Lista_01_CMA

Prévia do material em texto

ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
 
Aluno � _________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
1° - Para a latitude da sua cidade natal (busque no Google Hearth), calcule para cada dia médio mensal de Janeiro a Fevereiro 
(Tabela): 
Ho; 
Horário do amanhecer (sunrise); 
Horário do anoitecer (sunset); 
Duração do dia; 
Estime H com Kt = 0,5 e 0,7 
 
Dica: desenvolva sua própria planilha eletrônica, mas entregue todos os cálculos manuais nesta lista. 
2º - Para a latitude –25,33º de Curitiba, Paraná, calcule Ho em Wh/m² para a estimativa média mensal do mês de Abril. 
 
Resposta final a caneta: Ho [Wh/m²]= 
3º - Para a latitude –25,33º de Curitiba, Paraná, ao meio dia solar do dia 15 de Maio qual é a altura do Sol em graus? 
 
Resposta final a caneta: Altura solar [º]= 
4º - Uma família de 4 pessoas toma banho com vazão do misturador quente a 0,15 l/s e 0,05 l/s do misturador frio na estação do 
inverno, totalizando 0,2 l/s de vazão entre água fria e quente na ducha. Duas pessoas dessa família tomam um banho diário de 10 
minutos e as outras duas um banho diário de 5 minutos. O sistema de água quente consiste num tanque acumulador de calor devido à 
queima de GLP sendo que a tecnologia usada desperdiça 20% do calor da queima do GLP pela exaustão da chaminé mais 10% no 
processo de transferência e conservação do mesmo para aquecer em 35ºC um tanque de 500 litros devidamente isolado. Sendo que 1 
kg de GLP custa R$ 3,00 calcule o prejuízo financeiro devido ao desperdício de calor junto ao reservatório de água quente com a 
operação explicada sabendo que o PCI do GLP = 11025 kcal/kg. 
 
Resposta final a caneta: Desperdício [R$]= 
5º - A cidade de Madison WI nos Estados Unidos está na longitude 89.4º enquanto Washington distrito federal está na longitude 90º 
qual será o horário solar às 10:30 Hs do dia 3 de Fevereiro em Madison WI? 
 
Resposta final a caneta: horário solar = 
6º - Um sistema de aquecimento solar bem instalado (insolação norte) tem um boiler de 400 litros devidamente isolado e 4 coletores 
solares de 1m² cada um deles, certificados pelo INMETRO com rendimento de 55%. Se a temperatura da água natural no dia 15 de 
Abril está em 18ºC, estime a temperatura ao final no boiler após de um dia de irradiação solar aproximada de 0,6 Ho sabendo que 
essa instalação foi realizada em Curitiba, Paraná. 
 
Resposta final a caneta: temperatura final ºC = 
7º - Estime a reserva de água aquecida a 50ºC para uma família de 5 pessoas que no inverno tomam apenas um banho por noite 
considerando a água de mistura final a 38°C e a água fria a 15°C com banhos de tempo médio de duração de 10 minutos e a ducha 
com 0,15 l/s de vazão. Julgue uma folga para o calor perdido e aproxime o valor final para um volume nominal existente no mercado 
(100, 150, 200, 300, 400, 500, 600 litros) 
 
Resposta final a caneta: temperatura final ºC = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comprovante válido somente com 
carimbo original e datado pelo 
professor : 
ENTREGUE A LISTA GRAMPEADA COM ESTA 
FOLHA COMO CAPA – faça tudo manual em A4 
 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
 
 
8º - Para a qualidade da abóbada celeste ilustrada nas próximas fotografias da cidade de Curitiba, estime a irradiação solar na 
superfície terrestre em cada uma delas para o dia 15 de Maio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9º - O UNASP unidade de Engenheiro Coelho tem uma reserva de 10 mil litros de água quente em boiler devidamente isolado para o 
residencial feminino. Calcule a área coletora solar necessária para elevar tal reserva em 15ºC apenas como colaboração solar para 
complementar a demanda de calor com outro vetor energético hoje usado (lenha) considerando: 
 
• Dia médio mensal de Abril; 
• Latitude de Engenheiro Coelho; 
• Insolação norte com estimativa de HR = 0,65 Ho 
• Rendimento de 55% para coletores solares certificados pelo INMETRO; 
• 2% de perda do calor solar devido ao processo de transferência de calor entre a bateria coletora solar e o boiler mesmo 
isolado. 
 
 
Resposta final a caneta: área coletora solar [m²] = 
 
10º - Uma edificação projetada na Rua Foz do Iguaçu nº 112 na Cidade de Americana, SP Brasil, teve contemplado no seu projeto de 
instalações prediais um tanque de acumulação de calor solar com 400 litros devidamente isolado. Dimensionar a área coletora solar 
para elevar em 35 ºC a temperatura da água (natural) armazenada, considerando-se o aproveitamento da irradiação solar local sobre 
os coletores solares planos na estação fria e quente do ano (Novembro e Julho), sendo que referidos coletores solares planos deverão 
ser dispostos sobre telhas de concreto a uma inclinação de 30%. Durante o processo de administração e execução da obra foram 
 
 
 
 
Resposta a caneta 
 
 
H [kWh/m²] = _________ 
Resposta a caneta 
 
 
H [kWh/m²] = _________ 
Resposta a caneta 
 
 
H [kWh/m²] = _________ 
Resposta a caneta 
 
 
H [kWh/m²] = _________ 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
selecionados coletores solares de marca brasileira certificada com 55% pelo órgão certificador tendo cada coletor solar plano uma 
área de 1,22m2. Os coletores solares serão posicionados apontando de frente para a Rua Foz do Iguaçu. Considere a latitude local 
como Sul 22º44´42” e não use qualquer software para realizar o dimensionamento 
 
Resposta final a caneta: área coletora solar adotada [m²] = 
Número de coletores solares adotados = 
 
11º - Para o exemplo anterior, se o proprietário instalou apenas 3 coletores solares de 1,22 m2 estime do incremento de temperatura 
avaliado nesse local no dia 10 de Julho para um dia claro no interior da reserva de água quente. 
 
Resposta final a caneta: 
 
12º - Defina declinação solar. Use palavras e desenhos; 
13º - O que ocorre nos Equinócios e Solstícios? 
14º- Qual é a diferença entre horário civil e horário solar? 
15º - Por que motivo a sociedade humana, atualmente não usa o horário solar? 
16º - calcule o valor de “n” de 1 a 365 para os dias 17 de janeiro, 16 de Fevereiro, 16 de Março, 15 de Abril, 15 de Maio, 11 de 
Junho, 17 de Julho, 16 de Agosto, 15 de Setembro, 15 de Outubro, 14 de Novembro e 10 de Dezembro. 
17º - Que representatividade têm as datas anteriores para efeito do estudo da irradiação solar terrestre? 
18º - Confirme na sua calculadora os valores da declinação solar de Janeiro a Dezembro para os dias médios mensais apontados na 
tabela abaixo: 
 
 
 
19º- Calcule o ângulo horário do anoitecer para os dias médios mensais e para a localidade de Engenheiro Coelho, sabendo que: 
 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
 
 
 
 
 
20º - Calcule o ângulo horário do amanhecer de cada dia médio mensal em Engenheiro Coelho. 
 
21º - Para cada dia médio mensal em Engenheiro Coelho, calcule o número teóricode horas de duração do dia. 
 
22º - Para cada dia médio mensal em Engenheiro Coelho, calcule o horário solar do amanhecer e do anoitecer. 
 
23º - Para cada dia médio mensal em Engenheiro Coelho, calcule o horário civil do amanhecer e do anoitecer. 
 
24º - Para Aracajú, Sergipe, na latitude sul 10º 54’ 5” nas qualidades da abóbada celeste ilustradas pelas fotografias ao lado abaixo 
calcule: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a. Para o dia 20 de Julho: 
 
Sunset? �_____________________________ 
 
Sunrise? �____________________________ 
 
Duração do dia? � ______________________ 
 
Altura solar ao meio dia solar? � __________ 
 
Ho? � _________________________ kWh/m² 
 
H? � __________________________kWh/m² 
 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para a média aritmética anual do índice de transparência atmosférico de Sydney, dimensione a quantidade de coletores solares de 
tamanho unitário igual a 2m² certificados com 60% de rendimento, levando em conta uma boa orientação dos mesmos e que 
reduzirão o consumo de GLP pela metade nas condições de claridade atmosférica de Sydney. Considere ∆T = 35ºC. 
 
 Calcular a Irradiação solar global na superfície de Sydney em 10 de Dezembro, considerando o índice de transparência = 0,52 após 
uma chuva que iniciou em sunrise e terminou às 13:50 Hs (horário solar). 
 
 Considerando o resultado da questão anterior, calcule o ∆T produzido pela fração horária solar sobre os 10 mil litros de água, 
levando em conta a bateria de coletores solares definida na 1a questão. 
 
 Calcule a altura solar máxima com relação ao plano horizontal em Sydney no dia 17 de Julho. 
 
 Qual seria a inclinação ideal dos coletores solares com relação ao plano horizontal para o dia 17 de Julho em Sydney? 
 
b. Para o dia 20 de Fevereiro: 
 
Sunset? �_____________________________ 
 
Sunrise? �____________________________ 
 
Duração do dia? � ______________________ 
 
Altura solar ao meio dia solar? � __________ 
 
Ho? � _________________________ kWh/m² 
 
H? � __________________________kWh/m² 
 
 
25. Um hotel em Sydney, Austrália além da reserva de água fria mantém uma reserva de 10 mil litros de água potável em 50ºC para 
atender o banho dos hóspedes. Referido hotel emprega queima de GLP para manter aquecida constantemente essa reserva de água 
quente. A gerência financeira desse hotel decide reduzir o custo periódico do GLP com ajuda de uma alternativa mais econômica. 
Para avaliar a viabilidade de um possível investimento na reforma do sistema de aquecimento consulta um engenheiro civil. O 
engenheiro consultado prioriza uma alternativa solar. 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26. Estime a reserva de água quente a 55ºC que deve possuir um internato com 1000 moças residentes. Considere apenas o banho em 
duchas de 0,15l/s de vazão e a temperatura da água natural ao longo do ano variando de 15ºC até 28ºC (Inverno – Verão) 
 
27. Estime a reserva de água quente a 55ºC que deve possuir um internato com 1000 moços residentes. Considere apenas o banho em 
duchas de 0,15l/s de vazão e a temperatura da água natural ao longo do ano variando de 15ºC até 28ºC (Inverno – Verão) 
 
28. Para o PCI da lenha úmida, estime o volume de lenha médio mensal em Julho gasto no aquecimento de água de um internato que 
abriga 2000 alunos, considerando as respostas anteriores. 
 
29. Para o PCI da lenha úmida, estime o volume de lenha médio mensal em Fevereiro gasto no aquecimento de água de um internato 
que abriga 2000 alunos, considerando as respostas anteriores. 
 
30. Estime a área coletora solar para atender ao internato masculino e feminino antes comentado, de forma a garantir apenas 50% da 
demanda de calor, deixando 50% por conta da lenha úmida. 
 
31. Verifique se é viável secar a lenha para aumentar o PCI na operação de aquecimento de água. 
 
32. Qual seria o consumo de GLP em Kr e seu custo mensal entre janeiro a dezembro para o internato masculino e feminino antes 
comentado? Considerando que o Kr de GLP = R$ 3,00 e o PCI do mesmo = 11025 kcal/kg. 
 
33. Qual seria o custo mensal entre Janeiro a Dezembro para o internato masculino e feminino se tivesse que aquecer a reserva diária 
de água usando eletricidade a R$ 0,3 por kWh a uma alíquota de 18% ? 
 
35. Orce a tecnologia de investimento encontrada no 30º e depois estabeleça o payback linear e exponencial em função da suposta 
economia de: lenha / GLP / Eletricidade. 
 
 
 
Mês 
Kt 
1 0,52 
2 0,54 
3 0,56 
4 0,61 
5 0,62 
6 0,61 
7 0,64 
8 0,59 
9 0,58 
10 0,53 
11 0,54 
12 0,52 
Dados locais: A tabela ao lado ilustra a claridade atmosférica medida na cidade de Sydney, Austrália, 
cuja latitude é 33,87º Sul. 
 
 ENGENHARIA CIVIL – CAMPUS ENGENHEIRO COELHO SP 
 Construção e Meio Ambiente - Prof. Dr. Ítalo Alberto Gatica Ríspoli 
 
 
36. Uma família de 5 pessoas mora em Avaré SP. Estime o calor necessário na água de banho entre Janeiro a Dezembro para estimar 
uma reserva média de água quente. Em seguida dimensione uma área coletora solar para unidades de 1,72m2 com rendimento de 
60%. Faça um orçamento dessa tecnologia com materiais e mão de obra, depois estime o payback linear e exponencial ao desagregar 
o uso da potência elétrica do chuveiro ao longo do ano. 
 
37. Calcule quanto radiação solar recebe uma parede com 30º de desvio azimutal na cidade de Piracicaba SP no dia 10 de Fevereiro.