Estudo de caso práticas de engenharia - UNIT PE

Prévia do material em texto

Universidade Tiradentes – PE
Conforto Térmico: Um estudo de caso
Alunos: Diego Roosevelt
 Ana Cláudia
 Fernanda Galvão
Recife, Outubro de 2018
Introdução
Um estado ou condição de sentir satisfação com relação ao ambiente térmico em que a pessoa se encontra. Se o resultado das trocas de calor a que o corpo da pessoa se encontra submetido for nulo, e a temperatura da pele e suor estiver dentro alguns limites aceitáveis, é possível dizer que a pessoa sente Conforto Térmico.
O processo de urbanização do Brasil ocorreu de forma intensa e acelerada, contribuindo com a formação de aglomerados urbanos devido à especulação imobiliária facilitando o acesso e ocupação de locais inadequados para habitação. O árduo desafio das grandes cidades é promover o desenvolvimento urbano que possibilite a geração de riqueza, qualidade de vida e qualidade ambiental para seus vigentes e futuros habitantes. Esse é um dos preceitos do desenvolvimento sustentável, que tem o meio ambiente como ponto comum e de equilíbrio entre o progresso e a tecnologia, na escala onde a vida acontece: o espaço urbano. 
	A elevação de temperatura em áreas urbanas, principalmente em escala local acontece devido a intensa ação do homem, que podem ser citadas algumas como : as retiradas de áreas verdes que dão lugar a áreas revestidas, instalações industriais em locais inadequados, movimentação de veículos automotores, mudanças na topografia, além de verticalização das construções que criam um " labirinto refletor" no qual a energia do sol é refletida pelos edifícios e aquecem o ar. Por exemplo, uma edificação voltada para fins residenciais, deve ser entendida como um local destinado ao descanso e convívio familiar, sendo de grande importância para seus usuários, tanto do ponto de vista social, quanto do afetivo. Assim, amplos conjuntos de atividades podem ser desenvolvidas em tal edificação, sendo elas dormir, descansar, preparar, servir e consumir alimentos, cuidar da higiene pessoal, limpar e arrumar, gerir orçamento familiares ou de conjunto, tratar roupas e louças, criar e educar crianças, atender a enfermeiros, trocar de atividades, convivência e reuniões, estar, receber, brincar e trabalhar. 
	De acordo com a OMS (2012) o calor excessivo é uma ameaça crescente à saúde publica, onde, a cada grau centígrado acima de um determinado nível pode aumentar mortes entre 2% e 5%. Sendo o grupo mais vulnerável os idosos, doentes crônicos, pessoas socialmente isoladas, trabalhadores em ambientes expostos, crianças e animais. A arborização urbana contribui tanto na paisagem quanto nos aspectos climáticos, uma vez que as árvores exercem um papel na diminuição de incidência de radiação solar sobre a superfície, diminuindo assim a temperatura do ar, proporcionando sombra, além de outros benefícios como a atenuação de ruídos, diminuição da poluição do ar e a redução de consumo de energia em regiões mais quentes. 
Nesse contexto, torna-se imprescindível o planejamento de uma arborização urbana eficiente, assim como a implantação ou manutenção dos espaços verdes com o objetivo de proporcionar o conforto térmico aos habitantes, que buscam nesses ambientes atividades de lazer e socialização.
Objetivo
Neste Trabalho iremos falar sobre definições de conforto térmico, e como são analisadas as formas de transferência de calor, tanto teoricamente quanto matematicamente, dessa forma, apresentaremos um levantamento de área em prol de um estudo sobre conforto térmico com o objetivo de mostrar as taxas de transmissão de calor, os tipos e através desses estudos saber se o local está confortável termicamente Como local para estudo foi escolhida uma sala de aula da UNIT que tem suas paredes expostas a radiação solar e que por forma de convecção e condução transferindo ou recebendo energia em forma de calor.
Figura 02
Descrição do equipamento
 Termopar (figura1) é um sensor de temperatura simples, robustos e de baixo custo, sendo amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura. Um termopar é constituído de dois metais distintos unidos em uma das extremidades. Quando há uma diferença de temperatura entre a extremidade unida e as extremidades livres, verifica-se o surgimento de uma diferença de potencial que pode ser medida por um voltímetro. Diferentes tipos de termopares possuem diferentes tipos de curva diferença de potencial x temperatura, abaixo (figura 01) está um exemplo de um termopar tipo K, semelhante ao que foi usado no estudo deste caso.
Figura 01. Fonte: Google Imagens
Resultados e Discussões
O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de temperatura entre eles. A transferência de calor pode ocorrer de três formas: condução, radiação e convecção.
Condução:
Para entender melhor esse processo de transferência de calor, imagine a seguinte situação: segurando uma barra de ferro em uma das suas extremidades e colocando a outra ponta sobre uma chama, ela começará a aquecer. Primeiramente, a parte que está sobre o fogo terá sua temperatura elevada, pois a chama está transferindo energia para a barra. As moléculas que a constituem começarão a ficar agitadas e chocar-se-ão com as outras que não estão em contato com o fogo. Essa agitação será transmitida de molécula para molécula até que todo o objeto fique aquecido.
Para calcularmos a transferência de calor precisamos usar a formula da lei de Fourier.
Onde:
 Q =  quantidade de calor transferida em um tempo 
t, k = constante de condutividade térmica para o material. 
A = área transversal do material que transfere calor
 ΔT = T é a diferença de temperatura entre um lado e outro do material. 
d  = espessura do material.
Convecção :
Entendendo melhor esse processo, consiste na movimentação do determinado material, um exemplo é a circulação do ar na atmosfera. É por meio da convecção que a distribuição do calor ocorre. Esses movimentos do ar, sejam eles frios ou quentes, cria o que é denominado como ‘’correntes de convecção’’.
Para calcularmos a transferência de calor por convecção usaremos a formula :
 Qc = Hc. A . ∆T
Onde : 
Hc = coeficiente médio da transmissão de calor por convecção 
A = área da transmissão do calor.
 ∆T = diferença entre a maior temperatura e a menor temperatura.
Radiação:
A radiação, no contexto da transmissão de calor, consiste no transporte de energia por meio de ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas propagam-se no vazio à velocidade da luz ( 8 c = × 2.998 10 m/s) e, assim, a radiação, ao contrário da condução e da convecção, não necessita de um meio material para que a transferência de energia se efectue. Como exemplo, uma pequena parte da energia emitida pelo Sol é transferida por radiação para a Terra, depois de percorrer cerca de 150 milhões de km de espaço vazio (o fluxo de irradiação solar na zona exterior da atmosfera é designado por constante solar: 1350 GS = W/m2 ). A radiação térmica corresponde à radiação electromagnética emitida por um corpo como resultado da sua temperatura. 
Lei de Stefan-Boltzmann, dá o fluxo radiante total emitido por um corpo ideal, designado por corpo negro, que absorve toda a radiação incidente e emite o máximo de radiação possível (índice b para “black-body”, corpo negro): 
E T b = σ 
em que: 
Eb - poder emissivo do corpo negro [W/m2 ]; 
σ - constante de Stefan-Boltzmann, 8 σ 5.670 10− = × [W/(m2 K4 )]; 
T - temperatura absoluta do corpo emissor [K].
Para iniciarmos o estudo, primeiramente, escolhemos uma sala de aula da UNIT-PE, a escolhida foi a sala de Materiais de construção. Nela aferimos a temperatura da parte externa, que tem contato direto com a insciência solar, isto é mais exposta a temperatura ambiente. Naquele momento o termopar mostrava 28 °C para a temperatura ambiente, a temperatura externa da parede, que é composta por tijolo cerâmico, argamassa para reboco e tinta. O ambiente internoda sala estava na casa dos 24°C. E a parede interna da sala estava com 24°C.
Para fins dos cálculos medimos a área em (m²) das paredes e também da própria sala. A área total das paredes na parte interna é 69,36m². A parede que mais sofre insciência solar mede 14,71m². A área da sala é de 45,18m²
Precisamos considerar a resistência total da parede, para isso precisamos considerar quais os componentes estamos analisando, no nosso caso, a parede era feita de tijolo, argamassa e com textura lisa de tinta branca a base de água. Cada Componente da parede citado tem sua resistência:
Argamassa: 0,38  w/m°C
Tijolo: 0,22  w/m°C
Argamassa: 0,38  w/m°C
Com os dados coletados podemos calcular as taxas de transferência de calor. Podemos considerar três tipos de transferência de calor:
Usamos a fórmula para transferência por condução:
Onde:
 Q= 6,90W/m² * 14,71
Q= 101,50 W 
Considerações finais
Podemos perceber que a transferência de calor é a troca de calor que está em trânsito, ou seja, está em movimentação e transferência entre diversos corpos . No entanto, para que ocorra transferência de calor entre dois corpos é necessário que os dois possuam diferentes temperaturas, pois dessa forma, o calor fluirá sempre do corpo com maior temperatura para o corpo de menor temperatura.
De acordo com pesquisas , percebemos que para o ambiente fique termicamente confortável deve haver internamente uma temperatura de pelo menos 20 a 24 graus no verão, e no inverno 23 a 26 graus. Com isso percebemos que a temperatura da sala se enquadra nessa possível média. 
Referencias
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/radiacao-conducao-conveccao.htm
http://sites.poli.usp.br/p/jesse.rebello/termo/Trabalho_Transcal.pdf