Aula_2-ventilao_natural

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EME806 Ventilação
Professor: Juan Jose Garcia Pabon
VENTILAÇÃO DILUIDORA
Prof. Juan Jose Garcia Pabon
Ventilação geral de ambientes “normais”:
Ambientes “normais” são locais no interior da empresa onde não são instalados
equipamentos industriais e onde não existem substâncias poluidoras tóxicas.
A manutenção do conforto e da eficiência do homem através do Restabelecimento das
condições ambientais do ar, alteradas pela presença do homem e/ou equipamentos:
• Arrefecimento do ar em climas quentes;
• Aquecimento do ar em climas frios;
• Controle da umidade do ar.
A ventilação geral diluidora se
torna necessária quando não é
possível capturar o contaminante
antes que o mesmo se espalhe
Os seguintes métodos podem ser empregados:
• Admissão e exaustão naturais do ar;
• Insuflação mecânica e exaustão natural;
• Insuflação natural e exaustão mecânica;
• Insuflação e exaustão mecânicas.
Entrada e Exaustão de Ar Naturais 
Ventilação Natural:
• Ventilação devida ao vento;
• Ventilação devido à diferença de temperaturas entre o ar interno e o ar externo;
• Ventilação pela ação combinada do vento e da diferença de temperaturas.
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O projeto e a localização das aberturas no prédio devem ser feitos de modo que os
efeitos favoráveis do vento e da diferença de temperaturas se somem.
Caso não seja exercido algum tipo de controle sobre a ventilação natural, o processo
não pode ser legitimamente denominado “ventilação” pois este não seria capaz de
manter o ar interno dentro das condições prescritas para condições variáveis do ar
externo.
Em forjas, fundições, têmperas, casas de máquinas e outros locais envolvendo altas
temperaturas, a ventilação natural é capaz de movimentar enormes quantidades de
ar, da ordem de milhões de quilogramas por hora.
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Entrada e Exaustão de Ar Naturais 
Para se movimentar estas mesmas
quantidades de ar por meios
mecânicos, seria necessário um
consumo de energia altíssimo.
Nestas instalações “quentes”, a
ventilação mecânica deve ser usada
apenas como um suplemento à
ventilação natural sob a forma de
cortinas de ar e ventilação local
exaustora.
A eficiência da ventilação natural depende de muitos fatores relacionados ao projeto e à
utilização do edifício. Dentre estes, os principais são:
• Regime dos ventos;
• Número de galpões e forma do telhado em um edifício industrial;
• Distribuição adequada das aberturas para ventilação;
• Distribuição adequada das fontes de calor.
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Entrada e Exaustão de Ar Naturais 
Em vista da grande complexidade dos fenômenos de ventilação e convecção natural, eles são
na maior parte das vezes investigados experimentalmente empregando-se modelos bi e
tridimensionais, utilizado programas computacionais.
Quando o vento atua sobre um edifício ou outro obstáculo qualquer, cria uma zona de
compressão e outra de subpressão. A distribuição de pressão sobre o edifício depende de
vários fatores:
• Direção do vento com relação à parede;
• Se o edifício está diretamente exposto ao vento ou abrigado por outros
edifícios;
• Forma geométrica do edifício.
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Movimento do Ar devido ao Vento
Ao se elaborar um projeto de ventilação natural, deve-se fazer um estudo cuidadoso da
distribuição de pressão sobre o edifício considerando-se os principais fatores que governam
o problema:
• Magnitude e direção média do vento para a época do ano e localidade considerada;
• Presença de obstáculos;
• Protuberâncias no próprio edifício.
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Movimento do Ar devido ao Vento
As aberturas de entrada do vento devem ser voltadas para o lado dos ventos
predominantes (zona de compressão). As saídas devem ser colocadas em regiões de
subpressão:
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Aplicações de ventilação natural devido ao vento
No meio urbano a velocidade dos ventos pode ser reduzida em menos da metade em
relação a velocidade do ar do entorno, embora ruas estreitas e edifícios altos possam
provocar efeitos de afunilamento duplicando a velocidade dos ventos.
Os edifícios devem ser situados onde as obstruções aos ventos de verão são mínimas.
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Aplicações de ventilação natural devido ao vento
No alto de morros a edificação tem exposição máxima aos ventos. Esta localização, porém a
torna vulnerável aos ventos de inverno. A lateral de morros e encostas é uma localização
mais vantajosa onde o ar fresco flui morro abaixo criando brisas que pode ser bem
diferentes dos padrões de ar da região.
Árvores e arbustos podem ser usados para canalizar o ar através da estrutura e também 
podem ser utilizados para acelerar a velocidade do ar através de corredores de vento.
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Aplicações de ventilação natural devido ao vento
A orientação do pátio 45° em relação aos ventos predominante é ideal para ventilação no
pátio e ventilação cruzada dos ambientes internos
Quando as aberturas não podem ser 
orientadas diretamente para os ventos 
dominantes é possível criar zonas de 
pressão positiva e negativa através do 
projeto de elementos externos,
Utilizar projeções externas horizontais para desviar
a corrente de ar na altura dos ocupantes.
A razão entre a força de pressão em um ponto qualquer do edifício e a força de
inércia do vento é um parâmetro importante em mecânica dos fluidos,
particularmente em estudos de ventilação natural. Define-se então o coeficiente
de pressão ou número de Euler como:
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Movimento do Ar devido ao Vento
𝐶𝑝𝑒 =
𝛥𝑝
𝜌𝑉∞
∆𝑝 = 𝑝 − 𝑝∞ diferença entre a pressão local e a pressão não perturbada do
vento
𝜌 densidade do ar
𝑉∞ velocidade não perturbada do vento
Valores de Cpe para um corpo em forma de paralelepípedo diretamente
exposto ao vento:
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Movimento do Ar devido ao Vento
 
Tabela 1.1-1 - Coeficientes médios de pressão, Cp 
 Localização das Direção dos ventos 
 superfícies 90 0 45 0 
 
Barlavento + 0,8 + 0,5 
Laterais - 0,4 - 
Sotavento - 0,4 - 0,5 
Telhado Plano - 0,5 - 0,5 
 
 
 
Recomendações de valores médios do coeficiente de pressão em uma edificação.
Exceto para grandes variações de pressão nas proximidades das bordas da edificação, os
coeficientes médios de pressão para as superfícies de uma edificação são dados na tabela. Estes
valores de Cp, são valores médios representativos e aplicáveis a uma grande variedade de formas de
edificações retangulares.
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Movimento do Ar devido ao Vento
Na cobertura com lanternim Cpe=-2 
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Movimento do Ar devido ao Vento
NORMA NBR 6123- Coeficientes de pressão e forma, externos, para paredes de edificações de 
planta retangular
Altura relativa
Valores de Cpe Cpe médio
Lateral
α = 0° α = 90°
A1 e B1 A2 e B2 C D A B C1 e D1 C2 e D2
ℎ
𝑏
≤
1
2
1 ≤
𝑎
𝑏
≤
3
2
-0,8 -0,5 +0,7 -0,4 +0,7 -0,4 -0,8 -0,4 -0,9
2 ≤
𝑎
𝑏
≤ 4 -0,8 -0,4 +0,7 -0.3 +0,7 -0,5 -0,9 -0,5 -1,0
1
2
<
ℎ
𝑏
≤
3
2
1 ≤
𝑎
𝑏
≤
3
2
-0,9 -0,5 +0,7 -0,5 +0,7 -0,5 -0,9 -0,5 -1,1
2 ≤
𝑎
𝑏
≤ 4 -0,9 -0,4 +0,7 -0,3 +0,7 -0,6 -0,9 -0,5 -1,1
3
2
<
ℎ
𝑏
≤ 6
1 ≤
𝑎
𝑏
≤
3
2
-1,0 -0,6 +0,8 -0,6 +0,8 -0,6 -1,0 -0,6 -1,2
2 ≤
𝑎
𝑏
≤ 4 -1,0 -0,5 +0,8 -0,3 +0,8 -0,6 -1,0 -0,6 -1,2
b
h
b é a base do prédio e h é a altura do prédio 
Quando procura-se mais precisão os Cpe laterais podem ser trocados pelas regiões 
A1 , B1 , A2 e B2 para vento a 0° e C1, D1, C2 e D2 para vento a 90°
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Movimento do Ar devido ao Vento
NORMA NBR 6123- Coeficientes de pressão e forma, externos, para paredes de edificações de 
planta retangular
0°
C
A1
A2
A3
B2
B1
B3
D
b/3 ou a/4
(o maior dos dois, 
porém 2h)
C1 C2
A B
D1
D2
a
2h ou b/2 
(o menor dos dois)
b
90°
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Movimento do Ar devido ao Vento
NORMA NBR 6123- Coeficientes de pressão e forma, externos, para telhados com duas águas,
simétricos, em edificações de plantaretangular
Altura relativa θ
Valores de Ce para
α = 90°(A) α = 0°
EF GH EG FH
ℎ
𝑏
≤
1
2
0° -0,8 -0,4 -0,8 -0,4
5° -0,9 -0,4 -0,8 -0,4
10° -1,2 -0,4 -0,8 -0,6
15° -1,0 -0,4 -0.8 -0,6
20° -0,4 -0,4 -0,7 -0,6
30° 0 -0,4 -0,7 -0,6
45° +0,3 -0,5 -0,7 -0.6
60° +0,7 -0,6 -0,7 -0.6
1
2
<
ℎ
𝑏
≤
3
2
0° -0,8 -0,6 -1,0 -0,6
5° -0,9 -0,6 -0,9 -0,6
10° -1,1 -0,6 -0,8 -0,6
15° -1,0 -0,6 -0,8 -0,6
20° -0,7 -0,5 -0,8 -0,6
30° -0,2 -0,5 -0,8 -0,8
45° +0,2 -0,5 -0,8 -0,8
60° +0,6 -0,5 -0,8 -0,8
3
2
<
ℎ
𝑏
≤ 6
0° -0,8 -0,6 -0,9 -0,7
5° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
10° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
15° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
20° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
30° -1,0 -0,5 -0,8 -0,7
45° -0,2 -0,5 -0,8 -0,7
50° +0,2 -0,5 -0,8 -0,7
60° +0,5 -0,5 -0,8 -0,7
b/3 ou a/4
(o maior dos
dois mas ≤ 2h)
E G
F H
a ≥ b
b
I J
α
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NORMA NBR 6123- Coeficientes de pressão e forma, externos, para telhados com duas águas,
simétricos, em edificações de planta retangular
Exemplo para h/b<0,5 e 𝜃 = 10
Altura relativa θ
Valores de Ce para
α = 90°(A) α = 0°
EF GH EG FH
ℎ
𝑏
≤
1
2
0° -0,8 -0,4 -0,8 -0,4
5° -0,9 -0,4 -0,8 -0,4
10° -1,2 -0,4 -0,8 -0,6
15° -1,0 -0,4 -0.8 -0,6
20° -0,4 -0,4 -0,7 -0,6
30° 0 -0,4 -0,7 -0,6
45° +0,3 -0,5 -0,7 -0.6
60° +0,7 -0,6 -0,7 -0.6
1
2
<
ℎ
𝑏
≤
3
2
0° -0,8 -0,6 -1,0 -0,6
5° -0,9 -0,6 -0,9 -0,6
10° -1,1 -0,6 -0,8 -0,6
15° -1,0 -0,6 -0,8 -0,6
20° -0,7 -0,5 -0,8 -0,6
30° -0,2 -0,5 -0,8 -0,8
45° +0,2 -0,5 -0,8 -0,8
60° +0,6 -0,5 -0,8 -0,8
3
2
<
ℎ
𝑏
≤ 6
0° -0,8 -0,6 -0,9 -0,7
5° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
10° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
15° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
20° -0,8 -0,6 -0,8 -0,8
30° -1,0 -0,5 -0,8 -0,7
45° -0,2 -0,5 -0,8 -0,7
50° +0,2 -0,5 -0,8 -0,7
60° +0,5 -0,5 -0,8 -0,7
Dispositivos de ventilação natural utilizados pela indústria
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Movimento do Ar devido ao Vento
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Movimento do Ar devido ao Vento
Para calcular a vazão de ar ( ሶ𝑉𝑠1) que entra em um recinto através das aberturas de área
𝐴 , quando a velocidade media sazonal do vento (𝑣) usa-se a equação simplificada
ሶ𝑉𝑠1 = 𝜑𝐴1𝑣
O parâmetro 𝜑 é um fator que depende das características das aberturas. Pode adoptar 
𝜑 = 0,5 𝑎 0,6 considerando ventos perpendiculares à parede
𝜑 = 0,25 𝑎 0,35 quando os ventos forem diagonais à parede
O parâmetro 𝜑 pode ser calculado, com mais detalhes como apresenta a seguinte formula: 
𝜑 = 𝜇1
𝜂2𝛽2
1 + 𝜂2𝛽2
𝐶𝑝𝑒1 − 𝐶𝑝𝑒2
𝛽 é a razão entre as áreas de saída e entrada 𝐴2/𝐴1
𝜂 é a razão entre os coeficientes de vazão da saída e entrada 𝜇2/𝜇1
𝐶𝑝1 𝐶𝑝2 são os coeficientes de pressão nas aberturas de entrada e saída 
Figura 1.3-2 - Coeficientes de perda de pressão, ξ, e de descarga, , de 
algumas aberturas usadas em ventilação 
 
Modo de 
desenho 
 da 
ângulo 
de 
h/l= 1 : 1 h/l= 1 : 2 h/l= 1 :  
fixação Veneziana abertura ξ  ξ  ξ  
 
 Uma só 
 veneziana 
 suspensa 
 por cima 
 
15
0
 
30
0
 
45
0
 
60
0
 
90
0
 
16,0 
5,65 
3,68 
3,07 
2,59 
0,25 
0,42 
0,52 
0,57 
0,62 
20,6 
6,90 
4,00 
3,18 
2,59 
0,22 
0,38 
0,50 
0,56 
0,62 
30,8 
9,15 
5,15 
3,54 
2,59 
0,18 
0,33 
0,44 
0,53 
0,62 
 Uma só 
 veneziana 
 suspensa 
 por cima 
 
15
0
 
30
0
 
45
0
 
60
0
 
90
0
 
11,1 
4,90 
3,18 
2,51 
2,22 
0,30 
0,45 
0,56 
0,63 
0,67 
17,3 
6,90 
4,00 
3,07 
2,51 
0,24 
0,38 
0,50 
0,57 
0,63 
30,8 
8,60 
4,70 
3,30 
2,51 
0,18 
0,34 
0,46 
0,55 
0,63 
 
 Uma só 
 veneziana 
 vasculan-
te 
 
15
0
 
30
0
 
45
0
 
60
0
 
90
0
 
45,3 
11,1 
5,15 
3,18 
2,43 
0,15 
0,30 
0,44 
0,56 
0,54 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
59,0 
13,6 
6,55 
3,18 
2,68 
0,13 
0,27 
0,39 
0,56 
0,61 
 veneziana 
dupla sus- 
pensa por 
cima 
 
15
0
 
30
0
 
45
0
 
60
0
 
90
0
 
14,8 
4,90 
3,83 
2,96 
2,37 
0,26 
0,45 
0,51 
0,58 
0,65 
30,8 
9,75 
5,15 
3,54 
2,37 
0,18 
0,32 
0,44 
0,53 
0,65 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
- - - - 
veneziana 
dupla sus-
pensa por 
cima e por 
baixo 
15
0
 
30
0
 
45
0
 
60
0
 
90
0
 
18,8 
6,25 
3,83 
3,07 
2,37 
0,23 
0,40 
0,51 
0,57 
0,65 
45,3 
11,1 
5,90 
4,00 
2,77 
0,15 
0,30 
0,41 
0,50 
0,60 
59,0 
17,3 
8,60 
5,40 
2,77 
0,13 
0,24 
0,34 
0,43 
0,60 
OBS. h é a altura da abertura e l a largura 
 
Dados para cálculo de vazão 
em aberturas de entrada de 
ar em função do ângulo de 
abertura.
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Movimento do Ar devido ao Vento
Exemplo - 1 (renovação de ar devido unicamente ao efeito de vento)
Considere ventos com velocidade média (no verão) de 2 m/s, temperatura ambiente de 
30°C, área das aberturas A1 = 2 m2 do tipo veneziana vasculantes (h/L →1/∞) e do teto, 
A2 = 2 m2 tendo venezianas com inclinação de 45O. 
Determinar a taxa de renovação de ar para o galpão. 
Informações adicionais:
• Da tabela 1.3-2, temos μ = 0,39 tanto para o teto 
como para a veneziana de entrada.
• Da tabela 1.1-1 os coeficientes médios de pressão 
são: Para a entrada, Cpe,1 = + 0,8, e para a saída, no 
teto, Cpe,2 = - 0,5
Galpão para o exemplo - 1 de 
renovação natural de ar.
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Movimento do Ar devido ao Vento
Onde
Aplicando a equação para a vazão volumétrica
Para o problema proposto, temos: 111 22
1
2
1
2 ==→==== 



A
A
e
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Movimento do Ar devido ao Vento
ሶ𝑉𝑠1 = 𝜑𝐴1𝑣1
𝜑 = 𝜇1
𝜂2𝛽2
1 + 𝜂2𝛽2
𝐶𝑝𝑒1 − 𝐶𝑝𝑒2
𝜑 = 0,39 0,5 0,8 − −0,5 = 0,314
ሶ𝑉𝑠1 = 0,314 ∗ 2𝑚2 ∗ 2𝑚/𝑠 = 1,26𝑚3/𝑠
Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
Se a temperatura no interior de um edifício for maior do que aquela do ar exterior e se
houver comunicação entre ambos através de aberturas no edifício, serão estabelecidas
correntes de convecção natural conforme explicado a seguir.
A força motriz do movimento é a diferença de pressão entre o ar externo e o ar interno
devido à diferença de densidade que, por sua vez, é causada pela diferença de
temperatura.
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Carga térmica 
Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
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Pelo chamado efeito chaminé, o ar mais frio, mais denso, exerce pressão positiva, o ar 
mais quente, por tornar-se menos denso, exerce baixa pressão e tende a subir criando 
correntes de convecção.
A quantidade de calor removido por determinada taxa de fluxo de ar depende da
diferença de temperatura entre o interior e o exterior. Por isso a geração de calor
interna também é decisiva no desempenho do edifício naturalmente ventilado.
Qual é melhor orientação dessas regiões quentes?
No caso de haver duas fontes quentes, a circulação do ar entre os aquecedores leva a uma
intensificação do movimento entre as regiões inferiores e superiores do edifício.
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Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
Na figura a seguir, apesar da maior altura do galpão onde se encontra a fonte de calor,
pode ser verificado um influxo de ar quente deste para o galpão à esquerda. Este influxo
é indesejável, especialmente no verão.
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Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
• A altura do galpão aquecido é aumentada;
• Duas aberturas adicionais são realizadas no galpão à esquerda;
• Duas aberturas adicionais são realizadas no teto do galpão aquecido;
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Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
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Para calcular a vazão de ar usa-se a equação simplificada
ሶ𝑉𝑠 = 0,116𝐴 𝐻(𝑇𝑖 − 𝑇𝑒)
H distancia vertical entre a entrada e a saída (m) 
𝑇𝑖 temperatura do recinto (interna) (°C)
𝑇𝑒 temperatura do ambiente externo (°C)
0,116 é uma constante que já considera a efetividade das aberturas A (m²) 
Movimento do Ar devidoa Diferença de temperatura
Quando as aberturas não são iguais usa-
se o gráfico para fazer correção 
A correção é feito usando
a menor das áreas
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Para calcular a vazão de ar usa-se a equação mais detalhada
ሶ𝑉𝑠1 = 𝜇1𝐴1
2𝜂2𝛽2𝜌𝑖𝐻𝑔
𝜌𝑒 𝜌𝑒 + 𝜂2𝛽2𝜌𝑖
𝜌𝑒 − 𝜌𝑖
g gravidade 
𝜌𝑖 densidade a temperatura do recinto (interna)
𝜌𝑒 densidade a temperatura do ambiente externo
Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
Exemplo-2 (renovação de ar devido unicamente ao efeito chaminé)
Considere uma situação em que a temperatura ambiente é de 30°C, e um galpão com área
lateral das aberturas A1 = 2 m2 do tipo veneziana (h/L → 1/∞) e a área de abertura do
lanternim, A2 = 2 m2 tendo ambas venezianas vasculantes com inclinação de 45°. A
temperatura média interna admissível é de no máximo de 35°C. Determinar a taxa de
renovação de ar para este galpão. Admita que a velocidade dos ventos é igual a zero.
Informações adicionais:
Da tabela 1.3.2, temos μ = 0,39 tanto para o 
lanternim como para a veneziana de entrada.
Análise:
μ = 0,39 e → η = 1 ; A1 = 2 m 2 e A2 = 2 m 2
Então β = 1
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Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
• Cálculo da densidade externa e interna do ar.
• Cálculo da taxa de renovação de ar: 
𝜌𝑒 =
𝑃𝑏
𝑅𝑇𝑒
=
101325 (𝑁/𝑚2)
287(𝐽/𝑘𝑔. 𝐾) × (273 + 30)
= 1,1652
𝑘𝑔
𝑚3
𝜌𝑖 =
𝑃𝑏
𝑅𝑇𝑖
=
101325 (𝑁/𝑚2)
287(𝐽/𝑘𝑔. 𝐾) × (273 + 35)
= 1,1463
𝑘𝑔
𝑚3
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ሶ𝑉𝑠1 = 0,98𝑚3/𝑠
Movimento do Ar devido a Diferença de temperatura
ሶ𝑉𝑠1 = 𝜇1𝐴1
2𝜂2𝛽2𝜌𝑖𝐻𝑔
𝜌𝑒 𝜌𝑒 + 𝜂2𝛽2𝜌𝑖
𝜌𝑒 − 𝜌𝑖
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Combinação dos Efeitos do Vento e Chaminé 
As diferenças de pressão podem ser causadas pelo vento ou por diferenças de temperatura,
o que configura dois tipos principais de ventilação passiva: a ventilação cruzada e a
ventilação por efeito chaminé.
Estas estratégias também podem ser adotadas conjuntamente em diferentes ambientes de
uma mesma edificação.
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Combinação dos Efeitos do Vento e Chaminé 
Por um método simplificado, calculam-se as vazões na entrada devidas ao vento 
ሶ𝑉𝑠,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 e à diferença de temperatura ሶ𝑉𝑠,𝑑𝑇. Somam-se as duas vazões e obtem-se: 
ሶ𝑉′𝑠,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ሶ𝑉𝑠,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 + ሶ𝑉𝑠,𝑑𝑇𝑟 = 100
ሶ𝑉𝑠,𝑑𝑇
ሶ𝑉′𝑠,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Calcular 
Usar o gráfico para achar o fator (f) pelo qual ሶ𝑉𝑠,𝑑𝑇deve ser multiplicado 
Finalmente calcular a vazão real total 
ሶ𝑉𝑠,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑓 ∗ ሶ𝑉𝑠,𝑑𝑇
Prof. Juan Jose Garcia Pabon
Para calcular a vazão de ar
usa-se a equação mais
detalhada
Combinação dos Efeitos do Vento e Chaminé 
ሶ𝑉𝑠2 = 𝜇2𝐴2
𝜌𝑒𝑣1
2 𝐶𝑝1 − 𝐶𝑝2 + 2𝐻𝑔 𝜌𝑒 − 𝜌𝑖
𝜌𝑖 1 +
𝜂2𝛽2𝜌𝑖
𝜌𝑒
Efeito combinado de vento e chaminé
Novamente consideremos a figura do galpão usada para o efeito puro de chaminé, e
acrescentemos ventos soprando sobre uma das aberturas. Vamos aplicar novamente o
princípio da conservação de massa e a equação de vazão através de um orifício.