08-Conforto-higrotermico-Ventilacao-Salubridade

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Instalações Prediais e Conforto Ambiental
Prof. Marcelo Ferreira
Fatec Tatuapé
Curso Tecnologia em Construção de Edifícios
Disciplina
11-Set-2018
Conforto higrotérmico: ventilação para salubridade.
Ventilação
Dá-se o nome de ventilação ao processo de renovação do ar de um 
recinto.
O objetivo fundamental da ventilação é controlar a pureza e o 
deslocamento do ar em um ambiente fechado, embora, dentro de 
certos limites, a substituição do ar também possa controlar a 
temperatura e a umidade do ambiente.
Importância da ventilação
A ventilação proporciona a renovação do ar do ambiente, sendo de 
grande importância para a higiene em geral e para o conforto 
térmico.
A renovação do ar dos ambientes proporciona a dissipação de calor e 
a desconcentração de vapores, fumaça, poeiras, de poluentes, 
enfim.
A ventilação (natural ou artificial) é o deslocamento do ar através do 
edifício, através de aberturas, umas funcionando como entrada e 
outras, como saída. 
As aberturas para ventilação deverão estar dimensionadas e 
posicionadas de modo a proporcionar um fluxo de ar adequado ao 
recinto.
Objetivo da ventilação
Salubridade e conforto térmico.
 Ventilação salutar e higiênica.
 Ventilação para remoção de carga térmica.
Ventilação para salubridade
Ar atmosférico respirável
A atmosfera terrestre é constituída de ar, que é uma massa gasosa, 
com mais de 500 km de espessura.
Recebe o nome de ar respirável aquele próximo ao nível do mar, em 
uma camada correspondente a 1 ou 2% da espessura total da 
atmosfera (entre 5 e 10 km).
A composição média aproximada do ar atmosférico respirável (ar 
puro), em condições normais, é, em volume (composição volumétrica):
Além dos inevitáveis odores, poeiras e micro-organismos
Ar no interior de edificações
O ar contido em recintos fechados destinados à habitação e ao uso 
humano recebe o nome de ar ambiente.
Esse ar, naturalmente, não tem a mesma composição do ar puro, 
podendo em muitos casos apresentar alterações substanciais que o 
tornam inadequado para a respiração.
Diz-se que um ambiente é salubre quando o ar nele contido 
apresenta propriedades físicas (pressão, temperatura, umidade e 
movimentação) e químicas tais que possibilitam favoravelmente a 
vida humana.
Glossário sobre o tema (1/2)
Asfixia ou sufocação está relacionada à dificuldade ou impossibilidade 
de respirar e que leva à falta de oxigênio no organismo.
Fumos. Partículas sólidas formadas pela condensação/oxidação de 
vapores de substâncias sólidas a temperatura normal. As operações 
mais comuns onde há a presença de fumos são as de soldagem e 
fundição.
Grisu. É um gás altamente inflamável que é formando principalmente 
por metano (CH
4
) e que ao entrar em contato com o oxigênio do ar, 
explode ao contato de uma chama.
Miasma. Emanação proveniente de substâncias animais ou vegetais 
em decomposição. Uma das correntes mais antigas da medicina 
associava as epidemias a certas impurezas existentes no ar, 
denominadas miasmas. Supunha-se que os miasmas se originavam a 
partir de exalações de pessoas e animais doentes, emanações dos 
pântanos, de dejetos e substâncias em decomposição.
Glossário sobre o tema (2/2)
Miasma (cont.). Sua presença era detectada através do mau cheiro. 
Acreditava-se que ao impedir a propagação dos maus odores, seria 
possível prevenir ou evitar as epidemias.
Curiosamente, essa teoria “não-científica”, que se tornou especialmente 
popular no século XVIII e início do século XIX, foi responsável pelo 
surgimento do movimento higienista desse período, que salvou 
milhões de vidas.
Paradoxalmente, a teoria microbiana das doenças, que estava 
“cientificamente correta”, dificultou a descoberta de alguns dos 
processos de transmissão das enfermidades, além de criar fortes 
obstáculos para a compreensão de doenças que não são causadas por 
micro-organismos, mas pela carência de vitaminas. Os abusos devidos 
ao excesso de confiança nessa teoria levaram à morte milhões de 
pessoas.
Modificações físicas do ar: pressão (1/2)
O peso da camada de ar, que circunda o globo terrestre, exerce 
pressão sobre as camadas inferiores da atmosfera, e toma o nome 
de pressão atmosférica.
Ao nível do mar, a pressão atmosférica em média normalmente vale 
101.322 N/m2 ou 101.322 Pa ou, aproximadamente, 10 m de coluna 
d’água.
Modificações sensíveis da pressão atmosférica normal ocorrem 
quando nos afastamos verticalmente do nível tomado como 
referência, que é o nível do mar. Como a pressão atmosférica é uma 
decorrência do peso da camada de ar que envolve nosso planeta, 
ela sofre uma redução ou um aumento quando nos elevamos ou 
baixamos em relação à superfície da Terra.
Aproximação somente para dar ideia de escala:
Modificações físicas do ar: pressão (2/2)
Quando a pressão atmosférica atinge valores muito inferiores à 
normal (101.322 N/m2 = 10.332 kgf/m2), a pressão parcial do 
oxigênio do ar (que é diretamente proporcional à pressão total da 
mistura) torna-se insuficiente para oxigenar a hemoglobina 
sanguínea nos pulmões.
A respiração torna-se difícil e começam a se manifestar os 
transtornos conhecidos como “mal-das-montanhas”.
A cerca de 3.000 m de altitude, a pressão atmosférica cai para dois 
terços de seu valor ao nível do mar, e pessoas não habituadas a 
essas alturas podem se sentir mal.
Oxigênio
Nem todo oxigênio que inspiramos é aproveitado para a respiração, 
pois o ar expirado contém ainda cerca de 15,4% de oxigênio em 
volume.
Podemos então tomar 14% (cerca de 2/3 da porcentagem normal) 
como o índice mínimo de oxigênio aconselhável para o ar destinado 
à respiração.
Experiências têm demonstrado que, ao nível do mar, para um 
porcentagem de oxigênio de 10% ocorre a asfixia.
Efeitos da escassez de oxigênio
Efeitos (em ordem crescente de impacto no organismo humano):
■ Quando o oxigênio escasseia e aumenta a concentração de 
gás carbônico nas células, o primeiro ponto afetado é o 
sistema nervoso central, que controla todas as funções do 
organismo.
■ Os sintomas começam com mal-estar, náusea e dor de 
cabeça. Depois vêm distúrbios nas funções motoras; a 
pessoa sente dificuldades para se movimentar.
■ Ocorrem, em seguida, perturbações de comportamento 
(fobia, pânico, agressividade), até a entrada no estado de 
coma.
■ A escassez de oxigênio mata as células do cérebro. A lesão 
do sistema nervoso causa parada respiratória e a morte.
Poluição e necessidade de ventilação
Substâncias consideradas contaminantes do ar e que estão de alguma 
forma relacionadas com o edifício, sendo que podem ser provenientes 
do exterior ou do interior do mesmo.
Contaminantes do ar
Podem ser classificados em:
Fontes de contaminação do ar
As fontes de contaminação do ar são variadas e inúmeras.
Principais poluentes do ar interior
.
Alergênico: Substância ou composto capaz de provocar alergia em certas pessoas.
NO
X.
 óxidos de nitrogênio
VOCs. Volatile Organic Compounds (Compostos Orgânicos Voláteis).
O
3.
 ozõnio
Limites higiênicos admissíveis
Os limites higiênicos admissíveis para os diversos contaminantes 
depende fundamentalmente:
■ do ambiente considerado,
■ da natureza do contaminante,
■ do tempo de exposição das pessoas ao contaminante.
O aumento do CO
2
, embora não seja um gás tóxico, indica a redução 
do oxigênio e a presença de miasma. Admitindo-se que a 
porcentagem de CO
2
 no ar cresça proporcionalmente à porcentagem 
de miasma, aceita-se universalmente 0,1% como índice máximo 
aconselhável para o anidrido carbônico ou dióxido de carbono contido 
no ar de ambientes destinados unicamente à habitação.
Nesse tipo de ambiente, para uma porcentagem de CO
2
 igual a 10%, 
verifica-se a asfixia e, para cerca de 15%, a morte.
Limites máximos
.
Quantidade de ar necessária à ventilação
O estudo da combustão mostra que na queima de um combustível 
convencional qualquer (composto de carbono e hidrogênio), cada 
quilogramade oxigênio consumido produz cerca de 3.260 kcal.
A respiração é um processo que fornece o oxigênio necessário à 
combustão dos hidratos de carbono (alimentos), fonte de energia de 
nosso organismo.
Uma pessoa normal, em repouso, para manter suas funções 
fisiológicas involuntárias (metabolismo basal = 75 kcal/h), consome em 
média:
Portanto são 0,017 m3/h ou 17 litros/h de oxigênio (a 20°C e 
760 mm Hg).
Um maratonista gasta cerca de 150 litros/h de oxigênio.
Oxigênio necessário à respiração (1/2)
Nem todo o oxigênio do ar é aproveitado no processo de respiração, 
pois o ar inspirado contém 20,99% de oxigênio e o ar expirado 
apresenta uma parcela média de 15,4% em volume de oxigênio.
Nessas condições, apenas 5,5% do volume do ar é realmente 
aproveitado para o metabolismo humano.
Desse modo, pode-se dizer que o ar realmente necessário para a 
respiração, nas condições indicadas, é:
Oxigênio necessário à respiração (2/2)
Se o ar expirado fosse imediatamente substituído e, portanto, não 
voltasse aos pulmões, o ar necessário à ventilação por pessoa em 
repouso seria apenas 0,31 m3/h.
O problema, entretanto, não é de substituição e sim de diluição 
(lembrar que o ar considerado puro para o organismo humano é aquele 
com determinados gases em uma proporção bastante específica), já 
que o ar de ventilação é misturado com o do ambiente, o qual, embora 
já utilizado, volta novamente a ser respirado.
Nessas condições, dependendo da atividade das pessoas (que 
aumenta o seu metabolismo e, portanto, o seu consumo de oxigênio) e 
do tipo de ambiente (produção de contaminantes), a quantidade de ar 
necessária à ventilação poderá ser de 25 até cerca de 200 ou mais 
vezes maior que 0,31 m3/h.
Critérios para determinação de ar necessário
Na prática, a determinação da quantidade de ar necessária à 
ventilação, baseada na diluição dos diversos elementos nocivos à vida, 
é feita por meio de certos critérios, como por exemplo:
■ Índice de CO
2
.
■ Conceito de ração de ar.
■ Temperatura do ambiente.
■ Índice de renovação do ar.
Índice de CO
2
Foi visto que o índice máximo aconselhável de CO
2
 aceito 
universalmente é de 0,1% em ambiente doméstico. Para a ventilação 
permanente de um ambiente destinado unicamente à habitação, o 
volume de ar a ser utilizado é dado pela equação:
Considerando uma pessoa em repouso, sentada, cujo metabolismo é 
100 kcal/h e cuja produção de CO
2
 é cerca de 20 L/h, para os índices 
de ki = 0,03 e kf = 0,1 indicados, pode-se calcular:
Conceito de ração de ar (1/2)
Para locais onde a contaminação do ar se deve unicamente às 
pessoas que os ocupam, pode-se calcular a quantidade de ar 
necessária à ventilação por meio de uma quantidade de ar 
recomendada por pessoa, em função da finalidade do ambiente a 
ventilar, a qual toma o nome de ração de ar.
Fonte: ASHRAE Handbook of fundamentals - 1972.
Ar exterior para renovação (ração de ar: ABNT NBR 6401)
Conceito de ração de ar (2/2)
Vazão de ar mínima recomendada para atender às exigências de 
higiene dos usuários.
Temperatura do ambiente
Quando se trata da ventilação de ambientes onde são produzidas 
grandes quantidades de calor, mas sem grande poluição, como salas 
de máquinas, de caldeiras, de fornos, cozinhas, churrasqueiras, etc., 
ou mesmo ambientes sujeitos a grandes cargas de insolação, nos 
quais se deseja manter uma temperatura interna (t
i
) pouco superior à 
do exterior (t
e
), a quantidade de ar necessária será dada por:
Índice de renovação do ar (1/3)
A relação entre o volume do ar de ventilação que penetra no 
ambiente (m3/h) e o volume do ambiente (m3) representa o número de 
vezes que o ar do recinto é renovado em uma hora. Essa variável 
recebe o nome de “índice de renovação do ar” (n).
Normalmente a ventilação natural tem um índice de renovação do ar 
da ordem de 1 a 2, ou seja, em uma hora a renovação do ar ocorre 
entre 1 e 2 vezes.
Disposições adequadas das aberturas de ventilação podem 
aumentar muito esse valor. Na ventilação artificial, o índice de 
renovação do ar atinge valores entre 6 e 20.
Valores acima de 20 são considerados excepcionais e requerem 
atenção especial a fim de se evitar deslocamentos de ar com 
velocidades excessivas.
Índice de renovação do ar (2/3)
Segundo a tabela (Alucci), se houver menos de 4 metros cúbicos de 
volume de ar disponível por pessoa em um recinto, serão 
necessários 35 metros cúbicos de ventilação por hora e por pessoa 
no período noturno ou 44 metros cúbicos no período diurno.
Em outras palavras, se uma pessoa estiver em um recinto cujo volume 
é menor que 4 metros cúbicos, serão necessários 35 metros cúbicos 
de ventilação por hora à noite ou 44 metros cúbicos de ventilação 
durante o dia.
Esses dados possibilitam calcular o Índice de Renovação do Ar, cuja 
equação é:
Índice de renovação do ar (3/3)
Segundo a norma ABNT 6401, a velocidade do ar na zona de 
ocupação, isto é, no espaço compreendido entre o piso e o nível 1,5 
m, deve ficar entre 0,025 e 0,25 m/s.
Excepcionalmente será permitido ultrapassar os limites apontados, na 
vizinhança de grades de insuflamento ou de retorno que, por 
necessidade de construção, podem ter sido localizadas abaixo do nível 
de 1,5 m e no espaço normalmente ocupado por pessoas.
Fonte: COSTA, 2005.
Índices de renovação do ar
Exercício resolvido 1
Dados um dormitório de 8 m2 de área e pé direito de 2,7 m. Qual o 
Índice de Renovação do Ar (N) considerando que 2 pessoas dormem 
nesse ambiente?
O volume do ambiente é:
Sendo 2 pessoas no ambiente, temos que há 10,8 m3 por pessoa. 
Considerando a ventilação mínima necessária (período noturno):
A partir da tabela, verifica-se que são necessário 15 m3/h por pessoa, 
portanto, no ambiente são necessário 30 m3/h de ventilação mínima no 
período noturno.