Atividade Prática - Transferência de Calor

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO
TRABALHO: TRANSFERÊNCIA DE CALOR
 
 
 Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte do aprendizado da 
Disciplina de Transferência de Calor
 
 
RU: 2739923
ALUNO: Bruno Alves Borges da Silva
PROF. Dr. MARCOS B. PROENÇA
A Fase I- Regular- UTA-TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA
Alvorada-To // 25/03/2021
SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO	3
FONTES DE CARGA TÉRMICA	5
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DAS FONTES DE CALOR	7
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA TOTAL	7
MEMORIAL DE CÁLCULO	8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	9
 
 
 
 
 
 
 INTRODUÇÃO 
 
 Carga térmica é a quantidade de calor que deve ser retirada ou fornecida a um local ou sistema, por unidade de tempo, objetivando a manutenção de determinadas condições térmicas. 
O cálculo de carga de térmica é a base principal do projeto, e afeta o dimensionamento de todos os seus componentes: ventiladores, tubulação, dutos, difusores, serpentinas, compressores, entre outros. Portanto, é um cálculo que pode influenciar significativamente o custo inicial de investimento, custo operacional e consumo de energia, além do impacto no conforto térmico e produtividade dos ocupantes. Sendo assim, o cálculo de carga térmica deve descrever com precisão o edifício, com informações e características reais do projeto. A utilização de diversos fatores de segurança durante cada estágio do cálculo pode resultar em um valor irreal e superdimensionado do sistema, gerando custos adicionais (MENEZES, 2005) [1]. 
 A principal finalidade do sistema de ar-condicionado é proporcionar condições para o conforto térmico humano, condição da mente que manifesta a sua satisfação com o ambiente térmico (ASHRAE, 2010). Essa definição deixa em aberto o que se entende por “condição da mente” ou “satisfação”, mas corretamente enfatiza que o julgamento de conforto é um processo cognitivo que envolve muitos fatores influenciados por aspectos físicos, fisiológicos, psicológicos e outros processos. 
 Atividades metabólicas do corpo são transferidas ao meio externo na forma de calor, que deve ser continuamente dissipado para manter as temperaturas normais do organismo. Uma pessoa em repouso, realizando trabalho leve em um ambiente condicionado, elimina o calor gerado principalmente por convecção (por movimentação do ar ambiente) e por radiação (em função das superfícies circundantes a uma temperatura menor que a da superfície do corpo). Cada um destes mecanismos é responsável por 30% do calor removido, sendo os 40% restantes eliminados pela respiração e transpiração. 
 Tais porcentagens podem variar em função das condições ambientais ou do nível de atividade – por exemplo, para uma pessoa realizando um trabalho rigoroso, o mecanismo principal de liberação do calor será o da evaporação de suor (STOECKER; JONES, 1985) [1]. 
· O objeto de estudo para a carga térmica será o meu escritório de estudo e serviço em casa:
Breve descrição da área: 
 Parede externa voltada para o sudoeste e demais paredes internas; Construção de alvenaria simples, composto por tijolos e massa de cimento. Acabamento em reboco com revestimento em massa corrida e tinta látex; Pé direito simples. Cobertura feita por laje, com sótão acima desta e telhado de telha de barro com estrutura em madeira;
Piso sobre alicerce acabado com revestimento em porcelanato. 
Iluminação natural e artificial por meio de lâmpadas led. 
Ventilação natural e artificial por meio de ventilador; 
Área externa revestida por reboco com pintura em tinta látex. 
Sem carpete ou tapete;
Altura da base da janela até o chão, externamente, 2,50m, internamente 1,15m;
Parede externa voltada para sudoeste: Quarto 3,00m + 1,50m WC;
Parede interna: Quarto 4,50m + 3,00m + 2,50m closet + 2,00m WC;
Vitrô WC / Closet: 40cm * 60cm aço com 3 partes de vidro canelado / 60cm * 60cm alumínio com 03 partes de vidro canelado;
Janela Quarto: Veneziana 04 folhas com grade e vidro liso 1,00*1,50 
Abertura: 0,70 * 2,10 WC / 0,80 * 2,10 closet ;
Porta: 0,80 * 2,10 ;
Área total: 20,25m2 
 
 
 
 
 
 
 
· FONTES DE CARGA TÉRMICA 
 
01 Computador com dois monitores 75W + 80W + 80W. 
03 Lâmpada Led 9W (27W). 
Insuflação: 3m3/h pela janela, 2,25m3/h pelo vitrô e 14m3/h pela porta. 
Área Total: 20,25m2. 
Altura do piso ao teto: 3,00m 
Taxa de Ocupação: 20,25m2 (por pessoa) 
Número de Pessoas: 01 
Temperatura: 20ºC 
Tabela 1. Propriedades de materiais [2].
	Nome do Material 
	Espessura (cm) 
	Condutividade 
Térmica 
(W/mK) 
	Densidade 
Equivalente 
(kg/m3) 
	Calor 
Específico 
(kJ/kgK) 
	Resistência 
Térmica 
(m2K/W) 
	Argamassa de 
Reboco 
(2,5 cm) 
	2,5 
	1,15 
	2000 
	1,00 
	0,022 
	Concreto Maciço (5 cm) 
	5,0 
	1,75 
	2400 
	1,00 
	0,029 
	Tijolo Maciço (10 cm) 
	9,6 
	0,90 
	1764 
	0,920 
	0,106 
	Laje de Concreto (20 cm) 
	20,0 
	1,75 
	2200 
	1,00 
	0,114 
	Solo (45,7 cm) 
	45,7 
	0,87 
	1361 
	0,8373 
	0,528 
	Radier Concreto (10 cm) 
	10,0 
	1,75 
	2400 
	1,00 
	0,057 
	Piso Cerâmico (10mm) 
	1,0 
	0,90 
	1600 
	0,92 
	0,011 
 
 
 
 
 
Tabela 2. Carga Solar [5].
 
 
· CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DAS FONTES DE CALOR 
 
Taxa de Iluminação: 27W 
01 pessoa 85W (Carga Sensível: 65W / Carga Latente: 23W). 
01 Computador com dois monitores 75W + 80W + 80W. 
 
Infiltração e Ventilação 
Janela = (3m3/h)/m = 3*1,5 = 4,5m3/h 
Vitrô = (4,5m3/h)/m = 4,5*0,6 = 2,7m3/h 
Porta = 1350m3/h 
Pessoa não fumante = 650m3/h qS = Q * 0,29 * (Te - Ti) qS = (1350 + 4,5 + 2,7) * 0,29 * (23 – 20) = 1357,2 * 0,29 * 3 = 1180,76W 	qL = 583 * [ ( UE2 – UE1 ) * ρ * Q ] 	qL = 583* [ ( 0,011 – 0,008 ) * 1,1614 * 1357,2 ] = 2756,86W qS = Q * 0,29 * (Te - Ti) qS = 650 * 0,29 * (23 – 20) = 565,5W 	qL = 583 * [ ( UE2 – UE1 ) * ρ * Q ] 	qL = 583* [ ( 0,011 – 0,008 ) * 1,1614 * 650 ] = 1320,3W 
Insolação (Oeste) 
K = (510,8 + 514,0 + 520,3 + 510,8) / 4 = 2055,9 / 4 = 513,975 qI = K.A = 513,975 * (13,5+4,5) = 513,975 * 18 = 9251,55 W 
 
· CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA TOTAL 
 
A carga térmica total pode ser determinada pela seguinte expressão: qT = qC + qI + qIL + qP + qE + qIn + qV 
Sendo que: qT = Carga Térmica Total (W) qC = Calor total por condução e convecção (W) qI = Calor por Insolação (W). qIL = Calor emitido por iluminação (W). qP = Calor emitido por pessoas (W). qE = Calor emitido pelos equipamentos (W). qIn = Calor por infiltração (W). qV = Calor por ventilação (W). 
 
qT = qC + qI + qIL + qP + qE + 2756,86W + qV qT = 14473,12W + 9251,55W + 27W + 85W + 235W + 1320,3 + 0W qT = 25391,97W qt = 79730,79 BTU/h. 
 
 
 
 MEMORIAL DE CÁLCULO 
 
	Paredes 
	Área (m2) 
	Fator ‘U’ 
	qc 
Bruto 
	BTU 
Bruto 
	qc 
Efetivo 
	BTU 
Efetivo 
	
	Bruta 
	Abertura 
	Efetiva 
	
	
	
	
	
	Interna 01 
	13,50 
	1,68 
	11,82 
	0,537 
	1995,21 
	6264,97 
	1746,92 
	5485,33 
	Interna 02 
	9,00 
	0,00 
	9,00 
	0,537 
	1330,14 
	4176,64 
	1330,14 
	4176,64 
	Interna 03 
	7,50 
	1,68 
	5,82 
	0,537 
	1108,45 
	3480,54 
	860,16 
	2700,90 
	Interna 04 
	6,00 
	1,47 
	4,53 
	0,537 
	886,76 
	2784,43 
	669,50 
	2102,24 
	Interna 05 
	4,50 
	0,24 
	4,26 
	0,537 
	665,07 
	2088,32 
	629,60 
	1976,94 
	Interna 06 
	13,50 
	0,00 
	13,50 
	0,537 
	1995,21 
	6264,97 
	1995,21 
	6264,97 
	Externa 01 (Oeste) 
	4,50 
	0,36 
	4,14 
	0,537 
	678,37 
	2130,09 
	624,10 
	1959,68 
	Externa 02 (Oeste) 
	9,00 
	1,50 
	7,50 
	0,537 
	1356,74 
	4260,18 
	1130,62 
	3550,15 
	Laje entre 
Andares 
(sem insolação) 
	20,25 
	0,00 
	20,25 
	0,550 
	3063,10 
	9618,13 
	3063,10 
	9618,13 
	Piso 
	20,25 
	0,00 
	20,25 
	0,435 
	2424,07 
	7611,59 
	2424,07 
	7611,59 
	
	 
	
	15503,12 
	48679,86 
	14473,12 
	45446,57 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Ferreira, Fabiano D. e Marques, Tássia Helena T. Carga Térmica: princípios básicos. Disponível em < http://www.engenhariaearquitetura.com.br/2018/01/cargatermica-principios-basicos>. Acesso em 01 mar. 2021. 
TABELAS PARA CÁLCULO DE CARGA TÉRMICAMÉTODO CLTD/CLF. 
Disponível em 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2912167/mod_resource/content/1/TABELAS%20P
ARA%20C%C3%81LCULO%20DE%20CARGA%20T%C3%89RMICA.pdf>. Acesso em 01 mar. 2021 
CPL, Carvalho Projetos. Memória de Cálculo. Disponível em 
<https://docplayer.com.br/25272289-Memoria-de-calculo-calculo-de-carga-termica.html>. Acesso em 01 mar. 2021.
ABNT. NBR 6410/80. Acessado em março/2021. 
Anexos das Aulas 1 a 6.
Aulas práticas 1 a 4.
 
 
2 
 
9