predio pub manual ar condicionado[1]

8/14/2019 Predio Pub Manual Ar Condicionado[1]

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SISTEMAS DE AR CONDICIONADOE REFRIGERAO

PROCEL

PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAO DEENERGIA ELTRICA

Eng Srgio Meirelles Pena

1 Edio - JULHO/2002


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ELETROBRS/PROCEL CEPEL2

ndiceMDULO I - FUNDAMENTOS ......................................................... 6

1. INTRODUO ...........................................................................7

1.1.Climatizao Refrigerao Ventilao .......................... 7

1.2.Diagnstico Energtico ........................................................7

1.3.Medidas de Conservao de Energia (MCES) ....................8

2. FUNDAMENTOS .........................................................................8

2.1. UMA VISO DE CONJUNTO .................................................8

2.1.1. Uma instalao de pequeno/mdio porte ..........................................8

2.1.2. Uma instalao de mdio/grande porte .............................................10

2.2. CONCEITOS BSICOS ............................................................ 12

2.2.1. Temperatura .........................................................................................12

2.2.2. Calor Sensvel ........................................................................................13

2.2.3. Calor Latente ........................................................................................13

2.2.4. Umidade Relativa do Ar (UR) .................................................................142.2.5. Temperatura de Bulbo Seco do Ar ........................................................17

2.2.6. Temperatura de Bulbo mido do Ar .....................................................17

2.2.7. Entalpia .................................................................................................17

2.2.8. Carta Psicromtrica ..............................................................................17

2.2.9. Exerccios na Carta Psicromtrica .........................................................18

2.2.10. Ciclo Frigorfico por Compresso ..........................................................26

2.2.11. Coeficiente de Performance .................................................................30

2.2.12. EER ENERGY EFFICIENCY RATE (RAZO DE EFICINCIA ENERGTICA) .....31

2.2.13. EFICINCIA EM kW/TR..............................................................................32

2.2.14. TRANSMISSO DE CALOR MECANISMOS RADIAO- CONVECO CONDUO ..........................................................................................32


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2.3.CARGAS TRMICAS SOBRE UMA EDIFICAO ....................... 40

2.3.1. Fatores que influem sobre as Cargas Externas ....................................41

2.3.1.1. Radiao Solar atravs de Janelas ....................................................41

2.3.1.2. Ganhos por Conduo atravs de Paredes Externas e Telhados .......43

2.3.1.3. Ar de Ventilao...................................................................................45

2.3.1.4. Infiltrao .............................................................................................47

2.3.2. Fatores que influem sobre as Cargas Internas .....................................48

2.3.2.1. Ganhos por Conduo atravs de Vidros - Paredes Internas- Forros - Pisos.............................................................................................................48

2.3.2.2. Pessoas ................................................................................................50

2.3.2.3. Potncia dissipada por Equipamentos ...............................................512.3.2.4. Potncia dissipada por Iluminao.....................................................51

2.3.2.5. Perdas em Dutos ..................................................................................51

2.4. PLANILHA DE CARGA TRMICA .............................................. 53

2.5. CLASSIFICAES DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO EQUIPAMENTOS - ARRANJOS - DISTRIBUIO DE AR ..............56

2.5.1. Sistema de Expanso Direta .................................................................56

2.5.2. Sistema de Expanso Indireta ..............................................................612.5.2.1. Tudo gua ...........................................................................................61

2.5.2.2. Sistemas Ar gua ..............................................................................62

2.5.2.3. Sistemas Tudo Ar ..................................................................................63

2.5.2.3.1. Sistemas Multizona ...........................................................................63

2.5.2.3.2. Sistemas VAV ....................................................................................65

2.6.EQUIPAMENTOS DE AR CONDICIONADO E SEUS RENDIMENTOS

TPICOS .................................................................................. 66

BIBLIOGRAFIA:..............................................................................70

MDULO II - GERENCIAMENTO DO CONSUMO DE ENERGIA ELTRICA- MEDIDAS DE CONSERVAO DE ENERGIA (MCES) - DIAGNSTICOENERGTICO ............................................................................ 71


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1. INTRODUO ...........................................................................72

1.1.GERENCIAMENTO DO CONSUMO DE ENERGIA ....................72

1.2.DIAGNSTICO ENERGTICO .................................................72

2.0.MEDIDAS DE CONSERVAO DE ENERGIA (MCES) ..............722.1.MCES COM CUSTO ZERO ................................................... 73

2.1.1. Ajustes de registros (dampers) de tomada de ar exterior ...................73

2.1.2. Desligamento De Luzes.........................................................................75

2.1.3. Vazamento em Dutos ...........................................................................77

2.1.4. Desligamento de Sistemas de Exausto ..............................................77

2.1.5. Limpeza de Filtros .................................................................................77

2.1.6. Programao de Computadores Para Baixo Consumo ......................79

2.1.7. Ajustes de acionamentos .....................................................................79

2.1.8. Limpeza de Superfcies de Trocadores de Calor ..................................79

2.1.9. Ajustes de Termostatos ..........................................................................80

2.1.10. Ajustes de Vazo de Ar .........................................................................81

2.1.11. Manutenao Programada.................................................................82

2.1.12. Seminrio de Conservao de Energia ...............................................822.2. MCES COM BAIXO CUSTO..................................................82

2.2.1. Reduo de Infiltrao de Ar Externo. ..................................................82

2.2.2. Reclculo de Ocupao de Pessoal - Ar Exterior - Rebalanceamento 83

2.2.3. Isolamento Trmico em Dutos ...............................................................83

2.2.4. Isolamento de Tubos .............................................................................84

2.2.5. Desligamento de Sistemas X Instalaes de Sistemas Dedicados. .....84

2.2.6. Desligamento de Bombas de Circulao (BAG e BAC) e Torres deResfriamento .........................................................................................84

2.2.7. Segregao para rea de Fumantes ..................................................84

2.2.8. Recalibrar Controles ..............................................................................85

2.2.9. Instalar Barreiras ou Isolar Equipamentos .............................................85


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2.2.10. Reduzir Perdas em Circuitos de gua (Fase de Projeto ou Retrofit) .....85

2.2.11. Proteo de Vidros Cortinas, Filmes, Brises, Telas ...............................86

2.3. MEDIDAS COM CUSTOS DE MODERADOS A ALTOS REFORMAS(RETROFITS) ..........................................................................87

2.3.1. Impacto da Eficientizao da Iluminao sobre o Sistema de arCondicionado ......................................................................................87

2.3.2. Controle do Ar Exterior (Ventilao) pelo uso de Sensores de CO2 .......88

2.3.3. Isolamento Trmico em Coberturas ......................................................88

2.3.4. Uso de Motores Eficientes ......................................................................89

2.3.5. Uso de Variador de Freqncia ( VSDS) ...............................................91

2.3.6. Trocas de Centrais de gua Gelada ( CAG) ........................................92

3.0. SOFTWARES RELACIONADOS ESTIMATIVA DE CARGA TRMICAE SIMULAO PREDIAL ..........................................................96


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MDULO I - FUNDAMENTOS


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1. INTRODUO

1.1. Climatizao Refrigerao Ventilao

Climatizao - Trata o ar , ajustando sua temperatura em valores geralmente

acima de 20 o.C. Pode controlar alm da temperatura do ar no recinto, a pressointerna, a pureza do ar (filtragem) e sua umidade relativa.

A Climatizao pode ser utilizada com finalidades de conforto ambiental (como no

uso residencial, em escritrios, comrcio, etc.) ou Industrial, para controlar variveis

de processo (na indstria de tecelagem e grfica, controlando temperatura e

umidade) na indstria eletrnica, controlando temperatura, umidade, pureza do ar

e presso do recinto.

Refrigerao - Quando utilizando o ar como fluido para controle da temperatura,o ar resfriado a temperaturas prximas de 0 o.C, podendo chegar a temperaturas

abaixo de -10 C. Como aplicaes tpicas, o uso de Cmaras ou Balces Frigorficos.

Ventilao - Nesta aplicao, o ar introduzido num ambiente para controlar a

sua temperatura, limitado sempre em relao temperatura do ar exterior,removendo a energia trmica gerada no seu interior por pessoas , equipamentos,

etc. Neste caso, no h como controlar a temperatura a um valor fixo. A Ventilao

tambm usada para remover poluentes e odores.

1.2.Diagnstico Energtico

Um Diagnstico Energtico uma ferramenta utilizada para levantar e estimar comoe em que quantidades as diversas formas de energia esto sendo gastas numa

Edificao, em seus Sistemas (ar condicionado, iluminao, motorizao,

bombeamento, refrigerao, etc.) ou, em aplicaes Industriais, nos seus processos

(ar comprimido, vapor, bombeamento, etc.). Aps o levantamento, feito estudoque permite avaliar perdas (traduzido em consumo de kWh, demanda, etc.), seus

custos e indicar medidas corretivas, avaliar custos de investimentos nas modificaes(projetos, aquisio de equipamentos novos), calcular tempo de retorno dos

investimentos, visando orientar os gerentes do empreendimento na tomada dedecises.


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1.3.Medidas de Conservao de Energia (MCES)

So medidas que visam reduzir o consumo de energia, nas suas diversas formas

(eltrica, trmica, etc.). Podem ser extremamente simples como desligar lmpadas

e condicionadores de ar fora de horrio de uso, ou medidas mais complexas que

demandam clculos elaborados e investimentos, como a substituio de umacentral de resfriadores de gua gelada (CAG), com baixa eficincia, de um Sistema

de Ar Condicionado de um prdio.

2. FUNDAMENTOS

2.1. UMA VISO DE CONJUNTO

2.1.1. Uma instalao de pequeno/mdio porteInstalaes at 100 TR (este nmero limite pode variar). A instalao pode consistir

no uso de um ou mais condicionador unitrio tipo janela (Fig . 1), condicionadores

tipo split (Fig.2), ou num sistema um pouco mais complexo constitudo de

condicionadores tipo self contained(auto portante), rede de dutos para distribuio

do ar, torre de resfriamento, bomba de gua de condensao e respectivas

tubulaes (Fig 3).

Fig. 1


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Fig. 2- Split


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Fig. 3

2.1.2. Uma instalao de mdio/grande porte

Instalaes acima de 100 TR podem assumir diversas configuraes, mas a ttulode ilustrao, vamos apresentar os constituintes de um Sistema tpico de guagelada (expanso indireta) . Ver Fig 4A e 4 B

Fig. 4 A


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2.2.CONCEITOS BSICOS

2.2.1. Temperatura

A temperatura uma propriedade da matria. uma medida do nvel energtico

de um corpo. Uma alta temperatura um indicativo de alto nvel de energia docorpo. Diz-se neste caso, que o corpo est quente. J se demonstrou que atemperatura uma funo da energia cintica interna, sendo um ndice da

velocidade molecular. expressa em graus Celsius (C) , no sistema Internacional,Fahrenheit (F), e outras unidades.

A correspondncia entre as escalas Celsius e Fahrenheit, mostrada na Fig. 5, a

seguir:

Fig. 5

A expresso que correlaciona estas unidades dada por:

9

32

5

=FC


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A ttulo de ilustrao:

A gua a 100 C , corresponde a:

Fx 21232))5100(9( =+

Outra relao importante, de uso freqente, a que relaciona diferenciais de

temperaturas expressas em C com F, dado por:

9

)(

5

)( FTCT =

A tabela no.1, no Anexo , mostra a correspondncia entre estas temperaturas.

2.2.2. Calor Sensvel

Se tomarmos uma poro de uma matria, por exemplo gua na fase lquida atemperatura ambiente , digamos 25 C, por exemplo, e a aquecemos at 99 C a

uma presso atmosfrica normal (760 mm Hg), dizemos que introduzimos Calor

Sensvel .

Ento, toda vez que introduzimos (ou removemos) calor num corpo , variando sua

temperatura, sem contudo mudar de estado, dizemos que recebeu (ou perdeuCalor Sensvel).

2.2.3. Calor Latente

Se tomarmos a gua do exemplo acima, levarmos a 100 C (212 F), e presso

atmosfrica normal (760 mm Hg- 14,7 psia), e introduzirmos uma quantidade

adicional de calor, vamos observar que ter incio a mudana de fase, ou seja,

Vaporizao. Se medirmos a temperatura da gua durante toda a vaporizao,

veremos que a temperatura permanece a 100 C (212 F). Neste caso o calorintroduzido dito Calor Latente. Ver Figs. 6 e 7


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A umidade relativa do ar pode ser medida com auxlio de higrmetros, sendo que

os tcnicos de ar condicionado (A/C) usam mais comumente os psicrmetros (Fig.8).

Estes consistem basicamente de dois termmetros, um de bulbo seco e outro mido.

Com estas medidas, a umidade pode ser lida numa Carta Psicromtrica (Fig.9).

Fig. .8


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Fig. 9


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2.2.5. Temperatura de Bulbo Seco do Ar

a temperatura indicada para a mistura ar-vapor, por um termmetro comum. Esta

temperatura a mesma para ambos elementos da mistura, ou seja, do vapor e ar.

(Fig. 8).

2.2.6. Temperatura de Bulbo mido do Ar

Esta temperatura obtida por um termmetro similar ao mostrado na Fig.8, onde

seu bulbo envolto numa gaze molhada exposta a uma corrente de ar at que o

equilbrio da temperatura da mistura ar-vapor /bulbo seja obtida e a temperaturapare de baixar. Esta temperatura ser inferior de Bulbo Seco.

2.2.7. EntalpiaA Entalpia uma varivel termodinmica de posio ou de quantidade. De uma

maneira geral trabalha-se com diferenas de entalpias . Esta diferena corresponde

quantidade de calortrocado pelo ar (mistura ar- vapor), entre duas posies

.

2.2.8. Carta Psicromtrica

A Carta Psicromtrica um diagrama onde so representadas as propriedades

termodinmicas do ar (Ver Fig. 9).

As grandezas representadas neste diagrama so as seguintes:

Temperatura de bulbo seco BS- o.C ou F

Temperatura de bulbo mido BU- o.C ou F

Umidade relativa do ar (UR)- %

Umidade Absoluta do ar (W) lb vapor/lb ar seco, ou grains vapor/lb ar seco ougramas (g) vapor/ kg de ar seco.

1 lb = 0,454 kg

1 grain vapor = 1/7000 lb vapor


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1 g vapor =15,42 grains vapor

1 g vapor / kg ar seco = 1/7 grains vapor/ lb ar seco

Volume Especfico (v) m3

/kg ar ou ft3

de ar/ lb ar (o volume especfico o inversoda massa especfica).

Entalpia- (h, ou i)- BTU/ lb ar ou kcal/kg ar

A Fig. 10, a seguir , apresenta de forma esquemtica as principais linhas de uma

carta psicromtrica, com as respectivas grandezas termodinmicas:

Figura 10

2.2.9. Exerccios na Carta Psicromtrica

A) Na carta a seguir foi assinalado um ponto (1), com as seguintes caractersticas:

TBS 77 o. F h = 38,5 BTU/LB

TBU 75 o. F W= 127 gr/Lb ar

UR 90 % W= 0,018 Lb vapor/Lb ar seco


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1,08 = fator de converso

Qs= 1,08 X 1000X_(10) =10800_

Qs=10.800BTU/h

A expresso do Calor Sensvel em unidades mtricas:

Qs= 0,288 X m3/h X (t2-t1)

Sendo:

Qs = Calor Sensvel em kcal/h

m3/h = vazo em m3/ h

t2/t1 = temperaturas de sada e entrada em o. C

Ou com a expresso do Calor Total:

hcfmQt = ..5,4

Qt= 4,5X1000X(2,4) =10.800

Qt=10.800BTU/h

Comparando, vemos que Qs= Qt, j que s houve variao no calor sensvel, portanto

igual ao calor total.

C) UMIDIFICAO (OU DESUMIDIFICAO) S COM CALOR LATENTE (Fig. 11)

Uma vazo de 1000 ft3/min (c.f.m.) ar ser umidificada num duto por um umidificador

(s calor latente), conforme esquema, passando do ponto (2) ao ponto (3), segundoevoluo mostrada na carta psicromtrica:


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Fig. 12

1 - Indicar as condies iniciais e finais do ar , lidas na carta psicromtrica:

2 - Com a expresso a seguir, calcular a quantidade de calor latente acrescido ao

ar:

Ql= 0,67 X cfm X (w2-w1)

Sendo:

Ql = Calor latente trocado , em BTU/h

cfm = vazo em ps cbicos por minuto

w2, w1, umidades absolutas (grain/lb) , na sada e entrada do umidificador


Ql= 0,67 X 1000X_(62) =41540

INICIAL (2) FINAL (3) DIFERENABS ( F) 85 85 0BU ( F) 66 77 11W (GR/LB) 66 128 62W(LB/LB AR SECO) 0.0095 0.0182 0.0087h=(BTU/LB) 30.7 40.5 9.8V= (ft3/LB) 13.9 14.1 0.2


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Ql=41540BTU/h

A Expresso do Calor Latente em unidades mtricas:

Ql= 0,702 X m3/h X (w2-w1)

Sendo:

Ql = Calor latente em kcal/h

m3/h = vazo em m3/h

w2/w1 = umidades de sada e entrada em g/kg ar seco (gramas/quilograma ar

seco)

D) RESFRIAMENTO COM DESUMIDIFICAO EM UMA SERPENTINA (Fig.13)

Uma vazo de 1000 ft3/min (c.f.m.) ar ser resfriada e desumidificada numa

serpentina de um condicionador de ar, conforme esquema, passando do ponto (3)ao ponto (1), segundo evoluo mostrada na carta psicromtrica:

Fig.13


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1 - Indicar as condies iniciais e finais do ar , lidas na carta psicromtrica:

2 - Com a expresso a seguir, calcular a quantidade de calor sensvel removido do

ar:

Qs= 1,08 X cfm X (t3-t1)

Sendo:

Qs = Calor sensvel removido , em BTU/h

cfm = vazo em ps cbicos por minuto

t1, t3, temperaturas (o. C) , na sada e entrada da serpentina


Qs= 1,08 X 1000X(10) =10800

Qs=10.800BTU/h

3 - Com a expresso a seguir, calcular a quantidade de calor latente removido do

ar:

Ql= 0,67 X cfm X (w3-w1)

Sendo:

Ql = Calor latente trocado , em BTU/h

cfm = vazo em ps cbicos por minutow1, w3, umidades absolutas (grain/lb) , na sada e entrada da serpentina


Ql= 0,67 X 1000X(62) =41.540

Ql=41.540 BTU/h

INICIAL (3) FINAL (1) DIFERENABS ( F) 85 75 10BU ( F) 77 62.9 14.1

W (GR/LB) 128 66 62W(LB/LB AR SECO) 0.0182 0.0095 0.0087h=(BTU/LB) 40.5 28.3 12.2V= (ft3/LB) 14.1 13.4 0.7


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2.2.10. Ciclo Frigorfico por Compresso

A gua, com sabido, vaporiza a 100 C em presses normais. Existem fluidos

contudo, que vaporizam a temperaturas bem mais baixas. Estes fluidos so

chamados de Fluidos Refrigerantes, pois possuem caractersticas termodinmicas

especiais.

O Freon 22, vaporiza a 0 C quando recebendo calor e submetido a presso de 4

kg/cm2. Isto permite que este fluido, nesta temperatura, seja utilizado para remover

calor de substncias a temperaturas mais elevadas, como no resfriamento do Ar ou

gua numa instalao de Ar Condicionado.

Desta forma tornou-se possvel, atravs da compresso e expanso de fluidos

especiais, a obteno de baixas temperaturas e assim remover calor de uma fontequente.

A evoluo do Fluido Refrigerante num ciclo fechado chamada de Ciclo Frigorfico

por Compresso.

Os principais componentes (equipamentos) utilizados num Ciclo a Compressoesto mostrados na Fig.14, a seguir:


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Fig.14

A evoluo do fluido refrigerante pode ser representada graficamente num diagrama

chamado de Diagrama de Mollier, ilustrado esquematicamente, com suas principaislinhas e grandezas termodinmicas, na Fig. 15.

Fig. 15


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As Figuras de 16 a 23, a seguir, mostram cada fase do ciclo com os respectivos

balanos energticos : o calor removido no ciclo, atravs do Evaporador (serpentina);

a potncia requerida no acionador do Compressor; o calor removido no

Condensador e sua passagem na Vlvula de Expanso .

Evaporador Fig 16 Fig 17

Compresso Fig 18 Fig 19


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Condensao Fig 20 Fig 21

Expanso Fig 22 Fig 23


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A Fig. 25 a seguir, mostra os pontos envolvidos no conceito.

Fig. 25

2.2.12. EER ENERGY EFFICIENCY RATE (RAZO DE EFICINCIA ENERGTICA)

uma outra forma de indicar a eficincia de uma mquina frigorfica, relacionando

o Efeito Frigorfico (EF) (4-1) produzido e o Trabalho de Compresso (w) dispendido

(1-2).

dado pela expresso abaixo, sendo expressa em BTU/h / Watts:

A figura 26 abaixo , ilustra o significado da expresso:

Fig. 26

Watts

hBTU

w

EF

hh

hhEER

/

12

41==

=


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2.2.13. EFICINCIA EM kW/TR

Um forma bastante usual de indicar eficincia de um equipamento em kW/TR,

sendo o TR (Tonelada de Refrigerao) equivalente a 12 000 BTU/h. Neste caso,

estaramos relacionando o Trabalho de Compresso (em kW), com o Efeito Frigorifico

(em TRs).

Na Fig. 26, acima, seria dado pela relao:

Existe uma correlao entre o ndice EER e a eficincia expressa em kW/TR:

2.2.14. TRANSMISSO DE CALOR MECANISMOS RADIAO- CONVECO CONDUO

Embora a transmisso de calor possa se dar por um mecanismo ou pela

combinao de mais de um, cabe distinguir a forma em que isto ocorre e a forma

de calcular.

a) RADIAO Este mecanismo envolve a transferncia de energia radiante entredois corpos separados. Esta transferncia no requer um meio contnuo. propagada

por ondas, de todos os corpos, em todas as direes. proporcional rea, ao tipo

de superfcie e diferena de temperatura absoluta entre as superfcies.

Para exemplificar, imaginemos a energia do sol que penetra por uma janela, aquece

o piso, o qual ir irradiar seu calor para o ar ambiente, que se encontra a temperatura

inferior a do piso.

O fluxo trmico (taxa de calor transferido), dado pela equao abaixo:

EF

w

hh

hhTRkW =

=

41

12/

EERTRkW

12/ =

4)12.(.. TTA =


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Onde:

= fluxo trmico , em kcal/h ou BTU/h

A= rea da superfcie radiante ( m2, ou ft2)

= emissividade do corpo

= constante de Boltzman ( 5,669 W/m2. K ou BTU/h.ft2. K4)

T2,T1 Temperaturas absolutas da fonte quente e fria , em Kelvin

b) CONVECO A Conveco envolve transferncia de energia trmica dentro de

um fluido, atravs de uma ao de mistura. Pode ocorrer naturalmente por diferena

de densidade ou por interferncia de um agente externo (ventilador, bomba, etc.).A Fig. 27, a seguir, mostra um exemplo da transferncia por Conveco.

Fig. 27

A seguir, a equao de transferncia de calor:

Fig. 28


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O fluxo trmico dado pela expresso:

Onde:

= fluxo trmico em kcal/h ou BTU/h

A= rea da superfcie radiante (m2, ou ft2)

h= coeficiente de pelcula (em BTU/h.ft2. F ou kcal/h.m2. C)

T1, T2, temperaturas em F ou C

c) CONDUO Envolve a transferncia de energia entre as molculas dentro de

um corpo, por contato fsico. A transferncia pode ser alcanada pelo contato entredois corpos, podendo ser dois slidos, ou fluidos, ou um de cada . A conduo

dentro de um fluido concomitante com a transferncia por Conveco.

A Conduo atravs de um corpo depende da sua rea ( A), da resistncia trmica

oferecida pelo material do qual o corpo feito (r) ou falando de outra forma, da sua

condutibilidade trmica (k), da sua espessura (x), e da diferena de temperatura(T2-T1).

A resistncia oferecida pelo filme, ou seja, seu coeficiente de pelcula (h) devido a

transmisso por Conveco deve ser contabilizada.

Observando a Fig. 29, a seguir, vamos calcular o fluxo trmico atravs do corpo:

)21.(. TThA =


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Fig.29

Onde:

= fluxo trmico , em kcal/h ou BTU/h

A= rea da superfcie radiante (m2

, ou ft2

)

ho, hi= coeficientes de pelcula externo e interno (em BTU/h.ft2. F ou kcal/h.m2. C)

T1, T2,T3,T4- temperaturas em F ou C

X= espessura da parede

1- clculo do fluxo trmico entre 1 e 2:

da,

)21( TThoA

=

hoATT

.)21(

=


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da,


4-

da,

Se somarmos (T1-T2), (T2-T3) e (T3-T4), teremos:

Se fizermos:

Teremos:

Desta expresso, podemos observar:

O fluxo trmico proporcional a rea, ao diferencial de temperatura e ao coeficiente

U, chamado de coeficiente Global de Transmisso de Calor. Ele expresso em BTU/h.ft2.F ou kcal/h.m2. C, e est tabelado para diversos materiais. Ver tabela 2, no

Anexo.

Para paredes compostas, com materiais em srie, conforme desenho abaixo:

)32( TTx

k

A =

kA

xTT

.)32(

=

)43( TThiA

=

hiATT

.)43(

=

)11

(41hok

x

hiATT ++=

hok

x

hU

1

1

11++=

)41.(.. TTUA =


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Fig. 30

onde k1, k2,k3, k4, so os coeficientes de condutibilidade dos materiais.

O problema pode ser apresentado na forma de resistncias:

e:

, ,.. , etc.

vem:

logo:

vem:

13

3

2

2

1

1 111

hk

x

k

x

k

x

hoU ++++=

nrrrrR ++++= ...321

01

1

hr =

1

12 k

xr =

RU =1

RU

1=

nn hr

1=


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Exemplo 1:

A parede externa de uma casa constituida de tijolos de 10 cm (4 pol) de espessura

e de duas camadas de argamassa de 2,5 cm cada (1 pol), com 30 m2 de rea.

Imaginando-se que a temperatura interna de 24 C e a externa de 35 C,

calcular o fluxo trmico.

Fig. 31

A= 30 m2 = 30 X 10,76 ft2/m2= 322,8 ft2

TC= 35 24= 11 C TC /5=TF/9 11/5=T F/9

TF=19,8 F

U , da tabela, U= 0,53 BTU/h.ft2.F

Exemplo 2

Calcule o fluxo trmico atravs da laje de cobertura com 30 m2, sob diferencial detemperatura de 11 C, e constituda da seguinte forma:

)41.(. TtUA =

hBTUXX /33878,1953,08,322 ==


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Fig. 32

No anexo, vamos encontrar as resistncias oferecidas pelos filmes de ar (air film) ou

espaos de ar (air space).

he= filme externo (vero) r e = 0,25

h i filme interno parado- (still) horizontal descendente ri= 0,92

Espao de ar horizontal descendente vero 4 pol r3= 0,99

Computando as resistncias:

R= re+ r1+ r2+ ri+ r 3+ rI+ r4+ r i

Camada Material Espessura (mm-pol) K (BTU.pol/hft2.F)1 Isopor 25,4/1 0,252 Concreto 100/4 12,003 Ar 100/4

4 Fibra de vidro 25,4/1 0,25


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R = r e+ x1/ k1+ x 2/ k 2+ r I + r 3+ r I+ r 4+ ri

R= 0,25+ 1/0,25 + 4/12 + 0,92 + 0,99 + 0,92 + 1/0,25 + 0,92

R= 12,33U= 1/R U-1/12,33 = 0,081 BTU/h. ft 2.F

Calculando o fluxo trmico:

A= 30 m2 = 322,8 ft 2

T= 11 C T=19,8 F

A ttulo de exerccio, verifique a relao entre os fluxos trmicos e U , deste exemploe do anterior.

2.3.CARGAS TRMICAS SOBRE UMA EDIFICAO

Uma forma de classificar as cargas sobre uma edificao quanto a sua origem

externas ou internas. A figura 29 abaixo ilustra o fato.

Fig. 33

)41.(.. TTUA =

hBTUXX /31,5118,1908,08,322 ==


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Cargas externas so tipicamente aquelas provenientes da insolao atravs de

uma janela; diferena de temperatura exterior/interior atravs de parede externa;

admisso ou infiltraes de ar externo e outras.

Cargas internas so aquelas geradas no interior da edificao. Tipicamente, provmde pessoas, equipamentos, iluminao, recintos adjacentes sob temperaturas maiselevadas.

Vamos dar uma olhada nestas cargas.

2.3.1. Fatores que influem sobre as Cargas Externas

2.3.1.1. Radiao Solar atravs de Janelas

Uma vez que a Terra descreve uma rbita em torno do Sol e que nosso planeta

possui uma inclinao no seu eixo, a incidncia de energia solar varia de acordo

com a latitude, orientao da edificao e horrio, ao longo do dia.

As tabelas 3 mostram os valores da energia solar (BTU/h.ft-2) por rea de vidro, para

latitudes 0 , 20 e 40 , diferentes fachadas e horrios do dia, evidenciando avariao acima referida.

Por este fato, ao se fazer um estudo de localizao de uma edificao, de suma

importncia analisar a orientao das fachadas envidraadas.

Cabe observar que a energia solar incidente atravs dos vidros no se torna

integralmente em carga trmica instantnea. As lajes e paredes atingidas pela

energia radiante do Sol absorvem esta energia e a irradia parcialmente para o

ambiente. Existem metodologias que auxiliam no clculo da energia transferida

para o ambiente. A tabela 4 (A,B,C,D,E), no Anexo, extrada do Manual da Springer

Carrier, indica os fatores aplicveis, para uma determinada fachada, peso deconstruo e horrio.

Outros fatores que influenciam na energia transmitida pelos vidros, so funo das

caractersticas de vidro e a existncia de elementos de sombreamento (venezianas,

telas, toldos, brises, etc.). A tabela 4 F , do anexo, mostra como estes fatores

influenciam na radiao transmitida.


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A seguir faremos um exerccio aplicativo.

Calcular o ganho solar atravs das janelas de uma construo, com as seguintes

caractersticas:

Local Rio de Janeiro latitude 22 S ms dezembro rea de vidro comum (6 mm) 100 ft 2 (com esquadria de alumnio)

Fachada Oeste (W) 10 h e 16 h

Alternativa 1- sem veneziana

Alternativa 2- veneziana interna clara

Alternativa 3- veneziana externa clara

Peso mdio da construo 100 lb/ft 2

Soluo:

1- rea de vidro 100 ft2

2- Pico solar: da tabela 3 B, lat sul 20 , dezembro, oeste, temos o pico de 160 BTU/h.ft2

Do rodap da tabela , tomadas as correes de 17 % e 7 % para latitude Sul,

dezembro:

160 X 1,17X 1,07 = 200,3 BTU/h. ft 2

3-Fator de armazenamento (tab. 4)

Alt 1/3 (sem sombreamento, c/ venez ext) tab 4 B, lat Sul, oeste, 100 lb/ft 2

10 h _ 0,09

16 h _ 0,40


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Alt 2 (venez int clara ) tab 4A lat sul oeste 100 lb/ft 2

10 h_ 0,09

16 h_ 0,66

4- Correo para proteo (veneziana tab 4 F)

Vidro comum (6 mm)

S/ venez. _ 0,94

Venez int. clara _ 0,56

Venez externa _0,14

O quadro a seguir, sumariza os ganhos devido insolao, para os diversos horrios,e com elementos de proteo diversos:

Radiao atravs da Janela

2.3.1.2. Ganhos por Conduo atravs de Paredes Externas e Telhados

O ganho por Conduo influenciado pelo diferencial de temperaturas atravs daparede ou telhado, seu Coeficiente de Transmisso Global de Calor (U) e da rea

da superfcie.

A localizao da cidade da edificao influencia nas temperaturas externas

ambientes, acarretando maiores ou menores cargas por Conduo, atravs deparedes ou outros elementos externos da construo.

GanhoBTU/h.ft2

rea Ft 2 Correc

p/protec Tot BTU/h

200,3 100 10 h 0,09 0,94 169416 h 0,40 7531

200,3 100 10 h 0,09 0,56 100916 h 0,66 7403

200,3 100 10 h 0,09 0,14 25216 h 0,40 1121

Armazenamento

Alt 1S/venez

Alt 2 C/ven int

Alt 3C/ven ext


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Considerando que a temperatura externa varia ao longo do ano e do dia, a carga

trmica por Conduo atravs das paredes externas e telhados, no calculada

diretamente usando uma temperatura de Projeto fixa.

Numa metodologia utilizada (da Springer Carrier), foram desenvolvidos clculos detemperatura equivalente que consideram o regime transiente, do transporte atravsdas paredes /telhados, que podem ser usados nos clculos em questo, com as

devidas correes, para o correto diferencial de temperatura (externa/interna),fachada, latitude, ms, cor de parede e daily range.

A equao que calcula o fluxo trmico :

O diferencial T eq, obtido nas trs tabelas 5 A,B e C, da Springer Carrier (no Anexo).

A equao mais geral, para obter condies para latitudes e meses diferentes de

40 N, Julho, a seguinte:

onde:

teq=diferencial equivalente, para latitude, mes

tes=idem, para mesma parede ou telhado , em sombra, na hora, corrigido.

tem=idem, para mesma parede ou telhado , insolado, na hora, corrigido.

Rs=max ganho solar, para fachada em questo ou telhado, para mes e latitude.

Rm= max ganho solar, para fachada em questo ou telhado, para julho, 40 N.

Onde se fizerem necessrias correes para diferentes cores de paredes, as

expresses acima se transformam em:

TeqAU = ..

)( testemRm

Rstesteq +=


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Paredes claras (ou tetos)

Paredes mdias (ou tetos)

Cores claras: branco, creme, etc.

Cores mdias: verde claro, azul claro, etc.

Cores escuras: azul escuro, verde escuro, marrom escuro, etc.

2.3.1.3. Ar de Ventilao

O Ar de Ventilao assim chamado pois utilizado para renovar o ar interno, quevai sendo depreciado, seja pela queima no metabolismo humano (O2 CO2), seja

pela agregao de poluentes internos. A ABNT estabelece valores (tabela 6), para

se estimar as vazes de ar a serem adotadas num projeto de climatizao.

Este ar, que se encontra nas condies externas, ao ser admitido ir introduzir uma

carga trmica sobre o sistema (condicionador de ar). Condies termo- higromtricasforam estabelecidas pela ABNT, na tabela 7.

Condies de conforto para ambientes diversos (temperatura e umidade) so

estabelecidas pela ABNT, na tabela 8.

Uma vez calculada a sua taxa de admisso (vazo), e o salto entlpico (diferena

entre condio do ar exterior/ar interior), a carga trmica introduzida pode ser

estimada.

A seguir, faremos um exemplo ilustrativo.

Um pavimento de escritrio no Rio de janeiro, com 600 m2, e taxa de ocupaomdia de 6 m2/pessoa, dever admitir ar exterior atravs de seu sistema de ar

condicionado para efeito de renovao. Calcular qual a carga trmica sensvel,

latente e total, que incidir sobre o sistema.

testemtestemtesteq +=+= 45,055,0)(9,0

5,0

testemtestemtesteq +=+= 22,078,0)(9,07,0


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2.3.1.4. Infiltrao

O ar infiltrado num ambiente atravs de janelas , portas, frestas, outras aberturas ou

por efeito de exaustores, constitui-se numa carga para o ambiente e,

conseqentemente, para o sistema, j que o ar externo ir aquecer o ambiente

(vero). A carga ser proporcional a vazo de ar (rea da abertura e velocidade doar) e ao salto entlpico entre as condies externa/interna.

A tabela 9 fornece meios para estimar a quantidade de ar infiltrado. Eventualmente,

este valor ter que ser determinado por medies.

A exemplo do clculo de cargas trmicas, visto no pargrafo anterior (ar de

ventilao), com a vazo de ar infiltrado e as condies termo - higromtricas,

pode-se estimar a carga trmica devido ao Ar Infiltrado.

A carga a ser computada dever considerar situaes de projeto (1 e 2) e situao

efetivamente medida (3).

(1)- Caso o ar infiltrado (calculado) seja inferior vazo de ar de ventilao, apenas

esta carga ser computada, j que a pressurizao do recinto evitar a infiltrao.

(2)- Caso o ar infiltrado (calculado) seja superior vazo de ar de ventilao, a

diferena (infiltrado ventilao), ser computada a ttulo de carga de infiltrao.

(3)- Caso o ar infiltrado, seja efetivamente verificado (por medio), este valor dever

ser usado para base de clculo.

A seguir faremos um exemplo.

Uma loja de departamentos possui quatro portas de 1,80 m de largura, que

permanecem abertas durante o seu funcionamento. Sabendo-se que a ventilao(ar de renovao) foi dimensionada para 200 pessoas, calcular:

a) Ar de ventilao

b) Ar de infiltrao

c) Vazo efetiva para clculo de carga de ar infiltrado


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Soluo;

a) Ar de ventilao

Da tab. 6 ABNT, loja, recomenda-se 17 m3/h/pessoa.

17 x 200 pessoas = 3400 m3/h (2000 cfm)

b) Ar de infiltrao

Da tabela 9 da ABNT, porta de 1,80 m de largura, temos:

2000 m3/h x 4 = 8000 m3/h (4706 cfm)

c) Ar efetivamente infiltrado:

Considerando que o recinto ser pressurizado pelo sistema de ar condicionado,

teremos:

Ar infiltrado (calculado) Ar de ventilao (calculado)

4706 cfm 2000 cfm = 2706 cfm

Com esta vazo e os dados (BS, w, h) do ar exterior e interno, seguindo os clculos doexemplo anterior (Ar de ventilao), poderamos calcular a carga trmica devido

infiltrao.

2.3.2. Fatores que influem sobre as Cargas Internas

Cargas internas so aquelas geradas no interior do prdio, dentre outras, divisrias,

tetos, pisos ,pessoas, equipamentos , luzes, e perdas em dutos. A seguir estudaremoscada caso mais detalhadamente.

2.3.2.1. Ganhos por Conduo atravs de Vidros - Paredes Internas- Forros - Pisos

Este ganho proporcional a rea, ao Coeficiente U do elemento construtivo e ao

diferencial de temperaturas.


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Para o caso de vidros de janelas externas em paredes no insoladas , pode-se usar

o diferencial temperatura externa/interna.

No caso de paredes internas (divisrias), forros e pisos, usa-se o diferencial de

temperaturas dos ambientes.

A seguir, um exemplo.

Um escritrio em S. Paulo, tem uma rea de divisrias internas, calculada em 200

m2, adjacentes reas no condicionadas. Estimar a carga trmica atravs desta

divisria, sabendo-se que o Uda divisria de 0,36 BTU/h.ft2. F.

Soluo:

1- Condio interna para Escritrio (tab. 8)

24 C (75,2)

2- Condio das reas internas no climatizadas

As reas no climatizadas, por experincia, costumam ficar a 5C abaixo da

temperatura ambiente externa.

Para S. Paulo, da ABNT (tab. 7), temperatura externa de BS = 31 C (87,8 F)

Temperaturas das reas no condicionadas :

31 5 = 26 C (78,8 F)

3- Clculo da carga trmica

= A x U X t

A= 200 m2 x 10, 70 ft2/m2 = 2152 ft2

t= (78,8 - 75,2) = 3,6 F

= 2152 x 0,36 x 3,6 = 2789 BTU/h


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Em TR (toneladas de refrigerao)

1 TR = 12.000 BTU/h

448384 BTU/h = 37,36 TR

2.3.2.3. Potncia dissipada por Equipamentos

Equipamentos que dissipam calor diretamente para os ambientes condicionados,

devem ser contabilizados.

A tabela 11 no Anexo, da ABNT e outras fontes, apresentam valores listados paradissipao de equipamentos.

2.3.2.4. Potncia dissipada por Iluminao

Despeito de, na realidade, a dissipao pelos sistemas de iluminao para os

ambientes tambm estarem sujeitos ao armazenamento trmico pelas estruturasda edificao, em clculos estimativos, admite-se que todo o calor dissipado pelas

luminrias se tornam uma carga instantnea para o sistema de ar condicionado.

As tabelas da ABNT e Springer Carrier, tabelas 12 A e B no Anexo, estabelecem

critrios para clculo da energia dissipada por sistemas de iluminao. Caberiaressaltar, no entanto, que o melhor meio para calcular esta carga seria atravs do

levantamento na planta de iluminao. Os valores indicados na tabela da ABNT

correspondem a padres antigos, distantes em muitos casos de padres deiluminao eficiente. Valores mais atuais , podem estar na faixa de 20 w/m 2ou

cerca de 2 w/ft2. Tabelas com valores para iluminao eficiente so encontradasno Anexo.

2.3.2.5. Perdas em Dutos

As perdas em dutos , em geral, tem duas fontes: (1) quando vazando para ambiente

diferente daquele sob condicionamento ou (2), por passagem em reas nocondicionadas e quando no estiverem devidamente isolados.

No primeiro caso, a perda se d pois uma parcela adicional de ar ter que ser

condicionada para atender ao recinto. Este tipo de perda ocorre, em geral, pelo


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mal acabamento nas juntas dos dutos, devido equipamento inadequado ou

qualificao do duteiro. Estas perdas podem variar muito, sendo difceis de estimar,

podendo ser superior a 5 %. Caso o vazamento se d para o interior do ambiente

condicionado, a perda no ser computada.

No segundo caso (passagem por reas no condicionadas/duto mal isolado), asperdas so proporcionais a rea do trecho do duto passante em rea no

condicionada, o diferencial de temperatura interna/externa ao duto, a velocidadedo ar no duto e o coeficiente U do duto isolado. Estas perdas so relacionadas

(percentualmente) carga trmica do ambiente alvo do condicionamento, j que

esta carga e a vazo do duto esto intimamente relacionadas. O grfico da

Springer Carrier a seguir, indica os parmetros aqui mencionados.


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O exemplo, a seguir, mostra os passos a serem seguidos para o clculo em questo.

Uma rede de dutos no isolada , com 20 ft (6 m) de comprimento, passa sobre uma

rea no condicionada, que se encontra a 100 F (37,8 C). Conhecendo-se ainda

a velocidade do ar no duto, de 2000 ft/min (10 m/seg), a temperatura do suprimentodo ara de 60 F (15,6 C)e o ganho de calor sensvel no recinto de 1000.000 BTU/h,determinar o percentual adicional de calor ao recinto.

Soluo:

Diferena de temperatura ( ambiente duto) : 100 60 = 40 F

Da carta da Springer Carrier, com 100.000 BTU/h, duto no isolado, e 20 ft de

comprimento, o percentual adicional de : 4,5 %

Correo para a velocidade de 2000 ft/min e 40 F : 1,26

Percentual adicional: 4,5 x 1,26 = 5,7 %

Calor adicional :

0,057 x 100. 000BTU/h = 5780 BTU/h (aproximadamente 0,5 TR)

2.4. PLANILHA DE CARGA TRMICA

Os clculos de carga trmica, quando executados manualmente, so lanadosnuma planilha com aspecto similar apresentada a seguir. Os campos so

grupados de forma mais ou menos lgica, separando cargas sensveis e latentes,externas e internas, e clculos gerais de psicrometria. Ela sumariza os clculos

anteriormente vistos e apresenta os campos listados a seguir:

Bloco de Identificao

Identificao da edificao e do executante do clculo

Bloco das condies de Projeto

Condies de projeto (TBS/TBU/UR, etc.)


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Vazo de ar exterior

Vazo por infiltrao.

Bloco de Cargas Sensveis Externas e Internas

Vidros com ganho por radiao solar Paredes externas e telhados com ganhos por diferencial de temperatura(equivalente)

Ganhos internos por vidros, divisrias, forros, pisos. Ganhos por infiltrao de ar externo

Ganhos devido ocupao, equipamentos, iluminao e outros

Ganhos de calor em dutos

Ganhos de calor em motores de ventiladores dos condicionadores

Ganhos pelo ar de ventilao

Bloco de Cargas Latentes

Infiltrao, ocupao , outros, vapor , outros Perdas nos dutos

Ar de ventilao

Bloco de carga sobre a serpentina

Sensvel e latente

Bloco de Condies Psicromtricas

Ponto de orvalho Fator de calor sensvel

Vazo de ar insuflado Temperatura de mistura e de insuflamento


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Fig. 34Preparado por: Local:Conferido por: Endereo:Aprovado por: Obs.:

Item rea ou Ganho Solar ou Dif. de Fator BTU/Hora Estimativa Para:

Quantidade Temperatura Ms: Hora:Ganho Solar - Vidros Cond. T.S T.U UR% P.O gl/lb

Vidro sq ft x x x Ext.Vidro sq ft x x x Rec. ----Vidro sq ft x x x Dif. ---- ---- ----

Vidro sq ft x x x Ar Exterior - Ventilao

Ganho Solar e Transmisso - Paredes Externas e Cobertura Pes. x CFM/ps=L Parede sq ft x ( - ) x sq ft x CFM/ps=

O Parede sq ft x ( - ) x InfiltraoS Parede sq ft x ( - ) x P. Girat. pes.x CFM/pes=

N Parede sq ft x ( - ) x = CFMTeto sq ft x ( - ) x P. Aber. por.x CFM/port=Portas sq ft x ( - ) x = CFM

Transmisso por Paredes Internas e Teto Exaustores CFMVidro sq ft x ( - ) x Vos ft x CFM/ft =Vidro sq ft x ( - ) x = CFMDivisrias sq ft x ( - ) x CFM =

Divisrias sq ft x ( - ) x Ar Exterior Exigido: CFM

Teto sq ft x ( - ) x Ponto de Orvalho da Serpent. (PO)Piso sq ft x ( - ) x FCSE= CSER = ####

Infiltrao CFMx ( - ) x 1.08 CTER

Calor Interno P.O (Indicado) = FOcupao Pessoas x P.O (Selecionado) = F

Equipamentos Hp ou W x 3.4 Ar InsufladoLuz Watts x x 3.4 ( 1 - FB ) x ( FR -

Outros Ganhos - F P.O ) = F

Calor Sensvel do Recinto (CSR)

Ganhos de Calor nos Dutos % CSER #### CFM

Ganhos de Calor Dev. Hp Vent. % ( 1,08 x F )

Ar Ext. CFM x F x FB x 1.08 Temp. de Insuflamento e Mistura

Calor Sensvel Efetivo do Recinto (CSER) TES=TR F + ( CFMvent /

Calor Latente #DIV/0! CFM ins ) x ( TE F -Infiltrao CFMx gl/lb x 0.67 - TR F ) = #### FOcupao Pessoas x

Vapor lb/hr x 1000 Tins=P.O F + FB xOutros Ganhos x (TES #### F - P.O F ) =

Calor Latente do Recinto (CLR) = #### F

Perdas nos Dutos % NOTAS

Ar Ext. CFM x gl/lb x FB x 0.67Calor Latente Efetivo do Recinto (CLER)

Calor Total Efetivo do Recinto (CTER)

Carga de Ar Exterior Sobre a SerpentinaSensvel CFM x Fx (1- FB) x1,08Latente CFM x gl/lbx (1- FB) x0,67 FCER= Fator de Calor Sensvel do RecintoOutros Ganhos P.O = Ponto de Orvalho

TOTAL P. Girat. = Portas Giratrias

GRANDE TOTAL P. Abert. = Portas Abertas


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2.5. CLASSIFICAES DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO EQUIPAMENTOS - ARRANJOS - DISTRIBUIO DE AR

Uma maneira de classificar os sistemas de condicionamento quanto aos fluidos

utilizados para a remoo da carga trmica e arranjos dos equipamentos.

Uma classificao possvel a seguinte:

Expanso direta

Tudo gua

Ar - gua

Tudo ar

2.5.1. Sistema de Expanso Direta

Um sistema dito de Expanso Direta , quando o ar diretamente resfriado pelo

fluido refrigerante (freon).As aplicaes so as seguintes:

Instalaes de Pequenas e mdias capacidades, onde so usados:

Aparelhos de janela

Splits

Self contained

Resfriamento de lquidos (expanso indireta), para mdias e altas capacidades,

onde so usados chillers com compressores alternativos, centrfugos ou parafuso.


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CONDICIONADORES SPLIT 3 AT 50 TR

Fig. 35


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EXPANSO DIRETA SELF CONTAINED- 5 A 40 TR

CONDENSAO A GUA OU AR

Fig.36


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COMPRESSOR TIPO PARAFUSO

Fig.38

ROTOR DE COMPRESSOR TIPO CENTRFUGO

Fig.39


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2.5.2. Sistema de Expanso Indireta

Um sistema dito de Expanso Indireta, quando o fluido usado como refrigerante

do ar a gua. Esta , por sua vez, resfriada num circuito de compresso, por um

chiller.

Podem ser classificados em:

Tudo gua

Ar - gua

Tudo Ar

2.5.2.1. Tudo gua

assim dito, quando a gua distribuda para os recintos, onde passa nos

condicionadores de ar. Este condicionadores so chamados de Fan coil (ventilador-serpentina).

Aplicao:

prdios de salas onde custo de dutos se torna proibitivo. Ex: hotis, hospitais, escritrios,prdios profissionais.

Arranjos

duplo tuboquatro tubos

Fig. 40 Fan coil Fig. 41 Arranjo fan coil dois tubos


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Fig. 42 Arranjo fan coil - quatro tubos

2.5.2.2. Sistemas Ar gua

Aplicao:

prdios com grande nmero de salas, muitas internas. Ex : hotis, hospitais, etc..

Fig. 43 Sistema Ar - gua


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Fig.44 Fig.45

System Ar gua dutos e tubos Sistema Ar gua tubos

2.5.2.3. Sistemas Tudo Ar

assim dito, quando o ar distribudo diretamente para os recintos. Dentre outros,

esto os sistemas Multizona e os sistemas VAV.

2.5.2.3.1. Sistemas Multizona

Aplicao:Locais com espaos com mltiplas condies de operao e funo, requerendo

grandes flexibilidades de temperatura e umidade.

Requisitos para aplicao:

Vrios espaos a serem controlados individualmente. Ex .: Escolas, escritrios, etc.Prdios com fachadas mltiplas e diferentes caractersticas de cargas internas.Combinao de amplas reas internas com pequenos espaos na periferia.

reas com espaos internos com diferentes caractersticas de cargas (estdio de TV,Rdio, etc.).

Ambientes tpicos para uso com Sistemas Multizona


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Fig.46

Fig 47

Equipamento Multizona- Arranjo de dutos (cmaras)


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2.5.2.3.2. Sistemas VAV

A sigla VAV, significa Volume de Ar Varivel. Estes sistemas abrigam, via de regra,

alm de caixas reguladoras de vazo, chamadas caixas VAV, controles de

freqncia nos acionadores dos ventiladores .

Aplicao:Sistemas com cargas internas variveis, que requeiram controle de temperatura

fixo. Ex.: Prdios de escritrios com diferentes fachadas e horrios de funcionamento

flexveis.

Vantagens:

Reduo na carga de refrigerao, pela reduo nos volumes de ar resfriado.

Reduo da carga trmica, pela admisso de maiores parcelas de ar exterior emestaes amenas.Controle individual de temperatura, pelo controle de vazo de ar em caixas VAV,

para diferentes recintos.

Fig. 48


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Abaixo, uma caixa VAV

Fig.49

2.6.EQUIPAMENTOS DE AR CONDICIONADO E SEUS RENDIMENTOSTPICOS

Conforme foi visto no pargrafo 2.2.11,12,13, o rendimento de uma equipamento

pode ser expresso atravs de seu COP, seu EER ou em kw/TR.

O rendimento atravs do ndice EER, expresso em BTU/h / watts, representando a

relao entre o efeito til e a quantidade de trabalho utilizado para produzi-lo.

A relao entre o EER e seu correspondente em kw/TR :

A seguir, listamos algumas tabelas com valores tpicos, para diversos tipos de

equipamentos. conveniente lembrar contudo, que estes valores so apenas

para referncia, devendo ser obtidos junto aos fabricantes, no caso de uso emestudos de casos reais. Outros valores, padres de equipamentos eficientes, esto

includos no Anexo.

EERTR

kw 12=


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BIBLIOGRAFIA:

Dossat, Roy- Principles of Refrigeration

Marques , Iomar- Termodinmica Tcnica

Buffalo Forge, Fan Engineering

Carrier, System Design Manual

Trane, Reciprocating Refrigeration

ABNT, NBR 6401

ANS, ASHRAE STANDARD 100 1995

ENERGY STAR BUILDING MANUAL U.S. E.P.A.


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MDULO II - GERENCIAMENTO DOCONSUMO DE ENERGIA ELTRICA -

MEDIDAS DE CONSERVAO DEENERGIA (MCES) - DIAGNSTICO

ENERGTICO


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com o objetivo de reduzir o consumo de energia eltrica, sem contudo, burlar leis,

normas de projeto ou outros dispositivos que regulamentem questes ocupacionais,

operacionais, etc.

Estas medidas podem ser divididas em trs nveis ,por critrios de custos deimplantao:

MCES com custo zero

MCES com baixos custos

MCES com custos significativos

2.1.MCES COM CUSTO ZERO

2.1.1. Ajustes de registros (dampers) de tomada de ar exterior

Cargas excessivas de ar exterior (Fig. 1), levam a consumos acima do normal, jque gasta uma quantidade extra de energia para resfriar aquela quantidade de

ar. . No Mdulo I, vimos como avaliar as quantidades de ar requerido por critrio de

Ventilao. O que excede o especificado EXCESSO e deve ser ajustado.

Fig.1


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A medio do ar efetivamente tomado, deve ser feita com um anemmetro como

aquele mostrado a seguir:

Fig. 2

Uma vez calculada a vazo e respectiva Carga Trmica (BTU/h), pode-se chegar a

um consumo de kwh e R$.

A seguir um exemplo.

No Mdulo I, pargrafo 2.3.1.3, calculou-se o ar de ventilao para um escritrio.Determinou-se o nmero de ocupantes (100 pessoas) e a carga trmica respectivapara o ar de renovao (1470 ft3/min e 99.225 BTU/h).

Considerando-se que o gerente de manuteno mediu, na tomada de ar exterior

uma vazo de 1800 Ft3/min (cfm), calcular o consumo em excesso.

O ar em excesso corresponde a :

(1800 1470) cfm= 330 cfm

Proporcionalmente, a 99225 BTU/h, estes 330 cfm, correspondem a uma cargatrmica de :

(330/1470) X 99225 = 22.275 BTU/h


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Agora calcularemos o consumo em kwh e R$:

Admitindo-se-

O escritrio opera 22 dias/ms, 10 h/dia, 12 meses

A eficincia do equipamento (chiller antigo) de 1,3 kw/TR, ou 1,3 kwh/TRh

A tarifa mdia de energia de R$ 0,07/kwh:

22.275 BTU/h X 12 meses X 22 d/ms X 10 h/dia = 58.806.000 BTU/h

Sendo 1TR = 12000 BTU/h , vem 1 TRh = 12.000 BTU

58.806.000BTU/h / 12000 BTU/h= 4900 TRh

Assim, a despesa em excesso ser:

4900 TRh X 1,3 kwh/TRh X R$ 0,07/kwh = R$ 445,94 ( /ano)

Sobre o clculo acima, algumas consideraes devem ser feitas.

1-A carga trmica foi estimada em cima de condies extremas, sendo que para

clculo mais exato, deveria ter sido feito um clculo que considerasse as variaesde temperatura ao longo dos meses e horas do dia.

2-A eficincia do chiller, foi de uma mquina j obsoleta, devendo-se observar a

mquina de cada caso, tarifas etc.

2.1.2. Desligamento De LuzesA iluminao tem dois impactos na conta de luz: 1) o consumo de luz propriamentedito e 2) a carga trmica (a energia dissipada) sobre o equipamento de remoo

de calor, seja um self, split ou chiller.

Neste segundo caso, observa-se que luzes acesas desnecessariamente ou

iluminao superdimensionada (no eficientizada), acarretaro um excesso de


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carga sobre os equipamentos de A/C.

O exemplo a seguir , tornar mais claro o assunto.

Um prdio com 5 andares e 600 m2/andar, tem uma taxa mdia de iluminao de20 w/m2. Estimou-se que cerca de 70 % da iluminao poderia ser desligada., noperodo ps - expediente, de 18 s 22 h Pergunta-se qual o ganho que se estima

com o desligamento da iluminao, sobre a operao do sistema de A/C.

A rea iluminada de :

600 m2 X 5 = 3000 m2

A carga trmica, devido iluminao por conseguinte seria de:

20 w/m2 X 3000 m2 X 0,7= 42.000w = 142.800 BTU/h = 11,9 TR

Com os parmetros a seguir:

Eficincia do chiller : 0,8 kw/TR (= 0,8 kwh/TRh)

Horas em operao: 12 m X 22 d/ms X 4 h/dia= 1.056 h

Tarifa : R$ 0,07/kwh

O custo do consumo evitado seria:

11,9 TR X 1.056 h = 12.566 TRh

12.566 TRh X 0,8 kwh/TRh X R$ 0,07/kwh = R$ 703,00

este custo evitado, poderia somar o custo de operao das BAGS, BACS e Torres de

resfriamento, que poderiam ser desligadas.


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2.1.3. Vazamento em Dutos

A utilizao de mo -de -obra inadequada na fabricao de dutos de sistemas de

ar condicionado, com juntas e acabamentos de baixa qualidade, ou a existncia

de aberturas indesejveis em dutos, vai permitir a perda de quantidades expressivas

de ar tratado (resfriado e desumidificado), obrigando os equipamentos afuncionarem em sobrecarga. O resultado direto que uma quantidade extra deenergia eltrica ser dispendida, na proporo da vazo de ar perdido. A estimativa

destas perdas difcil podendo ser, s vezes, levantada (aproximadamente), pela

diferena entre o ar insuflado e o ar retornado (a menos do ar exfiltrado).

Recomenda-se, portanto, a utilizao de duteiros experientes, seja na execuode obras novas ou de reformas.

2.1.4. Desligamento de Sistemas de Exausto

Sistemas de exausto, que exaurem ar tratado, devem ser desligados quando suafuno for dispensvel. Por exemplo, sistemas que operam fazendo exausto de

cozinhas, lanchonetes, condicionadas ou interligadas a restaurantes condicionados.

2.1.5. Limpeza de Filtros

Filtros obstrudos (Fig. 3) acarretam aumento no consumo de energia eltrica, j que

o motor do ventilador obrigado a trabalhar contra um acrscimo de presso.

Fig.3


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Recomenda-se que a perda de presso nos filtros seja controlada por manmetros,

tipo coluna dgua, procedendo-se a limpeza ou troca dos filtros (descartveis),

quando atingida a perda mxima recomendada pelo fabricante. Estas perda,

em geral, expressa em mm CA (milmetros de coluna dgua) ou polegada de CA,

ou Pa (Pascal), ou outras unidades de presso.

As perdas de energia podem ser estimadas conforme a seguir.

750

.PDmW=

onde :

W= kW potncia

m=vazo em massa (l/s)

PD= Presso diferencial kPA (quilo Pascal)

Verificou-se que uma instalao de A/C, tem seus FACS operando com 230.000 m3/

h, com filtros sujos durante trs perodos de 1 ms por ano. Estimar as perdas emenergia eltrica.

750

.PDmW=

PD = 10 mmCA = 0,1 kPa

m= 230.000 m3/h X 1000 l/m3 x 3600 s/h = 63888 l/s

W = 63 888 X 0,1/750 = 8,51 kw

Consumo anual:

3 meses x 22 dias x 10 h/dia x 8,51 kW = 5622 kwh/ano

Despesa:

1 kwh @ R$ 0,10

5622 kWh x R$ 0,10 = R$562,20/ano


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2.1.6. Programao de Computadores Para Baixo Consumo

Computadores pessoais antigos (PCS), incluindo monitor e a CPU, podem dissipar

at 200 watts. Os mais modernos, possuem a capacidade de serem programados

para desligar seus monitores (e at o disco rgido), se permanecerem inoperantes

aps um perodo de tempo (ajustvel). Nesta configurao, passam a consumirapenas poucos watts (cerca de 10 w,ou menos). fcil calcular a economia alcanvel com uma simples medida de programar

um PC, j que raramente estes so operados em tempo integral.

2.1.7. Ajustes de acionamentos

Freqentemente, encontram-se motores de ventiladores com sua correiaspatinando. Este deslizamento, produz uma perda de energia considervel.

Recomenda-se nestes casos seu ajuste (tensionamento).

Outra alternativa a troca de correias tipo V por correias sncronas (dentadas).

Correias tipo V, possuem eficincia tpica de 90 a 95 %, enquanto as dentadas

oferecem eficincias na faixa de 97 a 99 %. A diferena na eficincia (e preo),

retorna na forma de economia de energia.

2.1.8. Limpeza de Superfcies de Trocadores de Calor

Serpentinas com seus tubos (parte interna) e alhetamento obstrudo ou trocadoresdo tipo casco e tubo, com seus tubos sujos, acarretam perdas de bombeamento,

j que ventiladores ou bombas tero que trabalhar mais para fornecer a mesmavazo. Como no caso de filtros sujos, a perda de energia, ser proporcional s

perdas de carga adicionais (sujo limpo).


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Para o caso, a medida simples: ajustar o termostato para 24 C.

No caso de medidas destinadas a economizar energia, sempre pode-se recorrer a

uma subida no set point, mantendo-o dentro do permitido por Norma.

A conservao dos instrumentos tambm fundamental, j que instrumentos emmau estado de conservao daro leituras erradas. O exemplo a seguir ilustra

como um termostato pode mascarar seu set point (Fig. 6)

Fig.6

2.1.10. Ajustes de Vazo de Ar

Freqentemente, aps um longo tempo de operao de uma instalao , ela seencontra funcionando fora de seus parmetros de projeto.

Uma avaliao da carga trmica, em funo da reduo de pessoal, modificaes

da finalidade do uso de ambientes (que funcionavam coma altas cargas e agoraforam reduzidas), traz surpresas, podendo em alguns casos permitir um

rebalanceamento das vazes, com reduo no consumo de energia de FACS,

chillers e bombeamento.

As redues alcanveis somente podem ser avaliadas caso a caso e aps um

levantamento criterioso.


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2.1.11. Manutenao Programada

A elaborao de Programas de Manuteno, baseado em um Manual, em que

so previstos todos os servios em cada equipamento, freqncias, set points,

contribui no s para reduzir o consumo (filtros sujos, serpentinas obstrudas, correias

frouxas, etc), como para reduzir ou impedir paradas no desejadas deequipamentos.

Estes manuais devem compreender, pelo menos:

. Plantas e fluxogramas dos sistemas.

. Desenhos dos principais equipamentos

. Desenhos de Eltrica

. Lista de componentes reserva, com suas especificaes. Set points para controles (chillers, de ambiente, etc)

. Freqncias de ajustes ou trocas de componentes

2.1.12. Seminrio de Conservao de Energia

Acreditamos que ser de grande valia um seminrio, com todos os funcionriosda empresa, desde o pessoal executivo , de apoio at o pessoal de Manuteno,

baseado no que est sendo exposto neste Curso, e adequando a rea de alcance,

responsabilidade, atuao e linguagem.

2.2.MCES COM BAIXO CUSTO

2.2.1. Reduo de Infiltrao de Ar Externo.

A infiltrao de ar externo, como j foi visto no Mdulo I , traz uma carga trmicaindesejvel para o sistema , onerando a conta de luz do usurio.

As fontes podem ser, janelas (esquadr ias) mal ajus tadas, portas abertas

continuamente ou no (comunicando com a rua ou ambientes no condicionados).

Quanto s janelas, devem ser mantidas fechadas e ter seus ajustes s esquadrias

verificados .

Portas que do acesso a ambientes no condicionados (garagens internas por

exemplo), devem ser mantidas fechadas, por molas ou outros sistemas.


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Portas com acesso rua, devem possuir sistema de fechamento automtico (mola

ou eletrnico) ou quando isto no for possvel , o uso de cortinas de ar pode ser

vantajoso.

2.2.2. Reclculo de Ocupao de Pessoal - Ar Exterior - Rebalanceamento

Uma instalao antiga, com um projeto baseado numa ocupao do prdio

diferente da atual, dever ser avaliada quanto s novas destinaes das reas,

cargas de equipamentos originais (equipamentos de escritrios) e nmero de

pessoas.

Uma rea originalmente destinada a pessoal e que virou um depsito, ter suas

taxas de ar de ventilao reduzidas.

Uma rea que originalmente era um laboratrio com exaustores e se tornou uma

rea de escritrio, poder igualmente ter sua carga de equipamentos e ventilaoreduzidas.

Esta avaliao poder indicar uma reduo na vazo de ar exterior (ventilao) ,

ou a necessidade de rebalancear o sistema de distribuio de ar (dutos),

remanejando vazes de regies com superavit para regies com deficit,

melhorando assim as condies de conforto e reduzindo as reclamaes dosocupantes.

A reduo de ar exterior, atravs de medio e atuao no damper da tomada

de ar, trar uma reduo no consumo de energia.

2.2.3. Isolamento Trmico em Dutos

J vimos no Mdulo I, que dutos mal isolados, passando sobre reas no

condicionadas, acarretam perdas considerveis, onerando a carga trmica dosistema e, por conseguinte, aumentando a conta de energia. Aprendemos l,tambm como calcular estas perdas.

Em geral, os custos para isolar dutos so bem inferiores s perdas ocasionadas pela

ausncia do isolamento.


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Via de regra, para condies de conforto em ar condicionado, mantas ou placas

de 25 mm de espessura de isolamento a base de l de vidro (Dutover, ou similar),

isopor incombustvel, ou outros materiais , so suficientes.

2.2.4. Isolamento de Tubos

Pelos mesmos motivos acima, tubulaes devem estar devidamente isoladas,

evitando perdas energticas e danos provocados por condensao (tubo

pingando) sobre equipamentos, mobilirio, etc.

2.2.5. Desligamento de Sistemas X Instalaes de Sistemas Dedicados.

Sistemas que operam 24 horas por dia, devem ter sistemas dedicados. Exemplos

so centrais telefnicas ou de computadores, que via de regra operamcontinuamente, porm podero obrigar grandes sistemas (grandes CAGs) a

trabalharem em faixas de baixo rendimento, exclusivamente para atend-los. Assim,

os equipamentos de maior porte seriam desligados, ficando em operao apenas

aqueles dedicados (de menor capacidade).

2.2.6. Desligamento de Bombas de Circulao (BAG e BAC) e Torres deResfriamento

Equipamentos que operem desnecessariamente, devero ser desligados.Tipicamente, quando em baixa carga trmica (inverno ou noite), as bombas degua gelada (BAG) ou de gua de condensao (CAC) e respectivas Torres, podem

ser desligadas. Isto pode ser feito manualmente, mas preferencialmente por sistema

de controle capaz de sentir a carga reduzida.

conveniente lembrar que o consumo de bombas e torres na instalao expressivo.

Para um clculo expedito, pode-se usar a potncia de placa dos motores e o

tempo que podero permanecer desligadas.

2.2.7. Segregao para rea de Fumantes

Pelas taxas de ar de renovao estabelecidas por norma percebe-se a sobrecarga

que o projeto requer para rea em que sejam admitidos fumantes.

No caso de escritrios os valores estabelecidos podem ser 20 % superiores. Como


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estas sobrecargas se refletem no consumo de energia, sugere-se que sejam criadas

reas especficas para fumantes. Desta forma, e dotando-se e de exausto o local,

conseguem-se redues expressivas nas vazes de ar de renovao ,

conseqentemente reduzindo o consumo de energia.

2.2.8. Recalibrar Controles

Uma vez pronta a instalao de A/C de um prdio, aps decorridos alguns anos,

dificilmente o responsvel pelo sistema de A/C ir lembrar-se da calibrao dos

instrumentos de controle

Controles descalibrados (termostatos, umidostatos), alm de complicarem a tarefa

do pessoal de Manuteno (as temperaturas , umidades, ajustadas nos instrumentos

no coincidem com as efetivamente medidas), tendem a produzir aumento noconsumo (resfriamento ou umidade abaixo do set point desnecessrio).

Chillers com desajustes de subresfriamento ou superaquecimento, so bonsexemplos de efeito nocivo sobre o consumo energtico.

2.2.9. Instalar Barreiras ou Isolar Equipamentos

Equipamentos que so geradores de grande dissipao trmica mas que no

necessitam de trabalhar em temperaturas controladas (baixas), devem ser removidosdo ambiente condicionado, providenciando ventilao adequada para o mesmo.

Equipamentos de copas (geladeiras, fornos), transformadores, motores, em

equipamentos condicionados, so exemplos tpicos.

Com as dissipaes calculadas, ser fcil avaliar o consumo em kwh (e R$)

despendido no equipamento de condicionamento.

2.2.10. Reduzir Perdas em Circuitos de gua (Fase de Projeto ou Retrofit)

Filtros com crivos de mesh (furao ) maior; tubulao com traado mais suave

(menor quantidade de curvas), trocando cotovelos de 90 de raio curto por raio

longo; dimetros para velocidades adequadas; uso de vlvulas adequadas (globo

para regulagem de vazo e gaveta para bloqueio). Por isso, o traado de uma


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tubulao deve ser produto de um estudo criterioso, no devendo ser feito por

pessoa inexperiente.

bom lembrar que as perdas de energia so diretamente proporcionais s perdas

de carga nas tubulaes, isto , se acrescermos as perdas de carga na tubulaoem 20 % desnecessariamente, as perdas no consumo sero tambm aumentadasem 20 %.

2.2.11. Proteo de Vidros Cortinas, Filmes, Brises, Telas

O uso de vidros especiais; pelculas especiais aplicadas sobre os vidros comuns; o

uso de cortinas internas com cores claras; o uso de brises, reduzem

consideravelmente a radiao solar direta sobre os recintos condicionados, reduzindo

consequentemente o impacto sobre os sistema de A/C.

A tabela a seguir, mostra a carga trmica incidente num recinto , cujas janelas estoprotegidas , alternativamente, por trs tipos de elementos de proteo:

Sem veneziana

Com veneziana interna

Com veneziana externa

Entre o projeto sem veneziana e com veneziana externa h uma reduo superior

a 6 vezes (s 16 h) na carga trmica do recinto. Da recomenda-se , sempre quepossvel , o uso destes elementos de proteo, na arquitetura do prdio. As venezianas

devem ser de cores claras, preferencialmente.

GanhoBTU/h.ft2

rea Ft 2 Correcp/protec

Tot BTU/h

200,3 100 10 h 0,09 0,94 169416 h 0,40 7531

200,3 100 10 h 0,09 0,56 100916 h 0,66 7403

200,3 100 10 h 0,09 0,14 25216 h 0.40 1121

Armazenamento

Alt 1S/venez

Alt 2 C/ven int

Alt 3C/ven ext


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2.3. MEDIDAS COM CUSTOS DE MODERADOS A ALTOS REFORMAS(RETROFITS)

2.3.1. Impacto da Eficientizao da Iluminao sobre o Sistema de arCondicionado

A eficientizao da iluminao de um prdio trs por si o benefcio da reduo daconta de energia eltrica. Como bnus, reduz o consumo do sistema de Ar

Condicionado, j que a dissipao trmica da iluminao foi reduzida.

Adicionalmente, se pretender trocar os chillers, teremos ainda uma reduo no

tamanho deste equipamento e conseqentemente no custo inicial. A seguir faremos

um exerccio para demonstrar estas afirmativas.

Exemplo:

Imaginemos que um prdio com 9300 m2 (100.000 ft2) possua um sistema deiluminao que vai ser eficientizada, passando de uma taxa mdia de 33 w/m2 (3

w/ft2) para 21 w/m2 (2 w/ft2). Calcular as economias obtidas.

Tempo de operao:

10 h/dia x 22 dias /ms x 12 meses/ano= 2640 horas

Reduo no consumo de iluminao:

(33 21) w/m2X 9300 m2 X 2640 h/ano = 294.624.000 wh = 294.624 kwh/ano

Equivalente em TRh (carga trmica acumulada):

1 w = 3,4 BTU/h

1 TR = 12000 BTU/h

ento:

294.624 kwh = 84.704 TRh

Se considerarmos que a eficincia de um chiller novo de 0,6 kwh/TRh:


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pela introduo de materiais isolantes trmicos com alta Resistncia trmica

(baixo U).

Em prdios novos ou em reforma , adicionar placas (tipicamente com 50 mm de

espessura) de isopor incombustvel, adicionar vermiculita argamassa da laje soboas prticas. Onde existir um entreforro, outras opes podem ser adotadas, taiscomo , aplicao de mantas de fibra de vidro ou jato de espumas a base de

uretano ou fibra de vidro, sobre a laje.

Apenas a ttulo de exemplo , duas situaes:

Uma laje de 10 cm de espessura (4 pol) de concreto , sem ou com revestimento de

5 cm (2 pol) de isopor :

Calculemos as resistncias (R) destes conjuntos:

R da laje sem isopor:

R = ((1/12) X 4 pol) + 0,25 + 0,92 = 1,5 da , U = 0,66

R da laje com isopor:

R= (( 1/12)X 4 pol) + ((1/0,25) X 2 pol) + 0,25 + 0,92 = 9,5 , da, U= 0,10

Observa-se que a conduo (o ganho) de calor para uma mesma rea de laje

tem uma relao de quase 7 vezes entre lajes sem isolamento e com isolamento.

Outras tcnicas construtivas , como a proviso de espaos de ar (entreforros), nacobertura tambm contribuem para redues considerveis na carga trmica,

com conseqentes redues no consumo de energia.

2.3.4. Uso de Motores Eficientes

O Sistema de A/C utiliza uma quantidade de motores apreciveis: bombas , torresde resfriamento, unidades ventiladoras (fan coils) , etc.

Dependendo da potncia (e idade), Os rendimentos tpicos dos motores podem


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variar na faixa de 75 a 95 %, sendo os 5 a 25 % restantes perdidos internamente no

motor.

Motores mais eficientes, so projetados para converter uma quantia de energia

eltrica maior em trabalho. Instalando motores bem dimensionados e mais eficientes,estaremos consumindo menos energia.

Na tabela a seguir, uma comparao entre motores Padro e de Alto Rendimento

Em ocasies de troca de motores, principalmente aqueles de grandes potncias e

que operam continuamente, deve-se considerar a possibilidade de adquirir motoresde Alto Rendimento.

A ttulo de estimativa, tomando um motor de 100 HP, que roda continuamente:

Por definio:

Para uma mesma Potncia de sada de 100 HP, temos:

HP Efic. Motor Padro Efic Alto de Rendimento5 83.3 89.5

7.5 85.2 91.710 86.0 91.715 86.3 92.420 88.3 93.030 89.5 93.640 90.3 94.150 91.0 94.560 91.7 95.075 91.6 95.4

100 92.1 95.4

PotEntrada

PotSada=

xTempoARPad

PotSaidaDifConsumo )11

(

=


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Para funcionamento contnuo em 1 ano: 8760 h

E sendo: 1 HP= 745 w

Vem:

Dif Consumo = 24.511.298 Wh = 24.511 kWh

A R$ 0,10/kwh, vem reduo de R$ 2451,00 /ano

Com esta reduo no consumo, pode-se calcular o tempo de retorno do

investimento (troca de motor no eficiente, por outro eficiente).

2.3.5. Uso de Variador de Freqncia ( VSDS)

Os Variadores de Freqncia so dispositivos eletrnicos, que atuam sobre a

freqncia da corrente dos motores, variando sua rotao.

Considerando que ventiladores , bombas e outras mquinas rotativas nem sempreoperam a plena carga (sua vazo varia), e que as formas de variar as vazes via

de regra so obtidas atravs de estrangulamento (fechamento de vlvulas edampers), isto introduzia perdas considerveis de energia.

Considerando ainda que as vazes so linearmente relacionadas com a rotao

(da bomba ou ventilador), a utilizao de VSDS, introduz a possibilidade de ajustar

a vazo sem introduzir perdas, alterando a rotao do equipamento.

oportuno lembrar , que a relao de potncias varia com o cubo da variao darotao. Isto significa que reduzindo a vazo (atuando na rotao), o consumo

cair em relao cbica.

8760)954.0

1

921.0

1(74500 xWDifConsumo =

RPMbRPMacfmbcfma

3)(RPMb

RPMa

HPb

HPa


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Estudos (nos EUA) tm mostrado que o uso destes dispositivos podem economizar

at 52 % de energia.

Abaixo, uma tabela com custo instalado (nos EUA) de VSDS para diversas potncias:

Em Ar Condicionado atualmente, os sistemas VAV (Volume Varivel) e de

bombeamento, j aplicam largamente estes dispositivos.

2.3.6. Trocas de Centrais de gua Gelada ( CAG)

O momento da troca dos resfriadores (chillers), um momento que deve ser motivode estudos detalhados.

Em geral, equipamentos com mais de 20 anos, merecem ser considerados, uma

vez que j apresentam grau de obsolescncia razovel e , em geral, um nvel de

desgaste aprecivel (controles, compressores, tubos de trocadores, etc).

Necessriamente, no se deve fazer a troca por um de mesma capacidade. Em

geral, os chillers encontram-se superdimensionados. Recomenda-se fazer umestudo minucioso, visando verificar as possibilidades de reduo de carga trmica,

considerando todas as oportunidades aqui estudadas anteriormente. bom lembrarque s o chiller, ter um custo inicial de cerca de U$ 450,00/TR, sem falar nos outros

equipamentos. Uma reduo de 50 TR, numa grande instalao representar, por

baixo, U$22.500,00 (R$56.250,00).

Depois, de recalculada a carga trmica da instalao, com todas as reduespossveis, provvel que de sada se obtenha uma reduo no tamanho da novamquina. Deve-se ento, levantar informaes dos custos operacionais dos

equipamentos existentes, isto , seu histrico de manuteno (custos anuais comtrocas de componentes), prever trocas futuras previsveis (compressores,

condensadores, etc) e medir sua performance (kW/TR). Em seguida, mediante

HP Custo Instalado U$5 297510 357530 722550 11100

100 19400


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consulta aos fabricantes e de posse de uma Especificao Tcnica , obtem-se

dados tcnicos (performance) e custos de novos equipamentos.

Ento, teremos em mos os elementos necessrios para fazer uma anlise tcnico

econmica criteriosa, para balizar a virtual substituio.

Outro aspecto a considerar, so os refrigerantes utilizados nas mquinas.

Considerando as restries que vem sendo impostas pelo Protocolo de Montreal epelo CONAMA, os Refrigerantes R-11 e R-12 devero ser substitudos a curto prazo

pelos HCFC-123 e HFC-134 a, respectivamente. Estes refrigerantes so largamente

usados em equipamentos de grande porte.

A Resoluo CONAMA 267 de 14 /09/2000, em funo do Protocolo de Montreal, faz

restries srias ao uso do R-11 e R-12, tendo ficado suas importaes restritasa

partir de janeiro de 2001.

Seria bom lembrar, que estes novos refrigerantes possuem eficincia termodinmica

inferior aos antigos, porm a modificao se faz em funo dos problemas verificadosna camada de Oznio.

A seguir uma tabela resumida com as datas previstas para proibio dos CFCs

* Usado em equipamentos unitrios.

Em funo das restries impostas para uso de R-11 e R-12, e no caso de

equipamentos mais novos (cerca de 10 anos), poder ser mais vantajosoexecutar o retrofit do equipamento em vez de adquirir novos equipamentos. O

retrofit pode envolver a troca de rotores, gaxetas ou mesmo do compressor. Cabe

lembrar, que um estudo de reduo de cargas trmicas seria aconselhvel, tambm

neste caso, j que uma reduo de capacidade do equipamento (retrofit), poder

Phase Out Refrigerante Ao

1996 R11, R12, R500 Extingue a produo. Equipamentos

no mais fabricados2010 HCFC 22 * Pra a fabricao de equipamentos.2020 HCFC 22 Pra a fabricao do refrigerante2020 HCFC 123 Pra a fabricao de equipamentos.2030 HCFC 123 Pra a fabricao do refrigerante


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ocorrer. Desta forma, poderamos garantir que, ao final de redues de cargas da

instalao e do retrofit, o equipamento continuaria a atender plenamente.

A seguir, apresentamos o estudo de um caso tpico de anlise tcnico-econmica,

para substituio de chillers.

Exemplo:

Numa empresa foi constatada a degradao e obsolescncia de seus resfriadores

(com cerca de 25 anos). Considera-se a substituio dos mesmos e foi feito um

estudo tcnico-econmico em cima dos nmeros a seguir.

Capacidade Instalada: 640 TR (4 x 160 TR)

TRh calculada por ano : 1.136.083 TRh


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Custos Iniciais de Reposio :

4 resfriadores alternativos ( Instalados) R$ 475.680,00 ( Alt 1)

4resfriadores parafuso ( instalados)- R$ 565.920,00 ( Alt 2)

Tarifa de E.E. R$0,118 /kWh

Performance dos resfriadores kW/TR

Existente 1,3

Alternativo 0,95

Parafuso- 0,74

Custos Operacionais ( kWh/R$)

Energia Eltrica:

Existente 1.476.907 174.275.13

Compressor Alternativo 1.079.278 127.354.00

Compressor Parafuso 840.701 99.202.76

Manuteno ( R$)- 1 a 5 anos e 6 a 20 anos

Existente 39.000.00 14.498.00


Compressor Parafuso 14.573.00 14.573.00


96/96

Custo Operacional Total (R$) 1 a 5 anos e 6 a 20 anos

Existente 213.275.00 189.223.00


Compressor Parafuso 113.375.00 113.

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