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Segunda, 23 Janeiro 2017 16:13

Condicionamento ambiental com o uso de radiação

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Este sistema, por reaproveitar com eficiência a radiação perdida nas UTAs (unidades de tratamento de ar), representa um avanço sobre os sistemas convencionais. Com este aproveitamento, requer menor VAI (vazão de ar insuflado). No Brasil aplicamos o sistema, com sucesso, no ano de 1999/2000. Nos EEUU o sistema  tomou força  a partir do ano de 2007.

Os ERs (elementos radiantes)  absorvem a maior parte do CSI (calor sensível interno) e a parcela  de VAI  remove o CLI (calor latente interno) e parte do CSI, pois está com baixos graus de temperatura e de umidade absoluta.

A VAI pode ser ≥ a VAE (vazão de ar externo), dependendo dos parâmetros estabelecidos pelo engenheiro. Estes parâmetros  definirão a eficiência do sistema e refletem  maior ou menor custo de implantação e a grandeza  do benefício.

Para a escolha dos parâmetros, considerar que o rendimento de um elemento radiante metálico é dado pela equação → ta (temperatura do ambiente) – [( tea (temperatura de entrada de água) + tsa (temperatura de saída da água)) / 2], sendo t em °C.

Resultados superiores a 9°C indicam uma boa eficiência; 9ºC ou abaixo indicam eficiência ruim, provocando o uso de maior quantidade de ER’s e maior custo de implantação.

Para definir a TO (temperatura de orvalho) de projeto,  fixa-se ta com TBS (temperatura de bulbo seco) em 24°C e  40% ≤ UR (umidade relativa) ≤ 60%. Para tea acresce-se 1°C a 2°C na TO, dependendo da eficiência do sistema de automação. Usa-se tsa entre 2° 3°C acima da tea, dependendo do projeto.

Com UAVAI < UA sala obtém-se  Vazão, TBS e TBU da VAI em função do CLI a remover. A combinação adequada destes parâmetros garante a melhor eficiência do sistema. O sistema de automação e o sistema mecânico devem ser projetados para que a tea  flutue de acordo com as variações da TO do local impedindo a condensação.

Os ERs devem remover 60% ou mais da CSI e os TRs (tetos metálicos radiantes) devem ocupar no mínimo 50% da área do forro sob pena do sistema  tornar-se  inadequado, com a convecção sobrepondo-se à radiação e o edifício, então,  sofrerá resfriamento sem controle.

Para um bom resultado os TRs devem cobrir de 50 a 75% da área total do forro (25% são para outras utilidades) e a VAI calculada  deve ser a mínima  necessária para remover o CLI do ambiente. Variações para menor devem ser estudadas pois o sistema pode perder a capacidade de desumidificação em ambientes com variações de fluxo de CLI, como, por exemplo, salas grandes de reunião, cafeterias, repouso e enfermarias etc.

Aplicações para o sistema radiante

Em princípio para ambientes onde o CSI é predominante sobre o CLI. Como edifícios de escritórios, data centers, ambientes com grandes áreas envidraçadas, entre outros.

Em hospitais, nos leitos, o fancolete é eliminado, reduzindo a IH (ASHRAE 2011 - Handbook HVAC Applications). Via de regra apresenta boa solução para patrimônios tombados. Soluções combinadas com TR e VRP (vigas radiantes passivas) são muito eficientes.

Em sistemas de aquecimento a água que alimenta os ERs deve estar a temperatura inferior à do corpo humano (± 33°C) para não haver inversão do fluxo de calor do corpo quente para corpo frio. Com o menor gradiente de temperatura perdida tem-se sensação de aquecimento.

Para aquecimento e resfriamento simultâneos no mesmo ambiente, duas malhas hidráulicas devem ser instaladas. Nos dias frios a malha próxima da janela recebe água quente e a malha do centro recebe água gelada.

Benefícios com relação ao projeto convencional

- Redução de potência elétrica instalada,

- Redução da cota vertical do entre forro,

- Redução das áreas de casas de máquinas,

- Redução das operações de manutenção e peças sobressalentes (por exemplo: padronização e redução quantitativa de UTAs),

- Conforto térmico-acústico sem fluxos sensíveis de ar e NRC ≥ 0,7,

- Menor tráfego de microorganismos transportados pelo fluxo de ar.

Como exemplo, poderíamos citar um edifício com 20 pavimentos de 1000 m² com total de CSI a remover = 1.600.000 w

Energia elétrica:

a) O sistema convencional necessita de VAI 110 m³/s a 11°C com motor consumindo 88 kw;

b) O Sistema radiante requer VAI 27,6 m³/s a 11 °C e 143,5 m³/s de vazão de água;

c) No total irá consumir 54,5 Kw representando 38% de redução.

Espaços ocupados no entre forro, por pavimento:

- Sistema convencional com duto de 100 x 70 cm: cota do forro 80 cm;

- Sistema radiante com duto de 100 x 18 cm: cota do forro 30 cm, que abriga também a  hidráulica;

- Sistema convencional altura total de 20 pavimentos = 80 metros;

- Sistema radiante com altura total de 20 pavimentos = 70 metros;

- Pode-se  escolher entre dois benefícios:

a) 2000 m² a mais para locação nos dois  pavimentos adicionados;

b) redução de 10 metros na altura com redução dos custos civis.

Custos de implantação

Os custos podem ser diferentes dependendo dos objetivos: menor cota do entre forro necessitará mais ERs ou TRs refletindo maior custo e o inverso também é verdadeiro. A planejada redução da quantidade de UTAs também reflete no menor custo de implantação, manutenção e operação.

De qualquer forma, três itens devem sempre ser levados em conta: sistemas  mecânico, hidráulico e elétrico; sistema  de automação; e tipo de forro.

Importante: Todos os sistemas compreendem CAG e sistemas independentes estão excluídos.

Os valores representam o desembolso do contratante pelo sistema completo.

Para empreendimentos em início de concepção arquitetônica, os  trabalhos de concepção do projeto quando realizados  com o arquiteto  resultará no maior benefício com o menor custo.

Fenômenos e controles das variáveis

a)Formação do fenômeno da radiação

Antes do ER se tornar radiante ocorre  a transmissão de calor por convecção.   A água gelada que esfria  o ER  o torna  um corpo radiante receptor de ondas eletromagnéticas  propagadas em linha reta a partir do corpo emissor (corpo quente). A velocidade da água pelos tubos deve obedecer um valor mínimo para atingir o regime de transição ( conf. Reynolds) : em tubos de 12 mm  a v mínima é 0,28 m/s .

Em  uma só  placa de 1000 x 1000 , com Tea entre 10ºC a 15°C para atingir essa meta ,  várias placas devem ser interligadas em série  ( p. ex.: tubo alimentação+mangueira+placa+mangueira+placa+mangueira+placa+mangueira+tubo de retorno formam circuito de três placas em série) e  a vazão somada de cada placa resulta na  velocidade mínima exigida.  Este cálculo delimita o número mínimo da  série.

O  máximo de TRs em série  é limitado pela velocidade excessiva que  gera ruídos.

b)  Monitoração da TO e controle da tea

Com a monitoração da flutuação da TO o sistema de automação resultará em  tea? TO.

c) Tempo de formação de filme de vapor.

Ambiente com 1 pax/6m², 50% de TRs ativas o vapor liberado será de 0,0026 ml/cm²/pess. Com a eventual parada da UTA, o filme formado será imperceptível. Seriam necessárias 38 pessoas, o que é improvável, para atingir espessura de 0,1 ml.

Produtos ERs disponíveis no mercado a) TR ou  Placas de TR: placas metálicas com espaço de 0,7 mm industrialmente adequadas com perfis de alumínio e tubos de cobre por onde corre a água gelada.

b) Vigas radiantes

b.1)Passivas VRP (vigas radiantes passivas): trocadores de calor constituídos por aletas de alumínio e  tubo de cobre. O tubo atravessa as aletas que são paralelas e espaçadas de 4 a 5 mm.

Como todo ER há sempre dois fenômenos combinados: a radiação (já descrita) e a convecção quando o fluxo de ar tem forma giratória elíptica, ascendendo, quente, por caminho externo paralelo à projeção da VRP . No topo da VRP, o ar quente é atraído para a região fria das aletas e , resfriado, cai  pela região central da VRP. Baixas Tea refletem 75% absorvidos por radiação e 25% por convecção. Aplicações com VRP a 15 metros de altura apresentam eficácia normal. Aplicações industriais que requeiram grande remoção de CSI podem prever água gelada a temperaturas muito abaixo do TO; nesses casos, calhas coletoras de condensado são utilizadas.

b.2 )Ativas VRA (vigas radiantes ativas): São VRPs com duto para a VAI,  e fluxo de ar contrário provocando indução no ar quente da sala. São mais eficientes do que as VRP.

Limitações: colocados em grandes alturas podem provocar a indução na  massa de ar  que  pode estar acima das fontes quentes, perdendo  eficiência.

c) Tubos de material plástico transmissor de calor: malha constituída por tubos capilares de polietileno  que recebem uma argamassa de gesso. Essas malhas provocam radiação em paredes, pisos, tetos de gesso, tetos metálicos ou outro material adequado. É uma solução  suscetível a danos, perfurações indevidas e acidentes.

d)Placas de gesso radiante com perfis metálicos: os perfis de alumínio, já com os tubos de cobre, são fixados na laje e nivelados a laser, recebem placas de gesso especial que suportam  contrações pelo trabalho quente-frio. Estas placas são fixadas nos perfis através de grampos especiais. Sistema aplicado em São Paulo ( o gesso foi exigido pelo proprietário), apresenta  custo de implantação  alto, pois todos os componentes foram  importados.

Sistemas e produtos complementares

Sistema de produção de frio ( CAG)

a)Convencional: resfriadores em paralelo com saída de água a 5º C ou 6°C para UTA's e transformando a  tea para  ≥ 10°C antes da alimentação das ER's.

b)Especial: UTAs e ERs necessitando Tea diferentes pressupõem o uso de resfriadores dedicados em série ou paralelo. Avaliações devem ser feitas quanto a: Intercambiabilidade dos resfriadores em caso de parada de um deles para manutenção; uso de resfriador reserva; bombas e prumadas dedicadas cada qual com dois tubos; preservação dos ERs quanto a sujidades.

Sistema de combate a incêndio

Alguns países já  aplicam soluções com a combinação dos dois sistemas.

Sistema hidráulico e de automação

Malha hidráulica: rede com no máximo 700 m², contém um grupo de ERs ou TRs com um exclusivo controle da Tea , com válvula  PID e autoridade comprovada. Aplica-se a cada condômino de edifício de escritórios, monousuários, área de leitos hospitalares etc.

Nesta malha são inseridos sub ramais cada qual com  válvula de duas vias, floating, para diferenciar temperatura nas diferentes salas. Estas V2V comandam a atuação dos inversores de frequência das bombas dedicadas para os ERs.

Sistema de distribuição de ar

A VAI deve ser constante e não variável. Para ambientes onde a CLI é variável (salas de reuniões, cafeterias, enfermarias, sala de repouso hospitalar) deve-se prever dispositivos de controle de latente variável para não prejudicar o resto do sistema.

Difusores : evitar o efeito Coanda pois a  perda  é de 3% a 5 % da eficiência dos ERs.

Sistemas acústicos aplicados em TRs

Placas lisas provocam reverberação dos sons. Deve-se usar  placas perfuradas com mantas absorvedoras  sobre elas para obter o NRC requerido. Transmissão de ruídos ou conversas de uma sala para outra contígua podem ser eliminados com TR concebida em trabalho conjunto com engenheiros acústicos (case Petrobras  Rio).

Fabricação dos TRs

As perfurações das placas devem apresentar áreas livres que não prejudiquem a rigidez da peça. Estas placas, em aço, devem ter  espessura mínima de 0,7 mm para que não apresentem vincos quando do processo de industrialização. Em hospitais ou ambientes que necessitem processo severo de higienização as placas devem ser lisas, brancas e com arremates especiais nas suas junções .

Mangueiras para conexão das PAs em série

Tubos com elastômeros providos de engate rápido com anel de dupla vedação recapeados com malha de aço trançado para proteção mecânica ou de fagulhas e respingos de solda. O comprimento deve ser suficiente para, quando da basculação das TRs , permitir fácil  acesso ao vão do entre forro sem haver desconexão e purga  da água.

Quando usados para aquecimento devem ser conforme DIN 4227/28/29, impermeabilidade ao oxigênio (Oxystop) não permitindo migração de bolhas de ar. Para resfriamento não necessitam ser Oxystop.

Operação DRY - UP

Pré-operação, meia hora antes do expediente para rebaixamento da TO. No RJ e SP encontra-se   TO entre 16ºC e 18°C pela manhã, antes da operação do sistema. A UTA, sozinha, tem dificuldade para obter a TO de projeto. A operação combinada com os ERs  será mais eficiente porém deve-se controlar a condensação.  

Proteção do sistema radiante  quando instalado próximo a aberturas externas

Para evitar condensação  nosERs  deve-se considerar duas plausíveis situações:

a) Acessos normais permitindo baixo fluxo de ar úmido (janelas basculantes, ou portas de dimensões normais , portas automáticas em aeroportos , shoppings  e outros :  usar cortinas com ar frio e seco, com  fluxo de insuflação vertical.

b) Acessos com alto  e constante fluxo de ar úmido (praças ou passeios cobertos que abriguem lojas, agências bancárias, revistarias , cafés etc.), com grandes aberturas para o ambiente externo (veículos com acesso  por cancela). Como o ar seco é mais pesado que o ar úmido este  trafega pelo alto, rente a tetos e lajes . Difusores de alta indução podem apresentar problemas de condensação nas suas partes metálicas: pode-se usar forro perfurado formando colchão de ar seco (VentilatedChilledRadiantCeiling).

Purgas na linha hidráulica devem ser feitam para a isenção de bolhas de ar, com verificações  comTermovisor. Em adequação de layouts apresentam menor retrabalho que VAVs ou VRFs: deve-se efetuar somente novas inserções de V2V (que tem bitolas pequenas e o serviço é rápido) em salas novas. Praticamente não há retrabalho nos dutos e TRs pois a VAI e TRs juntas estão bem distribuídas no ambiente (85% a 90 % da área).

Manutenção e operação

Para rede hidráulica é praticamente inexistente pois a malha é fechada e não apresenta peças móveis. As UTAs são em tamanho e quantidades menores. A equipe de operação deve ser treinada na prática assim como deveria  ser feito para qualquer sistema.

Alexandre Alberico, engenheiro formado pela FEI em 1976 <Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.;

Projetos com participação direta do autor: Torre Pedroso I.T.Ohtake (SP-ano 2000), Torre F. Lima I.T.O. (SP-2001), Banco J. Safra -Casablanca (SP-2002), Hospital D. Pazzanese (SP-2003), EDISE 6°Pav  Pb (RJ -2004), Ed.Sta Catarina (SP 2004), Inst. do Câncer (SP-2005), Ed.ICON (SP 2006), D.C. Heating&Cooling (SP-2007), EDISE -subsolos Pb ( RJ-2009), Mc Graw Hill TFL ( SP-2014), BNDES-Prédio Anexo (RJ-2015) Projetos com apoio do autor: Ed. Sede Pb Vitória (ES-2006), EDISE  Pb 22 pavimentos (RJ-2014), Laboratório L'Oreal -Ilha do Fundão (RJ-2014) Mais informações sobre radiação ou dúvidas e esclarecimentos: http://doas-radiant.psu.edu/panels.html///http://doas-radiant.psu.edu/leed.html http://doas.psu.edu/doas.html///http://doas-radiant.psu.edu/

 

Nesta época do ano, quando o calor começa a aumentar, muitos consumidores que não possuem ar-condicionado correm para as lojas procurando soluções rápidas para se refrescar. 

A procura por climatizadores e condicionadores de ar portáteisé grande por serem equipamentos que não necessitam de instalação. Afinal, janeiro é o mês mais difícil de conseguir uma vaguinha na agenda dos instaladores.

Mas é muito comum recebermos comentários aqui no blog de pessoas que confundem ar-condicionado (condicionador de ar) portátil com climatizador de ar. A semelhança no nome dos equipamentos existe, e muitos ainda são parecidos no design, o que provoca a dúvida em muitas pessoas. Porém, assim como o preço, o funcionamento dos dois também é muito diferente. Vamos explicar.

Climatizador de ar

O climatizador nada mais é do que um ventilador que ajuda a umidificar o ambiente. Sua função é reduzir a sensação de calorno local através da circulação do ar e da evaporação da água, quando ela é inserida em seu reservatório. Se não for feito o abastecimento de água antes do uso, ele funcionará como um circulador de ar comum.

As principais vantagens do climatizador é que não é necessário isolar o ambiente para ligá-lo; ele melhora a qualidade do ar; consome menos energia do que o ar-condicionado; é ecologicamente mais correto, pois não agride o meio ambiente; é leve e pode ser levado para qualquer lugar.

Porém, são indicados apenas para ambientes pequenos e regiões não muito quentes e úmidas. Não substituem o ar-condicionado, pois eles apenas ventilam e umidificam, não refrigeram o local.

Ar-condicionado portátil

O ar-condicionado portátil possui a mesma funcionalidade dos aparelhos de janela e Split, ou seja, ele retira o ar quente do ambiente e o devolve gelado. É ideal para ambiente pequenos e para quem não tem onde instalar outro tipo de ar-condicionado.

O ar portátil vem com uma tubulação desmontável acoplada, que deve ser colocada em uma janela, porta ou em um furo na parede, para a saída do ar quente. Além disso, ele possui um reservatório para a água condensada.

As vantagens em relação ao ar-condicionado Janela ou Split é que ele não precisa de instalação e pode ser levado de um cômodo para outro e também em viagens. E a principal desvantagem é o consumo de energia, que é maior em relação a outros tipos de ar-condicionado e climatizadores de ar.

Você já se deu conta de como o controle da qualidade do ar pode ajudar no ambiente de trabalho? Além de ter se tornado sinônimo de conforto dentro de casa, não é de hoje que o ar-condicionado também pode ser utilizado como um recurso para aumentar a produtividade dos funcionários dentro de uma empresa, ao melhorar a qualidade de vida e assim colaborar para o bom desempenho dos empregados.

Isso é tão importante que a climatização de ambientes de uso coletivo é inclusive regulamentada pela ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Desde 2003, é previsto que todos os espaços climatizados devem estar submetidos a planos de manutenção e controle dos sistemas de ar condicionado, além de ser determinada a contagem de micro-organismos para garantir um ambiente livre de fungos, bactérias e vírus, que poderiam desencadear doenças.

Com a manutenção preventiva, é possível minimizar ou até mesmo evitar esses efeitos indesejados.

Analisar traz benefícios As coletas e exames de laboratório são os responsáveis por analisar as possíveis contaminações, trazendo diversos benefícios para as empresas ao levar em conta a saúde dos funcionários. Por evitar a má qualidade do ar, esses métodos combatem a fadiga e a letargia, diminuindo o índice de falhas e erros de seus colaboradores.

A questão do absenteísmo também é influenciada positivamente com essa análise que busca elevar a qualidade do ar, pois caso os colaboradores faltassem o trabalho por motivos de saúde, suas ausências trariam custos à empresa. Desse modo, seja por causa de funcionários trabalhando mais devagar nas empresas ou doentes em casa, a consequência de não analisar a qualidade do ar é o retardamento na execução da demanda de trabalho.

Por outro lado, uma empresa que zela por seu capital humano implementando políticas de qualidade de vida como estratégia beneficia a produtividade dos profissionais, pois essas práticas propiciam o bem-estar da equipe.

Investimento e valorização Além das vantagens citadas acima, é válido trazer dados sobre como o investimento no conforto dos empregados pode também gerar mais economia. Uma pesquisa da ABQV (Associação Brasileira da Qualidade de Vida) com 500 gestores em 2011 revelou que, para as empresas, os programas de bem-estar diminuem os custos com assistência médica.

Por último, ao mesmo tempo em que a análise do ar climatizado possibilita às empresas gerarem mais motivação aos seus empregados, também contribui para que eles percebam o quanto podem ser considerados e valorizados por seus empregadores. Isso tudo colabora para a imagem corporativa das organizações, e o mercado reconhece esses aspectos positivos, devolvendo valor às empresas que primam por esses fatores.

Vai dizer que não é melhor trabalhar em um ambiente fresquinho e confortável?

 

 

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