SM-III Teoria%5b1%5d

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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO PAULO 
 
- FATEC.SP - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 DISCIPLINA: SISTEMAS MECÂNICOS 
 
 
 DEPTO: MECÂNICA 
 
 
 PROFESSOR: WILSON DE AZEVEDO 
 JOSÉ ERNESTO FURLAN 
 
 
2000 
ANO 
 
 
 
 
No. DA APOSTILA 
 
 
 
 
 ASSUNTO: 
 
SISTEMAS 
MECÂNICOS III 
 
60 
CONTEÚDO página 
 
Ar Condicionado 001 
Introdução 001 
Conceitos e definições 001 
Conceitos fundamentais 002 
Aplicações típicas 003 
Diagrama psicrométrico 004 
Estrutura da carta psicrométrica 006 
Processos de condicionamento de ar 009 
Conforto térmico 012 
Dissipação de calor 013 
Índices ambientais 015 
Temperatura efetiva 015 
Condições recomendadas para projeto 018 
Condições externas 019 
Condições internas 021 
Condições para processos industriais 022 
Carga térmica – fatores 023 
Carga térmica exterior 024 
Condutividade 025 
Condutância 026 
Condutância superficial 039 
Condutância do espaço de ar 031 
Resistência térmica 033 
Diferenças de temperatura de projeto 036 
Ganho de calor por condução 038 
Ganho de calor por isolação 042 
Ganho de calor devido ao ar exterior 050 
Carga térmica interna 052 
Ganho de calor devido a pessoas 052 
Ganho de calor devido a iluminação 054 
Ganho de calor devido a motores elétricos 056 
Ganho de calor devido a equipamentos e aparelhos diversos 057 
Carga térmica total 059 
Potência de aquecimento 059 
Potências de umidificação e de reaquecimento 060 
Cálculo para o insuflamento de ar condicionado 061 
Determinação da temperatura na saida do equipamento 062 
Ciclo frigorífico básico 063 
Principais sistemas de ar condicionado 071 
Condicionadores de ar de janela 071 
Condicionadores de ar self-contained a ar 075 
Condicionadores de ar self-contained a água 079 
Condicionadores de ar remoto 083 
Condicionadores de ar fan-coil 086 
Unidades resfriadoras de líquido 092 
Outros sistemas 097 
Comparação entre sistemas 098 
Torre de resfriamento 103 
Dimensionamento da rede de dutos 109 
 
AR CONDICIONADO 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
Atualmente, um sistema qualquer de controle de condições ambientais, deixou de ser artigo de 
luxo, sendo encarado como necessidade primordial no desenvolvimento de projetos civis, em 
vista dos inúmeros benefícios que este(s) controle(s) trazem. Tendo-se em vista, o número 
extenso de variáveis que englobam um projeto e instalação de controle ambiental. O 
atendimento aos parâmetros envolventes deve ser consciente e profissional, levando-se em 
conta o alto investimento por parte dos clientes. 
 
Caberá portanto, ao engenheiro ou tecnólogo em ar condicionado, decidir por um sistema 
compatível com os objetivos do investidor e com as condições pré requeridas em cálculos e 
projetos. 
 
 
 
CONCEITOS E DEFINIÇÕES 
 
 
SISTEMAS DE AR CONDICIONADO 
 
O objetivo de um sistema de ar condicionado é o de manter durante todo o ano nos ambientes 
condicionados, a temperatura e umidade relativa necessárias segundo os pré-requisitos de 
projeto, além de garantir a limpeza, velocidade do ar recomendadas nas zonas ocupadas, bem 
como operar em nível de ruído compatível com o local e os limites exigidos para conforto. 
Portanto, atualmente temos duas definições para sistemas de ar condicionado à saber: 
 
(a) Segundo a A.B.N.T. (Associação Brasileira de Normas Técnicas) P.N.B.10/1972 (Projeto de 
Norma Brasileira - 10 - l972):"É o processo pelo qual, são controlados, simultaneamente, 
pelo menos a temperatura, a umidade, a movimentação e pureza do ar em recintos fechados, 
destinados à ocupação do homem". 
 
(b) Segundo a A.S.H.R.A.E. (American Society of Heating Refrigeranting an Air 
Conditioning Engineers):"É o processo de tratamento de ar, visando o controle simultâneo da 
temperatura, da umidade, da pureza e distribuição do ar, a fim de atender as necessidades do 
recinto condicionado". 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
AR CONDICIONADO 
 
É o ar resultante do processo de condicionamento. 
 
 
TRATAMENTO DE AR 
 
É o processo pelo qual são controlados uma ou mais condições características do ar, sem 
assegurar necessariamente o controle simultâneo destas características. 
 
O Tratamento do ar, portanto, é utilizado por três motivos fundamentais: 
 a. conforto térmico 
 b. processos industriais 
 c. preservar a vida de equipamentos especiais 
 
AR TRATADO 
 
É ar resultante de um processo de tratamento. 
 
 
INSTALAÇÃO DE CONDICIONAMENTO DE AR 
 
É o conjunto de equipamentos que é capaz de realizar o condicionamento de ar, em um ou mais 
recintos. 
 
 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
 
 
NOÇÕES BÁSICAS 
 
Para a precisão de um sistema de ar condicionado, é indispensável à pré-fixação de valores 
sobre determinadas características, que devem coexistir quando da aplicação e utilização do 
processo do sistema, características estas que são: 
temperatura de termômetro seco 
temperatura de termômetro úmido 
umidade relativa (quando necessário) 
movimento do ar 
grau de pureza do ar 
 
Assim, o sistema de ar condicionado, terá as seguintes funções: 
resfriar 
desumidificar 
aquecer 
umidificar 
controlar o grau de pureza do ar 
impulsionar o ar 
distribuir o ar 
 
2 
De maneira geral, o ar condicionado, atende aos seguintes propósitos básicos: 
(a) promoção do bem estar físico 
(b) melhor desempenho em processos de industriais 
(c) aumento da eficiência individual (em função de "a") 
(d) previsão da localização geográfica 
(e) manutenção das características de conforto 
(f) conservação de produtos 
(g) preservar a vida e proporcionar condições ideais para operação de equipamentos 
especiais 
 
Os propósitos acima citados são conseguidos através do controle simultâneo de características e 
variáveis que influam no sistema de ar condicionado, controle este efetuado até conseguir-se 
chegar às condições previstas. Para que se consiga estas condições deve-se prever, calcular e 
projetar o sistema com capacidade adequada e manter o controle sobre a mesma durante todo o 
ano. Basicamente, os dados de projeto a serem levantados são: 
estudo econômico técnico financeiro 
finalidade do sistema 
local a ser condicionado 
condições externas 
condições internas 
condições arquitetônicas 
carga térmica. 
Com estas variáveis estabelecidas, pode-se escolher um sistema que seja conveniente e a partir 
dai, selecionar e dimensionar os equipamentos. 
 
 
APLICAÇÕES TÍPICAS PARA SISTEMAS 
 
Existe uma série de aplicações para sistemas. Contudo, podem ser classificadas basicamente em 
sistemas para conforto, sistemas para garantir condições ideais para processos industriais, e 
sistemas para garantir vida de equipamentos especiais. Assim, relacionamos a seguir algumas 
aplicações típicas para sistemas: 
(a) processos de manufaturas que exigem condições de controle ambiental para 
determinada finalidade de produção. 
(b) em locais onde se exigem um controle ambiental, por fatores de segurança, devido 
ao emprego de produtos tóxicos ou inflamáveis. 
(c) em ambientes de trabalho, visando aumentar o conforto e portanto, a produtividade. 
(d) em ambientes onde se processam materiais higroscópicos. 
(e) em indústrias químicas, que exigem controles de reações químicas. 
(f) para controle de eletricidade estática. 
(g) em operações de usinagem com tolerânciasmínimas. 
(h) em laboratórios especializados. 
(i) em hospitais. 
(j) em centros de processamento de dados. 
 
PSICROMETRIA 
 
Psicrometria é o estudo das propriedades do ar, objetivando a medição de suas condições e 
propriedades. O estudo do condicionamento de ar, envolve medição e a determinação das 
 
 
 
3 
propriedades do ar externo e do ar presente em um local condicionado. A psicrometria é 
também utilizada para determinar em quais condições o ar terá melhores propriedades de 
conforto, e um sistema de condicionamento de ar. 
 
 
 
DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 
 
Ao percorrer um ciclo de condicionamento, o ar é submetido a processos de aquecimento, 
resfriamento, umidificação e desumidificação, para poder como veículo transportador de calor e 
umidade do ambiente ao condicionador e vice-versa. O estudo das propriedades do ar, de 
absorção e rejeição de calor e umidade, combinadas, e das mais diversas modificações 
termodinâmicas do ar, pode-se realizar em forma simples mediante a carta ou diagrama 
psicrométrico. 
 
A carta psicrométrica constitui uma das ferramentas mais úteis que existem para auxiliar o 
tecnólogo ou engenheiro de ar condicionado. As variações que ocorrem no ar úmido quando ele 
é submetido aos vários processos de condicionamento de ar podem ser traçadas numa carta com 
um mínimo de tempo e esforço. Não existe outra forma pela a qual um ciclo de 
condicionamento de ar possa ser ilustrado tão viva e rapidamente. 
 
Existem vários tipos de diagramas, ligeiramente diversificados no que se refere à localização de 
informações, mas todas elas contêm uma representação gráfica das propriedades do ar. 
 
 
 
ESTRUTURA DA CARTA PSICROMÉTRICA 
 
Temperatura de Bulbo Seco: 
A leitura da temperatura do ar feita em termômetro padrão é representada na carta por linhas 
retas verticais. A escala de temperatura de bulbo seco está na parte inferior da carta. A unidade 
está em C e usa-se o símbolo "Tbs". 
 
Temperatura de bulbo úmido: 
A leitura da temperatura de bulbo úmido acima de 0 C é feita por um termômetro cujo bulbo 
está envolvido por uma mecha umedecida e exposta a uma corrente de ar com velocidade de 5 
m/s. Temperaturas de bulbo úmido abaixo de 0 C são obtidas através de um termômetro em que 
a água contida em sua mecha transformou-se em gelo. Esta é a razão pela qual a inclinação das 
linhas de temperatura de bulbo úmido muda abaixo de 0 C. A escala está sobre a linha curva à 
esquerda na carta psicrométrica. A unidade está em C e usa-se o símbolo "Tbu". 
 
Umidade Absoluta: 
É a massa do vapor de água em cada quilo de ar seco. Também conhecida como umidade 
específica ou relação de umidade. Na carta, estas linhas são retas, horizontais, formando ângulo 
reto com as linhas de bulbo seco. Unidade [gramas de vapor/kg de ar seco.símbolo => Uabs; g]. 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
05 
 
 
 
 
 
 
ESTRUTURA DA CARTA PSICROMÉTRICA 
 
Legenda: 
 
(1) - linha de temperatura de bulbo seco. 
(2) - escala de temperatura de bulbo seco. 
(3) - linha de temperatura de bulbo úmido. 
(4) - escala de temperatura de bulbo úmido; 
 escala de temperatura de ponto de orvalho; 
 linha de umidade relativa. 
(5) - escala de umidade relativa; 
 linha de volume específico. 
(6) - linha de umidade absoluta ou específica. 
(7) - escala de umidade absoluta ou específica. 
(8) - escala de entalpia. 
(9) - escala de fator de calor sensível. 
(PR) - ponto de referência para escala de fator 
 de calor sensível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
Entalpia 
É uma propriedade termodinâmica que serve para medir a energia calorífica do sistema. 
acima de uma determinada temperatura de referência, sendo para o ar contado a partir 
de 0 C. Nesse caso representa a energia de 1 Kg de ar seco e gramas de vapor 
associadas a ela. Unidade: [kcal/kg de ar seco; Kj/kg de ar seco]. Símbolo => h. 
 
Volume Específico 
É o volume, em metros cúbicos, ocupado pela mistura por quilo de ar seco. Símbolo => 
v. 
 
Temperatura de Ponto de Orvalho 
É a temperatura na qual se inicia a condensação de vapor de água do ar. Unidade [C]. 
Símbolo => Tpo. 
 
Umidade Relativa 
É a razão entre a quantidade de umidade existente no ar e quantidade de umidade 
máxima que o mesmo pode conter na mesma temperatura. Unidade: [%]. Símbolo => 
UR. 
 
Pressão de Vapor 
É a pressão exercida pelo vapor de água no ar. Unidade: [mmHg; kpa] (absoluta). 
Símbolo => Pv. 
 
Fator de Calor Sensível 
É a relação entre calor sensível e calor total de um processo. Símbolo => FCS. 
 
Pressão Barométrica Padrão 
A carta foi construída para uma pressão barométrica padrão ao nível do mar de 101,325 
kpa (760 mmHg). Contudo, pode-se utiliza-la, com pequena margem de erro, para 
variações de +/- 10%. 
 
 
EXEMPLO 1 
 
Dadas às condições da sala de 24 C de temperatura de bulbo seco e 50 % de umidade 
relativa, determinar para a mistura de vapor de ar: 
(a) temperatura de bulbo úmido 
(b) umidade absoluta 
(c) entalpia 
(d) temperatura de ponto de orvalho 
(e) volume específico 
(f) porcentagem de umidade 
 
 
Resolução: 
 
Localize o ponto de interseção da linha vertical representativa de 24 C de temperatura 
de bulbo seco com a linha representativa de umidade relativa 50 %. Deste ponto, faça a 
leitura de todos os demais valores. 
 
(a) siga a linha diagonal para a esquerda e para cima até alcançar a escala de 
temperatura de bulbo úmido. Leia 17 C. 
 
7 
(b) siga a linha horizontal para a direita até interceptar a escala de umidade absoluta. 
Leia 9,2 gramas de vapor por quilo de ar seco. 
 
(c) tome uma régua e gire-a em redor do ponto até que a mesma intercepte o mesmo 
valor numérico na escala de entalpia acima da linha de 100 % de umidade relativa. 
Leia 11,2 kcal/kg de ar seco. 
 
(d) siga a linha horizontal para a esquerda até onde a mesma intercepta a escala de 
temperatura de bulbo úmido. Leia nesta a temperatura de ponto de orvalho 12,6 C. 
 
(e) interpole entre as linhas de volume específico. Leia 0,853 m3/kg de ar seco. 
 
(f) a porcentagem de umidade é igual a umidade absoluta real (encontrada no item "b") 
dividida pela umidade absoluta de saturação para a mesma temperatura de bulbo 
seco. Com a temperatura de bulbo seco 24 C e com a umidade relativa 100 %, leia 
g = 18,7 g/kg: 
 
 porcentagem de umidade = 9,2/18,7 = 0,492 
 
 
 
Exemplo 2 
 
Dado temperatura de bulbo seco 28 C e temperatura de bulbo úmido 15 C, Determine: 
 
(a) entalpia 
(b) umidade absoluta 
(c) temperatura de ponto de orvalho 
(d) umidade relativa 
 
 
Resolução: 
 
Determine o ponto de interseção entre a linha vertical para temperatura de bulbo seco 28 
C e a linha inclinada para a temperatura de bulbo úmido 15 C. 
 
(a) usando uma régua, gire-a ao redor do ponto até que a mesma intercepte o mesmo 
valor numérico nas escalas de entalpia à esquerda e na parte inferior da carta. Leia 9,8 
kcal/kg de ar seco. 
 
(b) siga a linha horizontal para a direita. Leia 5,4 gramas de vapor por quilo de ar seco 
na escala de umidade absoluta. 
 
(c) siga a linha horizontal para a esquerda. Leia 5 C na escala de temperatura de bulbo 
umido. 
 
(d) permanecendo na linha de 28 C de temperatura de bulbo seco, interpole entre as 
linhas de umidade relativa acima e abaixo do ponto. Leia 22%. 
 
 
 
 
 
8 
PROCESSOS 
DE CONDICIONAMENTO DE AR 
 
NaFigura 1 pode-se ver um resumo de todos os processos fundamentais de 
condicionamento de ar. Suponha que o processo inicia-se na interseção de todas as 
linhas. Assim, cada processo desloca-se no sentido indicado. Por exemplo: 
 
 A e E realiza-se à temperatura de bulbo seco constante; 
 A é só umidificação; 
 E é só desumidificação 
 
 
PROCESSOS 
DE CONDICIONAMENTO DE AR 
 
 
(A) somente umidificação 
(B) aquecimento e umidificação 
(C) somente aquecimento sensível 
(D) desumidificação química 
(E) somente desumidificação 
(F) resfriamento e desumidificação 
(G) somente resfriamento sensível 
(H) somente resfriamento evaporativo 
 
 
FIGURA 1 
 
 
Exemplo 3 
Mistura de Ar 
Dados: 7 500 m3/h de ar resfriado a 14 C de temperatura de bulbo seco e 13 C de 
temperatura de bulbo úmido misturado a 2 500 m3/h de ar exterior à temperatura de 
bulbo seco de 35,5 C e temperatura de bulbo úmido 25,5 C. 
Determinar as propriedades da mistura. 
 
 
9 
Resolução: 
 
Localize os pontos de ar de retorno e ar exterior na carta. Ligue os pontos através de uma linha 
reta. Leia o volume específico para cada ponto na carta. Converta m3/h de ar em kg/h e ache a 
vazão total em massa. 
 
total da mistura: 7500/0,826 = 9079 
 2500/0,896 = 2790 
 
vazão total em massa: 9079 + 2790 = 11869 
 
temperatura de bulbo seco da mistura: (9079/11869) x 14 = 10,70 
 (3026/11869) x 35,5 = 8,30 
 
total da temperatura de bulbo seco da mistura: 
 10,70 + 8,30 = 19,00 C 
 
na interseção da linha de temperatura de bulbo seco de 19,00 C com a linha que liga os pontos 
de ar de retorno com ar exterior, leia a temperatura de bulbo úmido de 16,8 C, entalpia de 11 
kcal por quilo de ar seco, umidade absoluta 10,7 gramas de vapor por quilo de ar seco. 
 
pode-se também adotar uma solução aproximada sem se converter m3/h em kg/h: 
 
 (7500/10000) x 14 = 10,5 
 (2500/10000) x 35,5 = 8,875 
 
temperatura de bulbo seco da mistura: 10,5 + 8,875 = 19,375 C 
 
na interseção desta linha com a linha que une os pontos, leia temperatura de bulbo úmido 16,9 
C, entalpia 11,1 kcal/kg de ar seco, umidade absoluta 10,8 gramas de vapor/kg de ar seco. 
 
 
Exemplo 4 
 
Processo com aquecimento sensível 
Dados: Ar à temperatura de bulbo seco de 2 C e umidade relativa de 60%. O ar de ser aquecido 
através de uma serpentina até a temperatura de bulbo seco de 35 C. 
Determinar para o ar à temperatura de bulbo seco de 35 C sua umidade relativa, sua temperatura 
de bulbo úmido e sua temperatura de ponto de orvalho. Para o processo a quantidade de calor 
adicionado ao ar, por quilo de ar circulado. 
 
 
Resolução: 
Localize a condição inicial na carta. Trace uma linha horizontal através do ponto 
correspondente à condição inicial até a linha de temperatura de bulbo seco 35 C. Leia: 
 
umidade relativa = 7,5% 
temperatura de bulbo úmido = 15 C 
 
 
 
 
 
10 
temperatura de ponto de orvalho = -4 C 
entalpia inicial = 2 kcal/kg 
entalpia final = 9,8 kcal/kg 
 
O calor total adicionado é igual ao diferencial de entalpia final e inicial: 
 
 9,8 - 2 = 7,8 kcal/kg 
 
 
Exemplo 5 
 
Resfriamento e desumidificação 
Dados: Ar à temperatura de bulbo seco 28 C e umidade relativa 50% resfriado até a temperatura 
de bulbo seco 12 C e temperatura de bulbo úmido 11 C. 
Determinar: 
calor total removido; 
total de umidade removida; 
fator de calor sensível para o processo. 
 
 
Resolução: 
 
Localize as condições iniciais e finais do processo na carta psicrométrica. Leia: 
umidade absoluta inicial = 11,7 g/kg 
umidade absoluta final = 7,7 g/kg 
entalpia inicial = 13,8 kcal/kg 
entalpia final = 7,5 kcal/kg 
 
O calor total removido é igual ao diferencial de entalpia final e inicial: 
 
 7,5 - 13,8 = -6,3 kcal/kg 
 
A umidade total removida é igual ao diferencial de umidade absoluta final e inicial: 
 
 7,7 - 11,7 = -4 g/kg 
 
Para determinar o fator de calor sensível, trace uma linha reta ligando as condições inicial e 
final. Trace uma linha paralela a esta passando pelo ponto de referência correspondente a 
temperatura de bulbo seco 25,6 C e umidade relativa 50% até interceptar a escala de fator de 
calor sensível. Leia fator de calor sensível 0,62. 
 
 
Exemplo 6 
 
Resfriamento evaporativo 
Dados: Ar à temperatura de bulbo seco 32 C e temperatura de bulbo úmido 18 C, passa por um 
condicionador do tipo pulverizador e sai com uma umidade relativa de 90%. A água recirculada 
para pulverização está à temperatura de 18 C. 
Determinar as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido do ar na saída do condicionador. 
 
 
 
 
11 
Resolução: 
 
Quando a temperatura da água pulverizada é igual à temperatura de bulbo úmido do ar na 
entrada, o processo de resfriamento evaporativo é um processo de temperatura de bulbo úmido 
constante. Trace uma reta a partir da linha de temperatura de bulbo seco 32 C até a linha de 
umidade relativa 90% seguindo a linha de temperatura de bulbo úmido 18 C. Na interseção 
desta reta com a linha de umidade relativa 90%, leia temperatura de bulbo seco 19,3 C e 
temperatura de ponto de orvalho 17,5 C. 
 
 
 
 
 
CONFORTO TÉRMICO 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O efeito de sistemas de condicionamento de ar em materiais e produto pode ser facilmente 
calculado, avaliado e medido. Por outro lado, o efeito de condicionamento de ar para conforto 
humano é extremamente complexo. O entendimento de como o ar condicionado afeta o ser 
humano, ajuda na análise e no processo de desenvolvimento de um projeto de condicionamento 
de ar. 
 
O corpo humano age, literalmente, como uma máquina térmica. Os seres humanos garantem sua 
subsistência física, através de ingestão de alimentos, que por processos biológicos e 
metabológicos, transformam-se em calor e energia que são consumidos nas ações do “dia dia”. 
Portanto, da ingestão e digestão de alimentos, adquirimos energia que em parte será consumida 
pelo próprio corpo e o restante será transformado em calor. 
 
Este calor deve ser dissipado para que a temperatura normal do corpo humano (36,7 C), 
mantenha-se constante. O calor é dissipado através do efeito de troca entre o próprio corpo e o 
recinto por ele ocupado. 
 
Dentre os danos mais comuns causados pela inexistência do equilíbrio térmico, ressalta-se: 
 
exaustão térmica: 
redução de retorno do sangue venoso ao coração. 
 
câimbra: 
perda de sal pela evaporação intensa 
 
choque térmico: 
é o mais grave, a temperatura do corpo pode subir até 40,5 C, quando cessa o 
processo de sudação instantaneamente, resultando dai coma e morte. 
 
Estes danos registram-se em temperaturas altas. 
 
 
 
12 
ESQUEMA GRÁFICO 
 
 
DISSIPAÇÃO DE CALOR 
 
O condicionamento de ar é estudado, analisado e calculado, tendo-se em vista que o processo de 
troca de calor homem-meio ambiente processa-se nas melhores condições possíveis, de modo 
que exista um balaço térmico. Como existe a necessidade de o corpo manter a temperatura de 
36,7 C, a remoção de calor em excesso ou a dissipação térmica processa-se de três maneiras 
distintas que podem ocorrer simultaneamente: convecção, radiação e evaporação. 
 
Convecção: 
O fenômeno da convecção baseia-se em dois fenômenos físicos: 
(a) o calor flui de uma superfície quente para uma superfície fria, até ocorrer o equilíbrio 
térmico. 
(b) o ar quente sofre sempreefeito ascensional. 
Quando os dois fenômenos são aplicáveis ao corpo humano, ocorre: 
(a) o corpo libera calor para o ar envolvente circundante ao corpo. 
(b) por efeito ascensional, o ar aquecido tenderá a subir. 
(c) desta forma originam-se correntes frias envolvendo o corpo completando-se o ciclo de 
convecção. 
 
Radiação: 
Radiação é o processo pelo qual o calor transmite-se desde uma fonte do mesmo, até outros 
objetos e locais através de raios de calor, não necessitando de movimentação de ar para realizar 
a transferência, sendo ainda independente da temperatura do ar e dependente das temperaturas 
das superfícies circundantes. 
 
 
13 
Portanto, o corpo humano transmitirá ou receberá calor por transmissão de raios de calor, das 
paredes e objetos do recinto ocupado pelo mesmo, dependendo das condições de temperatura de 
objetos circundantes. 
 
Evaporação: 
Evaporação é o processo conhecido, no qual a umidade transforma-se em vapor. À medida que 
a umidade evapora sobre uma superfície quente, extrai calor, resfriando a superfície. No corpo 
humano a umidade é emitida pela superfície do corpo através dos poros, e o calor do corpo é 
absorvido pela vaporização do suor. Quando a transpiração aparece em forma de gotas na 
superfície da pele nos indica que o corpo está produzindo mais calor que aquele que pode ser 
removido ou extraído por convecção, radiação e evaporação normais. 
 
 
VISUALIZAÇÃO GRÁFICA 
 
 
 
CONFORTO TÉRMICO 
 
Verificou-se em itens anteriores que a temperatura ideal para o corpo humano é de 36,7 C. O 
conhecimento de como o corpo humano mantém esta temperatura, através dos fenômenos 
naturais de dissipação de calor, nos leva a obtenção do conhecimento de como o 
condicionamento de ar ajuda a manter o corpo em estado denominado confortável, que é a 
sensação que uma pessoa tem relacionado com a temperatura ambiente. 
 
A ASHRAE define conforto térmico como sendo: "É aquele estado mental, o qual expressa a 
satisfação com o ambiente térmico". 
 
 
 
 
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ÍNDICES AMBIENTAIS 
 
Embora o equilíbrio térmico do corpo humano possa ser obtido para várias condições, 
dependendo da receptividade térmica do ambiente, nem sempre estas condições de equilíbrio 
produzem sensação de bem estar ao organismo. Para caracterizar estas condições de equilíbrio 
térmico do organismo, adotam-se índices que são chamados de índices ambientais. 
 
Temos três tipos de índices: 
índices diretos 
índices derivados 
índices empíricos 
 
Índices Diretos: 
temperatura de bulbo úmido. 
temperatura de bulbo seco. 
temperatura de ponto de orvalho. 
umidade relativa e velocidade do ar. 
 
Índices Derivados: 
temperatura média radiante. 
temperatura operativa. 
índice de fadiga térmica. 
índice de umidade de pele. 
 
Índices Empíricos: 
temperatura efetiva. 
temperatura de globo negro. 
temperatura de bulbo úmido do globo negro. 
temperatura efetiva corrigida. 
índice de vento frio. 
 
TEMPERATURA EFETIVA 
 
A temperatura efetiva, que é um índice arbitrário, combina num só valor os efeitos que sobre a 
sensação de frio ou calor produzem a temperatura, a umidade e o movimento do ar. Define-se 
temperatura efetiva como sendo a temperatura de um recinto que contendo o ar praticamente em 
repouso (velocidade do ar variando entre 0,1 e 0,15 m/s) e completamente saturado de umidade, 
proporciona a mesma sensação de frio ou calor que o ambiente em consideração. 
 
O valor numérico deste índice é a temperatura do ar saturado que produz a mesma sensação de 
calor ou frio. Exemplificando: 
 
 
 
 
 
 
 
 TEMP. EFETIVA = 30 C TEMP. EFETIVA = 30 C 
 
 
 
15 
AMBIENTE 1 
TBS = 40,0 C 
TBU = 25,0 C 
V = 0 m/s 
AMBIENTE 2 
TBS = 34,0 C 
TBU = 30,0 C 
V = 1 m/s 
 
Se a sensação de calor do Ambiente 1 é igual ao do Ambiente 2, ambos tem a mesma 
temperatura efetiva. 
O Gráfico 1, determinado experimentalmente, fornece as temperaturas efetivas correspondentes 
à diversas condições ambientais caracterizadas pelas temperaturas TBS e TBU deslocamentos 
do ar, para pessoas normalmente vestidas e em repouso (ASHARE). 
 
 
Zonas de Conforto: 
Os fatores que determinam a sensação de conforto térmico para as pessoas, não são mantidos 
para todas, devido, principalmente às diferenças físicas e metabólicas existentes entre os seres 
humanos. Assim, procura-se produzir condições ambientais, que procurem satisfazer a maioria 
das pessoas. 
As condições de neutralidade térmica, dependem dos mesmos fatores que influem sobre o 
metabolismo, de modo que não podemos falar de uma temperatura efetiva de máximo conforto, 
mas sim, de uma Zona de Conforto. 
Define-se então Zona de Conforto, como sendo: "O conjunto de condições distintas do ar, 
caracterizadas na Carta de Conforto, capaz de proporcionar sensações de bem estar 
consideradas como ótimas, para a maioria das pessoas”. 
O Gráfico 2 nos mostra a Carta de Conforto. 
 
 
17 
 
 
17 
Variáveis de Bem-Estar nas Zonas de Conforto: 
Os estudos procedidos procuram generalizar as bases fisiológicas do conforto humano para 
qualquer atividade. Assim, o conforto pode ser prognosticado analiticamente em termos de 
parâmetros ambientais. 
 
Os principais parâmetros que influem no equilíbrio do homem são: 
- produção interna do calor que é função do grau de atividade. 
- temperatura do ar. 
- umidade relativa do ar 
- velocidade do ar 
- temperatura de radiação média 
- resistência térmica da roupa. 
 
Assim sendo, a idéia de conforto térmico é muito ampla, ou seja, não basta reduzir a 
temperatura do ar e insuflá-lo numa sala para obter conforto. 
É preciso estabelecer-se o controle sobre temperatura, umidade, velocidade do ar e limpeza do 
ar para patrocinar condições de conforto. 
 
A par das condições ofertadas pelos sistemas de ar condicionado, outros parâmetros devem ser 
respeitados: 
- nível de ruído 
- iluminação 
- odores 
- espaços 
- etc.. 
 
 
CONDIÇÕES RECOMENDADAS PARA PROJETO 
 
As estimativas ou cálculos de carga térmica, baseia-se nas condições internas de projeto, do 
espaço ou ambiente que deve ser condicionado, e as respectivas condições externas que rodeiam 
o espaço, ambiente ou edifício. As condições internas de projeto são as condições de 
temperatura e umidade estabelecidas por um ótimo conforto. O propósito e a finalidade do 
cálculo referente aos sistemas de ar condicionado é o de dimensionar-se equipamentos que 
atendam as condições pré-fixadas para ambientes interiores, em função de condições externas. 
 
 
CONDIÇÕES EXTERNAS DE PROJETO 
 
As condições externas de projeto, são estabelecidas nas Tabelas 1 e 2. Para cidades e locais não 
estabelecidos nestas Tabelas, deverão ser usadas temperaturas de projeto, daquelas cujas 
condições climáticas mais se aproximarem às mencionadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
TABELA 01 - CONDIÇÕES EXTERNAS PARA VERÃO [C] 
 
 CIDADES TBS TBU Temp.Máxima 
 I - Região Norte 
 Macapá (AM) 34,0 28,5 34,7 
 Manaus (AM) 35,0 29,0 36,9 
 Santarém (PA) 35,0 28,5 37,3 
 Belém (PA) 33,0 27,0 34,9 
 II - Região Nordeste 
 João Pessoa (PB) 32,0 26,0 (-) 
 São Luiz (MA) 33,0 28,0 33,9 
 Parnaíba (PI) 34,0 28,0 35,2 
 Teresina (PI) 38,0 28,0 40,3 
 Fortaleza (CE) 32,0 26,0 32,4 
 Natal (RN) 32,0 27,0 32,7 
 Recife (PE) 32,0 26,0 32,6 
 Petrolina (PE) 36,0 25,5 38,4 
 Maceió (AL) 33,0 27,0 35,0 
 Salvador (BA) 32,0 26,0 33,6 
 Aracajú (SE) 32,0 26,0 (-) 
 III - RegiãoSudeste 
 Vitória (ES) 33,0 28,0 36,1 
 B.Horizonte (MG) 32,0 24,0 35,5 
 Uberlândia (MG) 33,0 23,5 37,6 
 Rio (RJ) 35,0 26,5 39,4 
 São Paulo (SP) 31,0 24,0 34,9 
 Santos (SP) 33,0 27,0 37,7 
 Campinas (SP) 33,0 24,0 37,4 
 Pirassununga (SP) 33,0 24,0 37,8 
 IV - Região Centro - Oeste 
 Brasília (DF) 32,0 23,5 34,8 
 Goiânia (GO) 33,0 26,0 37,3 
 Cuiabá (MT) 36,0 27,0 39,0 
 Campo Grande (MT) 34,0 25,0 37,0 
 Ponta Porã (MT) 32,0 26,0 35,8 
 V - Região Sul 
 Curitiba (PR) 30,0 23,5 33,3 
 Londrina (PR) 31,0 23,5 34,0 
 Foz do Iguaçu (PR) 34,0 27,0 38,0 
 Florianópolis (SC) 32,0 26,0 36,0 
 Joinville (SC) 32,0 26,0 36,0 
 Blumenau (SC) 32,0 26,0 36,0 
 Porto Alegre (RS) 34,0 26,0 39,0 
 Santa Maria (RS) 35,0 25,5 40,0 
 Rio Grande (RS) 30,0 24,5 (-) 
 Pelotas (RS) 32,0 25,5 (-) 
 Caxias do Sul (RS) 29,0 22,0 (-) 
 Uruguaiana (RS) 34,0 25,5 (-) 
 
Fonte: Tabelas Climatológicas da Diretoria de Rotas Aéreas, do Ministério da Aeronáutica 
 
 
 
 
 
19 
 
 
 
 
 
 
TABELA 02 - CONDIÇÕES EXTERNAS PARA INVERNO [C] 
 
 CIDADES TBS UR(%) 
 Aracajú (SE) 20,0 78 
 Belém (PA) 20,0 80 
 B.Horizonte (MG) 10,0 75 
 Blumenau (SC) 10,0 80 
 Boa Vista (RR) 21,0 80 
 Brasília (DF) 13,0 65 
 Caxias do Sul (RS) 0,0 90 
 Cuiabá (MT) 15,0 75 
 Curitiba (PR) 10,0 80 
 Florianópolis (SC) 10,0 80 
 Fortaleza (CE) 21,0 80 
 Goiânia (GO) 10,0 65 
 João Pessoa (PB) 20,0 77 
 Joinville (SC) 10,0 80 
 Macapá (AP) 21,0 80 
 Maceió (AL) 20,0 78 
 Manaus (AM) 22,0 80 
 Natal (RN) 19,0 80 
 Pelotas (RS) 5,0 80 
 Porto Alegre (RS) 8,0 80 
 Porto Velho (RO) 15,0 80 
 Recife (PE) 20,0 78 
 Rio Branco (AC) 15,0 80 
 Rio Grande (RS) 7,0 90 
 Rio de Janeiro (RJ) 16,0 78 
 Salvador (BA) 20,0 80 
 Santa Maria (RS) 3,0 80 
 São Luiz (MA) 20,0 80 
 São Paulo (SP) 10,0 70 
 Teresina (PI) 20,0 75 
 Uruguaiana (RS) 7,0 80 
 Vitória (ES) 18,0 78 
 
 
 
Fonte: Tabelas Climatológicas da Diretoria de Rotas Aéreas, do Ministério da 
Aeronáutica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
21 
 TABELA 03 - CONDIÇÕES INTERNAS PARA VERÃO
FINALIDADE LOCAL RECOMENDAVEL MÁXIMA
TBS [C] UR [%] TBS [C] UR [%]
CONFORTO RESIDÊNCIAS
HOTÉIS 23 à 25 40 à 60 26,5 65
ESCRITÓRIOS
ESCOLAS
LOJAS DE BANCOS
CURTO BARBEARIAS
TEMPO DE CABELEREIROS 24 à 26 40 à 60 27 65
OCUPAÇÃO LOJAS
MAGAZINES
SUPERMERCADOS
AMBIENTES TEATROS
COM GRANDESAUDITÓRIOS
CARGAS DE TEMPLOS
CALOR CINEMAS
LATENTE BARES 24 à 26 40 à 65 27 65
E/OU LANCHONETES
SENSÍVEL RESTAURANTES
BIBLIOTECAS
ESTUDIO TV
LOCAIS DE BOATES
REUNIÕES SALÕES DE 24 à 26 40 à 65 27 65
COM BAILE
MOVIMENTO
AMBIENTES DEPÓSITOS 
DE DE LIVROS,
ARTE MANUSCRITOS, 21 à 23 40 à 50 (-) (-)
OBRAS
RARAS
MUSEUS E
GALERIAS 21 à 23 50 à 55 (-) (-)
ACESSO DE ARTE
HALLS DE
ELEVADORES (-) (-) 28 70
 TABELA 04 - CONDIÇÕES INTERNAS PARA INVERNO
 TBS [C] UR [%]
 20 - 22 35 - 65
CONDIÇÕES INTERNAS DE PROJETO 
 
Pode-se dividir as condições internas de projeto em: 
a. Condições internas para conforto 
b. Condições internas para ambientes industriais. 
 
 
a. Condições Internas para Conforto: 
A escolha da temperatura efetiva para um recinto, depende de diversos fatores, visto que esta 
temperatura efetiva depende do tipo de atividade desenvolvida no recinto pelas pessoas que os 
ocupam. A Tabela 3 mostra as condições internas recomendadas, para verão. A Tabela 4 mostra 
as condições internas recomendadas, para inverno. 
 
b. Condições Internas para Ambientes Industriais: 
Neste caso, a escolha do sistema e condições para o equipamento de ar condicionado, depende 
do processo (manufatura, conservação de produto, equipamentos, etc.). Embora prevaleçam as 
condições de umidade e temperatura requeridas no processo, o ideal seria conciliá-lo com o de 
conforto humano. A Tabela 5, mostra alguns valores de temperatura e umidade relativa para 
processos industriais. 
 
 
 
TABELA 5 - CONDIÇÕES INTERNAS PARA AMBIENTES INDUSTRIAIS 
 
 
 
22 
TIPOS DE PROCESSO TBS [C] UR [%]
PADARIAS:
Sala de mistura de massa 24 - 27 40 - 50
Sala de fermentação 24 - 27 70 - 75
DOCES: (chocolate)
Sala de revestimento dos núcleos 27 50
Sala de armazenagem 18 - 22 40 - 50
BALAS:
Fabricação 24 - 27 30 - 40
Embalagem 18 - 24 45 - 50
PRODUTOS ELÉTRICOS:
Fabric.Labor.Instrumentos 22 50 - 65
PELES:
Secagem 44 (-)
Armazenagem 45 - 10 55 - 65
BIBLIOTECAS E MUSEUS:
Museus 22 - 27 40 - 50
Armazenagem de livros 22 - 27 40 - 50
INDÚSTRIA FARMACÊUTICA:
Armazenagem de pó fabricado 24 - 27 15 - 35
. Sala de moagem 27 35
IMPRENSA:
Litografia colorida 24 - 27 46 - 86
TEXTIL:
Tecelagem de algodão 27 80
Fiação de linho 24 - 27 60
Fiação de rayon 27 - 32 50 - 60
CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA 
 
DEFINIÇÕES GERAIS 
Vimos anteriormente que o condicionamento completo do ar compreende aquecimento, refrigeração, 
umidificação e desumidificação, circulação e filtragem do ar. 
A carga de condicionamento de ar é afetada por uma série de fatores complexos, tais como: 
transmissão de calor 
irradiação solar 
pessoas 
iluminação e equipamentos elétricos 
ventilação e infiltração do ar 
mercadorias 
diversos. 
 
Carga Térmica: 
Dá-se o nome de carga térmica de uma instalação de ar condicionado à quantidade de calor que, por 
unidade de tempo, deverá ser fornecida (Inverno) ou retirada (Verão) do ar a ser introduzido nos 
ambientes beneficiado, a fim de que se mantenham as condições pré-fixadas de projeto, segundo as 
diferentes necessidades já estudadas de antemão. Para que o projeto e instalação do sistema de ar 
condicionado sejam realmente condizente com as necessidades do mesmo, é primordial que sejam 
caracterizados inicialmente os seguintes elementos: 
a. Carga Térmica de Aquecimento (Inverno) 
b. Carga Térmica de Refrigeração (Verão) 
Entendemos por cargas térmicas ambientes, como todos os calores (sensíveis e latentes) que entram em 
jogo, desde o condicionador de ar, propriamente dito, até a saída do ar do ambiente e externa as demais. 
 
Calor Sensível: 
É a quantidade de calor que se acrescenta ou se retira de um corpo e que pode ser medido por mudança de 
temperatura. 
Calor Latente: 
É a quantidade de calor que se acrescenta ou se retira de um corpo e que causa sua mudança de estado, 
sem mudança de temperatura. 
 
 
CARGAS TÉRMICAS - FATORES 
 
Fontes de Calor Externo: 
As fontes de calor mais consideráveis originam-se no meio exterior e atingem o ambiente condicionado 
devido aos seguintes fatores: 
a. ganho de calor devido ao ar externo; 
b. ganho de calor devido à penetração por condução através de 
 janelas paredes, divisões, tetos, telhados; 
c. radiação solar, através de janelas, clarabóias, paredes, portas 
 externas e telhados. 
 
Fontes de Calor Interno: 
As fontes de calor interno à ambientes condicionados são principalmente: 
pessoas 
luzes 
motores elétricos 
motores dos equipamentos de ar condicionado 
dissipação de calor por equipamentos 
cargas especiais 
O calor proveniente de pessoas em atividade ou não, constituem-se em fontes de calor sensível e latente. 
23 
CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA - VERÃO 
 
As partes integrantes que serão analisadas, sob o ponto de vista de carga térmica são: 
(a) penetração de calor por condução de paredes, pisos e tetos 
(b) carga solar 
(c) carga devido a pessoas 
(d) carga devido a luzes, iluminação(e) carga devido a motores elétricos 
(f) carga devido a aparelhos e equipamentos diversos 
(g) carga devido à ventilação 
(h) carga devido à infiltração. 
 
 
 
CARGA TÉRMICA EXTERIOR 
 
 
NOÇÕES 
 
Transmissão de Calor: 
Ao conjunto de fenômenos que caracterizam a tendência do desaparecimento do diferencial de 
temperatura existente entre duas regiões do espaço, com temperaturas diferentes, denominamos 
transmissão de calor. 
 
 E1 E2 E1 E2 
 
 
 
 
 Transmissão 
 T1 > T2 
fluxo térmico
 T'1 = T'2 
 
A transmissão efetua-se de maneira distinta entre três formas, designadas por : condução, 
convecção e radiação, cada uma delas obedecendo a leis próprias, embora admitam, em comum, 
as duas características seguintes: 
(a) necessidade de um diferencial de temperatura entre duas regiões; 
(b) o fluxo térmico verifica-se sempre no sentido de temperaturas decrescentes. 
 
 E1 E2 E3 E1 E2 E3 
 fluxo térmico fluxo térmico 
 
 
 ` 
 Transmissão 
 T1 > T2 > T3 T'1 = T'2 = T’3 
 
Fluxo de Calor: 
A quantidade de calor trocada na unidade de tempo Q [Kcal/h], em qualquer um dos processos 
de transmissão de calor citados, recebe o nome de fluxo de calor. O fluxo de calor através de 
uma parede que separa dois espaços a temperaturas diferentes depende de três fatores: 
 
 
24 
 
 
T2 
 
T1 
 
T’1 
 
T’2 
 
 
T2 
 
T1 
 
T’1 
 
T’2 
 
 
T’3 
 
 
T3 
(a) a área da parede 
(b) a diferença de temperatura dos dois espaços 
(c) as propriedades de condutividade de calor da parede. 
Quanto maior for a área da parede, maior a quantidade de calor que dela conduz. Uma parede de 
200 m2 de área, conduzirá o dobro do calor de uma parede de 100 m2. No que diz respeito ao 
segundo fator, suponhamos que a diferença nas temperaturas dos dois espaços seja de 25 graus. 
Uma certa quantidade de calor sensível passará através da parede. Se a diferença de 
temperaturas aumentar para 50 graus, o fluxo de calor será o dobro. 
 
Os princípios que se acabam de discutir não são válidos só para as paredes mas também para 
janelas, telhados e outras superfícies de edifícios. Estes princípios são resumidos do seguinte 
modo: 
 
O fluxo de calor através de qualquer superfície é diretamente proporcional a sua 
área. É ainda diretamente proporcional a diferença das temperaturas dos espaços 
separados pela superfície. 
 
O terceiro fator é função do material da parede e da espessura. Serão usados os termos 
condutividade e condutância ao discutir o fluxo de calor através de materiais de construção. 
 
Condutividade:É do conhecimento geral que a capacidade dos vários materiais para conduzir 
calor, defere consideravelmente. Os melhores condutores de calor são os metais. Os piores 
condutores (madeira, asbestos, gases, cortiça e feltro) são chamados isolantes. A capacidade de 
uma substância para transmitir calor por condução é uma propriedade física do material 
específico. É chamada condutividade térmica (normalmente abreviado por apenas 
"condutividade"). O símbolo comum é "K". A condutividade é a quantidade de calor em Kcal/h 
que flui através de uma peça de material homogêneo de um milímetro de espessura, com a área 
de um metro quadrado e quando a diferença de temperatura entre as faces é de um grau. Ver a 
Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1 
25 
O calor transferido por condução através de um material homogêneo pode-se calcular pela 
seguinte equação: 
 
 Q = A K (t2 - t1) (1) 
 x 
 
em que: 
 
 Q = fluxo de calor [Kcal/h] 
 A = área [m2] 
 K = condutividade [Kcal mm/h m2 C] 
 x = espessura [mm] 
(t2 - t1) = diferença de temperatura entre duas superfícies 
 à distância "x" mm, C. 
 
Exemplo 1: 
 
Um caixilho velho de janela 5 m x 8 m não merece reparação e foi por isso removido, tendo-se 
colocado na abertura uma face de tijolos de 100 mm. Num dado dia de inverno a superfície 
exterior do tijolo estava a 8 C e a interior a 15 C. Qual o fluxo de calor através da abertura por 
tijolos ? 
 
Solução: 
 
Da Tabela 6 vê-se que o tijolo tem uma condutividade de 1115 Kcal mm/h C m2. 
Usando a equação 1: 
 
 Q = A K (t2 - t1) 
 x 
 
 Q = (5 x 8) (1115 / 100) (15 - 8) 
 
 Q = 3122 Kcal/h 
 
 
Condutância: 
A condutividade é uma propriedade de um material homogêneo. Existem muitos materiais 
utilizados na construção de edifícios que são não homogêneos. Os materiais como blocos de 
vidro, telha oca de barro e blocos de concreto é não homogênea. Isto é, cada mm de espessura 
não é idêntico ao mm anterior. É assim necessário indicar a taxa de fluxo de calor através da 
totalidade da telha ou do bloco. Para o fluxo de calor através de materiais não homogêneos, 
utiliza-se o termo condutância. A condutância define-se como a taxa de fluxo de calor em 
Kcal/h através de um metro quadrado de material não homogêneo de uma certa espessura para 
um grau de diferença nas temperaturas entre as duas faces do material. Ver Figura 2. O símbolo 
para a condutância é o "C". 
 
Deve-se ter cuidado para não confundir condutividade com condutância. A condutividade é o 
fluxo de calor através de um mm de um material homogêneo; a condutância é o fluxo de calor 
através da espessura total de um material não homogêneo. 
 
 
 
 
26 
 
 
FIGURA 2 
 
 
 
A transferência de calor por condução através de um material não homogêneo pode ser 
calculada pela seguinte equação: 
 
 Q = A C (t2 - t1) (2) 
 
em que: 
 
 Q = fluxo de calor [Kcal] 
 A = área [m2] 
 C = condutância [Kcal/h m2 C] 
 (t2 - t1) = diferença de temperatura entre as duas faces [C] 
 
 
Exemplo 2: 
 
Uma casa tem nas paredes um forro impregnado de asfalto de 20 mm. Num dia de verão a 
temperatura exterior da superfície do forro é de 32 C e a temperatura da superfície interior é de 
21 C. Qual o fluxo de calor através de 100 m2 de forro ? 
 
Solução: 
 
Sob painéis de construção na Tabela 6 - 2,39 é a condutância do forro impregnado de 20 mm. 
Usando a equação 2: 
 
 Q = A C (t2 - t1) 
 Q = 100 m2 x 2,39 Kcal/h m2 C x (32 - 21) C 
 Q = 2629 Kcal/h 
 
27 
TABELA 06 – COEFICIENTES DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR DE 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
 
 
28 
.
. DESCRIÇÃO CONDITIVIDADE CONDUTÂNCIA
PAINÉIS PARA CONSTRUÇÃO:
PLACA DE ASBESTOS CIMENTO 495,36
PLACA DE GESSO DE PARIS OU GESSO (13 mm) 10,99
MADEIRA COMPENSADA 99,07 .
MADEIRA COMPENSADA (19 mm) 5,23
FORRO (impregnado ou coberto) 47,05
FORRO (impregnado ou coberto) [20 mm] 2,39
FIBRA DE MADEIRA (tipo duro) 173,38
MATERIAIS ISOLANTES:
PLACAS DE MANTA:
FIBRAS DE LÃ MINERAL (rocha, escória, ou vidro) 33,44
FIBRA DE MADEIRA 30,96
PLACAS E PRANCHAS:
VIDRO CELULAR 48,3
CORTIÇA 33,45
FIBRA DE VIDRO30,96
LAJES DE ISOLAMENTO DE TELHADO (50 mm) 0,88
MATERIAIS EM PLACAS
PLACA DE CIMENTO, AGREGADO DE AREIA 619
GESSO:
AGREGADO LEVE (13 mm) 15,24
AGREGADO LEVE EM RIPAS METÁLICAS (20 mm) 10,41
AGREGADO DE PERLITE 185,76
AGREGADO DE AREIA 693,16
AGREGADO DE AREIA EM RIPAS METÁLICAS 37,62
AGREGADO DE VERMICULITE 209,84
MATERIAIS DE ALVENARIA
ENCHIMENTO SOLTO:
LÃ MINERAL (vidro, escória, rocha) 33,45
VERMICULITE (expandida) 56,97
CONCRETO:
ARGAMASSA DE CIMENTO 619
AGREGADOS LEVES, CASCALHO EXPANDIDO, BARRO, ARDÓSIA, ESCÓRIA,
CINZA; PEDRA POMES; PERLITE, VERMICULITE............................................... 210,53
AGREGADO DE AREIA E CASCALHO OU PEDRA 1486
ESTUQUE 619
TIJOLO, TELHA, BLOCO E PEDRAS:
TIJOLO COMUM 619
TIJOLO DE FACE (liso) 1115
TELHA, OCA DE BARRO, ELEMENTO DE FUNDO (100 mm) 4,39
TELHA, OCA DE BARRO, 2 ELEMENTOS DE FUNDO (200 mm) 2,64
BLOCO, CONCRETO, 3 NÚCLEOS OVAIS:
AGREGADO DE AREIA E CASCALHO (100 mm) 6,84
AGREGADO DE AREIA E CASCALHO (200 mm) 4,39
AGREGADO DE CINZA (100 mm) 4,39
AGREGADO DE CINZA (200 mm) 2,83
PEDRA, CAL OU AREIA 1548
TELHADOS
TELHADO EM ASFALTO LAMINADO 31,75
TELHADO INTEGRAL 14,65
MATERIAL PARA LATERAIS
ASBESTOS-CIMENTO, DOBRADO (6 mm) 23,25
ISOLAMENTO DE ASFALTO (13 mm) 3,37
MADEIRA, RECORTADA, DOBRADA (13 x 200 mm) 6,01
MADEIRAS
BÔRDO, CARVALHO, E MADEIRAS DURAS 136,22
ABETO, PINHO, E MADEIRAS MOLES 99,07
CONDUTIVIDADE EM [kcal.mm/hm2C]
CONDUTÂNCIA EM [kcal/hm2C].
Exemplo 3: 
 
A taxa de fluxo de calor através de uma parede de blocos de concreto é de 18,92 Kcal/h por m2. 
Os blocos têm 200 x 200 x 400 mm e são do tipo de 3 núcleos ovais. A temperatura superficial 
no lado frio da parede é de 35 C. Qual a temperatura superficial no outro lado da parede ? 
 
Solução: 
 
Da Tabela 6, a condutância do bloco é 2,83 Kcal/h m2 C. 
Usando a equação 2: 
 
 Q = A C (t2 - t1) 
 
 (t2 - t1) = Q.. 
 A C 
 
 (t2 - 35) C = 18,92 Kcal/h m2 x m2 C h 
 2,83 Kcal 
 
 (t2 - 35) C = 6,68 
 
 t2 = 6,68 + 35 
 
 t2 = 41,68 C 
 
 
Condutância Superficial: 
 
A transmissão de calor por convecção está diretamente relacionada com o movimento do fluído 
transmissor de calor por efeito, do qual sempre novas partículas do mesmo se põem em contato 
com a superfície aquecedora ou resfriadora. A esse transporte de calor por meio de correntes de 
convecção corresponde, por outro lado, um transporte de calor por condução. Como quase todos 
os gases e a maior parte dos líquidos conduzem mal o calor, essa quantidade de energia térmica 
transmitida por meio de condução é geralmente desprezível, em relação à transportada por meio 
de convecção. Entretanto, como, por outro lado, em todo fluído em movimento em contato com 
superfícies sólidas, forma-se na proximidade das paredes uma camada mais ou menos quieta e 
que, em todos casos, apresenta um movimento laminar paralelo à dita parede, que não permite a 
convecção, é forçoso admitir, que o calor atravesse essa "subcamada laminar" por condução, 
não podendo, portanto, essa superfície de transmissão de calor deixar de ser levada em conta. A 
diferença física entre a transmissão de calor por condução e convecção, reside na grandeza das 
partículas que, dotadas de movimento, transportam o calor. Nessas condições, podemos dizer 
que a convecção é o resultado do movimento microscópico das partículas dos fluídos, enquanto 
que a condução resulta do movimento microscópico das moléculas ou elétrons livres que 
entram na constituição dos corpos. Do exposto, depreende-se que a transmissão de calor por 
convecção pura não existe na prática, mas somente sob a forma de transmissão de calor entre 
fluídos e paredes, onde intervém também a condução. 
 
 
 
 
 
 
 
29 
A transferência de calor do ar para uma superfície ou de uma superfície para o ar é chamada 
condutância superficial. Algumas pessoas chamam-lhe condutância de película ou coeficiente 
de película. A condutância superficial é a quantidade de calor transferido, em Kcal/h, de uma 
superfície para o ar ou do ar para uma superfície, por m2 e para um grau de diferença em 
temperatura. O símbolo para a condutância superficial é "f". O fluxo constante de transferência 
de calor de uma superfície para o ar ou do ar para uma superfície, pode ser calculado pela 
seguinte equação: 
 
 Q = A f (t2 - t1) (3) 
 
em que: 
 
 Q = Fluxo de calor [Kcal/h] 
 A = área [ m2 ] 
 f = condutância superficial [Kcal/h m2 C] 
 (t2 - t1) = diferença de temperatura entre a superfície e o ar adjacente [C] 
 
A condutância superficial dos materiais de construção depende da cor e do acabamento da 
superfície. O valor médio dos materiais normais, usados em paredes é de 7 a 8 para ar calmo. 
Para uma velocidade de vento de 6,7 m/s o valor médio é de 45,24: se a velocidade do vento for 
de 4 m/s usa-se a condutância superficial de 19,52. 
 
Exemplo 4: 
 
Suponhamos que há uma brisa de 4 m/s no exterior da parede do Exemplo 3. Presuma-se que o 
ar está calmo no interior da parede. Qual a temperatura do ar nos dois lados da parede ? 
 
Solução: 
 
O calor que flui através da parede de blocos passa primeiro através da película de ar no exterior 
da parede. Assim, a taxa de fluxo de calor através da película de ar é de 18,92 Kcal/h por m2. 
Utiliza-se agora a equação 3. 
 
 Q = A f (t2 -t1) 
 
 (t2 - t1) = Q . 
 A f 
 
t2 é a temperatura do ar adjacente à parede e t1 é a temperatura da superfície da parede. A 
condutância superficial para um vento a 4 m/s é de 19,52. Assim, 
 
(t2 - 41,68) C = 18,92 Kcal x h m2 C 
 m2 19,52 
 
(t2 - 41,68) C = 0,97 
 t2 = 0,97 + 41,68 
 t2 = 42,65 
 
 
 
 
 
 
30 
A temperatura do ar adjacente do lado quente da parede é assim de 42,65 C. 
 
Para se calcular a temperatura do ar no lado frio da parede utiliza-se o mesmo método. O calor 
flui à mesma taxa através da película de ar exterior, através da parede e também através da 
película de ar interior. Contudo, desta vez, na Equação 3, t2 é a temperatura do lado frio da 
parede e t1 a temperatura do ar adjacente. A condutância superficial para o ar calmo é de 7. 
Assim, 
 
 Q = A f (t2 - t1) 
 
 (t2 - t1) = Q / A f 
 
 (35 - t1) C = 18,92 Kcal/h m2 x m2 C h / 7 Kcal 
 
 (35 - t1) C = 2,7 C 
 
 t1 = 35 - 2,7 
 
 t1 = 32,3 C 
 
 
Condutância do Espaço de Ar: 
A transferência de calor através de um espaço de ar é chamada condutância do espaço de ar. 
Define-se como o fluxo de calor em Kcal/h através de uma área de um metro quadrado de um 
espaço de ar para uma diferença de temperatura de um grau entre as superfícies limite. O 
símbolo comum é "Cá". 
 
O fluxo constante de transferência de calor através de um espaço de ar pode-se calcular pela 
seguinte equação: 
 
 Q = A Ca (t2 - t1) (4) 
 
em que: 
 
 Q = fluxo de calor [Kcal] 
 A = área [m2] 
 Ca = condutânciado espaço de ar [Kcal/h m2 C] 
 (t2 - t1) = diferença de temperatura entre as superfícies limite [C] 
 
Para um espaço de ar em uma parede entre materiais normais de construção e com uma 
espessura entre 20 mm e 100 mm, a condutÂncia do espaço de ar será de cerca de 5,27. Se um 
dos lados do espaço de ar for coberto por papel revestido de alumínio, a condutância do 
espaço de ar será de cerca de 2,35. Os espaços de ar nos telhados terão valores ligeiramente 
diferentes para a condutância do espaço de ar correspondente a espessuras entre 20mm e 
100 mm. Isto é causado porque a direção do fluxo de ar é vertical em vez de ser 
horizontal (como numa parede). Para espaços de ar nos telhados, limitados por materiais de 
construção normais, a condutância do espaço de ar é cerca de 6,05 para fluxo 
ascendente de calor (inverno) e cerca de 4,25 para fluxo descendente de calor (verão). Se 
uma das superfícies do espaço de ar for coberta com 
 
 
 
31 
 
papel revestido de alumínio, o valor de inverno é cerca de 3,32 e o do verão cerca de 1,51. 
 
Coeficiente Total de Transferência de Calor: 
Cada uma das Equações de 1 a 4 tem uma ou mais temperaturas superficiais. Apesar de se 
poderem achar a temperatura da superfície exterior e interior de uma parede, não é sempre fácil 
fazê-lo. Constitui também um inconveniente real achar todas as temperaturas superficiais numa 
parede feita de quatro ou cinco materiais. É contudo fácil achar a temperatura do ar nos dois 
lados de uma parede utilizando-se um termômetro normal. Necessita-se assim, de uma equação 
para o fluxo de ar, entrando com as temperaturas do ar. Além disso, a equação deverá ser válida 
para materiais homogêneos e materiais não homogêneos bem como para paredes ou telhados 
feitos de vários materiais. A Equação 5 responde a isto. Considera as temperaturas do ar e é 
válida para paredes ou telhados feitos de materiais diferentes. O termo novo que aparece na 
equação, U, é o coeficiente total de transferência de calor. Define-se como o fluxo de calor em 
Kcal/h através de um metro quadrado quando a diferença de temperatura do ar nos dois lados da 
parede ou telhado é de um grau. 
 
 Q = A U (t2 - t1) (5) 
 
em que: 
 
 Q = fluxo de calor [Kcal/h] 
 A = área [m2] 
 U = coeficiente total de transferência de calor [Kcal/h m2 C] 
 (t2 - t1) = diferença de temperatura do ar nos dois lados da parede ou telhado [C] 
 
Exemplo 5: 
 
O coeficiente total de transferência de calor para a parede do Exemplo 4 é de 1,83 Kcal/h m2 C. 
Para uma temperatura do ar interior de 32,3 C e do ar exterior de 42,65 C, qual é a taxa de fluxo 
de calor através da parede ? 
 
Solução: 
 
Usando a Equação 5: 
 
 Q = A U (t2 - t1) 
 
 Q = 1,83 Kcal/h m2 C x 1 m2 x (42,65 - 32,3)C 
 
 Q = 18,94 Kcal/h 
 
Isto confirma a taxa de fluxo de calor de 18,92 Kcal/h do Exemplo 4. Não é absolutamente igual 
por que o coeficiente total de transferência de calor de 1,83 é um número arredondado. O valor 
de U com três decimais é 1,828: se o utilizasse, o resultado da equação seria 18,92. É contudo 
normal escrever K, C, Ca, f e U só com dois decimais. Não se justifica qualquer aproximação 
posterior. Os materiais utilizados em condições locais variam 
 
 
 
 
 
 
 
32 
muito mais em qualidade e montagem do que o valor usando dois decimais em vez de três. 
 
Resistência Térmica: 
A resistência ao fluxo de calor é definida como o inverso do coeficiente de transferência de 
calor. Por exemplo, quando o fluxo de calor através dos tijolos no Exemplo 1 foi calculado, 
utilizou-se o termo K/x. Lembre-se que K era 1115 e x era 100: assim K/x = 1115/100. Se os 
tijolos tivessem 200 mm de espessura na abertura da janela, 1115/200 seria o valor que 
substituiria o termo K/x. O resultado seria metade do fluxo de calor. Isto era um resultado 
esperado porque os tijolos tinham o dobro da espessura e ofereciam o dobro da resistência ao 
fluxo de calor. A resistência oferecida pelos tijolos de 100 mm é x/K = 100/1115 = 0,089. Para 
uma espessura de 200 mm obtinha-se o dobro da resistência escrevendo x/K = 200/1115 = 
0,179. 
A resistência ao fluxo de calor oferecido por uma material não homogêneo é simplesmente 1/C. 
A resistência ao fluxo de calor oferecido por um espaço de ar é 1/Ca. 
A resistência através de uma película de ar é o inverso da condutância superficial: 1/f. 
Qual é a resistência ao fluxo de calor oferecida por uma parede ou telhado feitos de diversos 
materiais ? Desde o ar em um dos lados até o ar no outro lado, a resistência é o inverso do 
coeficiente total de transferência de calor, 1/U. O Exemplo 6 mostrará como é fácil achar o 
valor de U para uma parede usando as resistências. 
 
Exemplo 6: 
 
Uma parede de alvenaria é feita de blocos ocos de concreto de 200 mm e de tijolos de 100 mm. 
Os blocos são feitos de agregado de areia e cascalho. Entre os blocos e os tijolos existe 
argamassa de cimento com 13 mm de espessura. O acabamento interior da parede é de gesso 
(16 mm de espessura) com agregado de vermiculite. Presuma-se que o vento é de 6,7 m/s. Qual 
é o valor de U para a parede ? 
 
Solução: 
 
Ver a Figura 3 para um esboço desta parede. Prepare um quadro ao resolver este problema e 
escreva nele cada item que ofereça resistência ao fluxo de calor. Os números dos itens no 
quadro equivalem aos indicados na parte inferior da Figura 3. 
 
 
ITEM DESCRIÇÃO RESISTÊNCIA 
1 película de ar interior, 1/f, 1/7 0,14 
2 gesso, x/K, 16/210 0,07 
3 bloco, 1/C, 1/4,39 0,22 
4 argamassa, x/K, 13/619 0,02 
5 tijolo, x/K, 100/1115 0,08 
6 película de ar exterior, 1/f, 1/45,24 0,02 
 
 R E S I S T Ê N C I A T O T A L 0,55 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
 
 
FIGURA 3 
 
 
 
O coeficiente total de transferência de calor é o inverso da resistência total. Assim, 
 
 U = 1 / R 
 
 U = 1 / 0,55 
 
 U = 1,81 Kcal/h m2 C 
 
 
Exemplo 7: 
 
Um telhado é feito soldando-se uma placa de metal às vigas de aço. Um quadro isolador de fibra 
de vidro (41 mm) é colocado sobre o isolamento, com uma espessura de 10 mm. Ripas de metal 
são cruzadas sob as vigas de aço e revestidas com gesso (agregado leve de gesso) com uma 
espessura de 20 mm. Ver a Figura 4 quanto ao tipo de construção. 
(a) qual é o valor de U para este telhado nas condições de verão ? 
(b) e nas condições de inverno ? 
 
 
34 
 
FIGURA 4 
 
Solução: 
 
Parte (a) - verão: 
ITEM DESCRIÇÃO RESISTÊNCIA 
1 película de ar exterior, 1/f, 1/19,52 (4m/s) 0,05 
2 telhado construído, 1/C, 1/14,65 0,06 
3 isolamento, x/K, 41/31 1,32 
4 placa de metal 0,00 
5 espaço de ar, 1/Ca, 1/4,25 0,23 
6 ripas de metal e gesso, 1/C, 1/10,41 0,09 
7 película de ar interior, 1/f, 1/7 0,14 
 
RESISTÊNCIA TOTAL 1,89 
 
 U = 1/R = 1/1,89 = 0,53 Kcal/h m2 C 
 
Parte (b) - inverno: 
ITEM DESCRIÇÃO RESISTÊNCIA 
7 película de ar interior, 1/f, 1/7 0,14 
6 ripas de metal e gesso, 1/C, 1/10,41 0,09 
5 espaço de ar, 1/Ca, 1/6,05 0,16 
4 placa de metal 0,00 
3 isolamento, x/K, 41/36 1,32 
2 telhado construído, 1/C, 1/14,65 0,06 
1 película de ar exterior, 1/f, 1/45,24 0,02 
 
 RESISTÊNCIA TOTAL 1,79 
 
 U = 1/R = 1/1,79 = 0,558 = 0,56 Kcal/h m2 C 
 
 
35 
As resistências da películade ar exterior e do espaço do ar diminuíram para as condições de 
inverno. A variação total em resistência do telhado é de 0,1 (1,89 - 1,79). Contudo, a variação é 
pequena quando comparada com a resistência total do telhado. Note que para esta construção o 
valor de U é o mesmo para o inverno e para o verão. 
 
Diferenças de Temperatura de Projeto: 
O fluxo de calor através de paredes, pisos, vidros e telhados depende da diferença de 
temperatura através dos mesmos. Assim, para projetar um sistema de ar condicionado, deve-se 
determinar a diferença de temperatura através das paredes, pisos, vidros e telhados, que para o 
verão apresenta-se sob 3 formas: 
(a) em casos de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo: 
 
 
 Teremos então: 
 t = t2 - t1 (diferencial de temperaturas de bulbo seco - TBS) 
 t2 = temperatura externa 
 t1 = temperatura interna 
 
t2 e t1 são condições de temperaturas pré-determinadas por situações climatológicas de verão, 
apresentadas nas tabelas 1, 2, 3 4 e 5. 
 
(b) para o caso de estruturas em divisórias: 
 
 
 
Para o caso de estruturas em divisórias, iremos ter variação na temperatura externa utilizada. 
Para as estruturas em contato com o meio exterior, considerando-se a temperatura do ambiente 
vizinho como não condicionado. 
 
Neste caso teremos: 
 
 t' = t'2 - t1 
 t'2 = t2 - 3,0 C 
 
 
36 
 
 (c) para o caso de estruturas em divisórias com ambientes vizinhos condicionados: 
 
Neste caso teremos: 
 
 t'' = t''2 - t1 
 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho 
 
OBS.: Piso sobre terra t = 0. 
 
Para o inverno, como normalmente temos t1 > t2, o valor de t será adotado em módulo, e da 
mesma maneira que para o verão a diferença de temperatura através das paredes, pisos, vidros e 
telhados apresenta-se sob 3 formas: 
 
(a) em caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo: 
 
 t = t2 - t1 
 t1 > t2 
 t = I t I 
 
t2 e t1 são condições de temperatura pré determinadas por situações climáticas de inverno, 
apresentadas nas tabelas 2 A e 2B. 
 
(b) para o caso de estruturas divisórias: 
 
 t' = t'2 - t1 
 t'2 = t2 + 3,0 C 
 
 t' = I t' I 
 
(c) para o caso de estruturas em divisórias com ambientes vizinhos condicionados: 
 
 t'' = t''2 - t1 
 
 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho 
 
 t'' = I t'' I 
 
OBS.: Piso sobre terra t = 0. 
 
 
 
37 
GANHO DE CALOR POR CONDUÇÃO 
 
No presente apenas se discutirão os ganhos de calor devido à condução através das diferentes 
superfícies de um edifício. O efeito dos raios do Sol nestas superfícies será discutido 
posteriormente. Assim, por ora, os ganhos de calor através das paredes serão considerados como 
se elas se encontrassem sempre na sombra. 
 
Só a área líquida de uma parede é usada no cálculo do ganho de calor. A área de todas as janelas 
deverá ser subtraída da área bruta; isto dará a área líquida. Os ganhos de calor através das 
janelas são indicados separadamente. As portas, se são poucas, são normalmente consideradas 
como parte da parede, o erro normalmente é desprezível. Suponhamos no entanto, que temos 
um grande número de portas nestas paredes. Neste caso o ganho de calor através das portas 
deverá ser calculado separadamente. Neste caso ainda, só se deve usar a área líquida das partes 
da parede, janelas e portas. 
 
Exemplo 8: 
 
Calcular a carga térmica (verão) que penetra por condução em um ambiente com as seguintes 
características: 
 
 
 
 
 
 
 
 
38 
pé direito de forro a piso = 2,60 m 
pé direito de laje a piso = 2,80 m 
vidro comum com persianas 
paredes cor média 
temperatura interna = t1 = 24 C 
temperatura externa = t2 = 32 C 
forro isolado com 1" de lã de vidro 
piso não condicionado 
localização: 2. andar de um edifício de 2 andares 
"U" piso = 1,71 Kcal/h m2 C 
"U" forro isolado = 1.02 Kcal/h m2 C 
"U" parede externa = 1,61 Kcal/h m2 C 
"U" parede divisória = 1,95 Kcal/h m2 C 
"U" vidro comum = 5,37 Kcal/h m2 C 
 
Solução: 
Para Verão: 
 Ganhos de calor por condução através das paredes externas. 
(a) diferença de temperaturas: 
 para o caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo. 
 t = t2 - t1 
 t = 32 - 24 
 t = 8 C 
(b) cálculo da área líquida das paredes externas: 
 Atotal(paredes e vidros) = (10 + 7) x 2,80 
 At = 47,60 m2 
 A vidros (área só das janelas) = (2 x 1) + (3 x 2) 
 Av = 8 m2 
 A líquida (At - Av) = (47,60 - 8) 
 Al = 39,60 
(c) "U" parede externa = 1,61 Kcal/h m2 C 
(d) Usando a equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qpe = 39,60 x 1,61 x 8 
 Qpe = 510,04 Kcal/h 
 
 Ganho de calor por condução através dos vidros externos. 
(a) diferença de temperaturas: 
 para o caso de estruturas que separam o meio condicionado do meio externo. 
 t = t2 - t1 
 t = 32 - 24 
 t = 8 C 
(b) A vidros = 8 m2 
(c) U vidro comum = 5,37 Kcal/h m2 C 
(d) Usando a equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qve = 8 x 5,37 x 8 
 Qve = 343,68 Kcal/h m2 C 
 
 
39 
Ganhos de calor por condução através das paredes divisórias: 
Parede em divisória com ambiente vizinho não condicionado: 
(a) diferença de temperaturas 
 para o caso de estruturas em divisória com ambientes não condicionados. 
 t' = t'2 - t1 
 t'2 = t2 - 3,0 C 
 t'2 = 32 - 3 
 t'2 = 29 C 
 t' = 29 - 24 
 t' = 5 C 
(b) cálculo da área líquida da parede 
 como não existem janelas: 
 A líquida = 10 x 2,6 
 A líquida = 26 m2 
(c) V parede divisória = V porta = 1,95 Kcal/h m2 C 
(d) Usando a equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qpd' = 26 x 1,95 x 5 
 Qpd' = 253,5 Kcal/h 
 
Parede em divisória com ambiente vizinho condicionado. 
(a) diferença de temperaturas 
 para o caso de estruturas em divisória com ambientes vizinhos 
 condicionados: 
 t'' = t''2 - t1 
 t''2 = temperatura interna do ambiente vizinho 
 t'' = 21 - 24 
 t'' = (-3) C 
(b) área líquida da parede 
 como não existem janelas 
 Al = 7 x 2,6 
 Al = 18,2 m2 
(c) U parede divisória = 1,95 Kcal/h m2 C 
(d) Usandoa equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qpd'' = 18,2 x 1,95 x (-3) 
 Qpd'' = (-106,47) Kcal/h 
 
Note que o fluxo de calor Qpd'' se dá no sentido do ambiente condicionado em questão, ao 
ambiente vizinho que também é condicionado, porém a uma temperatura menor. Justificado 
portanto, o sinal negativo do resultado. 
 
Note também que se o ambiente vizinho fosse condicionado a mesma temperatura que o 
ambiente em questão, não haveria troca de calor, pois t = 0, logo Q = 0. 
 
 
Ganho de calor total através das paredes em divisória 
 Qpd = Qpd' + Qpd'' 
 Qpd = 253,5 + (-106,47) 
 Qpd = 147,03 Kcal/h 
 
 
 
40 
Ganho de calor por condução através do piso. 
(a) diferença de temperaturas: 
 para o caso de estruturas em divisória com ambientes 
 não condicionados. 
 t' = t'2 - t1 
 t'2 = t2 - 3,0 C 
 t'2 = 32 - 3 
 t'2 = 29 C 
 t' = 29 -24 
 t' = 5 C 
(b) área do piso 
 Ap = 7 x 10 
 Ap = 70 m2 
(c) U piso = 1,71 Kcal/h m2 C 
(d) Usando a equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qp = 70 x 1,71 x 5 
 Qp = 598,5 Kcal/h 
 
Observe que se neste caso o pavimento fosse o pavimento térreo o /\ t = o (piso sobre terra), e 
portanto, o fluxo de calor Q = 0. 
 
 
Ganho de calor por condução através de teto. 
(a) diferença de temperaturas 
 para o caso de estruturas que separam o meio ambiente 
 condicionado do meio externo: 
 t = t2 - t1 
 t = 32 - 24 
 t = 8 C 
(b) área do teto 
 At = 7 x 10 
 At = 70 m2 
(c) U teto = 1,02 Kcal/h m2 C 
(d) Usando a equação 5 
 Q = A U (t2 - t1) 
 Qt = 70 x 1,02 x 8 
 Qt = 571,2 Kcal/h 
 
 
Ganho de calor total por condução: 
 
 Q pe = 510,04 Kcal/h 
 Q ve = 343,68 Kcal/h 
 Q pd = 147,03 Kcal/h 
 Q p = 598,50 Kcal/h 
 Q t = 571,20 Kcal/h 
 Q total = 2170,45 Kcal/h 
 
 
41 
GANHO DE CALOR POR INSOLAÇÃO 
 
 
Até aqui, nós discutimos transferência de calor sendo conduzida através de uma estrutura, 
onde tínhamos a estrutura separando um ambiente condicionado do meio exterior; de 
ambientes não condicionados; ou de ambientes vizinhos não condicionados. Neste estudo 
vimos que o calor flui para o ambiente em estudo através do fenômeno da condução, onde 
precisamos de um elemento intermediário ligando os dois elementos a diferentes 
temperaturas, ou seja, se propagando através das moléculas das substâncias envolvidas. 
 
Agora estudaremos qual a influência que o calor radiante solar produz em um ambiente 
condicionado: 
Em primeiro lugar o que seria carga térmica total devido à insolação de um dado ambiente? 
A carga térmica total devido à insolação de um dado ambiente seria o fluxo de calor radiante 
solar ganho pelo ambiente através de suas estruturas (paredes, vidros e teto). 
 
Calor Solar: 
Os raios de sol passam através do espaço exterior e da atmosfera no seu caminho para a 
Terra. Qualquer superfície em que toquem (solo, telhados, paredes) aquece. O calor radiante 
solar que atinge a superfície da Terra varia consideravelmente de hora para hora que depende 
do instante que o sol nasce até o instante que se põe, naturalmente dependendo portanto, do 
sentido de rotação da Terra em relação ao Sol. As nuvens, nebulosidade da atmosfera, o grau 
de pureza da atmosfera, sua transparência e outros mil fatores originam grandes variações na 
quantidade de calor que atingem a face da Terra. 
 
Quanto às influências da atmosfera, define-se Radiação Direta e Radiação Difusa: 
Radiação Direta é a parte da radiação inicial que incide diretamente na superfície da Terra. É 
o feixe real de luz solar. 
Radiação Difusa é a radiação devido à reflexão que se produz nas partículas de vapor de 
água, ozona ou de poluição atmosférica. É a energia solar refletida pelas nuvens e poeira do 
ar. 
 
Reflexão Solar: 
Quando a luz bate num espelho, superfície branca, ou qualquer outra superfície brilhante, 
uma grande porcentagem dela é refletida. De modo idêntico, se o calor radiante solar atingir 
uma superfície de cor clara, uma grande porcentagem dele será refletida; só o restante será 
absorvido pela superfície. Quanto mais escura for a superfície, maior será o calor radiante 
solar absorvido pela superfície. Assim, as superfícies escuras terão sempre temperaturas 
superiores às superfícies brancas expostas à mesma luz solar. 
 
A cor da superfície exterior de uma parede é assim de grande importância na quantidade de 
calor radiante solar que será absorvido. As superfícies com cores claras refletem mais 
radiação solar do que as superfícies de cores escuras. Ao calcular os ganhos de calor solar 
através de estruturas, deve-se ter em conta a cor da superfície exterior. 
 
 
 
 
 
 
42 
 
Outra consideração a fazer quanto à reflexão do calor radiante solar é que da mesma maneira que as 
superfícies lisas refletem mais a luz do que as ásperas, as superfícies lisas refletem mais calor 
radiante solar do que as ásperas. 
 
Temperaturas Superficiais: 
A energia radiante que atinge qualquer superfície eleva a sua temperatura. Um telhado escuro 
poderá atingir, por exemplo, a temperatura de 70 C durante um dia de verão. Contudo, a 
temperatura imediatamente acima do telhado pode ser apenas 32 C. A temperatura superficial de 
uma estrutura depende da limpeza da atmosfera, como já vimos, assim como, do ângulo com que os 
raios solares incidem na superfície. Quando a superfície é perpendicular aos raios, recebe a 
intensidade total do sol. Por outro lado, quando estes raios incidem na superfície segundo um 
ângulo, a intensidade é muito menor. 
 
A Terra dá uma rotação a cada 24 horas, isto causa o dia e a noite. A Terra dá uma volta ao redor 
do Sol, isto causa as estações. Por causa destes movimentos, o ângulo segundo o qual os raios 
solares incidem numa superfície está sempre mudando. Isto significa que a temperatura superficial 
de uma estrutura ao Sol, varia ao longo do dia. 
 
A direção para que está voltada uma estrutura vertical é importante na determinação do ângulo com 
que os raios solares nela incidem. A direção também determina as horas durante as quais a estrutura 
ficará exposta ao Sol. Uma parede com a direção Este à latitude de 30 graus Sul, estará ao Sol a 
partir de 8 horas. A partir daí, a temperatura superficial da face exterior da estrutura aumentará 
regularmente até ao meio dia. A partir do meio dia, a temperatura superficial diminuirá