02 - Ventilação Natural

7/22/2019 02 - Ventilao Natural

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Ps-Graduao em Engenharia deSegurana do Trabalho.

Professor: Diogo Barradas Braz

[email protected]


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Aberturas

DifusoVertical

VENTILAONATURAL

EfeitoCombinado

Diluidora

EfeitoVento

Efeito

Temperatura

Termossifo/Chamin ou

Lareira

InversoTrmica

Conceito


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Plenuns Air etico

Brises eCobogs

Aberturas

ChaminsClarabiasE Shafts

Laje ou Forro c/Sancas e Sanefas

Portas eJanelas

Birutas

Domus

Sheds

Lanternins


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Consideraes gerais:

A ventilao natural o movimento de ar num ambiente de trabalho,provocado por ventos externos e que pode ser controlado por meio deaberturas, como portas, janelas , etc.Infiltrao o movimento do ar no controlado, de fora para dentro e de

dentro para fora de um ambiente, atravs de frestas de janelas e portas, deparedes, pisos e forros, e por outras aberturas existentes.

Exemplo de circulao de ar num ambiente.

Ventilao natural


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O fluxo de ar que entra ou sai de um edifcio por ventilaonatural ou infiltrao depende da diferena de presso entre aspartes interna e externa e da resistncia ao fluxo fornecido pelasaberturas. A diferena de presses exercida sobre o edifcio peloar pode ser causada pelo vento ou pela diferena de densidadede ar fora e dentro do edifcio. O efeito de diferena dedensidade, conhecido como "efeito de chamin", frequentemente o principal fator.Quando a temperatura no interior de um determinado ambiente

maior que a temperatura externa, produz-se uma pressointerna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, oque causa uma presso interna positiva, e um fluxo de ar sai naspartes superiores do edifcio.

Ventilao natural


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PORTA

Ti

Te

JANELA

Circulao de ar num ambiente quando Ti >Te.

As janelas tm a vantagem de iluminar, bem como de ventilar, quando abertas. As partesmoveis dessas aberturas permitem at certo ponto o controle da quantidade de ar queesta sendo movimentada; defletores podem ser usados para controlar a distribuio dascorrentes. As aberturas no telhado so geralmente protegidas por uma cobertura, paraimpedir a entrada de chuva e reverso do ar que sai. A quantidade de ar que passaatravs da abertura depende da diferena de temperatura interna e externa.

Ti - Temperatura interna,Te - Temperatura externa.

Ventilao por diferenas de temperatura


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Em resumo, os efeitos da corrente de ar num ambiente dependem dos

seguintes fatores:

-movimento devido os ventos externos;- movimento devido diferena de temperatura;- efeito de aberturas desiguais.

As regras gerais para construo de edifcios so:

A- Edifcios e equipamentos em geral devem ser projetados para

ventilao efetiva, independente das direes de vento.B - Aberturas como portas, janelas, etc. no devem ser obstrudas.C - Uma quantidade maior de ar por rea total abertura obtidausando-se reas iguais de aberturas de entrada sada.

Regras gerais


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Consideraes geraisA ventilao geral um dos mtodos disponveis para controle deum ambiente ocupacional. Consiste em movimentar o ar numambiente atravs de ventiladores; tambm chamada ventilao

mecnica.Um ventilador pode insuflar ar num ambiente, tomando ar externo,ou exaurir ar desse mesmo ambiente para o exterior. Quando umventilador funciona no sentido de exaurir ar de um ambiente ecomumente chamado de exaustor.Num ambiente, a presso atmosfrica comum, a insuflao e aexausto provocam uma pequena variao da presso (consideradadesprezvel). Dessa forma, a insuflao chamada de pressopositiva e a exausto de presso negativa.

Ventilao geral


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-insuflao mecnica e exausto natural;

- insuflao natural e exausto mecnica;

- insuflao e exausto mecnica.

A insuflao mecnica, ventilando ar externo num ambiente, nemsempre recomendvel, uma vez que o ar externo pode estar

contaminado de impurezas, ou ainda, com temperatura e umidaderelativa inadequadas

A ventilao geral pode ser fornecida pelos seguintesmtodos:


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Vazo: Q

um volume de ar que se deslocou num ambiente ou numa tubulaona unidade de tempo.

Q = VT

Sendo V o volume medido em m (metros cbicos) ou Ft ( ps cbicos)e o T o tempo medido em: h (hora) ou min. (minutos)Dessa forma, a vazo de ar ser medida nas unidades: m/h (metroscbicos por hora) ou Ft/min (ps cbicos por hora), tambm escrita soba forma CFM (cubic feet per minute).

Definies:


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Velocidade: v

a distancia percorrida por um ponto material na unidade de tempo.v = d

t

sendo d a distncia medida em: m (metros) ou Ft ( ps ), e t o tempomedido em: s (segundos) ou min (minutos).Dessa forma, as unidades de velocidade de ar ser: m/s (metros porsegundo) ou Ft/min o ( ps por minuto) tambm escrita sob a formaFPN (feet per minute)

Definies:


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Taxa de renovao de ar: T

Entende-se por taxa de renovao ou numero de trocas de ar num

ambiente o numero de vezes que o volume de ar desse ambiente trocado na unidade de tempo.

T = QV

sendo Q a vazo e V o volume.

Definies:


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No campo da ventilao industrial e da no industrial, a

ventilao destinada de conforto trmico das mais importantes epossui tal extenso que constitui um capitulo especial. Neste tpicosero abordados apenas conceitos bsicos sobre o assunto e serofornecidos alguns dados preliminares para uma iniciao e elaboraode projetos, no se entrando, no entanto, nos aspectos de

condicionamento de ar. Em outras palavras, sero fornecidos algunsdados de conforto ambiental, dados para clculos de trocas(renovao), reposio e recirculao de ar em ambientes, isto ,necessidades de ventilao conforme ambientes ocupados pelohomem, bem como diminuio de fumos e odores por insuflamentode ar.

Ventilao geral para conforto trmico


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Requisitos de ventilao: varias medidas podem ser tomadas para se evitar aexposio de pessoas a condies de alta temperatura. Por exemplo,enclausuramento e isolamento de fontes quentes, vestimentas, barreirasprotetoras, diminuio do tempo de exposio, etc.Na tabela a seguir so indicadas as relaes de espao ocupado e vazesnecessrias para varias situaes:Tabela 2. Critrios sugeridos para projetos gerais de ventilao de ambientes(ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning

Engineering, Guide an Data Book).

Renovao do ar ambiente


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Ventilao Geral Natural

VGN a VGcom induo da entrada e sada do ar de um recintosob formacontroladade aberturas (janelas, portas e lanternins).Ocorre com admisso e escape natural do ar.

VGD a VGpara o controle da concentrao ambiental de gases,vapores e partculas.

1-Insuflao mecnica e escape natural;

Modos de 2-admisso natural e exausto mecnica;

VGD 3-insuflao e exausto mecnicas;

4-admisso e exausto naturais.

VG consiste na movimentao de massas de ar atravs deespaos confinados.


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Infiltrao: o movimento de ar nocontroladonum recinto

por meio de aberturas existentes.VGN o deslocamento do ar atravs do recinto, via aberturas,umas funcionando como entrada e outras, como sada. Asaberturas devem ser dimensionadas e posicionadas de modo a

gerar um fluxo de ar adequado.

Fluxo de ar depende :

-p entre exterior e interior;

- resistncia ao fluxo de ar nas

aberturas (perda de carga);- obstrues internas;

- incidncia do vento (localizao /

posio) e forma do edifcio.

Ventilao Geral Natural


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As posturas municipais(COP) estabelecem exigncias mnimas paraa orientao do projeto, por ex. :

1 superfcie iluminante natural dos locais de trabalho deve ser no

mnimo (1/6 ou 1/5) do total da rea do piso;

2a rea de VGN deve ser no mnimo (2/3) da superfcie iluminante

natural.

Projetam-se aberturas de entrada de ar voltadas para olado dos ventos predominantes (zona de presso (+));

As sadas do ar devem estar nas regies de baixapresso exterior (paredes laterais e oposta aquela querecebe o vento predominante);

Projetam-se lanternins e clarabias ventiladas no telhadoonde a presso baixa.

Aproveitamento do Movimento do ar

COP do Muncpio e LegislaoEspecfica.Normas Tcnicas-NBRs


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Lanternins

Os Lanternins so aberturas, dispostas na cobertura de

edificaes, para propiciarem ventilao e iluminao naturaisdos ambientes. O funcionamento dos lanternins se deve diferena de densidade do ar ambiental ao ganhar calor norecinto. O ar, ao ser aquecido, fica menos denso e ascende para

a cobertura. Quanto maior a altura da cobertura, maissignificativa ser a ascenso do ar. Do ponto de vista daventilao natural, os lanternins apresentam timodesempenho quando aplicados em pavilhes altos onde oprocesso industrial desprende muito calor e, eventualmente,

poluio.


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Lanternins

O uso de lanternins para ventilao natural deve levar em

considerao os seguintes fatores:

- Os dimensionamentos das reas de lanternins devem seradequados e compatveis com as aberturas, para ingresso dear, no nvel inferior da edificao;- Os ambientes ventilados por lanternins ficam com pressonegativa em relao ao ambiente externo. Uma eventualpoluio nas proximidades do prdio migra para o interior domesmo;Atualmente, a indstria disponibiliza uma srie de lanterninspadronizados que asseguram a passagem do ar sem criarproblemas de infiltraes de gua. Os lanternins, quando bemaplicados e dimensionados, uma opo de ventilao sem

consumir energia.


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Ventilao por ao dos ventos / distribuio das presses

Ao dinmica provocada pelo vento que ao contornar uma edificao criadistribuies no uniformes de presses com especial importncia nas

aberturas onde as diferenas de presses promovem escoamentos no sentidodas altas para as baixas presses.


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Clarabia

Geralmente, instalada sobre base em fibra de vidro, de perfilespecial, acoplvel a qualquer tipo de cobertura de unidadesindustriais ou comerciais.

Os sistemas de abertura manual ou eltrica, que se instala,permitem maior ventilao e iluminao constituindo numinvestimento em segurana contra incndio pela retirada defumaa do ambiente.


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Casos tpicos de Ventilao Natural em galpes.


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Efeitos da distncia entre obstculo e edificao

com relao ao sentido da Ventilao Natural

interna.


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Ventilao natural por diferena de presso causada pelo

ventoPara que a edificao seja ventilada devido diferena de presso provocada pelo ventono basta que a mesma seja simplesmente exposta ao vento. necessrio que os

ambientes sejam atravessados transversalmente pelo fluxo de ar, como mostra a Figura .

Ventilao cruzadaA ventilao cruzada ocorre, essencialmente, devido existncia de zonas comdiferentes presses, ou seja, na face de incidncia do vento existe uma zona de alta

presso e na face oposta, uma zona de baixa presso.

Torres de vento


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Torres de ventoSo captadores altos, adequados para as casas de tijolos ou blocos. Funciona tambmquando no h brisa, porque a temperatura dentro da torre diferente da temperaturaexterna, e o ar quente da casa sempre circula.Com o vento entrando por um lado da torre e saindo pelo outro, o ar quente dos quartos sugado at a torre, fazendo com que o ar fresco entre pelas janelas. No inverno, se fecha asaberturas entre a torre e os cmodos.Corte de uma casa com torre, e como constru-la. O teto e as partes cruzadas so de tijolos,e as laterais so de tijolos vazados. A circulao de ar fresco regulada atravs das portasentre a torre e os cmodos e das janelas das paredes externas. As paredes cruzadas

comeam acima das portas ou da abertura do piso mais elevado.

U d til b t d


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Bastakiya, com suas torres de vento e ruelasapertadas, a regio mais antiga de Dubai

A brisa nas frestas dos badgirs aspira o bafo morno das

casas, substitudo pelo ar refrescado pela transf. decalor / a eva ora o dos la os rximos Ir .

Uma casa do estilorabe com torres doventoExemplos


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Estimativa do Fluxo de Ventilao

gerada por ao direta dos Ventos

O uso dos ventos para produo de ventilao deveconsiderar :

Velocidade mdia do vento;

Direo predominante;

Variaes dirias e sazonais;

Interferncias locais por obstrues.

Como base de clculo, dimensiona-se para umavelocidade de 50% do valor da velocidade mdiasazonal local. Obs.: Dados dirios em ( http://www.cptec.inpe.br/)
http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/http://www.cptec.inpe.br/


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Clculo da Qar(ft3/min) que entra num recinto atravs de

aberturas

Qv= A VAaberturas de rea total (ft2)

V50% da velocidade mdia sazonaldos ventos locais (ft/min).

(coeficiente de incidncianas aberturas)

0,5 a 0,6 p/ ventosperpendiculares parede.

0,25 a 0,35p/ ventos

diagonaisA maior vazo de ar por unidade de rea obtida quando as reas deentradas e de sadas corrigidas so iguais. Quando so diferentes, faz-se o clculo, considerando-se a menor das reas de passagem do ar, eacrescenta-se um aumento de vazo obtido no grfico adiante:

E l Q l d t i t


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Exemplo.: Qual a vazo de ar que entra num recintoperpendicular a uma parede onde h 4 aberturas de (4 x 1,50)m2sendo a velocidade mdia sazonal do vento de 2 m/s ?

A = 4 x (4x 1,50) = 24 m2

V = 0,5 x 2 m/s = 1m/s

= 0,5 vento perpendicular parede

Vmax = 1,2Vmed ou Vmed=0,833Vmax

Eficincia da abertura = 0,8Qv= 0,5x24x1x0,833x0,8= 8m

3/s = 480 m3/min 17040 ft3/min[cfm]Esta produo potencial de ventilao pode ser comparada

aos Padresde Ventilao Geral. Atenderia aprox. 340 pessoas em

sala de reunies.Aplicao Q (ps3/min/pessoa)

Sala de reunies 50

Fbricas 10 -16

Laboratrios 20


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Fluxo de vento por T (efeito chamin, termossifo, lareira,

convectivo ou por gravidade)

o sistema de VGN pelo qual o deslocamento do ar favorecido por aberturas situadas na parte superior dorecinto e causado pelaoriginadas dasTentre ar internoe externo.

Os ganhos de calor a que o recinto fica submetidoocasionam aT. O ar aquecido fica mais leve e sobe. Se o

recinto tiver aberturas prxima ao teto, o ar interno, sair porcima, enquanto o ar externo entrar pelas aberturas maisprximas ao piso, estabelecendo o efeitochamin.


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Efeito Chamin

Esquema de ventilao comefeito chamin no forro dotelhado

A diferena entre as temperaturas do ar interior e exterior provocam umdeslocamento da massa de ar da zona de maior para a de menorpresso. Quando, nestas condies, existem duas aberturas emdiferentes alturas, se estabelece uma circulao de ar da aberturainferior para a superior, denominada efeito chamin.Ela no muito eficiente em casas trreas pois depende da diferenaentre as alturas das janelas. Como depende, tambm, das diferenasentre a temperatura do ar interior e exterior, para climas quentes,

especialmente no vero, esse mecanismo de ventilao pode no ser aforma mais eficiente de gerar conforto trmico e/ou remover o caloracumulado no interior da edificao. Neste caso, deve-se dar maiorimportncia ventilao dos ambientes pelo efeito do vento.


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Efeito Chamin


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Exaustores Estticos

Os exaustores estticos como o prprio nome diz, no giram, por isso no so capazes de

causar o vcuo necessrio para a exausto efetiva do ar quente, apenas aproveitam suatendncia natural de subir constituindo assim SADAS PARA O AR, mas no em vazessatisfatrias. Podem melhorar o desempenho dos sheds e lanternins (ver figs. abaixo).

V til d d T lh d


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Ventilador de TelhadoAplicaes:Os Ventiladores de Telhado fazem a exausto do ar emambientes onde ocorrem problemas de calor, presena de fumaa

ou odores indesejveis. So instalados com facilidade em substituioa uma telha de cobertura de prdios industriais, oficinas, armazns,depsitos, galpes, etc.Caractersticas:- telha e chapu so fabricados com resina polister reforada

com fibra de vidro;- a carcaa do ventilador feita em chapa de ao;- a hlice construda em alumnio fundido com rigorosobalanceamento esttico e dinmico;- o motor especial para exausto, totalmente blindado, tipoIP 54, trifsico.

Exemplos Tpicos de Instalao:

Exaustores Elicos


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Exaustores ElicosSo SVGN, que utilizam como fora motriz a energia elica.

So utilizados para combater problemas com calor, fumaa, mal cheiro, gazestxicos e partculas suspensas (poeiras finas).

O calor pode ser gerado de duas maneiras: internamente com irradiaes demquinas ou pessoas e externamente pela incidncia do sol no telhado eparedes. O calor tem a tendncia natural de subir e sua trajetria barrada peloforro ou telhado, a massa de ar quente e a poluio ficam ento acumuladospoucos metros abaixo do teto aquecendo as camadas subseqentes.

O vento incide sobre as aletas de alumnio provocando o giro do globo mvel, estegiro produz um redemoinho na base do Exaustor (logo abaixo do telhado) quesucciona a massa de ar quente.

A Qardo Exaustor Elico varia com a velocidadedo vento. Ventos de 10 km/h (2,8 m/s) produzcerca de 4000 m3/h, ou seja, com uma leve

brisa sero renovados cerca de 4000 m3 de ar.Aumentando a velocidade do vento, aumentartambm a vazo do Exaustor, porm jamaisexceder sua capacidade mxima que de 150RPM.


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Vantagens do Exaustor Elico

No consome energia; Totalmente silencioso; Adapta-se a qualquer telhado

(Kalheto, Chads, Lanternins, Telhas de barro, Telhas de amianto...); Elimina

odores e gases txicos; Ao contrrio de outros sistemas estticos o nico quegira forando realmente a sada do ar quente; Reduz riscos de incndios, pois

alm de no utilizar energia eltrica tambm no produz fagulhas; Elimina

condensaes no inverno e retira o calor no vero; Maior aproveitamento da

luminosidade natural; No entra gua, totalmente imune a vazamentos;

Baixssimo custo de manuteno e instalao; Sua manuteno consiste em

trocar esporadicamente os dois rolamentos que compem sua parte mvel;

Nos Exaustores Elicos estes rolamentos duram em mdia 05 anos, em

Exaustores Elicos 100% em alumnio ( prova de corroso) foi constatado vida

til de 06 anos.

APLICAES TPICAS


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Locais com gerao de calor interna ou externamente (no climatizado).

So ambientes que no possuem forro, com mquinas que produzem calor quando

acionadas e fluxo relativo de pessoas. A funo principal do exaustor neste caso retiraro calor produzido pelo corpo humano, irradiado pelas mquinas ou por efeito do sol.Exemplos so : igrejas, armazns, mini-mercados, academias de ginstica, grficas,siderrgicas, fundies, recauchutadoras, lavanderias, indstrias de artefatos plsticos,etc...

Criao de Animais

Os animais so os que mais sofrem com o calor, principalmente estando emconfinamento, onde o calor pode ocasionar at mesmo mortandade. O Exaustor Eliconestes casos ameniza a temperatura e renova o ar, tornando-o mais fresco e saudvel,apropriado para granjas, currais e cocheiras. No trato com aves existe ainda o problemacom as fezes onde ocorre a liberao de gazes txicos provenientes da fermentao.

No apenas o calor que pode prejudicar os animais, o frio excessivo tambm proporcionalmente prejudicial, por isso os exaustores quando instalados nestesambientes so providos de tampas internas que podem ser fechadas durante a noite ouno inverno.

APLICAES TPICAS


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Locais com problemas de condensao

Existem locais onde vapores condensam-se no forro ou telhado, este fenmeno maisfreqente durante o inverno, mas h locais onde sempre que h variao dos nveis deumidade isso ocorre. O Exaustor Elico retira os vapores evitando a condensao.Indicadoprincipalmente para locais que trabalham com armazenagem de produtos queacumulam umidade como feno e cereais em geral.

APLICAES TPICAS

EXEMPLO U l i d t i l t di d (30 10 5 )


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EXEMPLO : Um galpo industrial apresenta as dimenses de (30m x 10m x 5m) eos equipamentos dissipam uma quantidade de calor de 3000 Btu/min na suaoperao industrial. A temperatura exterior de 26 C (80 F) e a interior deve sermantida igual a 32,8 C (91 F). A rea das aberturas de entradas de 7 m2e dasde sada de 12 m2. O vento sopra perpendicularmente fachada, com umavelocidade mdia de 3,6km/h (197,4 ft/min). Em cada turno trabalham 40 pessoas.No processo 4 litros/h de gua so evaporados no interior e o gs presente oCO2. A Umidade relativa deve ser mantida entre 50 a 60%

Analisar ascondies de

ventilaonatural dafbrica.


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NORMAS REGULAMENTADORAS1) NBR 14679:2001: Sistemas de condicionamento de ar e

ventilaoExecuo de servios de higienizao.Origem: Projeto 04:008.08-001:2000

ABNT/CB-04Comit Brasileiro de Mquinas e Equipamentos MecnicosCE-04:008:08Comisso de Estudo de Ventilao IndustrialEsta Norma foi baseada na Recomendao Normativa ABRAVA IRenabrava I: 1999. Vlida a partirde 30.05.2001Palavras-chave: Servios de higienizao. Ventilao. Ar-condicionado

2) NBR 16401:2008: Instalaes centrais de ar-condicionadopara confortoParmetros de projeto.

3)NBR 13971:1997: Sistemas de refrigerao, condicionamentode ar e ventilaoManuteno programada.

4) NBR 10080: Instalaes de ar condicionado para salas decomputadores.


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5) NBR 10085: Medies de temperatura em condicionamento de

ar.6) Recomendao Normativa ABRAVA - Associao Brasileira de

Refrigerao, Ar condicionado, Ventilao e Aquecimento.

7) Recomendaes Tcnicas da Sociedade Brasileira de Meio

Ambiente Qualidade de Ar de InterioresBRASINDOOR.8) Resoluo-RE n 176, de 24 de outubro de 2000, da Agncia

Nacional de Vigilncia SanitriaAnvisa, do Ministrio da Sade.(estabelece critrios e metodologias de anlise para avaliar a qualidade do ar interior em

ambientes climatizados artificialmente de uso pblico e coletivo e relaciona as principais

fontes poluentes qumicas e biolgicas).9) Portaria n 3.523/GM, de 28 de agosto de 1998, da Agncia

Nacional de Vigilncia SanitriaAnvisa, do Ministrio da Sade.

(estabelece procedimentos de verificao visual do estado de limpeza e manuteno daintegridade e eficincia de todos os componentes dos sistemas de climatizao para garantir a

qualidade do ar e preveno de riscos sade dos ocupantes de ambientes climatizados).

10)Resoluo 09/2003 da ANVISA.

11) NR-15/2010- Atividades e operaes insalubres. Nvel de emisso

no ambiente laboral limite de tolerncia(anexo 11)

Bibliografia


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Bibliografia

-Mesquita, A.L.S.,Et Alii,Eng de Vent.Ind.So Paulo, CETESB 1988.

-Macintyre, A.J,Ventilao Industrial e Controle da Poluio, LTC, 2Ed.1990.

-Clezar, C.A., et al, Ventilao Industrial.Ed. UFSC, Florianpolis, 1999-Costa,Ennio Cruz da, Ventilao, Ed. Ed.Blucher, So Paulo , 2005.

-Industrial Ventilation-ACGIH, A Manual of Recommended Practice,22 Ed., Michigan, Lasing, 1995.

- Material do Curso de Tecnologia de Controle da Poluio do Ar paraMaterial Particulado, Gases, Vapores, Odores e Verificao deSistemas da CETESB, Engenheira Lgia Siqueira, 2014.- Assuno JV de. Tecnologia de Controle da Poluio do Ar Paramaterial particulado, Gases, Vapores e Odores e Verificao deSistemas. 2014

- Imagens: Internet.

-Publicaes.Normas,Portarias,Resolues,da FUNDACENTRO,ABRAVA, SBCC , IBF, ABHO , AIHA, ANVISA , ABNT, ACGIH, ASHRAE,etc

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