UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MONTES CLAROSCentro de Ciências Exatas e Tecnológicas

Departamento de Ciências AgráriasCurso de Zootecnia

CRISZOEL FERREIRA SOUZA

Acondicionamento térmico das instalações

Doscente: Dra. Cinara

Janaúba - MGAbril / 2013

Acondicionamento térmico das instalações

Acondicionamento térmico é o processo pelo qual controlamos, e forma individual, por meios de naturais ou artificiais, os níveis das variáveis do ambiente, como temperatura, umidade, movimento e pureza do ar, e da radiação solar no interior de uma construção. Com objetivo de obter melhor opções de conforto.

Para que a produção animal seja otimizada o conforto térmico ambiental pode ser atingido por meio do acondicionamento térmico natural, que consiste na escolha e na utilização racional de técnicas e material de construção, além da correta decisão sobre forma de orientação da construção.

Um bom projeto permite a perfeita acomodação do animal, facilitando a observação visual, o controle de alimentação e de doenças e o bom manjo de dejetos, com a utilização de técnicas naturais de acondicionamento e custos minimizados.

As vezes para atingir o conforto térmico ambiental, é preciso lançar mão do acondicionamento térmico artificial, que consiste nos diversos tratamentos do ar, como purificação, aquecimento, umidificação, refrigeração, desumidificação etc. Em certos ambientes será necessário a alteração de mais de uma fonte de variável do ambiente com utilização de ventiladores conjugados com umidificadores ou desumificadores.

É essencial mencionar que, nos trópicos construções muito elaboradas são raramente justificáveis, com base no melhoramento do desempenho animal, quando empregadas técnicas tanto naturais quanto artificiais de condicionamento ambiental, pois as mais simples na maioria das vezes tem boa qualidade ambiental e atendem aos requerimentos fisiológicos e saúde animal.

Conceitos sobre energiaUm corpo possui energia quando é capaz de realizar trabalho. Como energia são

conceitos equivalentes, qualquer movimento só é possível quando se dispõe de energia devidamente transformada. A energia pode ser elétrica, eólica, mecânica, cinética, atômica, potencial, térmica, radiante ou transformada de uma forma para outra.

Energia térmica é a energia interna de um corpo, usualmente chamada de calor, é resultado das moléculas, dos átomos e das partículas do corpo e esta relacionada com as suas temperaturas. O calor é transmitido do corpo de maior temperatura ao de menor temperatura estando acima do 0 absoluto.

Há duas fontes principais de emissão de energia radiantes: o sol, chamado de corpo de alta temperatura, que emite radiação de ondas curtas, e os corpos do ambiente, que geralmente emite radiação de ondas longas.

A faixa toda do espectro da energia radiante abrange comprimentos de ondas desde 10 -8

µm atá 1010 µm.

Transmissão de calor – materiais de construçãoPara que haja transmissão de calor, é necessário que os corpos envolvidos tenham

temperaturas diferentes, para que o fluxo sempre saída do corpo que esta com temperatura mais alta para o mais baixa, ou seja do mais frio para o mais quente.

Considerando o material de calor trocada na unidade de tempo (kcal/h), em qualquer um dos processos de transmissão de calor, recebe o nome de fluxo térmico.

ConduçãoE o processo em que o calor é transferido de uma parte para outra de um mesmo corpo,

ou outro corpo caso esteja em contato, em razão de um movimento de vibração das moléculas.A condutividade térmica e o fator que define o fluxo de calor através de determinado

material na unidade de tempo, espessura, por unidade de área do material e por unidade de gradiente de temperatura. (kcal/h.m°C)

Observa que a água tem maior condutividade térmica que o ar, o que significa que o material que contém ar em seus interstícios funciona como isolante térmico. Se a água ocupa os poros do material, desloca o ar e isso reduz o isolamento.

De acordo com Incrospera e Dewitt (1981) e Holman (1983), a transmissão de calor por condução obedece a Lei de Fourier, segundo a qual o fluxo térmico é diretamente proporcional à superfície por onde passa calor e ao gradiente de temperatura.

A resistência térmica de um material também afeta a transmissão de calor. Expressa a resistência que o material oferece à passagem de calor. A lei de Ohm mostra que o fluxo de calor é proporcional à diferença de temperatura.

A condutividade, a capacidade e o retardo térmicos e a capacidade de amortecimento são propriedades muito importantes na definição da temperatura da superfície do material, na determinação da temperatura dos meios considerados no fluxo de calor por condução e nas condições de conforto resultantes no ambiente.

ConvecçãoÉ o processo em que o calor é transferido de uma parte para outra de um fluido por um movimento relativo de suas partículas, provocados por gradientes de pressão na massa fluida. O diferencial de pressão é ocasionado pela diferença de temperatura, causando variações de densidade nas partes envolvidas e originando as correntes convectivas que removem o calor.

Normalmente o processo tem duas fases: na primeira, o calor é transferido por condução, em razão do contato entre o solido e o fluido; na segunda, ocorre o movimento convectivo ascendente ou descendente do fluido, em razão da variação de sua temperatura e, consequentemente, de sua densidade

A principal diferença entre esse processo e o de condução é a translocação marcante das moléculas fluidas que transportam o calor. A convecção é o resultado do movimento macroscópico das partículas fluindo, enquanto a condução resulta do movimento microscópico das partículas, ou eletros livres, que entram em contato com os corpos.

A convecção é considerada livre quando é baixa, isto é menos que 0,2 m/s. acima disso é considerada forçada. Pode ocorrer significativa remoção de calor quando as duas formas de convecção agem simultaneamente, porém, na maioria dos casos a forçada é predominante e a livre é desprezível.

De acordo com Hosman (1983), a energia em forma de calor trocada por convecção é proporcional à área da superfície, ao gradiente de temperatura e ao coeficiente de convecção. O efeito da das correntes convectivas na remoção do calor.

Coeficiente de convecção, algumas vezes chamado de condutância de película ou de coeficiente de condutividade externa, é o fator físico do processo. Sua determinação é complexa, pois depende do conhecimento da espessura da camada fluida e da condutividade, do tamanho, da forma e da orientação da superfície solida, bem como tamanho do aerodinâmico, que se refere ao tipo de corrente fluida, laminar ou turbulência.

Regime laminar ocorre quando o perfil do movimento do fluido é caracterizado por baixa velocidade e turbulento, por alta velocidade.

Um estudo mais detalhado do processo de transferência de calor por convecção requer analise da dinâmica dos fluidos, que envolve a densidade e velocidade do fluido, fatores que definem a magnitude do transporte liquido da quantidade de movimento.

Em construções, transmissão de calor por convecção ocorre em superfícies horizontais, como lajes, forros, e pisos; em superfícies inclinadas, como telhados e basculantes; e, na maioria dos casos, nos diversos tipos de superfícies verticais que compõem as divisórias.

RadiaçãoA radiação térmica abrange ondas eletromagnéticas cujos cumprimentos então entre 0,1

e 100 µm, o que indica que esta contida na faixa ultravioleta e infravermelho. Um radiador ideal, ou seja, um corpo negro emite energia numa taxa proporcional à quarta potência da sua temperatura absoluta. Nas trocas de calor por meio de ondas radiantes, em construções, o ar ambiente contiguo ao elemento de construção representa o conjunto dos elementos com os quais as trocas se processam.As trocas radiantes em construções são quantificadas pela carga térmica radiante (CTR), que expressa a radiação total recebida pelo corpo, neste caso um globo negro.

Evaporação e condensaçãoEm épocas de chuvas pode ocorrer grande penetração de água no interior das

construções por meio dos telhados, das fendas nas janelas e divisórias, ou por meio de migração da água do solo para pisos e paredes.

A concentração de umidade em níveis elevados é prejudicial à saúde e ao conforto dos habitantes, além do dano material da construção, com conseqüente perda da estética. Pode ocorrer o desenvolvimento de diversos micro-organismos nas superfícies, o que não só exala odor desagradável, como também pode aumentar a frenquência e severidade das doenças.

Por meio Dos processos de evaporação e de condensação, ocorrem significativas trocas de calor nas construções devido à transformação ou à mudança de estado da água de liquido para vapor ou vice versa. São formas latentes de troca de calor.

O diferencial de umidade absoluta, isto é, o gradiente de te pressão de vapor entre dois meios constitui a força que impulsiona os processos latentes de evaporação e condensação. Ambos os mecanismos de trocas térmicas latentes, envolvem consideráveis quantidades de energia (585 calorias)

CondensaçãoQuando o ar saturado de vapor de d’água entra em contato com a uma superfície cuja

temperatura está abaixo do seu ponto de orvalho, o excesso de vapor se condensa sobre a superfície. Se a superfície é impermeável, o processo é denominado condensação superficial, se é porosa, ocorre difusão de umidade para o interior.

Como a condensação do vapor libera, para a superfície de contato, cerca de 585 cal por grama de água, na forma de calor latente, há um aumento da temperatura superficial na proporção da taxa de condensação

Holman (1983) trata esses processos como convectivos associados à mudança de fase do fluido. Define condensação em película como a que resulta na formação de uma fina película de líquido sobre a superfície e condensação em gotas como a que resulta em pontos de nucleação sobre a superfície. Esta ultima envolve maior taxa de transferência de calor, pois grande parte da área da superfície fica exposta.