3. Conforto Térmico - Faculdade Pitagoras de Jundiaí

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Faculdade Pitágoras de Jundiaí
Graduação 2º semestre de 2014
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Refrigeração, Ar Condicionado e Ventilação
Prof. Ricardo Boulos Elias
Jundiaí, 25 de agosto de 2015
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Conforto Térmico:
Conceito subjetivo, pois a taxa metabólica além de variar de pessoa para pessoa segundo suas características genéticas, idade, sexo, etc., também varia em uma mesma pessoa conforme o seu nível de atividade física;
É determinado pelas condições de temperatura e umidade que proporcionam bem-estar aos seres humanos;
As condições de conforto devem ser ampliadas para contemplar outras situações que garantam bem-estar e saúde: nível de ruído, odor, contaminação por particulados sólidos e bactérias, velocidade do ar distribuído etc.
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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A taxa metabólica:
O corpo humano é uma máquina, que trabalha melhor em certas temperaturas e tem a capacidade de apreciar uma condição de conforto;
O combustível é a energia química contida nos alimentos, a qual é transformada em energia mecânica e calor;
O metabolismo humano mantém a temperatura corporal, sendo afetado por fatores fisiológicos, fatores de isolamento térmico e pelas propriedades do meio que afetam os modos de transferência de calor;
O corpo mantém o equilíbrio térmico com o ambiente por meio de trocas de calor que envolvem os mecanismos de Condução (desprezível), Evaporação (25%), Convecção (30%) e Radiação (45%).
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Processos de transferência de calor do corpo humano:
EVAPORAÇÃO: 
Pela exalação de vapor d água saturado dos pulmões;
Pelo processo contínuo de difusão através das camadas da pele e;
Pela transpiração ou suor.
RADIAÇÃO:
O corpo perde calor por radiação para o ambiente se a temperatura média da superfície do corpo for maior que a das superfícies vizinhas;
CONVECÇÃO:
A taxa de troca de calor do corpo com o meio através da convecção, depende da temperatura e da área do corpo exposta, além da temperatura de bulbo seco do ar ambiente e da velocidade e condições do escoamento.
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Propriedades do meio que influenciam os modos de transferência de calor:
Temperatura de bulbo seco (afeta a evaporação e a convecção);
Umidade relativa (afeta a evaporação);
Velocidade do ar (afeta a evaporação e a convecção);
Temperatura radiante média (afeta a radiação)
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Fatores que afetam o conforto térmico:
A sensação de calor e/ou frio da máquina humana depende da combinação da temperatura do ambiente, da umidade do ar, da velocidade do ar e da radiação térmica recebida associadas ao nível de atividade e vestimentas do indivíduo.
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Índices de conforto térmico – Escala sintética de Conforto:
Temperatura operacional: É a temperatura uniforme de um ambiente imaginário com o qual a pessoa trocaria a mesma quantidade de calor por convecção e radiação que aquela trocada com o ambiente real.
Valores recomendados:
Temperatura operacional: 20 a 26 ºC;
Temperatura de orvalho: 2 a 17 ºC;
Velocidade média do ar: 0,25 m/s.
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Índices de conforto térmico – Escala sintética de Conforto:
Temperatura efetiva padrão: Especifica a temperatura de um ambiente com 50% de umidade relativa, que resulta na mesma perda total de calor pela pele que a do ambiente real.
Valores recomendados:
Temperaturas efetivas: 20 a 23,9 ºC (inverno);
Temperaturas efetivas: 22,8 a 26,1 ºC (verão);
Pressão de vapor na atmosfera: 0,691 – 1,902 kPa;
 Temperaturas de orvalho: 1,7 ºC (inverno) / 16,7ºC (verão)
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Gráfico da zona de conforto:
Apresenta os índices de conforto térmico são baseados em evidências estatísticas resultante de experiências com grande número de pessoas;
96% das pessoas sentiram maior conforto no verão com a temperatura efetiva de 71ºF (21,6ºC - Máxima);
97% das pessoas sentiram maior conforto no inverno com a temperatura efetiva de 66ºF (18,9ºC - Mínima);
Umidades relativas entre 30 e 70%;
Velocidade do ar entre 4,5 e 7,5 m/min;
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Gráfico da zona de conforto:
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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A escolha das condições internas de projeto, a serem mantidas para finalidades de conforto por um sistema de condicionamento de ar, é função:
Do período de ocupação no local;
Das condições externas de projeto;
Das atividades dos ocupantes no local.
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Escolhas das condições internas:
Período de ocupação no local:
O objetivo dessa temperatura é evitar o choque térmico que se verifica à entrada ou saída de um recinto com ar condicionado.
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Escolhas das condições internas:
Velocidade média do ar:
Deve possuir um valor em função da temperatura de bulbo seco ou se existe um aquecimento de inverno ou resfriamento no verão.
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ABNT 6401:
Estabelece as condições internas (verão / inverno) recomendadas para diferentes ambientes;
Estipula as condições externas (verão / inverno) de projeto para as principais cidades brasileiras.
Apresenta valores recomendados para renovação de ar em aplicações normais em que não sejam utilizados processos especiais de purificação do ar;
Níveis de ruído em função da finalidade;
ABNT – NB – 10/1978
ASHRAE 55
ASHRAE 62-89 – Padrões de Ventilação
ASHRAE 62R-97
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Escolhas das condições internas:
Condições externas para verão (ABNT 6401):
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Escolhas das condições internas:
Condições externas para inverno (ABNT 6401):
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Condições internas para verão:
ABNT 6401:
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Condições internas para inverno:
ABNT 6401:
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Pureza do ar ambiente:
Valores recomendados para renovação de ar em aplicações normais (ABNT 6401)
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Níveis de ruído da instalação:
ABNT 6401;
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Níveis de ruído da instalação:
ABNT 6401;
Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
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Na perspectiva mais ampla, os fatores que afetam o conforto são:
Temperatura do ar
Umidade do ar;
Velocidade do ar;
Radiação térmica;
Odores;
Material sólido disperso;
Contaminantes químicos;
Contaminantes biológicos;
Ruído;
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Noções de Conforto térmico
Fontes de variação dos fatores que afetam o conforto:
Homem;
Animais;
Móveis e acessórios;
Processos;
Máquinas;
Intervenção humana;
Ar externo;
Natureza;
Qualidade do Ar Interior (QAI):
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Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação
Noções de Conforto térmico
Qualidade do Ar Interior (QAI):
Em geral, a qualidade do ar interno é aceitável, pois 80% ou mais das pessoas não manifestam insatisfação;
Porém, mais de 20% das pessoas têm problemas de saúde que resultam da má qualidade do ar interno;
Criou-se o termo Síndrome do Edifício Doente - SED.
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Parâmetrosbásicos a serem controlados
Temperatura de bulbo seco;
Temperatura das superfícies circundantes;
Umidade do ar;
Velocidade do ar; 
Nível de ruído de geração própria;
Pureza
Ar limpo, isento de contaminantes particulados, biológicos e químicos.
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Noções de Conforto térmico
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Ambiente confortável x Ambiente saudável
Nas indústrias, o conforto térmico melhora a eficiência e a qualidade de processos de fabricação;
Injeção de ar externo:
Auxilia na diluição dos contaminantes;
Porém, aumenta o consumo de energia;
Tipos de contaminantes: 
VOC’s, CO2, CO, Bactérias, Materiais Particulados etc.
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Noções de Conforto térmico
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Métodos básicos para controle dos contaminantes e manutenção da QAI
Modificação ou alteração da fonte de contaminantes;
Ventilação local exaustora;
Utilização de ar externo;
Limpeza do ar (filtração, absorção, lavagem).
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Noções de Conforto térmico
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Contaminantes comuns: CO2
Dióxido de carbono;
Gás liberado no metabolismo de mamíferos;
Produto de combustão de hidrocarbonetos;
Indica a efetividade do sistema de ventilação;
EPA: 
Nível máximo = 1000 ppm (1,8 g/m3) para exposição contínua.
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Contaminantes comuns: NOx 
Óxidos de Nitrogênio;
Liberado na queima de combustíveis em altas temperaturas;
Pode estar presenta no ar externo;
Gás poluente
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Contaminantes comuns: CO
Monóxido de carbono;
Gás tóxico;
Produto de combustão incompleta de hidrocarbonetos.
Contaminantes comuns: SOx
Óxidos de enxofre;
Liberado na queima de combustíveis com S;
Pode estar presente no ar externo;
Gás poluente.
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Noções de Conforto térmico
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Compostos orgânicos voláteis: VOC’s
Formaldeído de outros compostos;
Gases liberados em processos de combustão;
Pesticidas;
Herbicidas;
Materiais de construção e acabamento (madeira e plástico);
Agentes de limpeza e solventes;
Plantas e animais.
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Qualidade do Ar Interior (QAI):
Material particulado (0,01 µm à milímetros)
Fuligem;
Areia;
Pêlos;
Fibras vegetais;
Fragmentos metálicos;
Bactérias;
Pólen.
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Noções de Conforto térmico
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Noções de Conforto térmico
Causas da Síndrome do Edifício Doente:
Ventilação inadequada:
Insuficiência do ar exterior
Má distribuição do ar
Controle deficiente de temperatura
Projeto inadequado
Modificações inadequadas após a construção
Falta de manutenção dos sistemas
Falta de compreensão do funcionamento dos sistemas
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Noções de Conforto térmico
Causas da Síndrome do Edifício Doente:
Contaminação interior;
Contaminação exterior;
Contaminação gerada na fabricação;
Contaminação biológica;
Outras causas não conhecidas;
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Contaminação do Ar Condicionado:
A QAI pode ser afetada por 4 grupos
Grupo I: Contaminação interior
Grupo II: Contaminação exterior
Grupo III: Contaminação no sistema de ar condicionado
Grupo IV: Deficiências de um sistema global incorreto
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Contaminação do Ar Condicionado:
Grupo I: Contaminação interior
Concentração de formaldeídos liberados por móveis, divisórias e carpetes;
Compostos voláteis orgânicos;
Produtos de limpeza;
Tabagismo;
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Contaminação do Ar Condicionado:
Grupo II: Contaminação exterior
CO – Monóxido de Carbono;
CO2 – Dióxido de Carbono;
Ozônio;
NO2 – Dióxido de Nitrogênio;
Fumaças;
Particulados;
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Contaminação do Ar Condicionado:
Grupo III: Contaminação no sistema de ar condicionado
Unidades de tratamento do ar (serpentinas de resfriamento e condensação) e bandejas de condensados, onde se podem localizar algas, fungos, poeiras;
Disseminação e crescimento de microorganismos ;
Dutos: Grau de sujeira elevado (fabricação na própria obra, filtros ineficientes);
Grelhas e difusores não apropriados;
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Contaminação do Ar Condicionado:
Grupo IV: Deficiências de um sistema global incorreto
Inclui os fatores que causam a SED já comentados anteriormente.
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Referências Bibliográficas:
ASHRAE Handbook – Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc.
Jones, W. P., Engenharia de Ar Condicionado. Editora Campus, 1983.
McQuiston, F. C.; Parker, J. D., Heating, Ventilating and Air Conditioning – Analysis and Design. John Wiley & Sons, Inc., 1994.
Stoecker, W. F.; Jones, J. W., Refrigeração e Ar Condicionado. McGraw-Hill, 1985.
Halász, J. Z.; Martins, G. Princípios para Condicionamento de Ar, Apostila didática para o curso Controle Térmico de Ambientes, 1994.
Howell, R. H.; Sauer Jr.; H. J.; Coad, W. J. Principles of Heating, Ventilating and Air Conditioning – A Textbook with Design Data based on the 1997 ASHRAE HB – Fundamentals ASHRAE, Inc., 1998.
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