Monografia Sistema de Ventilação Em Ambiente Industrial

1UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial RÉGIS LEANDRO BORRÉ SISTEMA DE VENTILAÇÃO EM AMBIENTE INDUSTRIAL Panambi 2013 1 RÉGIS LEANDRO BORRÉ SISTEMA DE VENTILAÇÃO EM AMBIENTE INDUSTRIAL Monografia do Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Engenharia Industrial apresentado como requisito parcial para obtenção de título de Especialista em Engenharia Industrial Orientadora: Cristina Eliza Pozzobon Panambi/RS 2013 2 RÉGIS LEANDRO BORRÉ SISTEMA DE VENTILAÇÃO EM AMBIENTE INDUSTRIAL 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 no qual sempre confiei e confio para atingir todas as metas na minha vida. onde atingi muitos objetivos profissionais. simplesmente a base de tudo que sou. muitos deles seriam impossíveis sem o companheirismo. Posteriormente dedico aos meus colegas da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. nem será possível.3 AGRADECIMENTOS Dedico esse trabalho primeiramente a Deus. . amizade e apoio destas pessoas. sem ele nada seria. Dedico também a minha família. não somente do pavilhão da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. Ventilação. . analisando a tipologia. Troca de ar. Palavras-chave: Condições. sendo necessário instalar equipamentos para insuflamento e exaustão de ar. formando um sistema misto. Com os resultados obtidos foi analisado o comportamento térmico do pavilhão e concluído que não existem condições para que ocorra ventilação natural. Relata-se que também existem outras formas para reduzir a transmitância térmica e o coeficiente de absorção da radiação solar no pavilhão. relacionando–as aos sistemas e condições de ventilação industrial e conforto térmico a fim de proporcionar um número mínimo de trocas de ar recomendado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas e melhorar os fatores ambientais relevantes. O trabalho fornece subsídios e condicionantes importantes para melhorias no projeto básico do sistema de ventilação industrial. reduzindo o acumulo de calor e a temperatura interna do ambiente. na forma de um projeto básico com estimativas de custo para a aquisição dos equipamentos.4 RESUMO A crescente exigência em melhorar as condições do ambiente de trabalho e a necessidade de planejamento na estruturação das empresas justificam o desenvolvimento deste trabalho. que objetiva fornecer uma solução para a ventilação industrial em um dos pavilhões da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. Foi então apresentada uma alternativa para a ventilação do ambiente. Realizouse o levantamento das características construtivas. mas também para outros pavilhões industriais. os trabalhos executados e os equipamentos existentes dentro do ambiente em questão. ........ 45 Figura 19: Imagem ilustrativa de funcionamento de um exaustor eólico................................ 59 Figura 25: Velocidade média anual do vento ........ 22 Figura 9: Insuflação mecânica e exaustão natural ................. 17 Figura 3: Ação do vento na ventilação de edificações ... 26 Figura 13: Zonas de bem estar para temperatura e velocidade do ar .............. 40 Figura 18: Pontes rolantes de 25 toneladas instaladas no pavilhão de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda ................................... 62 Figura 26: Imagem aérea da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda .....................................5 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Casos típicos de ventilação natural em galpões .................................. 64 Figura 28: Instalação de exaustores eólicos com dutos para elevação do rotor ........ 28 Figura 14: Fatores geradores de calor em uma edificação ..................................................................................................................... 24 Figura 11: Esquema de sistema misto de ventilação geral diluidora............................................................................................................ com saída por cima.... 21 Figura 8: Tipos de ventilação geral diluidora ...... 17 Figura 2: Fatores influenciadores no fluxo de ar em uma edificação ................................................................. 20 Figura 6: Correção dos efeitos combinados do vento e da diferença de temperatura ............................................................................................... 19 Figura 5: Correção para o caso de entradas/saídas ........................ 56 Figura 22: Quantidade de extração de ar... 24 Figura 12: Esquema de ventilação local exaustora....... 18 Figura 4: Movimentação do ar pelo efeito chaminé ..................................................... 57 Figura 23: Ventilador centrífugo ...................................................................................................... 23 Figura 10: Insuflação natural e exaustão mecânica ................................. 63 Figura 27: Padrão de fluxo circulatório da lateral por baixo.......... 58 Figura 24: Ventilador axial ................ 20 Figura 7: Ação do vento e da diferença de temperatura em uma edificação ... 39 Figura 17: Projeto arquitetônico do pavilhão para montagem de geradores ......................... 30 Figura 15: Leiaute previsto para o pavilhão para montagem de geradores ..... com relação ao tamanho do exaustor e da velocidade do vento ...................................................................................................................... 65 ........................................... 54 Figura 20: Exemplos de aplicações e instalações de exaustores eólicos ............ 56 Figura 21: Desenho esquemático de um exaustor eólico ..................................... 38 Figura 16: Foto do pavilhão de montagem de geradores.......... 65 Figura 29: Vista isométrica do pavilhão com os equipamentos instalados ............................................................................................................................................... ....................6 Figura 30: Posicionamento dos ventiladores axiais no pavilhão .... 67 ...... 66 Figura 32: Posicionamento transversal dos exaustores eólicos ............................................. 66 Figura 31: Vista superior parcial da instalação dos exaustores eólicos ............................. ......... 52 Quadro 16: Modelos de ventiladores axiais da empresa Venticenter .......................................................7 LISTA DE QUADROS Quadro1: Absortividade das cores e materiais ............... 36 Quadro 7: Calor liberado por uma pessoa em Kcal/h.................................................................................................................................................... 32 Quadro 3: Radiação solar incidente em planos verticais e horizontais para o dia 22 de dezembro na latitude 30° Sul .......... 60 Quadro 17: Modelos de exaustores eólicos fabricados pela empresa FortVent ........................................... 37 Quadro 8: Superfícies do pavilhão de montagem de geradores sujeitas à radiação . 61 Quadro 18: Relação entre aumento de temperatura e redução na produtividade ................................................................................................... 32 Quadro 4: Fator solar para alguns tipos de superfícies transparentes................................................ 42 Quadro 12: Cargas térmicas de insolação em cada uma das superfícies do pavilhão ............................ 69 .................... 46 Quadro15: Custos médios estimados para sistemas de ventilação e redução de calor .................................... 42 Quadro 13: Cargas térmicas resultantes da condução de calor em cada uma das superfícies do pavilhão ..................................................... 41 Quadro 9: Valores de radiação média para planos verticais e horizontais ............. 35 Quadro 6: Carga térmica devido a motores elétricos em operação contínua ......... 41 Quadro 10: Propriedades térmicas de telhas aluzinc ..................... 43 Quadro 14: Trocas de ar/hora para ambientes .......................... 31 Quadro 2: Valores médios da resistência superficial interna e externa ................. 42 Quadro 11: Valores do fator solar para telhas translúcidas ...................................... 33 Quadro 5: Aquecimento devido a lâmpadas acesas..................................................... 68 Quadro 19: Custo dos equipamentos propostos ...................... ........................... 32 Equação 6: Fluxo de calor em superfícies transparentes ............ 33 Equação 8: Calor produzido por motores elétricos ................................................................... 18 Equação 2: Vazão de ar devido a diferença de temperatura ............................................................................................ 35 . 19 Equação 3: Fluxo de calor devido a insolação .............. 31 Equação 4: Fluxo de calor devido a insolação em planos horizontais ....................................................8 LISTA DE EQUAÇÕES Equação 1: Vazão de ar através de aberturas sob a ação do vento .............. 33 Equação 7: Carga térmica por condução ............................................................................................... 32 Equação 5: Fluxo de calor devido a insolação em planos verticais......... Fator Solar RS .Coeficiente global de transmissão de calor Vr – Vento incidente na edificação A1 e A2 – Aberturas voltadas para a ação dos ventos na edificação A3 e A4 – Aberturas na parede oposta à ação dos ventos na edificação Cp1 – Coeficiente de pressão na parece voltada para a ação dos ventos Cp2 .Carga térmica devido à insolação FS .– Pressão interna do ambiente Pe – Pressão no exterior do ambiente Qt .Fator adimensional para cálculo da vazão de ar devido à ação do vento v .Vazão de ar devido a diferença de temperatura QT .Soma das vazões devido a diferença de temperaturas e a ação dos ventos α – Coeficiente de absorção ε – Emissividade φ .Coeficiente de pressão na parede oposta à incidência dos ventos na edificação ϴi – Temperatura interna na edificação ϴe – Temperatura externa na edificação H1 – Diferença de altura entre as aberturas inferiores e superiores Qv .Vazão de ar que entra no ambiente Qe .Radiação solar incidente RSE .Velocidade do vento incidente na edificação Qi .Vazão de ar devido à ventilação natural ϕ .9 LISTA DE SIGLAS E SÍMBOLOS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas PCH – Pequena Central Hidrelétrica FCS – Fator de calor solar U .Resistência superficial externa Tsol-ar – Temperatura equivalente QS : Ganho de calor do motor .Vazão de ar que sai do ambiente Ps e Pr . 10 P : Potência do motor Ƞ : Rendimento do motor . ..6 Calor liberado por uma pessoa ............... 43 2.......................................2 Carga térmica devido à condução ................... 38 2.....4............................ 13 1 REVISÃO BIBLIOGRAFICA .....................................................................................4. 34 1..... 34 1...............1 Insolação sobre os vidros..................3 CONFORTO TÉRMICO......................... 39 2.......2 Ventilação geral ... 48 ... 25 1.................. 33 1.... 38 2........................................2.... 47 3......... 15 1.......................... 15 1...................................3 Calores sensível e latente decorrentes da infiltração do ar exterior pelas portas e janelas ............................ 35 2 CARACTERIZAÇÃO DO ESTUDO DE CASO PARA O PAVILHÃO DE MONTAGEM DE GERADORES ........................4 Calor sensível correspondente à carga de energia elétrica dissipada no recinto nos aparelhos de iluminação e acessórios ................. pisos....................2 CARGA TÉRMICA E TROCAS DE AR ................... 47 3.....................................1 Definições..................................................1 GENERALIDADES DA VENTILAÇÃO INDUSTRIAL ......4...............4.................................. 16 1........................2................3..........2........................... 27 1...... 15 1...........................................4 Carga térmica devido aos motores elétricos.............................................2 Movimento do ar e efeitos sobre o conforto térmico ................................................ 35 1.....5 Calor sensível devido a motores elétricos ..............................................................1 POSSIBILIDADES DE SOLUÇÃO ..........2........1 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS ..........2......................................................... 26 1.........4 FATORES GERADORES DE CALOR EM UMA EDIFICAÇÃO .. paredes externas e coberturas ............................................................................................................................................. 44 3 PROPOSTA DE SISTEMA DE VENTILAÇÃO ...........3 Carga térmica devido às pessoas .. 21 1............................................................1.................... 43 2..........4............3...1 Sistema com ventiladores e exaustores .............................. tetos e vidros ..........2 Calor sensível devido à condução pelas paredes..............................1 Ventilação natural ........................................................11 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................2...................................................... 30 1.....................................................2 TIPOS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL ..2............. 43 2................... 40 2................................................................3 Ventilação local exaustora .................................... 26 1..................... 29 1............................................1 Carga térmica devido à insolação ........................................4..3 AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE VENTILAÇÃO ATUAIS .............. .......................................................5 ESTUDO DE CUSTO ................ 48 3..................................................................................................................................................3 Taxa de renovação para o pavilhão ....................................................................4 PROJETO BÁSICO PARA IMPLANTAÇÃO DA SOLUÇÃO .................2 Construção de aberturas para entrada e saídas de ar .............12 3.............................4............ 57 3........ 59 3..................... 54 3............2 LIMITAÇÕES ..................4 Especificação dos equipamentos ...................................................2 Posicionamento e instalação dos equipamentos ....................................................4............1................3 Sistema de insuflamento ........................................... 72 ..5 Posicionamento e instalação dos equipamentos ......5 Resfriamento evaporativo por névoas .................................. 53 3.......... 70 REFERÊNCIAS .... 51 3.................... 49 3.............................................................................................................4.......6 Resfriamento evaporativo ...................4..................................................... 52 3.................................................................................. 50 3...........4 Revestimento de teto ..............................................1....... 68 CONCLUSÃO.......................................1 Exaustores eólicos ...... 59 3........................................4....................................1......... 50 3.........1................... 49 3................................1...... 60 3.................3 CONCEPÇÃO ADEQUADA AO CASO ................................ localizada em Ijuí/RS. ocorrem frequentes reclamações dos trabalhadores que precisam executar suas atividades e isto gera a justificativa para o estudo. A não existência destas condições impede que haja uma taxa de ventilação natural ou troca de calor por efeito chaminé. seguido de um projeto para implantação do sistema de ventilação neste referido ambiente. é dimensionado e projetado um sistema de ventilação para o ambiente em questão de modo que a relação entre entrada e saída de ar possibilitem atingir um número mínimo de trocas de ar/hora recomendado pela Associação Brasileira de Normas Técnicas. se somam ao meio ambiente produtivo. porém sabe-se que a ventilação dentro deste pavilhão é absolutamente ineficaz. Deste modo. Diante disso. Para isso são comparadas as variáveis ambientais e pessoais a padrões determinados pelas normas já existentes. diluidor e nenhuma condição para que ocorra ventilação natural no ambiente em questão. Esta empresa recentemente instalou um pavilhão para fabricação e montagem de geradores que. Para que exista ventilação natural nos ambientes é necessário dispor de entradas e saídas de ar devidamente projetadas e construídas para que ocorra movimentação deste ar e consequentemente a renovação dentro do ambiente. . as condições ambientais são importantes e influenciam diretamente o desempenho do trabalho que. Para este estudo de caso. está sendo equipado para tal. consequentemente. aos poucos. O pavilhão para montagem de geradores na empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda foi projetado e construído sem observar estas condições necessárias à existência de algum tipo de ventilação. se realizado sob temperaturas extremas.13 INTRODUÇÃO A empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. atua na fabricação de máquinas e equipamentos para pequenas centrais hidrelétricas. objetiva-se comprovar tal ineficiência de ventilação citada e esclarecer os motivos pelos quais os trabalhadores estão insatisfeitos com seu ambiente de trabalho na empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. estabelecida em onze para ambientes com características de oficina. a arquitetura e a engenharia revelam-se importantes neste estudo. pode afetar o organismo humano. Nesse sentido. ocasionando sensação de desconforto devido à geração e acúmulo do calor e de pequenas partículas de poeira. que se inicia no planejamento e ordenação das necessidades básicas e passa pela preocupação com fatores que envolvem o conforto ambiental e que. pois não há sistema exaustor. pois isto propiciará ao ambiente um atendimento a níveis indicados de conforto térmico para os trabalhadores. . a análise correta das condições atuais da ventilação existente no ambiente. o dimensionamento. o projeto adequado e a implantação de um sistema de ventilação resultará em um ambiente menos insalubre. já que as exigências referentes ao meio ambiente e ao homem como mão de obra essencial à produção vem crescendo consideravelmente e isto não deve ser diferente nesta empresa. aumentando a satisfação dos trabalhadores e consequentemente o rendimento na produção.14 Portanto. A ventilação Industrial é entendida como a operação realizada para controlar a temperatura. ou melhor. a distribuição do ar. Existe uma diferença fundamental entre manter o bem estar em uma repartição pública (somente escritórios) e uma instalação industrial. é retirar ou fornecer ar para um ambiente. ameaçando a saúde da população das vizinhanças. supostamente não contaminada. 1990). tem por finalidade o controle das concentrações de contaminantes e poluentes das condições térmicas e. designados por contaminantes ou poluentes (MACINTYRE. microrganismos e odores. aquece o ambiente no inverno.1990). 1. poeiras. refrigera o ambiente no verão. Importante constar que a ventilação industrial deve atender não apenas o interior das fábricas. A finalidade deste deslocamento. .2 TIPOS DE VENTILAÇÃO INDUSTRIAL Para classificar os sistemas de ventilação é necessário levar em consideração a finalidade a que se destinam (MACINTYRE.15 1 REVISÃO BIBLIOGRAFICA 1. As finalidades da ventilação podem então ser: a) Ventilação para a manutenção do conforto térmico: restabelece as condições atmosféricas num ambiente alterado pela presença do homem. névoas. a uma taxa aceitável pelo organismo humano. Para ser possível um bom sistema de ventilação industrial é necessário identificar técnicas de controle das correntes de ar a serem introduzidas ou retiradas de um recinto afim de mantê-lo salubre. ou contaminante. ambas. não poluída. vapores. ocasionando uma renovação no mesmo. tais como gases. a umidade e eliminar agentes poluidores do ambiente. Numa instalação industrial a ventilação do ambiente. que pode ser natural ou mecânico. na maioria dos casos. A ventilação neste caso pode consistir em passar simplesmente uma corrente de ar exterior. fumos.1 GENERALIDADES DA VENTILAÇÃO INDUSTRIAL A ventilação tem um significado muito simples: “deslocar o ar”. pelo interior do recinto diminuindo assim a concentração do poluente. mas também dispor de artifícios que impeçam que os contaminantes ou poluentes sejam lançados na atmosfera e venham a contaminar o ar. com o mínimo de perdas de energia. Nas paredes laterais à fachada. mantém concentrações de gases.Na parede oposta àquela que recebe a ação dos ventos predominantes. É o método mais antigo e comum de ventilação devido ao baixo custo inicial e nenhum consumo de energia. . podendo ser controlado por meio de aberturas no teto. vapores. As saídas de ar devem ser colocadas em regiões de baixa pressão exterior (MACINTYRE. até que baixe a níveis compatíveis com a saúde. nas laterais e no piso. 1. 2 . máquinas. vapores e poeiras. 1990). . que receba ação dos ventos predominantes. nocivas ao homem. O fluxo de ar que entra ou sai de um edifício por ventilação natural depende dos seguintes fatores.Ventilação natural. esquematizados na Figura 2: .Movimento de ar pela ação combinada do vento e da diferença de temperaturas.16 b) Ventilação para a manutenção da saúde e segurança do homem: reduz concentrações no ar de gases. Os tipos de sistemas de ventilação que visam atender as finalidades acima descritas são: 1 . 3 . conforme pode visualizar na Figura 1. c) Ventilação para a conservação de materiais e equipamentos: reduz o aquecimento de motores elétricos. Para movimentação de ar a partir da ação do vento devem-se projetar as aberturas de entrada do vento voltadas para o lado dos ventos predominantes (zona de pressão positiva).1 Ventilação natural A ventilação natural é o movimento de ar num ambiente provocado pelos agentes físicos. .Movimento de ar devido à diferença de temperaturas. entretanto enfrenta inúmeras limitações por depender de forças naturais para regular o clima interno de uma edificação por meio de uma troca de ar controlada pelas aberturas.Ventilação geral. armazéns ventilados com o fim de evitar deterioração.Movimento de ar devido à ação do vento. inflamáveis ou explosivos fora das faixas de inflamabilidade ou explosividade.Ventilação local exaustora. .2. pressão dinâmica e temperatura. partículas em geral. como por exemplo: . colocados em locais dos telhados e coberturas onde a pressão é mais baixa.pcc.17 As saídas podem consistir em lanternins ventiladas. (c) Vento e diferença de temperatura juntos Fonte: pcc261. e consequentemente a velocidade do vento é maior.usp. (b) Somente diferença de temperatura.br. acesso em 28/02/2012 .1990 Figura 2: Fatores influenciadores no fluxo de ar em uma edificação (a) Somente vento. Figura 1: Casos típicos de ventilação natural em galpões Fonte: Macintyre. desde que o ar interno não contenha poluentes. Para o cálculo de Qv. pode-se determinar a vazão Qv de ar que entra em um recinto através de aberturas de área total A quando a velocidade do vento for igual a v. em lanternins etc. variando em intensidade e direção ao longo do ano e mesmo durante as 24 horas diárias. Macintyre usa a Equação 1 a seguir: Qv = ϕ .6 se os ventos forem perpendiculares às aberturas e 0.18 As condições do vento não são sempre as mesmas. Conhecendo-se a velocidade média sazonal dos ventos locais e adotando-se 50% de seu valor como base para cálculo.5 e 0.25 e 0. A. Área é dada em pé². Esse escoamento se . conforme Figura 4. a menor densidade do ar quente faz com que o mesmo se eleve e tenda a escapar por aberturas colocadas nas partes elevadas. A velocidade do vento é dada em pés/min. O fator ϕ é adimensional e considerado entre 0.v (1) Qv é dado em cfm. o que não invalida sua aplicação em muitos casos. Por isso.35 se os ventos forem diagonais às aberturas. a ventilação natural pela ação do vento não oferece garantias de uniformidade.1990 Se for considerada apenas a diferença de temperaturas para a movimentação do ar. Na Figura 3 segue uma exemplificação da movimentação de ar simples ação do vento. Figura 3: Ação do vento na ventilação de edificações Fonte: Macintyre. Diferença de altura entre as aberturas de entrada e de saída (pé). . 9. é necessário corrigir o calculo considerando o gráfico da Figura 5. H 1 . Figura 4: Movimentação do ar pelo efeito chaminé Fonte: arkideias.19 realiza pelo chamado efeito de chaminé e proporciona uma vazão dada por (MACINTYRE.4. Se houver uma diferença entre as áreas de entrada e saída de ar. A. considerando-se a menor das áreas de passagem do ar. H 1 .Área livre das saídas de ar (pé²). incluindo o valor correspondente a 65% para levar em conta a efetividade das aberturas. acesso em 28/02/2012 A Equação 1 trata de uma movimentação onde as áreas de entrada e saída de ar são iguais. e desta forma.4 – Constante de proporcionalidade.2) se as condições de escoamento entre a entrada e a saída não forem favoráveis. onde acontece o maior eficiência do sistema.com. Faz-se o cálculo. Deve-se reduzir este valor para 50% (a constante passa a ser 7. A .Vazão de ar devido à diferença de temperatura (cfm). e acrescenta-se um aumento de vazão.1990): Qt = 9.(θ i − θ e ) (2) Onde: Qt . calculam-se as vazões devidas à ação do vento e devidas à diferença de temperaturas. Somam-se as duas vazões e obtém-se QT . acha-se a relação entre Qt (vazão produzida pela diferença de temperatura) e a soma QT . Verificando-se no gráfico da Figura 6 com esse valor da relação.20 Figura 5: Correção para o caso de entradas/saídas Fonte: Macintyre. Figura 6: Correção dos efeitos combinados do vento e da diferença de temperatura Fonte: Macintyre. acha-se o fator pelo qual se deve multiplicar a vazão devida ao efeito de temperatura para se obter a vazão real dos dois efeitos combinados. 1990 . 1990 No caso da movimentação de ar pelo efeito combinado da ação do vento e pelo efeito chaminé. seja por imposição arquitetônica que não aceite lanternins e outras aberturas. 1. exigência de que o ambiente seja fechado. um fluxo laminar suave. É um dos métodos disponíveis para controle de um ambiente ocupacional.2 Ventilação geral Um sistema de ventilação geral combina a ventilação natural e a exaustão mecânica. Na Figura 7 a seguir. presença de poluentes. área de ventilação natural e diferença de elevação entre altura média das tomadas e das saídas de ar. resistência oferecida à passagem do ar pelas aberturas. superfície iluminante natural do ambiente. ou exaurir ar desse mesmo ambiente para o exterior. tomando ar externo. Um ventilador pode insuflar ar num ambiente. Figura 7: Ação do vento e da diferença de temperatura em uma edificação Fonte: Bortolaia.21 É importante ressaltar que qualquer situação de ventilação natural deve ser considerada já na concepção arquitetônica.2. a pressão atmosférica . deve-se adotar a ventilação mecânica. Quando um ventilador funciona no sentido de exaurir ar de um ambiente e comumente chamado de exaustor. Que consiste em movimentar o ar num ambiente através de ventiladores. também chamada ventilação mecânica. seja pelas características das atividades. Num ambiente. 2012 Quando não for possível adotar o sistema de ventilação natural. uma exemplificação do movimento do ar pelo efeito combinado. proporcionando uma troca de ar constante. um ambiente limpo e uma queda de temperatura considerável. baseando-se em alguns fatores e exigências de projeto tais como diferença entre pressões existentes no interior e no exterior do prédio. (b) Exaustão.1990): a) Insuflação mecânica e exaustão natural. A Figura 8 ilustra as três possibilidades de ventilação geral. Dessa forma. b) Insuflação natural e exaustão mecânica. Este diferencial de pressão força o ar a sair pelas aberturas existentes no ambiente conforme Figura 9.22 comum. c) Insuflação e exaustão mecânica. 2012 A insuflação mecânica consiste em um sistema onde ventiladores enviam ar exterior para o interior do ambiente ocasionando um diferencial de pressão (pressão no interior tornase maior do que externamente). (c) Misto Fonte: Bortolaia. Figura 8: Tipos de ventilação Geral diluidora: (a) Insuflamento. a insuflação e a exaustão provocam uma pequena variação da pressão (considerada desprezível). A ventilação geral pode ser fornecida pelos seguintes métodos (MACINTYRE. permitindo um bom controle da incidência de poluentes e um melhor controle da pureza do ar insuflado do que no caso da ventilação natural. a insuflação é chamada de pressão positiva e a exaustão de pressão negativa. . um ou mais exaustores removem o ar do recinto para o exterior mecanicamente. Isto evita que o ar contaminado do ambiente em questão passe para recintos vizinhos. esse sistema não permite um controle adequado da qualidade do ar que penetra no recinto. escolhidos em função das condições estabelecidas para o ambiente. Figura 9: Insuflação mecânica e exaustão natural Fonte: Macintyre. mas permite que. a instalação de filtros adequados para a tomada de ar exterior. deve-se considerar a utilização de redes de dutos. construindo platibandas. conforme Figura 10. salvo se forem utilizados filtros nas entradas de ar. 1990 Na insuflação natural e exaustão mecânica. deverá ser localizado na parede oposta à de admissão de ar e em nível o mais alto possível em relação ao piso. ocorra o contrário. . insetos e água de chuva. No caso de o ventilador exaustor ser do tipo axial. eventualmente. por meio de telas. a pressão no interior torna-se mais baixa que a exterior devido a essa exaustão e estabelece-se um fluxo de ar do exterior para o interior. Embora em geral tenha menor custo que a insuflação mecânica. sendo necessário também garantir a impossibilidade de penetração de corpos estranhos. quando necessário.23 Nas aberturas para tomada de ar exterior deve-se garantir a impossibilidade de penetração de corpos estranhos e animais. marquises etc. Prevê-se. e de água de chuva. consequentemente. Quando não for possível a utilização da parede oposta à da admissão do ar. 24 Figura 10: Insuflação natural e exaustão mecânica Fonte: Macintyre. de uma combinação de ventilação por insuflamento e por exaustão. há ventiladores que insuflam o ar e ventiladores que removem o ar do recinto. conforme Figura 11. Figura 11: Esquema de sistema misto de ventilação Geral diluidora Fonte: Macintyre. 1990 . quanto à distribuição do mesmo no ambiente. um maior controle da ventilação tanto em relação à qualidade do ar que entra. Trata-se. 1990 No sistema misto. ou atuando através de sistemas de dutos. colocados diretamente. portanto. Consegue-se assim. a ventilação local exaustora tem papel importante. por exemplo. este fator deve ser considerado em primeiro lugar. . Também no que se refere ao controle da poluição do ar da comunidade. Muitas vezes. a instalação de um sistema de ventilação local exaustora. A instalação de insuflação e exaustão mecânicas em sua forma mais completa pode permitir a captação do ar em local nãopoluído. e isso. e realizar o insuflamento em "bocais" dispostas convenientemente ao longo de um ou mais dutos. Um sistema de ventilação local exaustora deve ser projetado dentro dos princípios de engenharia. caso necessário. Assim. A ventilação de operações. embora bem dimensionada. o objetivo desse sistema é a proteção da saúde do homem. em grande número de casos. de maneira a se obter maior eficiência com menor custo possível. só deve ser adotado quando a ventilação não puder ser resolvida satisfatoriamente por um deles isoladamente. o sistema misto. na maioria dos casos. lavadores. conseguir que a pressão no recinto seja maior. pela não observância de regras básicas na captação de poluentes na fonte. é realizado por esse sistema de ventilação. na eficiência e na segurança do trabalhador.3 Ventilação local exaustora A ventilação local exaustora tem como objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases. evidentemente. etc. A fim de que os poluentes emitidos por uma fonte possam ser tratados em um equipamento de controle de poluentes (filtros. vapores ou poeiras tóxicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho. é uma importante medida de controle de riscos. realizar a filtragem do mesmo. igual ou menor que a reinante no exterior.). Pode-se. dos quais emanam poluentes para o ambiente. 1. Desta forma parece que a ventilação local é mais eficiente.2. De forma indireta. retirando do ambiente uma parcela do calor liberado por fontes quentes que eventualmente existam. processos e equipamentos. eles têm de ser captados e conduzidos a esses equipamentos.25 Tratando-se de um sistema mais dispendioso que os anteriores. Por outro lado. na prática porém. Um esquema comum de instalação de um sistema de ventilação local exaustora pode ser visualizado na Figura 12. escolhendo adequadamente os ventiladores. nem sempre é possível aplicá-la. a ventilação local exaustora também influi no bem-estar. pode apresentar falhas que a torne inoperante. e todos os demais devem estar condicionados a ele. eventualmente. com relação às suas variáveis físicas.1 Definições O conforto térmico pode ser visto e analisado do ponto de vista pessoal e do ponto de vista ambiental (LAMBERTS. Com relação ao ambiente. ambientais ou humanos. 2012 1.3 CONFORTO TÉRMICO 1. radiação e. governados por processos físicos. O estudo do Conforto Térmico tem como objetivo diagnosticar e analisar as condições de um ambiente. inserido num ambiente qualquer. a análise é feita sob a ótica do indivíduo.26 Figura 12: Esquema de ventilação Local exaustora Fonte: Bortolaia. como convecção.3. de modo que se possam obter as condições térmicas adequadas à ocupação humana e às atividades desempenhadas. condução. verificando-se se ele está confortável com relação à sua sensação térmica. A importância do estudo do conforto térmico está baseada em três aspectos: a) A satisfação do homem ou seu bem estar. para que um maior número de pessoas possa estar confortável com relação ao calor gerado pelo recinto. os estudos de conforto indicam o estado térmico necessário. . 2002). Este conforto térmico é obtido através de trocas térmicas que dependem de vários fatores. No primeiro caso. O conforto térmico pode ser considerado como uma condição da mente que expressa satisfação com o ambiente térmico. O corpo humano possibilita uma permanente eliminação do excesso de calor formado. podem. Conhecidamente o movimento do ar alivia a sensação de calor. uma vez que o mesmo abaixa a temperatura da pele. favorecendo o estabelecimento de uma série de doenças. . O ar em movimento favorece a transferência através da pele. as quais possam encontrar-se no ar. Para que. Quando a temperatura em um ambiente local é baixa. Deste modo. e esta eliminação faz-se à medida e tão rapidamente quanto o calor vai sendo produzido. o que ocorre através da pele. a taxa de perda de calor do corpo é maior do que se a temperatura ambiente for elevada. É preciso atentar para o fato de que condições ambientais adversas de calor. devido às características individuais de cada um. fica claro que o problema da ventilação industrial não se relaciona apenas com a remoção de substâncias nocivas ao organismo. de modo a eliminar o calor produzido pelo corpo ou adquirido pelo mesmo em consequência do calor reinante no ambiente. b) auxiliar o corpo a dissipar o calor fornecido por condução na camada de ar superficial da pele.27 b) O desempenho humano. seja possível trabalhar em condições ambientais necessárias primordialmente à saúde e secundariamente à produtividade. não é possível que um grupo de pessoas sujeitas ao mesmo ambiente.3. Como o conforto térmico envolve variáveis físicas ou ambientais e também variáveis subjetivas ou pessoais.2 Movimento do ar e efeitos sobre o conforto térmico O movimento do ar tem por efeito: a) acelerar a perda de calor por convecção. c) A conservação da energia. esteja totalmente satisfeito com as condições térmicas do mesmo. ao mesmo tempo. permitindo ao homem suportar temperaturas até certo ponto elevadas. 1. em prazo maior ou menor. traduzidas por uma temperatura e grau de umidade elevados ou uma baixa umidade do ar e baixa temperatura. em um clima tropical. c) auxiliar a perda de calor por transpiração. deve-se procurar atender a condições adequadas de ventilação. É necessário que isto aconteça para que a temperatura do corpo não se eleve a ponto de ameaçar o organismo. minar e abalar a resistência do organismo. O movimento do ar é necessário não somente para remover o calor por evaporação. principalmente devido à perda de sais minerais. Se o ar se encontrar com elevada umidade. com certa velocidade. não esteja saturado. Uma transpiração excessiva debilita o organismo humano. e. Figura 13: Zonas de bem estar para temperatura e velocidade do ar Fonte: Macintyre. conseguirá evaporar o suor sobre a pele mais rapidamente do que o mesmo está sendo produzido. Desde que o ar do ambiente não esteja excessivamente úmida. 1990 A umidade relativa convencionalmente é denotada em porcentagem. mesmo que se aplique ventilação com velocidade considerável.28 Com a incidência de correntes de ar sobre a pele. O gráfico da Figura 13 mostra a zona de bem-estar considerando a temperatura do ar local e sua velocidade. Até mesmo em temperaturas moderadas é conveniente provocar-se um certo movimento de ar para acelerar a perda de calor do corpo por convecção. um movimento de ar. . a perda de calor por evaporação aumenta. Em outras palavras pode se dizer que umidade relativa do ar é a relação entre a quantidade de água existente no ar (umidade absoluta) e a quantidade máxima que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturação). mas também para controlar a intensidade da transpiração. Este gráfico não considera porém a umidade relativa do ar no recinto. conduzindo a uma sensação de certo bem-estar. não será possível conseguir a evaporação nas condições necessárias. evidentemente. de modo a reduzir a transpiração. . desenvolvimento de processos ou qualquer outra fonte geradora de calor. para manter no recinto as condições desejadas.29 O conforto ambiental só se tomará possível com a remoção da umidade do ar. 1. tetos e pisos. para ambientes "normais" a velocidade do ar em determinadas zonas nos recintos deve estar compreendida entre 1. insolação e número de pessoas variam ao longo do dia. e esta remoção constitui um dos objetivos básicos das instalações de ar condicionado. Segundo a ABNT NBR 6401 NB 10. por exemplo. se o ar ambiente se deslocar.2 m/s em contato com a pele. 1990): • Radiação solar através de superfícies transparentes tais como vidros das janelas. • Calor gerado por outras fontes. normalmente. • Calor gerado dentro do ambiente pelos ocupantes. embora em certos casos de ventilação industrial também se aplique. por unidade de tempo. Denomina-se carga térmica ao calor (sensível ou latente) a ser fornecido ou extraído do ar. devese conhecer a carga térmica do ambiente em questão. pois os fatores que nela influem: temperatura externa. a uma velocidade de 2. luzes.4 FATORES QUE PROPICIAM TRANSFERÊNCIA E LIBERAÇÃO DE CALOR PARA O INTERIOR DE UMA EDIFICAÇÃO Para um cálculo rigoroso de um sistema de ventilação visando conforto térmico. produzirá o mesmo efeito que o ar "parado" com uma temperatura de 5 °C mais baixa que a do ambiente. Assim. divisórias. • Condução de calor através das paredes internas. • Condução de calor através das paredes externas e telhados.5 e 15 m/minuto. Para uma umidade relativa do ar moderada. • Calor proveniente da ventilação (ar exterior) e infiltração de ar exterior. pode-se ter uma idéia do bem-estar proporcionado pelo ar em movimento comparando e exprimindo seu efeito em função da diminuição da temperatura do ar (medida com o termõmetro de bulbo seco) que produziria o mesmo efeito refrescante caso este estivesse calmo. A carga térmica. varia com o tempo. O ganho de calor que é transmitido para o ambiente é devido aos seguintes fatores (MACINTYRE. equipamentos. os elementos da edificação. 1985 1. • Estação do ano. Schiffer (2000). • Sombreamento existente. uma imagem simplificada dos fatores que propiciam o aumento da carga térmica em um ambiente. que será função da intensidade da radiação incidente e das características térmicas das superfícies externas desta edificação. • Área útil.1 Insolação sobre os vidros. • Constituição do material da superfície. ambos com radiação de alta temperatura. podem ser classificados em opacos e transparentes ou translúcidos. • Orientação solar. De acordo com Frota. Figura 14: Fatores que propiciam o aumento da carga térmica em uma edificação Fonte: Stoecker.30 Na Figura 14. A insolação varia conforme os seguintes fatores: • Tipo da superfície. quando expostos aos raios solares. paredes externas e coberturas O sol incidindo sobre uma edificação representa sempre certo ganho de calor (energia). diretos ou difusos. Nos materiais dos fechamentos .4. (TSOL− AR − θ i ) (3) Onde: A : Área de exposição. Verificamos através da Equação 3. dada pelas regras da transferência de calor para o cálculo de cargas térmicas. A energia radiante absorvida se transforma em energia térmica ou calor.98 Transparente 0.31 opacos.12/0. temperatura sol-ar. pode-se observar a absortividade dos materiais em função da cor.15 0. por isso.30/0."aluminio" . a radiação solar é incluída no cálculo do fluxo de calor através de uma temperatura equivalente ou.65/0.amarela .40 0.vermelha . Desta forma. a radiação incidente terá parte absorvida e outra parte refletida.verde claro .65/0.74 0. m² No Quadro 1 a seguir.40 0.15 0.07-002 (1998) .preta α 0.80 0.75/0. φ = U . Quadro1: Absortividade das cores e materiais Tipo de Superficie Chapa de alumínio (nova e brilhante) Chapa de alumínio (oxidada) Chapa de aço galvanizada (nova e brilhante) Caiação nova Concreto aparente Telha de barro Tijolo aparente Reboco claro Revestimento asfáltico Vidro comum de janela Pintura: .verde escuro .80 0. os valores dependerão da refletividade e da absortividade de cada material utilizado.25 0.50 0.70 0. como é comumente chamada.005 0. a refletida não sofre modificação alguma.97 Fonte: Projeto de Norma da ABNT 02:135. conforme LAMBERTS et all (1997).20 0.30 0.branca . A.85/0. alguns materiais absorvem mais a radiação solar que outros. Nesses casos. Os materiais de construção possuem uma capacidade de absorção em função de sua cor.80 0. φ = U . Para planos horizontais (coberturas). nestes processos intervêm o coeficiente de absorção (α) e a emissividade (ε) do material. A. esta carga térmica fica dada pela Equação 4. A.32 A temperatura sol-ar (Tsol-ar) representa o efeito combinado da radiação solar incidente no fechamento e dos intercâmbios de energia por radiação e convecção entre a superfície e o meio envolvente.RSE − 4 − θ i ) (4) Os valores médios da resistência superficial externa são dados pelo Quadro 2.07-001/2 da Associação Brasileira de Normas técnicas Para planos verticais (paredes). Quadro 2: Valores médios da resistência superficial interna e externa Fonte: Projeto 02:135.(θ e + α . φ = U .RS .br) Quadro 3: Radiação solar incidente em planos verticais e horizontais para o dia 22 de dezembro na latitude 30° Sul Orientação Sul Sudeste Leste Nordeste Norte Noroeste Oeste Sudoeste Horizontal 6h 142 330 340 165 25 25 25 25 114 7h 188 563 633 357 43 43 43 43 345 8h 143 586 715 456 50 50 50 50 588 9h 78 502 667 475 58 58 58 58 804 Radiação Solar (W/m²) 10h 11h 12h 13h 14h 63 68 65 68 63 345 116 62 688 63 517 309 65 68 63 422 311 146 68 63 117 170 179 170 117 63 68 146 311 422 63 68 65 309 517 63 68 65 116 345 985 1099 1134 1099 985 Fonte: Frota & Schiffer.1995 15h 78 58 58 58 58 475 667 502 804 16h 143 50 50 50 50 456 715 586 588 17h 188 43 43 43 43 357 633 563 345 18h 142 25 25 25 25 165 340 330 114 .RS .RSE − θ i ) (5) A radiação solar incidente. segundo FROTA & SCHIFFER (1995) é dada pelo Quadro 3.solar.(θ e + α .ufrgs. a Equação 5 descreve o fluxo de calor. Estes dados podem ser obtidos no programa Radiasol (www. 33 Para as superfícies transparentes, inclui-se um fator denominado fator solar. Este fator representa a razão entre a quantidade de radiação solar que atravessa e a que incide uma superfície. O Quadro 4 apresenta o fator solar para alguns tipos de superfícies transparentes. Deste modo, a Equação do fluxo de calor é dado pela Equação 6. φ = A.(U (Text − Tint ) + FS .RS ) (6) Quadro 4: Fator solar para alguns tipos de superfícies transparentes Supefícies transparentes Vidros Transparente (simples) 3 mm Películas Acrílico Policarbonato Domos Transparente (simples) 6 mm Transparente (duplo) 3 mm Cinza (fumê) 3 mm Cinza (fumê) 6 mm Verde 3 mm Verde 6 mm Refletivo 3 mm Reflexiva Absorvente Claro Cinza ou bronze Reflexivo Claro Cinza ou Bronze Claro Translúcido Tijolo de vidro Fs 0,87 0,83 0,75 0,72 0,6 0,72 0,6 0,26-0,37 0,25-0,50 0,40-0,50 0,85 0,64 0,18 0,85 0,64 0,7 0,4 0,56 Fonte: Lamberts et all, 1997 1.4.2 Calor sensível devido à condução pelas paredes, pisos, tetos e vidros Esta carga térmica de calor sensível devido à penetração do calor pode ser calculada pela Equação 7: C p = U . A.(θ e − θ i ) (7) 34 Onde: A = área das paredes, piso ou teto (m²); θ e − θ i = Diferença de temperatura externa – interna 1.4.3 Calores sensível e latente decorrentes da infiltração do ar exterior pelas portas e janelas O movimento do ar exterior ao recinto possibilita a sua penetração através das frestas nas portas, janelas ou outras aberturas. Tal penetração adiciona carga térmica sensível ou latente. Embora essa carga não possa ser calculada com precisão, há dois métodos que permitem a sua estimativa: o método da troca de ar e o método das frestas. No método da troca de ar se supõe a troca de ar por hora dos recintos, de acordo com o número 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 pressão dentro do recinto. Para a pressão ser positiva na sala faz-se a vazão de ar externo, VE igual a maior das duas parcelas: - ar exterior para renovação; - infiltrações pelas frestas, portas e exaustão se houver. Neste caso, quando no recinto a pressão do ar é superior à exterior, não há penetração do ar de fora e essa parcela pode ser desprezada. 1.4.4 Calor sensível correspondente à carga de energia elétrica dissipada no recinto nos aparelhos de iluminação e acessórios A carga térmica gerada por aparelhos de iluminação é uma função da potência dissipada pelas lâmpadas e pelos reatores (quando se tratar de iluminação fluorescente). Podese calcular a potência dissipada (w/m²) por unidade de área de piso do recinto, em função do índice de iluminação que deverá ser previsto para o mesmo e a natureza do trabalho a ser executado, cujo grau de precisão influencia o nível de iluminação exigido (MACINTYRE, 1990). Entretanto é comum e simplificado obter o cálculo da energia dissipada pelas lâmpadas, adotando os valores do Quadro 5. 35 Quadro 5: Aquecimento devido a lâmpadas acesas Tipo Incandescente Fluorescente Calor emitido (Kcal/h) Potência total em Watts x 0,875 Potência total em Watts x 0,875 x 1,26 Fonte: Macintyre, 1990 Deve-se levar em conta, no cálculo da carga térmica, que nem sempre todas as lâmpadas estão ligadas na hora que se tomou por base para o cálculo; geralmente na hora em que a carga térmica de insolação é máxima, muitas lâmpadas podem estar desligadas. 1.4.5 Calor sensível devido a motores elétricos Os motores elétricos, quer estejam dentro do recinto, em qualquer ponto do fluxo de ar ou mesmo nos ventiladores, adicionam carga térmica sensível ao sistema devido às perdas nos enrolamentos. É preciso levar em conta se o motor está sempre em funcionamento ou se a sua utilização é apenas esporádica. Este calor produzido pelos motores pode ser calculado conforme Equação 8 (ftp.demec.ufpr.br, acesso em 30/11/2012). P  QS =  − P .733 η  (8) Quando há motores de diversas potências funcionando no recinto, pode-se calcular o calor dissipado multiplicando a potência total expressa em HP por 2800 para se obter o calor em Btu/h (MACINTYRE, 1990). Para um cálculo 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 sensível, que variam conforme esteja o indivíduo em repouso ou em atividade, Macyntire (1990), dá os valores do calor liberado pela pessoas em função da temperatura e da atividade, conforme Quadro 7. A quantidade de calor a extrair do recinto corresponde à que foi proporcionada pelo calor sensível liberado. 08 49 430 210 220 0.5 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 Fonte: Macintyre.5 70 1820 1280 540 0.16 60 710 430 280 0.25 64 1000 640 360 0.75 72 2680 1930 750 1 79 3220 2540 680 1.33 66 1290 850 440 0.36 Quadro 6: Carga térmica devido a motores elétricos em operação contínua Potência (hp) Localização do equipamento com relação ao ambiente Rendimento do Motor e Motor fora e Motor dentro e motor a plena máquina dentro máquina máquina fora hp carga ɳ (%) (hp x 254500)/ɳ dentro hp x x 25454(100%ɳ)/ɳ 2545 Btu/h (1 Btu/h = 0.12 55 580 320 260 0. 1990 .252 Kcal/h) 0.05 40 320 130 190 0.5 80 4770 3820 950 2 80 6380 5100 1280 3 81 9450 7650 1800 5 82 15600 12800 2800 7. 1990 84 63 54 78 21° 139 Restaurantes Fábrica (Trabalho leve) 91 27° S L 50 63 59 61 52 71 .37 Quadro 7: Calor liberado por uma pessoa em Kcal/h Temperatura de bulbo seco (°C) Local Escritório 28° Metabolismo médio S + L (Kcal/h) S L 113 45 68 26° S L 54 59 24° S L 61 52 S L 71 42 55 61 71 48 68 81 58 189 48 141 55 134 62 127 74 115 92 97 Fábrica (Trabalho pesado) 252 68 184 76 176 83 169 96 156 116 136 Auditórios 113 45 42 S = calor sensível L = calor latente 68 50 (Kcal/h) Fonte: Macintyre. 38 2 CARACTERIZAÇÃO DO ESTUDO DE CASO PARA O PAVILHÃO DE MONTAGEM DE GERADORES 2. multiplicando por quatro a área útil coberta que atualmente é de 828 m² (18 m x 46 m). por uma construtora terceirizada. com a instalação de duas pontes rolantes com capacidade de 25 toneladas/cada e demais equipamentos e dispositivos que foram se tornando necessários no decorrer dos trabalhos. já visando. em nível. na época da construção. Desde a sua concepção inicial. uma imagem do leiaute previsto para este pavilhão. O terreno é localizado em um dos pontos mais altos da cidade de Ijuí. uma ampliação lateral e nos fundos.1 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS O pavilhão utilizado para montagem de geradores na empresa Hidronergia Engenharia e Automação Ltda foi projetado e construído no ano de 2009. junto às instalações já existentes da empresa. no Distrito Industrial de Ijuí. a ideia foi realizar a montagem dos geradores neste recinto. Figura 15: Leiaute previsto para o pavilhão para montagem de geradores . e sem obstáculos relevantes à volta. Na Figura 15. Adicionam-se. Este pavilhão dispõe apenas de uma porta de acesso voltada para o norte com 5. também. conforme a Figura 16. porém com intervalos de telhas transparentes para aproveitamento da iluminação natural. totalizando uma área de 27. lâmpadas e equipamentos. Para o cálculo da carga térmica considera-se as parcelas de ganhos e perdas por trocas térmicas nas diversas superfícies. estão posicionadas em intervalos de 6 metros em 6 metros. além do calor trocado pela variação do ar interno.2 metros de largura. superiores ou nas laterais. áreas dos vidros das janelas. . o piso e as portas.5 mx 5 m. conforme pode verificar pela imagem da Figura 16. como a cobertura do prédio. Figura 16: Foto do pavilhão de montagem de geradores Ainda. verifica-se os fechamentos laterais construídos parcialmente de telhas aluzinc e o restante em blocos de concreto pré moldados.39 Com um pé direito de 12 metros. Estas telhas transparentes de 1. há vários fatores que geram calor dentro de um ambiente e a somatória de todas as formas de calor presentes num ambiente denomina-se por carga térmica.2 CARGA TÉRMICA E TROCAS DE AR Como já visto no capitulo anterior. 2. O telhado também foi construído com telhas aluzinc.5 m². as parcelas de contribuição emitidas pelas pessoas. o principal detalhe construtivo observado neste pavilhão é a falta de aberturas no ambiente. sem mais aberturas inferiores. em formato meia água. paredes externas e internas. 2) As lâmpadas não são acesas em dias com incidência de sol. 5) Na inexistência de janelas no ambiente. o cálculo da carga térmica é realizado com as seguintes considerações: 1) A maior carga térmica se dará no horário de maior incidência de radiação sobre o pavilhão.40 Para o pavilhão em estudo. utilizado para montagem de geradores. Figura 17: Projeto arquitetônico do pavilhão para montagem de geradores . e uma potência estimada para a linha de estampo. baseando-se no projeto arquitetônico. 4) São considerados os quatro motores elétricos de uma das ponte rolantes em atividade.1 Carga térmica devido à insolação Para o cálculo da carga térmica devido à insolação nas superfícies laterais e superiores. 2. pois a iluminação natural se torna suficiente em virtude das telhas translucidas. Os dados são posteriormente compilados no Quadro 8. desconsidera-se a carga térmica por infiltrações de ar. 2 motores de dispositivos de montagem (prensagem de polos e enrolamento de fios de cobre). divide-se as áreas do pavilhão sujeitas à radiação conforme material e orientação.2. 3) Considera-se dez pessoas em trabalho de montagem no ambiente. conforme Figura 17. k e absortância visualizada também no Quadro 10.7 m² Telha Aluzinc Sul 408. Através do cálculo da média obtem-se os valores de radiação expostos no Quadro 9. calcula-se as cargas de insolação para cada uma das superfícies do pavilhão em questão. • Bloco pré moldado considerado como reboco claro. Outras considerações particulares importantes utilizadas para os cálculos são: • Temperatura externa de 35°C e temperatura interna de 28°C. • Coeficiente global de transmissão de calor das telhas translucidas considerado 4.6 m² Bloco pré moldado Oeste 39. 5 e 6 e consideraremos valores da radiação média obtida através do quadro 3.2 m² Telha translucida Forro 172.5 m² Bloco pré moldado Sul 101. • Coeficiente global de transmissão de calor e absortância das telhas aluzinc visualizados no Quadro 10.4 m² Telha Aluzinc Oeste 185.6 m² Para o cálculo da carga térmica devida a insolação.8 m² Bloco pré moldado Norte 87.41 Quadro 8: Superfícies do pavilhão de montagem de geradores sujeitas à radiação Superfície Orientação Área sujeita a radiação Telha Aluzinc Norte 446.7 W/m². Quadro 9: Valores de radiação média para planos verticais e horizontais Orientação Sul Leste Norte Oeste Horizontal Radiação solar média (W/m²) 110 273 85 735 692 Com os valores da radiação média. obtendo-se o Quadro 12.4 m² Telha Aluzinc Forro 655.2 m² Bloco pré moldado Leste 39.9 m² Telha Aluzinc Leste 185. utiliza-se as equações 4. . 25 476 - - 0.k) ϕ (horas) 0.88 - - Fonte: Van Hass.7 0. 1997 Quadro 12: Cargas térmicas de insolação em cada uma das superfícies do pavilhão Superfície/orientação Telha Aluzinc/Forro Telha Translucida/Forro Telha Aluzinc/Norte Telha Aluzinc/Sul Telha Aluzinc/Oeste Telha Aluzinc/Leste Bloco Pré moldado/Norte Bloco Pré moldado/Leste Bloco Pré moldado/Oeste Bloco Pré moldado/Sul A soma destas cargas térmicas é de 217089 W.65/0.25 0.95 2.87 pavilhão 1 0.80 0. 2005 Quadro 11: Valores do fator solar para telhas translucidas Superfície Local Fechamento Telha lateral pavilhão 2 translúcida de e cobertura fibra de vidro pavilhão 1 e 2 FCS Vidro comum 0.85/0.42 Quadro 10: Propriedades térmicas de telhas aluzinc Superfície Telha aluzinc na cor natural Local cobertura Alvenaria à vista mureta Telha aluzinc trapezoidal azul Fechamento lateral Absortância Emissividade U (W/m².3 2.83 0. Carga térmica (W) 86205 53516 24637 24236 30066 15964 1825 1058 1629 2189 .9 5.k) Ct (KJ/m².6 63.4 Fonte: Lamberts. 2. Superfície/orientação Telha Aluzinc/Forro Telha Translucida/Forro Telha Aluzinc/Norte Telha Aluzinc/Sul Telha Aluzinc/Oeste Telha Aluzinc/Leste Bloco Pré moldado/Norte Bloco Pré moldado/Leste Bloco Pré moldado/Oeste Bloco Pré moldado/Sul Carga térmica (W) 26968 5685 18386 16830 7631 7631 1592 720 720 1841 A soma destas cargas térmicas ocasionada por condução é de 86163 W.2. teremos uma carga térmica de 1758 Watts. 2.3 Carga térmica devido às pessoas Para este cálculo. utiliza-se por base o Quadro 7. juntamente com as mesmas considerações e dados para temperatura externa.43 2. Assim. em um trabalho pesado de fábrica. temperatura interna.2. obtém o Quadro 13. conforme a seguir: Quadro 13: Cargas térmicas resultantes da condução de calor em cada uma das superfícies do pavilhão. considerando a temperatura de bulbo seco sendo de 28°C.2 Carga térmica devido à condução Para o cálculo da carga térmica por condução utiliza-se a Equação 7. áreas das superfícies e coeficiente de transmissão global de calor.4 Carga térmica devido aos motores elétricos Os motores principais que encontram-se no pavilhão de montagem de geradores são os seguintes: .como são consideradas seis pessoas neste trabalho.2. A soma do calor sensível e do calor latente é de 252 Kcal/h . 02 Un. sem deslocamento de ar em seu interior..... porém uma das pontes rolantes fica osciosa. 02 Un/ponte • Motores de dispositivos de montagem: Motor elétrico 0....... Considerando que todos os motores trabalham a plena carga.. • Potência instalada na linha de estampo: 50 hp (esta informação é estimada.. . Na Figura 18 uma imagem das duas pontes rolantes instaladas no pavilhão....5 CV .... transformando o ambiente em uma espécie de estufa......3 AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE VENTILAÇÃO ATUAIS A situação da ventilação no pavilhão utilizado para montagem de geradores é evidentemente ineficaz.01 Un/ponte • Translação das pontes rolantes de 25 toneladas: Motoredutor SEW FA67/G DZ90S4/BMG Potência 2. é possível retirar os dados do quadro 6...... visto que a linha de estampo não está com seu projeto concluído)..... obtendo um valor da carga térmica ocasionada pelos motores de 82000 watts.. 2.. Há uma única entrada de ar identificada na edificação e não existem saídas de ar devidamente projetadas..0 CV . inicialmente identificada pela falta de aberturas no ambiente (ver Figura 16 e Figura 18)....01 Un/ponte • Translação dos carros guincho das pontes rolantes de 25 toneladas: Motoredutor SEW FA57/G DZ80K4/BMG Potência 1...5 CV .. Isto gera um acúmulo considerável de pequenas partículas de poeira e principalmente aquecimento.44 • Motor de elevação das pontes rolantes de 25 toneladas : Motofreio 25 cv 4P 380/660. A falta de aberturas no ambiente impossibilita o cálculo da taxa de ventilação natural Qv.00 metros x 6. . fazendo com que a temperatura no interior da edificação. intensificado pela ação dos raios solares que incidem diretamente nas coberturas e fachadas e são re-irradiados para o interior da edificação. totalizando portando uma área de 37. A única área de entrada de ar no ambiente em estudo trata-se do portão com dimensões de 6. dado pela Equação 2. seja sempre mais elevada do que a temperatura externa ambiente. No caso do pavilhão em questão não é possível calcular esta troca de ar pela já citada falta de saídas de ar. dada pela Equação 1 e o fluxo de ar por efeito de chaminé Qt. Esta carga térmica para o pavilhão em questão foi calculada no inicio deste capítulo e pode-se afirmar que tal carga. Considerando 11 trocas de ar/hora seria necessária uma vazão de ar de 100188m³/hora.45 Figura 18: Pontes rolantes de 25 toneladas instaladas no pavilhão de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda A Associação Brasileira de Normas Técnicas propõe um número mínimo de trocas de ar para ambientes. principalmente a parte que cabe a insolação sobre as paredes e cobertura do ambiente. o fato de propiciar o aquecimento interno da edificação proveniente da carga térmica dissipada no ar interior pelo processo produtivo. O pavilhão para montagem de geradores tem um volume total de ar de 9108 m³.2 m². conforme o Quadro 14.20 metros. A não existência de ventilação natural tem como principal consequência. neste caso específico. é relativamente alta. NBR 6401/ABNT .46 Quadro 14: Trocas de ar/hora para ambientes Ambientes Auditório Padaria Boliche Sala de clube Igreja Restaurante Fábrica Fundições Garagens Cozinha de Restaurante Lavanderia Oficina Escritório N° Trocas 6 20 a 30 12 12 6 12 10 20 12 20 a 30 20 11 10 Ambientes Cabine de Pintura Sala de Diversões Funilaria Estaleiros Loja Sanitário Túnel Assembléia Sala da caldeira Fábrica de Papel Armazém Depósito N° trocas 60 10 12 6 10 12 a 20 6 15 20 30 5 a 10 3 a 10 Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas. portanto gerará maior custo à empresa que terá que pagar insalubridade aos funcionários e uma taxa maior para a previdência. etc. .1 POSSIBILIDADES DE SOLUÇÃO As opções para sistemas de ventilação são muitas. considera-se algumas hipóteses para resolver o problema da ventilação e do calor no pavilhão de montagem de geradores na empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. pois o mercado está repleto de produtos a venda. Além do aspecto de melhor condição ambiental deve-se pensar que se a temperatura do ambiente estiver acima do limite de tolerância estabelecido pelo Ministério do Trabalho. Previamente. Uma decisão de investir requer uma análise 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 ventilação influencia nesta relação. por ter um custo significativamente baixo em relação ao custo da obra.47 3 PROPOSTA DE SISTEMA DE VENTILAÇÃO 3. ventilando naturalmente. o ambiente é considerado insalubre. Inicialmente considera-se que em edificações com grandes volumes de ar. O sistema é calculado para dar vazão a esse ar aquecido admitindo ar novo. conforme a seguir. pelo alto custo dos equipamentos. revestimento de teto. pelo fato de não consumir energia elétrica. também como objetivo da redução da temperatura: sistema de ventilação e exaustão. e é dimensionado em função do somatório das cargas térmicas geradas no interior da edificação (processo). sistema eólicos. Neste caso a solução mais adequada para a questão do aquecimento interno das edificações é o uso de sistemas de ventilação natural. sistema de insuflamento. a instalação de climatização é inviabilizada. resfriadores evaporativos. em função do custo da energia elétrica que é consumida pelo processo de climatização. Conforme visto no capítulo 1. e também. este sistema funciona através do efeito chaminé. com as cargas térmicas solares (radiantes) recebidas através da cobertura e de fechamentos laterais. obtendo assim uma melhora na condição do trabalho dos funcionários e na armazenagem de produtos. e de forma a utilizar os recursos naturais como a força da gravidade em favor do ser humano. Vantagens: • Baixo custo. tipo e posições das aberturas para entradas e saídas de ar a fim de atingir os índices de trocas de ar indicados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas com o auxílio do vento incidente sobre tais aberturas e do efeito chaminé. pedestais ou dependendo do modelo podem até mesmo ficar suspensos pela estrutura do telhado. pois trata-se de uma solução econômica e eficiente em diversas aplicações. pó. • Exige uma análise estrutural do ambiente. Podem ser afixados em paredes. • Retira odores. projetando e construindo sobre a estrutura já existente algumas modificações na quantidade. Desvantagens: • Não diminui a temperatura do ambiente. etc.1 Sistema com ventiladores e exaustores Os ventiladores fazem a circulação do ar ambiente.48 3.2 Construção de aberturas para entrada e saídas de ar Esta hipótese considera os princípios básicos da ventilação natural. 3. em volume e distância. • Baixo consumo de energia. • Não diminui a temperatura do ambiente. • Baixo consumo de energia. Vantagens: • Baixo custo.1. . cada um com uma especificação técnica. • Baixa manutenção. possuindo grande capacidade de deslocamento de ar. Existem diversos modelos e tipos de ventiladores.1. fumaça. • Baixa manutenção. melhorando a sensação térmica. • Depende da ação dos ventos sobre a estrutura. Desvantagens: • Aumento do ruído de fundo. Desvantagens: • Alto custo. como por exemplo: • Cerâmica. onde a entrada de ar se dá pelos insufladores. as cores claras absorvem menos radiação e consequentemente o coeficiente de transmissão global de calor diminui consideravelmente. Em se tratando de revestimento é possível também considerar a cor do telhado.3 Sistema de insuflamento A principal indicação de uso dos insufladores mecânicos nas instalações industriais é quando se necessita injetar ar no interior da edificação. • Aplicação de polipropileno. Daí a necessidade de instalação de insufladores mecânicos.1. Vantagens: • Não produz ruído. captando ar fresco e limpo a serem insuflados através de sistemas motorizados com dutos e difusores de ar. em locais onde não há possibilidade do ar ser captado naturalmente através de venezianas. O objetivo é evitar o aquecimento do ar interno. Um sistema de insuflamento realiza a ventilação por pressão positiva através de um conjunto de insufladores axiais de parede. e a saída de ar se dá pelos exaustores naturais.1. impedindo que a ação dos raios solares sobre o telhado transfira o calor para dentro do ambiente. promovendo renovações do ar. ou seja.4 Revestimento de teto Existem diversos tipos de revestimento de telhados. com ventilação sensitiva. obtendo-se assim a renovação do ar especificada para a edificação: Vantagens: • Melhora as condições de um ambiente específico. pois conforme visto no capitulo 3. • Não diminue a temperatura do ambiente.49 3. 3. • Renovação de 100% do ar. . o ar passa pela pele causando sensação confortável. sendo que é utilizado em conjunto com os exaustores naturais. • Resina. 1. • O polipropileno retém poeira. • Consumo de água. que possibilita controle da temperatura e umidade do ar através da evaporação da água. onde geralmente há grande geração de calor e grandes espaços abertos. • Retarda a ação da corrosão em telhados metálicos. Desvantagens: • Alto custo de aplicação (no caso de revestimento com materiais isolantes). abaixando a temperatura ambiente. • Adaptável a quase todo tipo de ambiente. • Baixo custo (no caso de pintura com cores claras).50 • Baixo custo de manutenção. promovendo a troca de calor entre o ar e a água. Estas condições inviabilizam o uso de ar condicionado e favorecem o uso do resfriamento evaporativo. São utilizados bicos micro-aspersores que produzem uma névoa de rápida evaporação que não precipita e não molha. • Possibilita controle sobre a umidade relativa. • Não renova o ar interno. . 3. • Diminui a temperatura. Vantagens: • Baixo custo de instalação. • Não renova o ar interno. • Possibilidade de entupimento dos bicos.5 Resfriamento evaporativo por névoas É um sistema novo.6 Resfriamento evaporativo A climatização por resfriamento evaporativo é extremamente recomendável para grandes ambientes industriais ou comerciais. que pode ser usado inclusive para climatizar ambientes completamente abertos. 3.1. Desvantagens: • Gera custo de manutenção. que torna-se mais frio. a diminuição da temperatura acontece quando. substituindo os aparelhos de ar condicionado.51 No resfriamento evaporativo. O numero de renovações é adequado a cada situação utilizando-se como parâmetro a norma nacional ABNT e a norma internacional da ASHRAE. somente propiciam a redução da temperatura. Vantagens: • Baixo custo de manutenção. • Ideal para lugares abertos. sendo que este número de renovações é variável conforme a atividade realizada no interior da edificação. para evaporar. e levando em conta o objetivo principal de atingir um valor mínimo de trocas de ar no ambiente deve-se desconsiderar as possibilidades de resfriamentos evaporativos em virtude de que estes equipamentos não realizam a renovação do ar. Desvantagens: • Custo de instalação maior que os demais sistemas apresentados. • Consumo de água. que são grandes consumidores de energia. • Consome 75% menos energia que os aparelhos de ar condicionado. deve-se considerar inicialmente o custo de aquisição/implementação de um sistema de ventilação a fim de viabilizar de maneira imediata os recursos que se façam necessários para instalação do mesmo. Deve-se ressaltar que o dimensionamento do sistema de ventilação é caracterizado pelo numero de renovações que se deseja obter. • Não possui gases que poluem o meio ambiente. sem utilizar os complexos componentes de refrigeração mecânica. a água retira energia (calor) do que quer que esteja em contato com ela. quem cede calor para a água durante a evaporação é o ar. • Diminui a temperatura. Avaliando sob este aspecto as possibilidades de sistemas. O resfriamento do ar é feito de maneira simples e natural.2 LIMITAÇÕES No caso do pavilhão para montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. 3. . E no caso desse processo. resfriamento e redução de calor .conforto térmico Para os outros sistemas possíveis. Para referência de custos é possível considerar o Quadro 15. • O revestimento externo das paredes e teto. somente no que se refere à diminuição da carga térmica devido à insolação.00 35. com insuflamento e exaustão também poderá gerar um custo relativamente alto. não poderá auxiliar na renovação do ar. sistema de ventilação. Sistema de resfriamento evaporativo Custo por m² em media com Pé direito de 8m (R$) 9. em conjunto com um sistema de ventilação para renovação do ar. para redução da temperatura interna.3 CONCEPÇÃO ADEQUADA AO CASO Dentro das dificuldades e exigências vistas nos capítulos e subcapítulos acima. 3. a fim de alterar a cor destes. determina-se que a .00 24.52 Estes equipamentos podem ser instalados posteriormente. • Um sistema totalmente mecânico. Quadro15: Custos médios estimados para sistemas de ventilação e redução de calor Sistemas Sistema de Ventilação e exaustão Sistema de Insuflamento Revestimento de telhado (considerando revestimento com isolantes térmicos) Sistema evaporativo por névoa.00 23. tanto de instalação. Entretanto é possível citar algumas limitações ou dificuldades possíveis de serem percebidas inicialmente.00 12. • A construção ou modificação de aberturas necessitará de uma reavaliação estrutural do pavilhão. uma reengenharia a fim de garantir que isto não comprometerá a resistência da edificação. e das soluções adotadas pelas empresas de mesmo porte e condições estruturais. • Um sistema de ventilação único e exclusivamente natural não garantirá uma vazão de ar uniforme e consequentemente a renovação do ar dentro do pavilhão não pode ser controlada. é necessário realizar uma análise mais aprofundada sobre a aplicação de cada um deles. isto é. quanto de operação e manutenção.00 Fonte: Roque. • Arejamento do ambiente.4 • Diluição dos contaminantes. . e o ar insuflado sairá. será dado andamento no estudo em um sistema com exaustão natural e insuflação mecânica. Esta concepção inicial considera que não seriam necessárias modificações consideráveis na estrutura do prédio e seria possível obter um deslocamento de ar que tornaria a sensação térmica agradável no ambiente. logo.2. por diferença de pressão. A idéia é criar a possibilidade de exaurir o ar naturalmente e possibilitar um número maior de entradas de ar. portanto. • Baixa de temperatura interna. a pressão interna será maior que a externa (pi>pe). são necessárias algumas explicações e descrições das ideias principais. partir para a idéia que se apresenta mais clara e óbvia para os padrões das metalúrgicas da região Noroeste do Rio Grande do Sul. com descritivo dos recursos e equipamentos a serem instalados a fim de atingir os objetivos iniciais do estudo. Assim surge a possibilidade dos exaustores eólicos a serem instalados na parte superior do pavilhão e o insuflamento de ar através de ventiladores instalados na parte inferior do prédio em posições a serem definidas conforme indicação por cálculos e estudos específicos.2. Desta forma. conforme visto na seção 1. Acredita-se ser este o método mais viável visto a necessidade de retirada de ar de dentro do ambiente e a falta de aberturas para entradas de ar. É necessário. Um sistema de climatização instalado paralelamente ao sistema de ventilação geraria um custo inicial muito alto para os padrões da Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda.53 condição inicial ideal é renovar o ar do ambiente em questão e posteriormente verificar quais as possibilidades máximas de redução de calor com esta renovação de ar. PROJETO BÁSICO PARA IMPLANTAÇÃO DA SOLUÇÃO Para o projeto básico do sistema de ventilação para o ambiente. Assim será possível dimensionar um sistema para aproximar ou atingir os níveis aceitáveis de trocas de ar pela legislação. Os ventiladores devem injetar o ar exterior para o interior do recinto. por outras aberturas existentes resultando em: 3. promovendo o giro do mesmo. A massa de ar quente. O Exaustor Eólico.1 Exaustores eólicos Os exaustores eólicos são um tipo de exaustor impulsionado pela força do vento e pela diferença de temperatura. é importante haver entradas de ar através de janelas. aproximando a temperatura interna da externa.com. acesso em 28/02/2012 Na ausência de vento o equipamento funciona apenas pelo diferencial térmico entre as temperaturas interna e externa: (convecção térmica). conforme Figura 19. e distantes dos exaustores. as tomadas de ar devem estar posicionadas próximas do piso. porém para que o ambiente seja efetivamente favorecido com o exaustor.ventcenter. em quantidade proporcional às dimensões da instalação. entre o interior e o exterior de um prédio (convecção térmica). O funcionamento de um exaustor eólico se dá pelo vento que incide sobre as palhetas do rotor. Em seu interior ocorrerá uma ligeira queda de pressão. basculantes. Este é um equipamento que pode ser utilizado nos mais diversos tipos de instalações.br. exercendo pressão no rotor. renova a massa de ar quente contida em um ambiente.4. Figura 19: Imagem ilustrativa de funcionamento de um exaustor eólico Fonte: www. Dispensa o uso de motor elétrico. fumaças e partículas em suspensão no ambiente em sua direção. Além de baixar a temperatura. desloca-se na direção do exaustor. ajudando a succionar a massa de ar quente.54 3. Esse processo enquadra-se em um sistema de Ventilação Natural. teoricamente. . por ser mais leve. Quando possível. o exaustor eólico melhora a qualidade do ar. capaz de movimentá-lo. portas e/ou elementos vazados. gases tóxicos. garantindo maior produtividade dos trabalhadores e menor desgaste dos equipamentos e produtos A utilização do exaustor eólico atendia basicamente as grandes edificações. será forçado de encontro aos ocupantes do ambiente. • Não consome energia . melhorando a qualidade do ar. respectivamente. Além de não consumir energia elétrica.custo operacional zero. . destacados abaixo: • Amortização imediata. • Eleva o índice de conforto técnico. ·. em condições mais frescas. • Não necessita de instalações especiais. despertando o interesse de outros segmentos. • Não necessita de manutenção -custo operacional zero. cocheiras. o exaustor eólico oferece outros benefícios e vantagens. • Promove a ventilação reduzindo a umidade. Nas Figuras 20 e 21 seguem alguns exemplos de instalação e um desenho esquemático de um exaustor. • Elimina a condensação no inverno. centros e feiras de produção agro-pastoril.55 Com isso. residências (ventilação do ático). currais. gastos significativos com energia elétrica e conservação de equipamentos de ventilação mecânica. • Não produz ruído. • Reduz riscos de incêndio. Atualmente podem ser encontrados. instalações agro-industriais. em ginásios. O sucesso alcançado. elevadores) e inúmeras outras situações. ganha-se maior vazão de ar (efeito chaminé) e máxima eficiência do sistema. fez ampliar sua área de atuação. que apresentavam elevados volumes de ar. casas de máquinas (geradores. • Não provoca faíscas. • Não deposita ou suspende poeira/ pó. • Promove a renovação do ar. granjas. • Funcionamento ininterrupto. uma vez que o ar exterior. tipo galpões. exigindo dessa forma. com.56 Figura 20: Exemplos de aplicações e instalações de exaustores eólicos Figura 21: Desenho esquemático de um exaustor eólico Fonte: www. acesso em 28/02/2012 .br/.afortvent. rotiv. a rotação de um rotor dotado de pás adequadas. posicionamento dos mesmos sobre o recinto e condições gerais. geralmente fornecidas pelos fabricantes.57 A capacidade de exaustão de um exaustor eólico depende sempre das condições de vento. os gases tornam-se capazes de escoar em dutos. Existem vários critérios segundo os quais se podem classificar os ventiladores. sendo acelerado . Em sua maioria. que se destinam a produzir o deslocamento dos gases. fornecida pela fabricante Rotiv. Analogamente ao que ocorre com as turbobombas. proporcionando a vazão desejável de ar para a finalidade que se tem em vista. Figura 22: Quantidade de extração de ar. acesso em 28/02/2012 3. movimentam volumes de ar relativamente pequenos a grandes pressões. com relação ao tamanho do exaustor e da velocidade do vento Fonte: www.4. Seu principio de funcionamento basea-se na entrada de ar pelo centro do rotor. vencendo as resistências que se oferecem ao seu deslocamento. Graças à energia adquirida. conforme exemplo da Figura 22.pt. permite a transformação da energia mecânica do rotor nas formas de energia que o fluído é capaz de assumir. em geral o elétrico. também designadas por máquinas turbodinâmicas. O mais utilizado é segundo a modalidade construtiva: • Centrífugos: o ventilador centrífugo foi desenvolvido com características especiais para utilização em sistemas de ventilação/exaustão com redes de dutos conectadas.2 Ventiladores para insuflação mecânica Segundo Macintyre 1990. ventiladores são turbomáquimas geratrizes ou operatrizes. acionado por um motor. do pavilhão para montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. Os ventiladores centrífugos geralmente são utilizados para sistemas de ventilação local exaustora. uma imagem ilustrativa do ventilador axial.directindustry. Na Figura 24.58 pelas paletas gerando forte impulsão contra as paredes da carcaça que. com sistemas de dutos curtos. direciona o ar para fora da abertura de descarga.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 pressões estáticas relativamente baixas. Os ventiladores axiais são utilizados em sistemas de insuflamento/exaustão com pouca perda de carga. com objetivo principal captar os poluentes de uma fonte (gases. vapores ou poeiras tóxicas) antes que os mesmos se dispersem no ar do ambiente de trabalho. Figura 23: Ventilador centrífugo Fonte: www. Nesta breve descrição das formas construtivas dos ventiladores. Dentre suas diversas características. . Na Figura 23 a seguir. devido suas características construtivas. uma imagem ilustrativa do ventilador centrífugo. ou seja. podem ser utilizados para movimentação de ar dentro de um ambiente. fica evidente a melhor aplicabilidade do ventilador do tipo axial para o caso em questão. O tipo de armação e posição da hélice tem influência decisiva no desempenho do ar e eficiência do próprio ventilador. que equivale a aproximadamente 100000 m³/hora.manutencaoesuprimentos. Desta forma. os modelos de ventiladores axiais disponíveis da fabricante venticenter.4 Especificação dos equipamentos São inúmeras as possibilidades de fabricantes e variações de ventiladores axiais e exaustores optados como solução para o sistema de ventilação no pavilhão de montagem de geradores.3 Taxa de renovação para o pavilhão Conforme visto na seção 3. O interessante nesta etapa é atender a vazão de ar necessário para atingir o número de trocas de calor citado na seção anterior. 3. como é o caso dos exaustores eólicos.3.4. que dependem da ação dos ventos.59 Figura 24: Ventilador axial Fonte: www. Considerando 11 trocas de ar/hora (recomendado pela ABNT) é necessária uma vazão de ar de 100188m³/hora.4. .com. será necessário especificar os equipamentos necessários para atender a esta taxa de renovação. o pavilhão para montagem de geradores tem um volume total de ar de 9108 m³. com alguns fatores de correção para eventuais situações. Geralmente estes dados podem/são informados pelos fabricantes dos equipamentos.br. acesso em 05/01/2013 3. No Quadro 16 a seguir. ventcenter.2.br. o que ocasionará um consumo de 1. acesso em 05/01/2013 Além de atingir o número de trocas de ar calculado.com. . gerando uma velocidade que melhore as condições de conforto térmico no ambiente. Uma maior quantidade de insufladores axiais seria a melhor opção para atender os pontos do pavilhão onde se faz necessária esta circulação de ar. Assim consideraremos este equipamento para insuflar ar no ambiente. o melhor relação consumo/vazão é dada pelo modelo VC600M4.3. conforme visto na seção 2.92 hp.60 Quadro 16: Modelos de ventiladores axiais da empresa Ventcenter Fonte: www. tem-se o objetivo de conseguir um bom deslocamento de ar no ambiente. acredita-se que instalar os maiores ventiladores não seja a melhor solução para o sistema de ventilação. exaustores eólicos ofertados pela fabricante FortVent. desde que o consumo de energia não torne-se alto. Deste modo. serão necessários 12 ventiladores axiais do modelo citado. No Quadro 17. Sendo objetivada uma vazão de 100000 m³/hora. Numa analise preliminar. vazão de 6000m³ de ar/hora. eixo central em .2 cm) de diâmetro. globo giratório com diâmetro de 1060 mm composto de disco em chapa galvanizada 0. duto e rufos em chapa galvanizada 0.50 mm. 45 aletas em alumínio naval (liga 5182 dureza H48).50 mm.61 Quadro 17: Modelos de exaustores eólicos fabricados pela empresa FortVent ESPECIFICAÇÕES Diâmetro mm Diâmetro eixo mm N° de Aletas Peso (Kg) Vazão (m³/h) 20" 508 12 39 10 3500 MODELOS 24" 609 12 45 12 4000 30" 762 12 55 16 6000 Fonte: www. parte principal do sistema de giro em perfis de alumínio 1” x 1/8 (liga 6060 T5) e cruzeta tubo quadrado em alumínio 1”. 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados. b) Especificação: Modelo 24 • Exaustor Eólico – modelo 24” c/ 610 mm (61 cm) de diâmetro.50 mm com altura 550 mm. 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados. Altura 640 mm. eixo central em aço trefilado SAE 1020 12mm galvanizado.afortvent.50 mm. eixo central em aço trefilado SAE 1020 12mm galvanizado.br. parte principal do sistema de giro em perfis de alumínio 1” x 1/8 (liga 6060 T5) e cruzeta tubo quadrado em alumínio 1”. base de fixação. vazão de 4000m³ de ar/hora com globo giratório com diâmetro de 900 mm composto de disco em chapa galvanizada 0.50 mm. seguem conforme abaixo: a) Especificação: Modelo 20 • Exaustor Eólico – modelo 20” com 515 mm (51. duto e rufos em chapa galvanizada 0.5 cm) de diâmetro. 55 aletas em alumínio naval (liga 5182 dureza H48). vazão de 3500m³ de ar/hora com globo giratório com diâmetro de 760 mm composto de disco em chapa galvanizada 0. acesso em 05/01/2013 As especificações dos modelos do Quadro 17. 39 aletas em alumínio naval (liga 5182 dureza H48). c) • Especificação Modelo 30 Exaustor Eólico – modelo 30” c/ 762 mm (76.com. base de fixação. Figura 25: Velocidade média anual do vento Fonte: Atlas do potencial eólico brasileiro. Segundo o atlas eólico. base de fixação.1. Como o pavilhão para montagem de geradores está localizado em campo aberto. altura 650 mm.4. a velocidade média do vento na região Noroeste do Estado do Rio Grande Do Sul é de 6m/s ou 20 Km/h.62 aço trefilado SAE 1020 12mm galvanizado. A localização deste pavilhão pode ser melhor visualiza na imagem aérea da Figura 26. não é necessário realizar correções nesta velocidade de vento indicado pelo atlas. O funcionamento de um exaustor eólico é influenciado diretamente pela ação dos ventos em seu rotor. conforme pode ser visualizado pela Figura 25.50 mm. duto e rufos em chapa galvanizada 0. sem obstáculos para ação do vento. 2 rolamentos 6201zz blindados e clausurados. 2001 . conforme já citado na seção 3. parte principal do sistema de giro em perfis de alumínio 1 1/2 x 1/8 (liga 6060 T5) e tubo quadrado em alumínio 1”. com uma velocidade do vento de 20 km/h. deve ser instalado um duto até o ventilador.5 Posicionamento e instalação dos equipamentos É importante considerar alguns critérios para tomada de ar a ser insuflado no ambiente. e consequentemente determinar o número de equipamentos necessários para atender as trocas de ar objetivadas. a extração de ar está seria de aproximadamente 4000 m³/hora. 3. também da empresa Ventcenter. teremos a necessidade de instalar 25 exaustores eólicos. torna-se possível utilizar as curvas características da Figura 25. Consideraremos os equipamentos de 24”. Como a necessidade no pavilhão é de aproximadamente 100000 m²/hora.4. a fim de não comprometer o processo de ventilação a ser instalado: 1) O local de admissão de ar para o ventilador deve ser livre. .63 Figura 26: Imagem aérea da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda Assim. para encontrar o rendimento aproximado do exaustor eólico. onde. Quando for necessária uma tomada de ar afastada. 3) Pode ser necessário a instalação de filtros escolhidos em função das condições estabelecidas para o recinto. 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 água de chuva. onde estão localizadas os pontos de acabamento é providencial a insuflação de ar visando eliminar alguns resíduos provenientes do acabamento de peças e componentes de geradores. com saída por cima Fonte: Macintyre. como: • Em parte da parede localizada ao sul. Considerando a instalação do exaustores eólicos no teto do ambiente. • Nos períodos de maior intensidade da radiação solar. as paredes ao sul e ao leste formam uma proteção sobre ao ar exterior (sombra) o que faz com que este ar fique com uma temperatura teoricamente menor do que nos outros pontos ao redor do pavilhão de montagem de geradores. consequentemente. o ideal é a situação indicada na Figura 27.64 Outro detalhe importante é a distribuição dos ventiladores para insuflação a fim de que estes não criem as chamadas zonas mortas. Figura 27: Padrão de fluxo circulatório da lateral por baixo. • Como o formato de telhado do pavilhão de montagem de geradores tem um formato meia agua. conforme Figura 15. também é necessário considerar alguns outros pontos importantes. 1990 Em uma avaliação do leiaute do pavilhão. à tarde. visto que fica instalada uma linha de estampo. os equipamentos pesados desta linha poderão obstruir o fluxo de ar insuflado e/ou transferir calor para estes ar proveniente do exterior do recinto. . não é interessante instalar ventiladores. • Nas regiões das pareces localizadas ao norte e Sul. na região mais baixa deste telhado será necessário instalar dutos (ver Figura 26) para os exaustores eólicos a fim de que estes não tenham seu funcionamento comprometido visto os obstáculos ao vento incidente no pavilhão. Tem-se que esta é uma posição adequada visando deslocar o ar no ambiente. propõe-se o posicionamento dos equipamentos conforme esboço isométrico da Figura 29.65 Figura 28: Instalação de exaustores eólicos com dutos para elevação do rotor • Nas telhas metálicas.1 metros do nível do piso. promovendo uma provável melhora no conforto térmico . Com as observações prévias citadas acima. É necessário evitar o embarrigamento (flexão) das telhas caso necessário terá que ser feito um reforço de telhado na estrutura do telhado. deve-se observar o afastamento das estruturas do telhado (terças ou longarinas). Figura 29: Vista isométrica do pavilhão com os equipamentos instalados Os ventiladores axiais utilizados para insuflar ar no ambiente foram previstos para serem instalados a 1. podem ser visualizados na Figura 30. Como a quantidade necessária de exaustores. Figura 30: Posicionamento dos ventiladores axiais no pavilhão Os exaustores eólicos foram previstos na parte mais alta do telhado. visto que o formato deste propicia o acúmulo não uniforme do ar quente. Os outros pontos de instalação dos equipamentos para insulflar o ar no ambiente. conforme vista superior parcial da Figura 31.66 em dias quentes. foi necessário dividir a instalação em duas fileiras. Figura 31: Vista superior parcial da instalação dos exaustores eólicos . Para isto. assim como na maioria dos pavilhões em zona industrial. pelo efeito chaminé. reduzindo a temperatura e melhorando as características do ar exterior. uma imagem em corte da instalação dos exaustores no telhado do pavilhão para montagem de geradores. opta-se por esta situação pois há uma tendência. o qual vai ser trocado com o pavilhão nas renovações do ar interno. pode-se revestir o maior percentual possível da área externa com vegetação. aumentam a inércia térmica dos arredores. Este fato reduz significativamente a absorção da radiação solar. Importante ressaltar que os ventiladores a serem instalados devem estar acompanhados de grades para evitar a insuflação de corpos estranhos para dentro do ambiente ou mesmo a entrada voluntária.67 Na Figura 32. Figura 32: Posicionamento transversal dos exaustores eólicos Com relação à implantação do sistema de ventilação com insuflamento do ar externo. resultando em um ar externo com melhores qualidades térmicas. do ar quente acumular-se na parte mais alta. aumenta o efeito da evapo-transpiração. . de animais por exemplo. Conforme já comentado. A adoção de soluções no entorno dos pavilhões. que reduzam a absorção da radiação solar no solo. através do plantio de gramíneas e árvores de pequeno e médio porte. deve-se objetivar a melhoria das condições das áreas externas. geralmente desconsideradas. 2008 40 -76. São eles despesas adicionais e redução da produtividade causadas pelo excesso de calor durante os períodos mais quentes: • Aumento das faltas. • Aumento do " Turnover" (rotatividade da mão de obra).5 12 30 -20 75 Fonte: NASA. Seguem abaixo alguns pontos que merecem ser examinados para obter-se uma noção prévia dos custos associados ao calor.5 3.5 ESTUDO DE CUSTO Apesar de haver consenso e convicção que os investimentos para redução do calor e ventilação em ambientes industriais trazem redução de despesas. devem proporcionar à empresa melhores resultados através da redução das despesas ou aumentando da produtividade. aumento de produtividade e mais saúde para os funcionários. justificar investimentos. • Aumento de afastamentos por doença. para melhorar as condições de conforto na área Industrial. Quadro 18: Relação entre aumento de temperatura e redução na produtividade Temperatura (°C) Produtividade (%) Frequência de errros (%) 26 -6.68 3.5 270 34 -39 550 36 38 -51 -64.5 >+700 CR. não se torna uma tarefa das mais fáceis.5 . a instalação de um equipamento ou a reforma de uma área. O estudo de perdas de produtividade por excesso de calor analisadas pela NASA (report CR-1205-1) conclui que quando a temperatura da área de trabalho atinge 30°C a produtividade cai cerca de 20% e há um aumento de 75% na frequência de erros.5 28 -12. • Aumento dos acidentes de trabalho. Como regra. conforme pode ser visualizado no Quadro 18. e que servirão de base para viabilizar investimentos em conforto térmico. A compra de uma máquina. • Aumento de defeitos de fabricação (redução dos índices de qualidade). • Aumento na frequência dos setups (ajustes) das máquinas.1205-VOL-1. todo futuro investimento deve ser justificado através do "retorno de investimento“. Report 32 -28. Estes disjuntores têm um custo máximo na faixa de R$ 10. Considerando que a empresa dispõe de profissionais para realização de manutenção e instalação de equipamentos.00 R$ 170. tanto instalações elétricas quanto mecânicas. no Quadro 19 abaixo. considerando um fator de correção da corrente de 0. soma-se um total de R$ 13450.00 O custo para a instalação elétrica dos ventiladores axiais torna-se baixo devido a corrente do circuito ser baixa – no máximo 9.5 A. Pode-se aplicar condutores de 1. e os condutores tem um custo na faixa de R$ 3. Foram realizados orçamentos. Deste modo. para equipamentos similares.00. Luftmaxi e Ventcenter e Rotiv.00/metro. Assim. com as empresas Fort Vent.69 Com a análise teórica anteriormente citada.00/un. seguem os custos para os equipamentos orçados para a aplicação no sistema de ventilação proposto para o pavilhão de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. . o custo máximo dos materiais para a instalação não ultrapassará os R$ 200.00 para a aquisição dos equipamentos. fica evidente que os custos serão diluídos durante os processos produtivos devido ao aumento na produtividade. estes custos de instalação não serão aqui mensurados ou aproximados.70. Logo. Quadro 19: Custo dos equipamentos propostos Marca Ventcenter Ventcenter Tipo de Equipamento Ventilador axial VC600M4 Exaustor eólico 24" Valor Unitário R$ 750.5 mm² e disjuntores de 10A monofásicos. Os resultados obtidos possibilitaram uma análise mais detalhada das condições de ventilação atuais do pavilhão. afetando a capacidade produtiva da empresa como um todo. Certamente esta situação atual está refletindo de alguma forma no bem-estar dos trabalhadores e na produtividade da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. Dentre os fatores principais. A falta de aberturas para a entrada e saída do ar torna-se óbvia perante o embasamento teórico visto e assim. comprovadamente ineficaz para os padrões arquitetônicos que visam as condições mais básicas do conforto térmico. proporcionando subsídios importantes para a proposição de soluções que visem à melhoria da condições de trabalho no interior desse tipo de ambiente. induziu-se então a proposta de implantar um sistema misto de ventilação para o pavilhão de montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. e em consequência. onde ambientes desconfortáveis termicamente interferem diretamente no desempenho das atividades humanas e na realização de suas tarefas. instalando nas laterais 12 (doze) ventiladores axiais em pontos estratégicos para que a circulação do ar não seja restringida ou afetada pelos outros equipamentos necessários para . pode-se considerar que os objetivos inicialmente estabelecidos foram alcançados. concluiu-se que o ambiente estudado não oferece as mínimas condições de conforto e trocas de ar necessárias. Os equipamentos atualmente instalados não geram uma carga térmica que pode ser considerada como elevada. Perante as colocações mencionadas acima. afirma-se que no projeto e construção deste pavilhão a ventilação natural não foi estudada de maneira a proporcionar uma renovação de ar eficiente. em especial nos ambientes industriais. podem ser destacados a alta transmitância térmica dos materiais metálicos utilizados na cobertura e nos fechamentos laterais do pavilhão e a alta absorção de radiação solar por parte dos elementos construtivos. após algumas preposições e limitações impostas. causadores desse comportamento.70 CONCLUSÃO De uma forma geral. pois ao longo do desenvolvimento deste trabalho foi possível ter um melhor entendimento sobre o comportamento térmico de pavilhões industriais e mais especificamente do pavilhão para montagem de geradores da empresa Hidroenergia Engenharia e Automação Ltda. A revisão bibliográfica realizada possibilitou a constatação da importância da ventilação industrial em suas possibilidades de configuração e instalação e da necessidade das trocas de ar nos ambientes de trabalho. Desta forma. principalmente com um monitoramento de todas as variáveis ambientais.3. com um custo razoavelmente baixo. devem ser estudadas com maior abrangência. após a compilação destes e outros dados. encontrar uma solução que atenda as necessidades mais específicas do tema e consiga-se atingir uma condição ótima. velocidade do ar e outras condições internas e externas para então. No telhado foram propostos 25 (vinte e cinco) exaustores eólicos distribuídos nos pontos onde há a tendência de acúmulo do ar mais quente gerado dentro do ambiente. . Este sistema garantirá as renovações de ar necessárias e também uma movimentação deste ar. como temperatura média radiante. porém sem garantias de manutenção de condições ambientáveis como a umidade do ar e a temperatura interna do ambiente. A qualidade do ar a ser insuflado dentro do pavilhão também deve merecer atenção com a melhoria das condições externas no que ser refere à vegetação. porém é importante deixar claro que outras questões relacionadas mais diretamente com o conforto térmico e vistas na seção 1. atualmente não existem árvores ou sequer gramíneas que possibilitem essa melhora nas condições do ar. Sendo assim.71 manufatura e que já estão instalados. é possível que este sistema proporcione grandes melhorias na sensação de conforto térmico em virtude do deslocamento de ar que haverá dentro deste ambiente e pela liberação do ar quente através dos exaustores eólicos (efeito chaminé). umidade do ar. 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