Noções_Conforto_Térmico

Prévia do material em texto

1 
 �12d®(6�'(�&21)2572�7e50,&2 
 
� ���2�0(7$%2/,602�+80$12� 
 
 O organismo humano, no que se refere a transformações energéticas, pode ser comparado a 
uma máquina térmica: a energia química contida nos alimentos é transformada em energia 
mecânica e calor pela oxidação (digestão aeróbica) dos mesmos. Sob esse ponto de vista, 
poderíamos dizer que sua eficiência térmica é bastante baixa, variando entre valores próximos a 
zero, quando pouca atividade física é realizada e, portanto pouco trabalho mecânico, até cerca de 20 
a 24% sob condições ótimas como em uma bicicleta ergométrica. 
 Chama-se de taxa metabólica a taxa de transformação de energia química em mecânica e 
calor. Essa taxa, 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. 
 Para um adulto normal e saudável, a taxa metabólica pode variar entre um valor mínimo de 
cerca de 60 a 70 W enquanto dorme, a taxa metabólica basal, até cerca de 900 W quando realiza 
atividade física intensa, como em esportes competitivos. 
 A Tabela 1 traz valores aproximados da taxa metabólica para várias atividades. A unidade 
utilizada é W/m2, sendo a área considerada a área superficial do corpo nu, calculada segundo a 
fórmula: 
 
 AD= Área superficial do corpo [m2]. 
 m= massa [kg]. 
 h= altura [m]. 
 
 Assim, para uma pessoa de estatura média (1,73 m) e 70 kg, a área superficial do corpo é: 
AD= 1,8 m2. 
 
 Somente para termos uma noção, a grosso modo uma pessoa deve ingerir diariamente cerca 
de 2000 calorias (na realidade em nutrição utiliza-se o termo caloria, que equivale em termodinâ-
mica à kilocaloria, ou seja 4,184 kJ). Supondo que toda a energia ingerida seja rejeitada na forma de 
calor a uma taxa constante, essa seria igual a: 
 
Ainda a título de ilustração, tomemos aquele homem médio (70 kg, AD= 1,8 m2), caminhando a 
0,89 m/s com uma leve inclinação de 5 graus, estaria realizando um trabalho de: 
 70 kg x 9.8 m/s2 x 0,89 m/s x sen 5 = 53 W 
 
Considerando o valor da taxa metabólica da Tabela 1 para esse mesmo indivíduo teríamos: 
 K[P�����[ $ ��� �������� �	���
 ��� 
 ��: ����[��
[��������[����� W
4
 ��� 
 
 
 
 2 
 1,8 m2 x 115 W/m2 = 207 W 
 
 Assim, sua eficiência para levantar seu próprio peso seria: 
 53/207 = 25,6%. 
7$%(/$���7$;$6�0(7$%Ï/,&$6�7Ë3,&$6�3$5$�9È5,$6�$7,9,'$'(6 
 W/m2 
REPOUSO 
 dormindo 40 
 deitado 45 
 sentado, quieto 60 
 em pé, relaxado 70 
CAMINHANDO (HORIZONTAL) 
 0,89 m/s 115 
 1.34 m/s 150 
 1,79 m/s 220 
ATIVIDADES DE ESCRITÓRIO 
 lendo, sentado 55 
 escrevendo 60 
 datilografando 65 
 arquivando, sentado 70 
 arquivando, em pé 80 
 caminhando 100 
 levantando, empacotando 120 
DIRIGINDO/VOANDO 
 automóvel 60-115 
 avião, rotina 70 
 avião, aterrizando por instrumentos 105 
 avião, combate 140 
 veículo pesado 185 
OUTRAS ATIVIDADES: 
 cozinhando 95-115 
 faxina doméstica 115-200 
 sentado, movimentos pesados 
 dos membros 130 
 trabalhando em máquinas: 
 serrando, serra de mesa 105 
 leve (industria elétrica) 115-140 
 pesado 235 
 carregando sacos de 50 kg 235 
 trabalho com pá e picareta 235-280 
ATIVIDADES DE LASER 
 dançando, social 140-255 
 exercícios 175-235 
 tênis 210-270 
 basketball 290-440 
 luta, competitivo 410-505 
 
 
 
 
 3 
 
 É comum considerar-se que a taxa metabólica é igual à taxa de liberação de calor devido à 
imprecisão das avaliações das taxas metabólicas da Tabela 1, além do pequeno trabalho mecânico 
envolvido na maioria das atividades ser bastante pequeno. Essa consideração tem um caráter 
conservativo sobre os cálculos de carga térmica. 
 
 
� ���0(&$1,6026�'(�75$16)(5Ç1&,$�'(�&$/25�'2�&2532 
 
 
� ����2�6,67(0$�7(50267È7,&2�'2�&2532 
 Como vimos, o corpo humano necessita rejeitar calor para o meio a taxas que dependem 
dos fatores já citados. 
 A temperatura do corpo é controlada por um pequeno órgão localizado na base do cérebro 
chamado hipotálamo. É o nosso termostato. Por intermédio de um complicado e delicado sistema 
nervoso, leituras de temperatura são tomadas do sangue, da pele e do fígado e retransmitidos ao 
hipotálamo. Quando ocorrem variações de temperatura do corpo, o termostato põe em ação o 
processo corretivo do sistema humano de controle de temperatura. 
 O mecanismo interno do corpo fornece diversos métodos de ajuste para calor e frio. Quando 
a temperatura do ar externo sobe, o hipotálamo ordena aos vasos sanguíneos superficiais que se 
dilatem, de modo que maior quantidade de sangue seja desviada para a pele, aumentando sua 
temperatura. Neste caso a pele funciona como um trocador de calor, e os vasos sanguíneos se 
tornam os tubos aletados de resfriamento. Conforme as veias e artérias se expandem, o corpo 
elabora mais sangue; por tal razão temos mais sangue no verão que no inverno. O calor adicional do 
corpo pode-se dissipar na atmosfera pela evaporação da transpiração. Essa evaporação será 
retardada se a atmosfera já contiver um alto teor de umidade; ela explica porque nos sentimos tão 
incomodados nos dias mormacentos, quando a umidade do ar é elevada. 
 O efeito oposto ocorre quando o tempo esfria. Os vasos sanguíneos se contraem e o 
suprimento de sangue diminui. As glândulas da pele secam, sua temperatura diminui e, ao invés de 
transpirarmos, trememos. O tremor, como em qualquer contração muscular, libera a energia 
térmica a partir da degradação da molécula de ATP em uma molécula de ADP mais um 
íon fosfato (reação exotérmica), e nos ajuda assim a conservar o precioso calor do corpo.�
 
� ����352&(6626�'(�75$16)(5Ç1&,$�'(�&$/25 
 
 Objetivamente a transferência de calor pode ser realizada por quatro maneiras distintas: 
evaporação, radiação, convecção e condução. Destas, a condução simples pode ser completamente 
desprezada, pois a área e o tempo de contato da superfície do corpo com outros corpos sólidos é 
muito pequena. 
 
 EVAPORAÇÃO 
 As perdas por evaporação do corpo ocorrem de três maneiras: pela exalação de vapor 
d′água saturado dos pulmões, pelo processo contínuo de difusão através das camadas da pele e pela 
 
 
 
 4 
transpiração ou suor. O processo de difusão é uma conseqüência da filtração de líquidos do corpo 
pela membrana da pele sob a influência de pressões osmóticas formando gotículas microscópicas 
de umidade em sua superfície. 
 Já o suor é um mecanismo completamente diferente, sendo um dos meios que o organismo 
encontra de aumentar sua perda de calor. Quando ocorre uma elevação da temperatura interna do 
corpo, o sistema termoregulador ativa as glândulas sudoríparas que inundam áreas estratégicas da 
pele com suor. A taxa de transpiração pode chegar, durante curtos períodos de tempo a valores da 
ordem de 0,3 g/s. Se todo esse suor for evaporado, com um calor latente de vaporização da água de 
2430 KJ/kg, obtemos taxas de rejeição de calor da ordem de 800 W. 
 A perda de calor por evaporação de uma superfície molhada depende da diferença entre a 
pressão de vapor d′água na superfície (função da temperatura da mesma) e a pressão parcial de 
vapor no ar ambiente. Ela também depende da velocidade da corrente de ar em relação à superfície 
e do tipo de escoamento (paralelo, cruzado).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. O valor da temperatura média da superfície do corpo 
é influenciada pelo tipo de roupa usada e pela superfície exposta do corpo da pessoa. O mecanismo 
de controle termostático do corpo é capaz de variar a temperatura da pele e assim aumentar ou 
diminuir a taxa na qual o corpo perde calor por radiação (e também por convecção) para o meio. 
 
 CONVECÇÃO 
 A taxa de troca de calor do corpo com o meio através da convecção, como vimos acima, 
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. 
 
 
� ����,1)/8Ç1&,$6�'2�0(,2�62%5(�2�&21)2572 
 
 Como vimos acima, além das variáveis controladas pelo corpo voluntária (roupas,atividade) 
ou involuntária (controle termostático), as propriedades do meio também influenciam nos modos de 
transferência de calor, sendo que as principais são: 
 (a) Temperatura de bulbo seco (afetando evaporação e convecção), 
 (b) Umidade relativa (afetando a evaporação), 
 (c) Velocidade do ar (afetando a evaporação e convecção), 
 (d) Temperatura radiante média (afetando a radiação). 
 Os ítens (a) e (b) são variáveis controladas pelo sistema de condicionamento de ar, enquanto 
a variável (c) é conseqüência do método de distribuição de ar adotado. A temperatura radiante 
média, definida como a temperatura uniforme de um invólucro imaginário com o qual o corpo troca 
a mesma quantidade de calor por radiação que com o invólucro real, é normalmente próxima da 
temperatura ambiente, exceto nos casos de superfícies diretamente expostas à radiação solar ou 
aquecidas artificialmente. 
 
 
 
 
 5 
� ����Ë1',&(6�'(�&21)2572�
 
 Como a sensação de conforto térmico depende de uma combinação das quatro propriedades 
descritas acima, além é claro, do nível de atividade e vestimenta, tem se procurado combinar duas 
ou mais dessas propriedades em uma única variável. A escolha da combinação de fatores que em 
cada caso produza uma sensação de conforto tem sido baseada numa evidência estatística resultante 
de experiências com um número muito grande de pessoas. 
 Entre os índices mais utilizados, está a Temperatura Efetiva. Inicialmente era um conceito 
empírico, entretanto, mais recentemente foi definido matematicamente como sendo 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. 
 Esse conceito combina a temperatura de bulbo seco e umidade relativa, como ele depende 
do nível de atividade, vestimenta, velocidade do ar e temperatura radiante média, definiu-se uma 
Temperatura Efetiva Standard, para uma pessoa sentada (taxa metabólica de 60 W/m2) com roupas 
leves, temperatura radiante média igual à temperatura de bulbo seco e velocidade do ar menor que 
0,1 m/s. Nessas condições, podemos encontrar uma zona de conforto térmico entre as Temperaturas 
Efetivas Standard de 20 e 23,9oC no inverno e entre 22,8 e 26,1oC no verão, em ambos os casos 
para uma pressão de vapor na atmosfera entre 0,691 e 1,902 kPa (correspondendo a uma 
temperatura de orvalho respectivamente de 1,7 e 16,7 oC). 
 Essa região pode ser marcada na Carta Psicrométrica para delimitar a zona de conforto 
térmico. A ASHRAE também fornece, em seus manuais, vários diagramas que permitem identificar 
zonas de conforto térmico, que auxiliam na escolha das condições internas de projeto. 
 
� ����1RUPDV�SDUD�SURMHWRV�GH�VLVWHPDV�GH�FRQGLFLRQDPHQWR�GH�DU 
 
 No Brasil, a NBR – 6401 de dezembro de 1980 estabelece normas gerais para a elaboração 
de projetos, especificações e requisitos para aceitação de instalações, termos de garantia, etc. Essa 
norma está baseada na ABNT NB-10/1978 e fornece tabelas com valores recomendados de 
ventilação, níveis de ruído, condições externas de verão para várias cidades brasileiras, condições 
internas desejadas em função do tipo de ocupação, etc.