento do rudo de fundo;

No diminui a temperatura do ambiente.

3.1.2 Construo de aberturas para entrada e sadas de ar

Esta hiptese considera os princpios bsicos da ventilao natural, projetando e construindo sobre a estrutura j existente algumas modificaes na quantidade, tipo e posies das aberturas para entradas e sadas de ar a fim de atingir os ndices de trocas de ar indicados pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas com o auxlio do vento incidente sobre tais aberturas e do efeito chamin.

Vantagens:

Baixo custo;

Baixa manuteno;

Baixo consumo de energia; Desvantagens:

No diminui a temperatura do ambiente;

Exige uma anlise estrutural do ambiente;

Depende da ao dos ventos sobre a estrutura.

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3.1.3 Sistema de insuflamento

A principal indicao de uso dos insufladores mecnicos nas instalaes industriais quando se necessita injetar ar no interior da edificao, em locais onde no h possibilidade do ar ser captado naturalmente atravs de venezianas.

Um sistema de insuflamento realiza a ventilao por presso positiva atravs de um conjunto de insufladores axiais de parede, captando ar fresco e limpo a serem insuflados atravs de sistemas motorizados com dutos e difusores de ar, promovendo renovaes do ar, com ventilao sensitiva, ou seja, o ar passa pela pele causando sensao confortvel.

Da a necessidade de instalao de insufladores mecnicos, sendo que utilizado em conjunto com os exaustores naturais, onde a entrada de ar se d pelos insufladores, e a sada de ar se d pelos exaustores naturais, obtendo-se assim a renovao do ar especificada para a edificao:

Vantagens:

Melhora as condies de um ambiente especfico;

Renovao de 100% do ar. Desvantagens:

Alto custo;

No diminue a temperatura do ambiente.

3.1.4 Revestimento de teto

Existem diversos tipos de revestimento de telhados, como por exemplo:

Cermica;

Resina;

Aplicao de polipropileno. O objetivo evitar o aquecimento do ar interno, impedindo que a ao dos raios

solares sobre o telhado transfira o calor para dentro do ambiente. Em se tratando de revestimento possvel tambm considerar a cor do telhado, pois

conforme visto no capitulo 3, as cores claras absorvem menos radiao e consequentemente o coeficiente de transmisso global de calor diminui consideravelmente.

Vantagens:

No produz rudo;

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Baixo custo de manuteno;

Retarda a ao da corroso em telhados metlicos;

Baixo custo (no caso de pintura com cores claras). Desvantagens:

Alto custo de aplicao (no caso de revestimento com materiais isolantes); No renova o ar interno;

O polipropileno retm poeira.

3.1.5 Resfriamento evaporativo por nvoas

um sistema novo, que possibilita controle da temperatura e umidade do ar atravs da evaporao da gua. So utilizados bicos micro-aspersores que produzem uma nvoa de rpida evaporao que no precipita e no molha, promovendo a troca de calor entre o ar e a gua, abaixando a temperatura ambiente.

Vantagens:

Baixo custo de instalao;

Adaptvel a quase todo tipo de ambiente;

Diminui a temperatura;

Possibilita controle sobre a umidade relativa. Desvantagens:

Gera custo de manuteno;

Possibilidade de entupimento dos bicos;

No renova o ar interno;

Consumo de gua.

3.1.6 Resfriamento evaporativo

A climatizao por resfriamento evaporativo extremamente recomendvel para grandes ambientes industriais ou comerciais, onde geralmente h grande gerao de calor e grandes espaos abertos. Estas condies inviabilizam o uso de ar condicionado e favorecem o uso do resfriamento evaporativo, que pode ser usado inclusive para climatizar ambientes completamente abertos.

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No resfriamento evaporativo, a diminuio da temperatura acontece quando, para evaporar, a gua retira energia (calor) do que quer que esteja em contato com ela. E no caso desse processo, quem cede calor para a gua durante a evaporao o ar, que torna-se mais frio. O resfriamento do ar feito de maneira simples e natural, sem utilizar os complexos componentes de refrigerao mecnica, que so grandes consumidores de energia, substituindo os aparelhos de ar condicionado.

Vantagens:

Baixo custo de manuteno;

Ideal para lugares abertos;

Consome 75% menos energia que os aparelhos de ar condicionado;

Diminui a temperatura;

No possui gases que poluem o meio ambiente. Desvantagens:

Custo de instalao maior que os demais sistemas apresentados;

Consumo de gua.

Deve-se ressaltar que o dimensionamento do sistema de ventilao caracterizado pelo numero de renovaes que se deseja obter, sendo que este nmero de renovaes varivel conforme a atividade realizada no interior da edificao. O numero de renovaes adequado a cada situao utilizando-se como parmetro a norma nacional ABNT e a norma internacional da ASHRAE.

3.2 LIMITAES

No caso do pavilho para montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda, deve-se considerar inicialmente o custo de aquisio/implementao de um sistema de ventilao a fim de viabilizar de maneira imediata os recursos que se faam necessrios para instalao do mesmo.

Avaliando sob este aspecto as possibilidades de sistemas, e levando em conta o objetivo principal de atingir um valor mnimo de trocas de ar no ambiente deve-se desconsiderar as possibilidades de resfriamentos evaporativos em virtude de que estes equipamentos no realizam a renovao do ar, somente propiciam a reduo da temperatura.

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Estes equipamentos podem ser instalados posteriormente, para reduo da temperatura interna, em conjunto com um sistema de ventilao para renovao do ar.

Para referncia de custos possvel considerar o Quadro 15.

Quadro15: Custos mdios estimados para sistemas de ventilao e reduo de calor

Sistemas Custo por m em media com P direito de 8m (R$)

Sistema de Ventilao e exausto 9,00 Sistema de Insuflamento 24,00

Revestimento de telhado (considerando revestimento com isolantes trmicos)

23,00

Sistema evaporativo por nvoa; 12,00 Sistema de resfriamento evaporativo 35,00

Fonte: Roque, sistema de ventilao, resfriamento e reduo de calor - conforto trmico

Para os outros sistemas possveis, necessrio realizar uma anlise mais aprofundada sobre a aplicao de cada um deles. Entretanto possvel citar algumas limitaes ou dificuldades possveis de serem percebidas inicialmente.

A construo ou modificao de aberturas necessitar de uma reavaliao estrutural do pavilho, isto , uma reengenharia a fim de garantir que isto no comprometer a resistncia da edificao;

Um sistema de ventilao nico e exclusivamente natural no garantir uma vazo de ar uniforme e consequentemente a renovao do ar dentro do pavilho no pode ser controlada;

Um sistema totalmente mecnico, com insuflamento e exausto tambm poder gerar um custo relativamente alto, tanto de instalao, quanto de operao e manuteno;

O revestimento externo das paredes e teto, a fim de alterar a cor destes, no poder auxiliar na renovao do ar, somente no que se refere diminuio da carga trmica devido insolao.

3.3 CONCEPO ADEQUADA AO CASO

Dentro das dificuldades e exigncias vistas nos captulos e subcaptulos acima, e das solues adotadas pelas empresas de mesmo porte e condies estruturais, determina-se que a

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condio inicial ideal renovar o ar do ambiente em questo e posteriormente verificar quais as possibilidades mximas de reduo de calor com esta renovao de ar.

Desta forma, ser dado andamento no estudo em um sistema com exausto natural e insuflao mecnica. Acredita-se ser este o mtodo mais vivel visto a necessidade de retirada de ar de dentro do ambiente e a falta de aberturas para entradas de ar. Assim ser possvel dimensionar um sistema para aproximar ou atingir os nveis aceitveis de trocas de ar pela legislao.

Esta concepo inicial considera que no seriam necessrias modificaes considerveis na estrutura do prdio e seria possvel obter um deslocamento de ar que tornaria a sensao trmica agradvel no ambiente.

Um sistema de climatizao instalado paralelamente ao sistema de ventilao geraria um custo inicial muito alto para os padres da Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda. necessrio, portanto, partir para a idia que se apresenta mais clara e bvia para os padres das metalrgicas da regio Noroeste do Rio Grande do Sul.

Os ventiladores devem injetar o ar exterior para o interior do recinto, logo, conforme visto na seo 1.2.2, a presso interna ser maior que a externa (pi>pe); e o ar insuflado sair, por diferena de presso, por outras aberturas existentes resultando em:

Diluio dos contaminantes;

Baixa de temperatura interna;

Arejamento do ambiente.

3.4 PROJETO BSICO PARA IMPLANTAO DA SOLUO

Para o projeto bsico do sistema de ventilao para o ambiente, so necessrias algumas explicaes e descries das ideias principais, com descritivo dos recursos e equipamentos a serem instalados a fim de atingir os objetivos iniciais do estudo.

A idia criar a possibilidade de exaurir o ar naturalmente e possibilitar um nmero maior de entradas de ar. Assim surge a possibilidade dos exaustores elicos a serem instalados na parte superior do pavilho e o insuflamento de ar atravs de ventiladores instalados na parte inferior do prdio em posies a serem definidas conforme indicao por clculos e estudos especficos.

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3.4.1 Exaustores elicos

Os exaustores elicos so um tipo de exaustor impulsionado pela fora do vento e pela diferena de temperatura, entre o interior e o exterior de um prdio (conveco trmica). Dispensa o uso de motor eltrico. O Exaustor Elico, teoricamente, renova a massa de ar quente contida em um ambiente, aproximando a temperatura interna da externa.

O funcionamento de um exaustor elico se d pelo vento que incide sobre as palhetas do rotor, promovendo o giro do mesmo. Em seu interior ocorrer uma ligeira queda de presso, ajudando a succionar a massa de ar quente, gases txicos, fumaas e partculas em suspenso no ambiente em sua direo, conforme Figura 19. Alm de baixar a temperatura, o exaustor elico melhora a qualidade do ar.

Figura 19: Imagem ilustrativa de funcionamento de um exaustor elico

Fonte: www.ventcenter.com.br, acesso em 28/02/2012

Na ausncia de vento o equipamento funciona apenas pelo diferencial trmico entre as temperaturas interna e externa: (conveco trmica). A massa de ar quente, por ser mais leve, desloca-se na direo do exaustor, exercendo presso no rotor, capaz de moviment-lo. Esse processo enquadra-se em um sistema de Ventilao Natural.

Este um equipamento que pode ser utilizado nos mais diversos tipos de instalaes, porm para que o ambiente seja efetivamente favorecido com o exaustor, importante haver entradas de ar atravs de janelas, basculantes, portas e/ou elementos vazados, em quantidade proporcional s dimenses da instalao. Quando possvel, as tomadas de ar devem estar posicionadas prximas do piso, e distantes dos exaustores.

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Com isso, ganha-se maior vazo de ar (efeito chamin) e mxima eficincia do sistema, uma vez que o ar exterior, em condies mais frescas, ser forado de encontro aos ocupantes do ambiente, melhorando a qualidade do ar, garantindo maior produtividade dos trabalhadores e menor desgaste dos equipamentos e produtos

A utilizao do exaustor elico atendia basicamente as grandes edificaes, tipo galpes, que apresentavam elevados volumes de ar, exigindo dessa forma, gastos significativos com energia eltrica e conservao de equipamentos de ventilao mecnica. O sucesso alcanado, fez ampliar sua rea de atuao, despertando o interesse de outros segmentos. Atualmente podem ser encontrados, em ginsios, instalaes agro-industriais, granjas, currais, cocheiras, centros e feiras de produo agro-pastoril, residncias (ventilao do tico), casas de mquinas (geradores, elevadores) e inmeras outras situaes.

Alm de no consumir energia eltrica, o exaustor elico oferece outros benefcios e vantagens, destacados abaixo:

Amortizao imediata;

Elimina a condensao no inverno;

Eleva o ndice de conforto tcnico;

Funcionamento ininterrupto;

No consome energia - custo operacional zero;

No deposita ou suspende poeira/ p;

No necessita de instalaes especiais;

No necessita de manuteno -custo operacional zero;

No provoca fascas;

No produz rudo;

Promove a renovao do ar;

Promove a ventilao reduzindo a umidade;

Reduz riscos de incndio; .

Nas Figuras 20 e 21 seguem alguns exemplos de instalao e um desenho esquemtico de um exaustor, respectivamente.

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Figura 20: Exemplos de aplicaes e instalaes de exaustores elicos

Figura 21: Desenho esquemtico de um exaustor elico

Fonte: www.afortvent.com.br/, acesso em 28/02/2012

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A capacidade de exausto de um exaustor elico depende sempre das condies de vento, posicionamento dos mesmos sobre o recinto e condies gerais, geralmente fornecidas pelos fabricantes, conforme exemplo da Figura 22, fornecida pela fabricante Rotiv.

Figura 22: Quantidade de extrao de ar, com relao ao tamanho do exaustor e da velocidade do vento

Fonte: www.rotiv.pt, acesso em 28/02/2012

3.4.2 Ventiladores para insuflao mecnica

Segundo Macintyre 1990, ventiladores so turbomquimas geratrizes ou operatrizes, tambm designadas por mquinas turbodinmicas, que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. Analogamente ao que ocorre com as turbobombas, a rotao de um rotor dotado de ps adequadas, acionado por um motor, em geral o eltrico, permite a transformao da energia mecnica do rotor nas formas de energia que o fludo capaz de assumir. Graas energia adquirida, os gases tornam-se capazes de escoar em dutos, vencendo as resistncias que se oferecem ao seu deslocamento, proporcionando a vazo desejvel de ar para a finalidade que se tem em vista.

Existem vrios critrios segundo os quais se podem classificar os ventiladores. O mais utilizado segundo a modalidade construtiva:

Centrfugos: o ventilador centrfugo foi desenvolvido com caractersticas especiais para utilizao em sistemas de ventilao/exausto com redes de dutos conectadas. Em sua maioria, movimentam volumes de ar relativamente pequenos a grandes presses. Seu principio de funcionamento basea-se na entrada de ar pelo centro do rotor, sendo acelerado

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pelas paletas gerando forte impulso contra as paredes da carcaa que, devido suas caractersticas construtivas, direciona o ar para fora da abertura de descarga.

Os ventiladores centrfugos geralmente so utilizados para sistemas de ventilao local exaustora, com objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases, vapores ou poeiras txicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho.

Na Figura 23 a seguir, uma imagem ilustrativa do ventilador centrfugo.

Figura 23: Ventilador centrfugo

Fonte: www.directindustry.es, acesso em 05/01/2013

Axiais: o ventilador axial tem por principio o movimento de grandes volumes de ar de um determinado ponto a outro com presses estticas relativamente baixas. O tipo de armao e posio da hlice tem influncia decisiva no desempenho do ar e eficincia do prprio ventilador.

Os ventiladores axiais so utilizados em sistemas de insuflamento/exausto com pouca perda de carga, ou seja, com sistemas de dutos curtos. Dentre suas diversas caractersticas, podem ser utilizados para movimentao de ar dentro de um ambiente.

Na Figura 24, uma imagem ilustrativa do ventilador axial. Nesta breve descrio das formas construtivas dos ventiladores, fica evidente a melhor

aplicabilidade do ventilador do tipo axial para o caso em questo, do pavilho para montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda.

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Figura 24: Ventilador axial

Fonte: www.manutencaoesuprimentos.com.br, acesso em 05/01/2013

3.4.3 Taxa de renovao para o pavilho

Conforme visto na seo 3.3, o pavilho para montagem de geradores tem um volume total de ar de 9108 m. Considerando 11 trocas de ar/hora (recomendado pela ABNT) necessria uma vazo de ar de 100188m/hora.

Desta forma, ser necessrio especificar os equipamentos necessrios para atender a esta taxa de renovao. Geralmente estes dados podem/so informados pelos fabricantes dos equipamentos, com alguns fatores de correo para eventuais situaes, como o caso dos exaustores elicos, que dependem da ao dos ventos.

3.4.4 Especificao dos equipamentos

So inmeras as possibilidades de fabricantes e variaes de ventiladores axiais e exaustores optados como soluo para o sistema de ventilao no pavilho de montagem de geradores. O interessante nesta etapa atender a vazo de ar necessrio para atingir o nmero de trocas de calor citado na seo anterior, que equivale a aproximadamente 100000 m/hora.

No Quadro 16 a seguir, os modelos de ventiladores axiais disponveis da fabricante venticenter.

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Quadro 16: Modelos de ventiladores axiais da empresa Ventcenter

Fonte: www.ventcenter.com.br, acesso em 05/01/2013

Alm de atingir o nmero de trocas de ar calculado, tem-se o objetivo de conseguir um bom deslocamento de ar no ambiente, gerando uma velocidade que melhore as condies de conforto trmico no ambiente, conforme visto na seo 2.3.2. Deste modo, acredita-se que instalar os maiores ventiladores no seja a melhor soluo para o sistema de ventilao. Uma maior quantidade de insufladores axiais seria a melhor opo para atender os pontos do pavilho onde se faz necessria esta circulao de ar, desde que o consumo de energia no torne-se alto.

Numa analise preliminar, o melhor relao consumo/vazo dada pelo modelo VC600M4. Assim consideraremos este equipamento para insuflar ar no ambiente.

Sendo objetivada uma vazo de 100000 m/hora, sero necessrios 12 ventiladores axiais do modelo citado, o que ocasionar um consumo de 1,92 hp.

No Quadro 17, exaustores elicos ofertados pela fabricante FortVent.

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Quadro 17: Modelos de exaustores elicos fabricados pela empresa FortVent

ESPECIFICAES MODELOS

20" 24" 30"

Dimetro mm 508 609 762

Dimetro eixo mm 12 12 12

N de Aletas 39 45 55

Peso (Kg) 10 12 16

Vazo (m/h) 3500 4000 6000

Fonte: www.afortvent.com.br, acesso em 05/01/2013

As especificaes dos modelos do Quadro 17, seguem conforme abaixo:

a) Especificao: Modelo 20

Exaustor Elico modelo 20 com 515 mm (51,5 cm) de dimetro, vazo de 3500m de ar/hora com globo giratrio com dimetro de 760 mm composto de disco em chapa galvanizada 0,50 mm, 39 aletas em alumnio naval (liga 5182 dureza H48), eixo central em ao trefilado SAE 1020 12mm galvanizado, parte principal do sistema de giro em perfis de alumnio 1 x 1/8 (liga 6060 T5) e cruzeta tubo quadrado em alumnio 1, 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados, base de fixao, duto e rufos em chapa galvanizada 0,50 mm com altura 550 mm;

b) Especificao: Modelo 24

Exaustor Elico modelo 24 c/ 610 mm (61 cm) de dimetro, vazo de 4000m de ar/hora com globo giratrio com dimetro de 900 mm composto de disco em chapa galvanizada 0,50 mm, 45 aletas em alumnio naval (liga 5182 dureza H48), eixo central em ao trefilado SAE 1020 12mm galvanizado, parte principal do sistema de giro em perfis de alumnio 1 x 1/8 (liga 6060 T5) e cruzeta tubo quadrado em alumnio 1, 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados, base de fixao, duto e rufos em chapa galvanizada 0,50 mm, Altura 640 mm;

c) Especificao Modelo 30

Exaustor Elico modelo 30 c/ 762 mm (76,2 cm) de dimetro, vazo de 6000m de ar/hora, globo giratrio com dimetro de 1060 mm composto de disco em chapa galvanizada 0,50 mm, 55 aletas em alumnio naval (liga 5182 dureza H48), eixo central em

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ao trefilado SAE 1020 12mm galvanizado, parte principal do sistema de giro em perfis de alumnio 1 1/2 x 1/8 (liga 6060 T5) e tubo quadrado em alumnio 1, 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados, base de fixao, duto e rufos em chapa galvanizada 0,50 mm, altura 650 mm.

O funcionamento de um exaustor elico influenciado diretamente pela ao dos ventos em seu rotor, conforme j citado na seo 3.4.1.

Segundo o atlas elico, a velocidade mdia do vento na regio Noroeste do Estado do Rio Grande Do Sul de 6m/s ou 20 Km/h, conforme pode ser visualizado pela Figura 25. Como o pavilho para montagem de geradores est localizado em campo aberto, sem obstculos para ao do vento, no necessrio realizar correes nesta velocidade de vento indicado pelo atlas. A localizao deste pavilho pode ser melhor visualiza na imagem area da Figura 26.

Figura 25: Velocidade mdia anual do vento

Fonte: Atlas do potencial elico brasileiro, 2001

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Figura 26: Imagem area da empresa Hidroenergia Engenharia e Automao Ltda

Assim, torna-se possvel utilizar as curvas caractersticas da Figura 25, para encontrar o rendimento aproximado do exaustor elico, e consequentemente determinar o nmero de equipamentos necessrios para atender as trocas de ar objetivadas. Consideraremos os equipamentos de 24, tambm da empresa Ventcenter, onde, com uma velocidade do vento de 20 km/h, a extrao de ar est seria de aproximadamente 4000 m/hora.

Como a necessidade no pavilho de aproximadamente 100000 m/hora, teremos a necessidade de instalar 25 exaustores elicos.

3.4.5 Posicionamento e instalao dos equipamentos

importante considerar alguns critrios para tomada de ar a ser insuflado no ambiente, a fim de no comprometer o processo de ventilao a ser instalado:

1) O local de admisso de ar para o ventilador deve ser livre. Quando for necessria uma tomada de ar afastada, deve ser instalado um duto at o ventilador;

2) A tomada de ar exterior deve ser protegida por meio de telas para evitar a entrada de animais e corpos estranhos e ter platibandas para evitar gua de chuva;

3) Pode ser necessrio a instalao de filtros escolhidos em funo das condies estabelecidas para o recinto.

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Outro detalhe importante a distribuio dos ventiladores para insuflao a fim de que estes no criem as chamadas zonas mortas. Considerando a instalao do exaustores elicos no teto do ambiente, o ideal a situao indicada na Figura 27.

Figura 27: Padro de fluxo circulatrio da lateral por baixo, com sada por cima


Em uma avaliao do leiaute do pavilho, conforme Figura 15, tambm necessrio considerar alguns outros pontos importantes, como:

Em parte da parede localizada ao sul, no interessante instalar ventiladores, visto que fica instalada uma linha de estampo, consequentemente, os equipamentos pesado

Monografia Sistema de Ventilação Em Ambiente Industrial

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