7330112 Conforto Ventilacao Urbana Aula Em Slides FAUUSP[1]

VENTILAO NATURAL NO MEIO URBANOVENTILAO NATURAL NO MEIO URBANO

Alessandra Rodrigues Prata Doutoranda FAUUSPEmail: [email protected]

NDICE

VENTILAO NO MEIO URBANO tipologias/objetivo/problemtica

MEDIES DE CAMPO pesquisa exploratria/equipamentos

FERRAMENTAS DE SIMULAO TNEL DE VENTO experimento/visualizao CFD/CFX (Computer Fluids Dynamics)

VENTILAO NO MEIO URBANOVENTILAO NO MEIO URBANO

o desenho urbano e a configurao da composio dos edifcios podem aumentar ou diminuir as condies do vento urbano

as condies do vento urbano podem proporcionar conforto ou desconforto ao usurio, dependendo da regio e condies climticas

os elementos que podem ocasionar alteraes nas condies do vento so:

densidade da rea urbana largura e altura dos edifcios (individuais ou agrupados, altos ou baixos) orientao das ruas/avenidas disposio, dimenso e desenho de espaos abertos e reas verdes


tipologias - disposio

efeito de piloti efeito de barreira efeito venturi efeito de canalizao


efeito de canto efeito de esteira efeito de malha efeito de pirmide


Escala de Beaufort

SANTOS/SANTOS/problemticaproblemtica e e objetivoobjetivo

objetivo Avaliar o impacto decorrente da alterao do gabarito de Santos no conforto trmico da rea urbana - usurio

MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPO

dados climticos Estao meteorolgica (Base Area) tnel de vento CFX ndice de conforto/neutralidade variveis: temperatura e umidade do ar, direo e velocidade do vento

problemtica: qualidade dos dados obtidos na estao meteorolgica/vento pesquisa in loco

equipamentos pesquisa exploratria ensaio com a equipe de campo pontos medidos varaveis medidas:

direo e velocidade do vento 10m e 1,50m temperatura e umidade relativa do ar 10m e 1,50m representao visual do fator de cu (imagem fisheyer) rea sombreada e ensolarada

MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOEquipamentosEquipamentos: : estaoestao meteorolgicameteorolgica

Estao Meteorolgica marca Oregon Scientific modelo Cable Free WMR 968, com sensores: termo-higrmetro, anemmetro com direo e velocidade do vento, barmetro e pluvimetro

velocidade e direo do vento, umidade, temperatura do ar, radiao solar e iluminncia

MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOEquipamentosEquipamentos: : anemmetrosanemmetros, , termohigrmetrotermohigrmetro e e fisheyerfisheyer

ventoinha copinho fio quente

tubo de Pitot lente fisheyer

MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOPontosPontos medidosmedidos

Pontos Medidos in loco e em tnel de vento Objetivo: verificar o que ocorria em relao as variveis e:

configurao urbana com a situao atual real e tnel de vento/CFX configurao urbana com alteraes - tnel de vento/CFX

MEDIES DE CAMPOMEDIES DE CAMPOPontosPontos medidosmedidos

Pontos Medidos configurao urbana P0 P1

P3 P2

MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO CLA e RUGOSIDADECLA e RUGOSIDADE

Camada Limite Atmosfrica

relao entre a velocidade do vento e s condies topogrficas de rugosidade de

um determinado local.

a CLA depende da topografia local, das dimenses e forma dos obstculos

naturais e artificiais at uma cota na qual se atinge uma velocidade constante.

MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO RUGOSIDADERUGOSIDADE

Rugosidade

Topografia local, dimenses e forma dos obstculos naturais e artificiais compem a

rugosidade;

a velocidade mdia do vento varia gradativa e verticalmente (faixa entre a superfcie

terrestre e uma determinada cota z);

nesta faixa o vento escoa e a rugosidade (atrito) da superfcie do solo provoca um efeito

de frenagem no escoamento;

fenmenos trmicos e dinmicos resultam da interao da massa de ar em movimento

com a rugosidade do solo - escoamento perturbado ou turbulento.

MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO RUGOSIDADERUGOSIDADE

Rugosidade

Os valores de rugosidade so utilizados para determinar a reduo devida ao entorno para o

clculo dos valores de velocidade mdia para uma dada altura a ser estudada.

Equao para correo da velocidade na cota desejada:

Vz = V10*k*zA

Vz velocidade na cota desejada

V10 velocidade a 10m de altura estao meteorolgica ou in loco

z altura desejada

k e A valores da rugosidade

Na literatura...

Coeficientes do terreno k a

Campo aberto plano 0.68 0.17

Campo com obstculos esparsos 0.52 0.20

rea urbanizada 0.35 0.25

Centro de grande cidade 0.21 0.33

MEDIES DE CAMPO MEDIES DE CAMPO TratamentoTratamento dos dados: dos dados: Software Wasp

digitalizao da orografia da rea (na escala 1:50.000)

adoo de valores de rugosidades

Edifcios altos/orla da praia (10 a 18 pav.) 0,30 ou 0,33

Tipo de Terreno/Ocupao Rugosidade - Mar, morros, serra e rea verdes 0

Aeroporto e edifcios esparsos 0,10 ou 0,17

Edifcios baixos (2 pav.) 0,20

Edifcios mdios (5 a 6 pav.) e com baixos (2 pav.) 0,25


auxilia a estimar os perfis em altura e os

campos de vento superfcie sobre uma

dada rugosidade e/ou obstculos

os valores da tabela correspondem as

frequencias em que as velocidades

apareceram em uma dada direo

uso deste software no aconselhvel

para simular condies em que o fluxo

conduzido por aspectos trmicos, apenas

para a transposio dos dados de um local

para a caracterizao de outro


Procedimento:

1. Carregar o arquivo da digitalizao da

orografia 2. Carrega-se o arquivo de dados

climticos da srie histrica que ser

analisada

3. A partir das freqncias das sries

histricas, o programa determina o ajuste

funo de Weibull para cada direo e os

respectivos valores A e k

Weibull: funo estatistica de densidade de

probabilidade da frequencia de ocorrncia de

um determinado valor, dentro de uma gama de

dados

FERRAMENTAS DE SIMULAOFERRAMENTAS DE SIMULAO

TNEL DE VENTO LNEC e IPT

auxilia no monitoramento e na investigao das condies futuras, comparadas situao existente

aplicao no desenho urbano e no planejamento

determinar a fora do vento (velocidade e intensidade)

estudar o conforto para os usurios (pedestres)

estudar a disperso de poluentes (trfego, indstrias)


TNEL DE VENTO LNEC

circuito fechado

cmara de ensaios dimensionada em 3.00m de comprimento e seo reta, basicamente retangular, com 1.00m de altura por 1.25m de largura

TnelTnel de Vento de Vento -- IPTIPT

Tnel de Vento de Camada Limite Atmosfrica / IPT velocidades at 25 a 30 m/s seo de teste 3,00 largura, 2,00 altura e 28,00 extenso 2 mesas giratrias de 2,80m de dimetro


Equipamentos no tnel:

Micromanmetro/Tubo de pitot;

Cordinmetro;

Barmetro - coluna de mercrio;

Termmetro (interno e externo)


Confeco: definio da escala (1:1000 .80x.80cm/1m dimetro), quarteires e blocos de madeira;

Montagem:

quadras e arruamento/cortia

bolacha/tnel

Ensaios:

Eroso, fio quente e tubo de Pitot


ENSAIOS DE EROSO

Fundamenta-se no fato fsico que para uma data velocidade a areia espalhada uniformemente sobre uma superfcie, comea a ser arrastada, dependendo da velocidade, da rugosidade da superfcie do terreno e da granulometria da areia.

Areia granulometria 0,3mm Norma Portuguesa: NP EN 196-1

situao atual

alteraes


Situao atual

Vento sentido SUL

Imagens:

250 rpm

350 rpm

450 rpm

N


Ensaios Tubo de Pitot e Fio Quente posicionamento dos sensores


Ensaio Tubo de Pitot

Camada Limite (CLA) pitot 3mm

Vento sentido Sul

orla

P1

P2

P3


Ensaio Fio Quente:

Configurao atual e alteraes

Vento sentido Sul

Sonda de fio quente - colocada a

uma distncia de 10mm do piso

do modelo (escala do modelo

1:1000), corresponde a 10m de

altura na escala real

ho orla da praia

h1 edifcios

h2 praa central

h3 avenidas

X velocidade

Y - altura P1 P2 P3orla

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1,50 3,00 4,50 6,00 7,50 9,00 10,50 12,00 13,50 15,00 16,50 18,00

h0h1h2h3


ICEM ANSYS 5.0 e CFD 5.7

CFD ferramenta computacional para simulao de procedimentos envolvendo

escoamento de fluidos, tranferncia de calor...

trabalha com equaes de escoamento de fluidos (forma) em regies pr definidas,

especificando as condies de contorno/limites

CAD geometria bsica:

possvel de utilizar havendo a necessidade de passar pelo Pre-processo (mesh)

arquivos com extenso *.sat


ICEM/CFX dispe de 4 mdulos:

ICEM: define a volumetria, parts e define a malha

Cfx Pre: define os modelos fsicos, as propriedades dos materiais e as condies

de contorno

Cfx Solver: gera o clculo com as variveis introduzidas no Pre

Cfx Post: anlise e apresentao dos resultados da simulao


ICEM: define a volumetria, parts e define a malha


Cfx Pre: define os modelos fsicos, as propriedades dos materiais e as condies de contorno

Steady State / Transient regime permanente ou transiente

Domains - define as propriedades do domnio(s): fluidos e/ou slido

Sub-Domains (Optional) usa-se para criar sub-domnios

Source Points (Optional) define detalhes e localizao de pontos

Boundary Conditions define as condies de contorno

Domain Interfaces (Optional) define o perodo, slido/fluido, fluido/fluido

Global Initialisation define condies iniciais para casos pr-iniciados

Mesh Adaption (Optional) - define a adaptao/refino da malha

Solver Control controle de convergncia, critrios e esquemas

Output Control (Optional) - define a sada dos dados para o solver

Save Solver File grava informaes para o Solver


Para a simulao: Import Mesh, Steady State / Transient, Domains, Boundary Conditions, Solver Control e Write Definition File


Falar sobre o modelo de trmica e fluido


Cfx Solver: gera o clculo com as variveis introduzidas no Pre


Cfx Post: anlise e apresentao dos resultados da simulao

APLICAO ndice de Conforto / Neutralidade

Dados in loco com a modelagem

Documents

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