Tanque de Água Gelada

UNIVERSIDADE DO PLANALTO CATARINENSE

PR-REITORIA DE ENSINO

RELATRIO DE ESTGIO

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

IMPLANTAO DA CENTRAL DE GUA GELADA EM UM SHOPPING NA

SERRA CATARINENSE

JULIANA PEREIRA DE LIMA

LAGES (SC)

2014

JULIANA PEREIRA DE LIMA

IMPLANTAO DA CENTRAL DE GUA GELADA EM UM SHOPPING NA

SERRA CATARINENSE

Relatrio de estgio, apresentada ao Curso

de Engenharia Civil da Universidade do

Planalto Catarinense como requisito para

obteno do ttulo de bacharel em

Engenharia Civil.

Orientador: Reginaldo Costa Brutti, Esp.

LAGES SANTA CATARINA

2014

3

Dedico:

Com todo o amor este meu trabalho de concluso de curso ao meu amado esposo

Robson e a minha adorada filha Raissa. por

todo o carinho, dedicao e compreenso pelo

pouco convvio durante esses anos. A eles meu

amor, meu carinho e minha gratido.

RESUMO

Em um Shopping, o sistema de ar condicionado um dos maiores responsveis pelo consumo

de energia eltrica e um projeto adequado pode reduzir e muito a conta de eletricidade no

final do ms. A Central de gua gelada tambm conhecida como termo acumulao no leva a

um menor consumo de energia como muitos pensam. A reduo do custo de energia eltrica

conseguida com a reduo na potncia da subestao e devido a uma transferncia no horrio

de produo do frio, do horrio de pico, onde a tarifao mais elevada, produzindo e

armazenando frio noite quando a energia mais barata. Em um sistema de ar condicionado

convencional, a capacidade tem que ser baseada no horrio de maior carga trmica, o que

consequentemente faz com que os equipamentos fiquem superdimensionados e ociosos na

maior parte do tempo. Este trabalho visa acompanhar a implantao de uma central de gua

gelada com o objetivo de identificar in loco procedimentos de instalao e funcionamento de

uma central de gua gelada em um shopping Center.

Palavras-chave:

Central ice water; thermal storage tank; Climate.

ABSTRACT

In a Mall, the air conditioning system is one of the largest contributors to energy consumption

and proper design can reduce, and the electricity bill at the end of the month. Central chilled

water also known as term accumulation does not lead to a lower power consumption as many

think. Reducing the cost of electricity is achieved by reducing the power substation and due to

a transfer time of production of cold-peak, where the pricing is higher, producing and storing

cold at night when power is cheaper. In a conventional air conditioning system, the capacity

must be based on the time of greatest thermal load, which consequently causes the equipment

remain oversized and idle most of the time. This work aims to follow up the implementation

of a central chilled water with the aim of identifying the spot installation procedures and

operation of a central chilled water in a shopping mall with.

Keywords:

From 3 to 5 keywords, separated by semicolon.

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 Projeto 3D CAG Central de gua gelada do shopping em estudo .................... 14 Figura 2 Vista frontal do tanque de termoacumulao CAG do shopping em estudo. ......... 16 Figura 3 - Vista Superior do tanque de termo acumulao CAG do shopping em estudo. ...... 16 Figura 4 - Vista frontal Torre de Resfriamento do Shopping em estudo. ............................. 18 Figura 5 - Base de concreto preconizada pela instaladora para suportar as torres de

resfriamento ....................................................................................................................... 19

Figura 6 - Vista da base do tanque de resfriamento ................................................................. 33 Figura 7 - Locao de estacas para o tanque de resfriamento .................................................. 34 Figura 8 - Projeto estrutural base do tanque de resfriamento ................................................... 34

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Tabela de dimenses referente a instalaes das torres de resfriamento do shopping

em estudo. .......................................................................................................................... 18

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas

CAG - Central de gua gelada

Fck - Resistncia Caracterstica do Concreto Compresso

Kgf/cm - Presso exercida a cada centmetro quadrado

m - Metro cubico

m - Metro

NBR - Norma Brasileira

- Micrometros

t - Tonelada

TR - Toneladas de resfriamento

SUMRIO

1.0 INTRODUO ......................................................................................................... 10 1.1 Apresentao ............................................................................................................... 10

1.2 Tema ............................................................................................................................ 10 1.3 Descrio do Problema................................................................................................ 10 1.4 Justificativa.................................................................................................................. 11 1.5 Objetivo geral .............................................................................................................. 11

1.6 Objetivos especficos................................................................................................... 11

2.0 REVISO BIBLIOGRFICA ................................................................................. 13 2.1 Climatizao ................................................................................................................ 13 2.2 Central de gua gelada ............................................................................................... 13

2.4 Torre de Resfriamento ................................................................................................. 17

3.0 MATERIAIS E MTODOS ..................................................................................... 20 3.1 Classificao metodolgica da pesquisa ..................................................................... 22

3.2 Quanto a sua natureza ................................................................................................. 22 3.2.1 Quanto forma de abordagem do problema .............................................................. 22

3.2.3 Metodologia Geral da Pesquisa .................................................................................. 23

4.0 ANLISES E RESULTADOS ................................................................................. 25 4.1 Descrio geral da instalao ...................................................................................... 25 4.3.1 Unidades Climatizadas ................................................................................................ 27

4.3.2 Unidade Resfriador de lquido (Chiller c/ Condensao a Ar) .................................. 27

CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................. 35

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 36

10

1 INTRODUO

1.1 Apresentao

Este projeto de pesquisa visa o estudo do sistema de climatizao atravs de centrais

de gua gelada em um shopping na serra catarinense, bem como o seu funcionamento e

implantao.

1.2 Tema

Implantao de uma central de gua gelada para atender o projeto de climatizao em

um shopping na serra catarinense.

1.3 Descrio do Problema

O sistema de climatizao alimentado por uma CAG ainda considerados por muito

um sistema caro que gera muitas duvidas quanto instalaes necessrias para a sua

implantao. Possuir conceitos mais tcnicos o que causa certa dependncia das empresas

contratadas para implantar a central com os investidores. Muitas so as atividades que

impactam no layout final da obra quando se opta por uma central de gua, por isso a

importncia de ser desenvolvidos projetos capazes de suprir as demandas trmicas com

instalaes necessrias.

11

1.4 Justificativa

A conservao de energia atravs do aumento da eficincia energtica um dos itens

fundamentais na busca de condies para atingir o desenvolvimento sustentvel. Em um

Shopping, o sistema de ar condicionado um dos maiores responsveis pelo consumo de

energia eltrica e um projeto adequado pode reduzir e muito a conta de eletricidade no final

do ms. A Central de gua gelada tambm conhecida como termo acumulao no leva a um

menor consumo de energia como muitos pensam. A reduo do custo de energia eltrica

conseguida com a reduo na potncia da subestao e devido a uma transferncia no horrio

de produo do frio, do horrio de pico, onde a tarifao mais elevada, produzindo e

armazenando frio noite quando a energia mais barata. Em um sistema de ar condicionado

convencional, a capacidade tem que ser baseada no horrio de maior carga trmica, o que

consequentemente faz com que os equipamentos fiquem superdimensionados e ociosos na

maior parte do tempo pode-se dimensionar os equipamentos com uma capacidade inferior a

capacidade do horrio de pico, sendo a diferena completada pela queima da energia trmica

acumulada em outro horrio. Com isso, conseguem-se instalaes com potncias menores e,

consequentemente, menores subestaes e menores demandas contratadas de energia eltrica.

1.5 Objetivo geral

A companhar a implantao de uma central de gua gelada com o objetivo de

identificar in loco procedimentos de instalao e funcionamento de uma central de gua

gelada em um shopping Center.

1.6 Objetivos especficos

Como objetivos especficos, para atender ao objetivo geral, esta sendo apontado:

a) Identificar e conhecer a obra em estudo;

b) Estudar o sistema de funcionamento da central de gua gelada;

c) Estudar os projetos vigentes destinados estrutura de moldado in loco;

climatizao e instalaes de equipamentos e manuais.

d) Acompanhar as etapas de instalaes da CAG diariamente,

12

e) Desenvolver memorial de clculo para atender o projeto estrutural para a base

do tanque de termo acumulao.

13

2 REVISO BIBLIOGRFICA

Este captulo contempla estudos de autores da rea de implantao de central de

gua, tanques de gua gelada, torre de resfriamento e hidrulica, buscando fazer uma anlise

dos seus pontos de vista e experincias. Ainda que alguns autores no tratem diretamente

sobre o tema, tambm contribuem com esclarecimentos necessrios a este, devido a seus

conhecimentos em reas afins e experincia em metodologias de pesquisa e estudo. Ttulos

disponveis de outros acervo outros acervos foram analisados com o objetivo de embasar este

estudo, suprindo a necessidade de informaes conceituais.

2.1 Climatizao

Meirelles (2002) classifica a climatizao como sendo o ar, ajustando sua

temperatura em valores geralmente acima de 20C. Pode controlar alem da temperatura do ar

no recinto, a presso interna a pureza do ar (filtragem) e sua umidade relativa.

A climatizao pode ser utilizada com finalidade de conforto ambiental (como no

uso residencial, em escritrios, comrcios, etc.) ou industrial, para controlar variareis de

processos (na indstria de tecelagem e grfica, controlando temperatura, unidade, pureza do ar

e presso do recinto).

2.2 Central de gua gelada

Uma central de gua gelada com resfriadores de lquido responsvel pelo

fornecimento de gua gelada para as unidades climatizadoras de ar presentes em cada

ambiente a ser condicionado.

Segundo Johnson (2006) em condies conceituais mais simples, um sistema de gua

14

gelada para conforto ou processo constitudo de trs subsistemas: produo, distribuio e

uso. Cargas trmicas no subsistema de uso so encontradas pela capacidade de resfriamento

criadas no subsistema produo e entregue ao subsistema distribuio.

Os sistemas de grande porte ou sistemas necessitam de algum tipo de controle

rigoroso de temperatura, umidade e filtragem, tais como shopping centers, data centers, [...], geralmente so utilizados sistemas de expanso indireta, tambm chamados de sistemas de gua gelada..Nos sistemas de gua gelada o equipamento

de refrigerao instalado em uma rea da edificao, chamada de Central de gua

Gelada (CAG). A central de agua gelada incorpora equipamentos denominados de

chillers que produzem o resfriamento da gua. A gua gelada, produzida nos chillers, bombeada e distribuda, por uma rede de tubulaes, para todas as reas que sero condicionadas Como estas tubulaes transportam gua gelada so

isoladas termicamente.No sistema de gua gelada, o resfriamento do ar realizado

por outros equipamentos denominados de fan-coils, que so compostos por um ventilador que realiza a movimentao do ar e por uma serpentina na qual circula a

gua gelada, os equipamentos fan-coils podem ser de grande porte, instalados em casas de mquinas e com a distribuio do ar por dutos ou, ainda, podem ser

aparentes de pequeno porte (fancoletes). THEMOPRESSAR (2014).

Na maioria dos sistemas, a gua gelada produzida por resfriadores de lquidos

utilizada nas serpentinas dos climatizadores com controle do lado gua feita por vlvulas de

duas ou trs vias. O sistema de distribuio uma rede de tubulaes atravs das quais

tipicamente a gua gelada ou gua com soluo anti-congelante distribuda/transportada por

um ou mais nveis de bombeamento.

Os objetivos principais da seleo do sistema de distribuio da gua gelada so de

prover a requerida capacidade de resfriamento para cada carga trmica, promover o uso

eficiente da capacidade de refrigerao na central de gua gelada, e minimizar consumo de

energia de eltrica de distribuio. Rishel James (1996).

Figura 1 Projeto 3D CAG Central de gua gelada do shopping em estudo

15

Fonte: Projeto CAG para alimentar o sistema de climatizao (2014).

2.3 Termoacumulao

Segundo Fedalto (2010). Existe varias maneiras de armazenar energia trmica,

porem as maneiras mais utilizadas so produzido gelo ou gua gelada e armazenado em

tanques de termoacumulao. As duas maneiras apresentam vantagens e desvantagens, de

forma que necessria uma avaliao tcnica para a implantao de cada caso.

Ashrae (2003). A termo acumulao na forma de gelo trabalha sobre o calor latente

do mesmo, pois a gua possui um alto valor latente para a fuso, em torno de 33 KJ/Kg numa

temperatura de evaporao de -10C. A termoacumulao de gua gelada utiliza o calor

sensvel do fluido, 4,18KJ/Kg no caso da gua.

Normalmente, os custos para a aquisio de maquinas de refrigerao capazes de

produzir gelos so maiores que os custos para a aquisio de uma maquina que produz gua

gelada, porem por possuir uma capacidade menor de armazenar energia na forma sensvel

(considerado uma diferena de 7C), os tanques de armazenamento de gua gelada so muito

maiores. Analisando esses itens, conclui-se que o custo final de instalao acaba sendo menor

se utilizado gelo como forma de acumular frio ao invs de gua gelada, segundo Andrepont

(2004).

A termoacumulao atingiu nos ltimos tempos um papel importante nos processos

de ar condicionado de ambientes. por isso, que seu estudo e conhecimento tornaram-se

indispensveis aos processos de condicionamento de ar ou de refrigerao. O meio de

termoacumulao pode ser gua gelada, gelo, ou uma soluo salina de comportamento

euttico (para temperaturas muito baixas).

A termoacumulao surge como consequncia da necessidade de reduzir o consumo

de energia nas horas de ponta, cujo custo relativamente elevado. Alm disso, obtm-se uma

reduo na demanda contratada.

O interesse na termoacumulao para as aplicaes comerciais surgiu com o

aumento, nos anos setenta e oitenta, do consumo eltrico, quando as companhias de gerao

reconheceram a necessidade de reduzir a mxima demanda (entre 18 e 21 horas).

O desempenho dos sistemas de termoacumulao depende do modo como se desliga

o resfriador (chiller) nas horas de ponta. Normalmente a economia propiciada pelo

desligamento, compensa a diferena do custo inicial entre sistemas com e sem

termoacumulao.

16

Figura 2 Vista frontal do tanque de termoacumulao CAG do shopping em estudo.

Fonte: Projeto Foliene 2014.

Figura 3 - Vista Superior do tanque de termo acumulao CAG do shopping em

estudo.

Fonte: Projeto Foliene 2014.

17

2.4 Torre de Resfriamento

Segundo Bennet e Myers (1978), so equipamentos utilizados para o resfriamento de

gua industrial, como aquela proveniente de condensadores de usinas de gerao de potncia,

ou de instalaes de refrigerao, trocadores de calor, etc. A gua aquecida gotejada na

parte superior da torre e desce lentamente atravs de enchimentos de diferentes tipos, em

contracorrente com uma corrente de ar frio (normalmente temperatura ambiente). No

contato direto das correntes de gua e ar ocorre evaporao da gua, principal fenmeno que

produz seu resfriamento.

Uma torre de refrigerao essencialmente uma coluna de transferncia de

massa e calor, projetada de forma a permitir uma grande rea de contato entre as duas

correntes. Isto obtido mediante a asperso da gua lquida na parte superior e do

enchimento da torre, isto , bandejas perfuradas, colmeias de materiais plstico ou metlico,

etc, que aumenta o tempo de permanncia da gua no seu interior e a superfcie de contato

gua - ar. Kreith (1977),

O projeto de uma torre de resfriamento parte dos valores da vazo e da

temperatura da gua a ser resfriada. Ento, uma vez especificada a geometria da torre em

termos de suas dimenses e tipo de enchimento, o funcionamento adequado depender do

controle da vazo de ar. Em termos de insumo energtico, a torre demandar potncia para

fazer escoar o ar, sendo que o enchimento da torre um elemento que introduz perda de

carga; a gua dever ser bombeada at o ponto de asperso.

Informaes mais detalhadas a respeito de funcionamento, parmetros

caractersticos e procedimentos para projeto deste tipo de equipamentos podem ser

encontrados em Trybal, (1980), Stocker (1981), Threkeld e Jones (ver bibliografia detalhada

no final).

18

Figura 4 - Vista frontal Torre de Resfriamento do Shopping em estudo.

Fonte: Alpina equipamentos industriais projeto- 2014

Seguindo as seguintes dimenses:

Tabela 1 - Tabela de dimenses referente a instalaes das torres de resfriamento do

shopping em estudo.


19

Figura 5 - Base de concreto preconizada pela instaladora para suportar as torres de

resfriamento


20

3 MATERIAIS E MTODOS

Segundo Sabattini (1989) o objetivo de uma metodologia o de estabelecer uma

orientao efetiva ao pesquisador que dela se utilizar em um certo processo investigativo,

possibilitando-lhe tomar decises oportunas e selecionar as hipteses, tcnicas e dados mais

adequados.

Aps analisar os objetivos da pesquisa e o estado da arte minuciosamente, adotou-se

por metodologia abordagens quali-quantitativas com a aplicao do estudo de caso. A fim de

acompanhar e identificar in loco as etapas desenvolvidas e as dificuldades enfrentadas na

implantao de uma central de gua gelada.

Em seguida efetuou-se uma analise, relacionando estudo esmiuado do

funcionamento da central de gua gelada com os projetos e cronogramas de implantao para

obra em estudo, partindo do pressuposto que seria possvel desenvolver um manual para a

implantao.

Embasado nesta teoria elaboramos e classificamos os sistemas que apoiam a

metodologia desta pesquisa onde implica o desenvolvimento de um conjunto de atividades

para se realizar dentro e fora dos canteiros.

Segundo Ldke (1986: 38), "a anlise documental pode se constituir numa tcnica

valiosa de abordagem de dados qualitativos, seja complementando as informaes obtidas por

outras tcnicas, seja desvelando aspectos novos de um tema ou problema."

Na sequencia foi desenvolvido o modelo da pesquisa, onde foram planejadas todas as

etapas que nortearam o estudo, para a pesquisa de campo. Para atender os objetivos

inicialmente propostos.

Desta forma, para a execuo deste trabalho, a metodologia de pesquisa constituiu-se

das seguintes etapas:

21

Pesquisa bibliogrfica: levantamento e anlise das bibliografias especficas e

correlatas aos assuntos: Centrais de gua geladas; torres de resfriamentos, sistema de

climatizao e processo construtivos.

Pesquisa de campo: Acompanhamento das etapas de implantao da central em

estudo.

Para a realizao da etapa referente a pesquisas bibliogrficas foram realizadas

leituras de livros, dissertaes, teses, jornais, folhetos, revistas, legislaes, projetos

implantados sobre o assunto desta pesquisa, sendo nacionais ou estrangeiros com elevada

importncia.

Ao estudo de caso foram aplicados os questionamentos da pesquisa, o que foi levado

em considerao, o projeto de como ser feito o levantamento de dados, que mtodos sero

utilizados para analisar os dados coletados e a forma com que os dados sero interpretados.

Aps esta analise chegamos as etapas de desenvolvimento desta pesquisa que se dividem em

trs fases:

A fase inicial est ligada ao estudo de caso, com escolha do empreendimento o

shopping a ser estudado e ao acompanhamento da implantao a ser observada, para

identificar quais as etapas desenvolvidas pelas empresas responsveis pela implantao e

funcionamento da central. Com o objetivo de realizar um diagnstico da situao atual das

atividades desenvolvidas pela obra em estudo.

A segunda fase fica dedicada ao estudo do quadro da arte a reviso bibliogrfica.

Realizando o cruzamento dos dados observados na fase inicial com intuito desenvolver um

conhecimento tcnico mais abrangente e critico. Que sero apresentadas atravs da emisso

de um relatrio que alm de expressar de forma sinttica os resultados obtidos, tambm da

nfase ao registro da destinao compromissada da pesquisa.

Entretanto a terceira fase ser destinada exclusivamente as consideraes finais do

estudo realizado concluindo se realmente possvel desenvolver um manual que elenque as

etapas de implantao da central.

Os itens que seguem apresentam a classificao metodolgica da pesquisa, a forma

como a mesma foi planejada e os procedimentos metodolgicos utilizados para a execuo do

estudo de caso.

22

3.1 Classificao metodolgica da pesquisa

A classificao da pesquisa segue os padres metodolgicos e acadmicos reunidos

por Edna Silva & Estera Menezes no manual da disciplina Metodologia da Pesquisa e

Elaborao de Dissertao, reeditado em 2002, pelo Laboratrio de Ensino a Distncia da

UFSC.

Segundo Silva & Menezes (2002), ser apresentada a classificao da pesquisa em

quatro tpicos distintos, segundo sua forma clssica, a saber: quanto sua natureza, quanto

forma de abordagem do problema, quanto aos seus objetivos e quanto aos seus procedimentos

tcnicos. Por fim, discute-se o planejamento da pesquisa, a fim de complementar a

classificao metodolgica.

3.2 Quanto a sua natureza

A natureza das pesquisas pode ser classificada como bsicas ou aplicadas. Neste

sentido, esta pesquisa est classificada como pesquisa aplicada, pois tem por objetivo

aprimorar o conhecimento quanto gesto ambiental e avaliao de impactos ambientais

causados pelos canteiros de obra na cidade de Lages.

Segundo Demo (2000, p. 33), na condio de princpio cientfico a pesquisa

apresenta-se como o instrumento terico-metodolgico para construir conhecimento.

A pesquisa um processo formal e sistemtico de desenvolvimento do mtodo

cientfico. O objetivo fundamental da pesquisa descobrir respostas para problemas mediante

o emprego de procedimentos cientficos. (Gil, 1999, p. 42).

3.2.1 Quanto forma de abordagem do problema

Do ponto de vista da forma de abordagem do problema uma pesquisa pode ser

classificada como quantitativa ou qualitativa. Dessa forma a pesquisa em questo possui as

duas caractersticas, definida por pesquisa quali-quantitativa,

23

Que estabelece o trabalho de campo e, por fim, o tratamento do material recolhido,

produzindo confronto entre a teoria e a investigao de campo, numa abordagem quali-

quantitativa.

Para Minayo (1994), a pesquisa qualitativa trabalha com o universo de significados,

valores e atitudes que corresponde a um espao das relaes, dos processos e dos fenmenos,

que comea com um problema ou uma pergunta denominado fase exploratria da pesquisa.

Segundo Gamboa (2000: 64) o processo de pesquisa que qualifica as tcnicas e os

instrumentos necessrios para a elaborao do conhecimento. [...] Por isso, a necessidade de

remeter a questo das tcnicas da pesquisa ao problema dos mtodos [...].

Segundo Leopardi (2001), no significa que a investigao qualitativa seja

qualificada, mas que se ocupa de aspectos qualitativos da realidade, sendo assim a pesquisa

quantitativa tem sua importncia por abordar aspectos sobre as relaes quantitativas entre as

variveis da realidade, sujeitando suas concluses comprovao estatstica.

3.2.3 Metodologia Geral da Pesquisa

Todo o estudo de caso comea como um plano muito incipiente, que vai se

delimitando mais claramente medida que o estudo se desenvolve.

Segundo Kramer e Andr (1984) Dentro da prpria concepo de estudo de caso que

pretende no partir de uma viso predeterminada da realidade, mas aprender os aspectos ricos

e imprevistos que envolvem uma determinada situao, a fase exploratria se coloca como

fundamental para uma definio mais precisa do objeto de estudo.

A presente pesquisa pode ser classificada como exploratria, j que visa

proporcionar um maior conhecimento para a pesquisadora sobre o assunto proposto, a fim de

torna-lo explcito ou de, pelo menos, poder construir hipteses para o seu encaminhamento.

Envolve levantamento bibliogrfico, entrevista com pessoas, e a anlise de dados. Tem por

finalidade bsica desenvolver, esclarecer e modificar conceitos e ideias para que venham a ser

pesquisados em estudos futuros.

O Programa de Iniciao Cientfica PIC do Centro Univertrio de Minas

Gerais Unileste-MG define o mtodos de pesquisa exploratria como:

24

A pesquisa bibliogrfica procura explicar um problema a partir de referncias

tericas publicadas em documentos. (...) A pesquisa bibliogrfica abrange toda a

bibliografia j tomada pblica em relao ao tema de estudo, desde publicaes

avulsas, boletins, jornais, revistas, livros, pesquisas, monografias, teses, material

cartogrfico e meios de comunicao como rdio, gravaes em fita magntica e

audiovisuais (filme e televiso).

Pesquisa explicativa Alm de registrar, analisar e interpretar os fenmenos estudados tem como preocupao primordial identificar os fatores que determinam

ou que contribui para a ocorrncia dos fenmenos, isto suas causas. Este o tipo

de pesquisa que mais aprofunda o conhecimento da realidade, porque explica a razo

e o porqu das coisas (PROGRAMA DE INICIAO CIENTFIA, 2005)

3.3 Os procedimentos metodolgicos do estudo de caso

Inicialmente, determinou-se o objeto de estudo, para esta pesquisa, optou-se a obra

de um shopping em execuo na serra catarinense onde o projeto de climatizao preconiza a

instalao de central de gua gelada para a alimentao das reas comuns e das lojas satlites,

devido a este sistema ser inovador na serra catarinense e representar bem a estrutura a ser

estudada.

Ser analisado e identificado o surgimento de possveis impactos ambientais

correspondentes causados aos meios fsico, bitico e antrpico, neste ltimo considerando os

trabalhadores do canteiro, a vizinhana e a sociedade como um todo.

Sendo que a analise dos mesmos se faz necessria devido:

3.4 Etapas da pesquisa

As etapas trilhadas para a elaborao desta pesquisa podem ser descrita da seguinte

forma.

a) Reviso bibliogrfica sobre funcionamento e implantao das centrais de gua gelada;

b) Estudo detalhados dos anteprojetos, e projetos executivos.

c) Acompanhamento dirio na implantao.

d) Coletas de dados por meios observatrios e registros fotogrficos no canteiro de obra

do Shopping;

e) Analisar os dados e principais resultados obtidos;

f) Cruzamento entre os dados obtidos nos canteiro com a bibliografia estudada..

g) Elaborao do texto final.

25

4 ANLISES E RESULTADOS

4.1 Descrio geral da instalao

Trata-se de uma edificao comercial, com 03 (trs) pavimentos (pisos), sendo eles

os pavimentos trreo garagens, 1 pavimento e 2 pavimento.

Nestes pavimentos esto distribudos os ambientes Mall (corredores centrais e rotas

de fugas), Centro de Eventos, Praa de alimentao, Cinemas, alm das lojas ancoras mega e

satlites. Haver tambm setores que englobam a administrao, servios gerais e espao para

funcionrios e lojistas.

4.2 Climatizao do shopping

A climatizao das reas comuns do shopping, das lojas satlites, alimentao foram

realizadas por um sistema de expanso indireta, atravs da instalao de uma central de gua

gelada (CAG) que produzir gua gelada a ser distribuda at os condicionadores de ar do tipo

fan-coil. A CAG composta por 03 (trs) chillers condensao a gua com capacidade de

350 TR cada e 03 (trs) torres de resfriamento.

O bombeamento de gua gelada se da por dois circuitos, um primrio e outro

secundrio. O circuito primrio de gua tem o objetivo de promover a passagem da gua pelos

chillers e ser composto por 03 (trs) bombas de vazo constante, sendo uma dedicada para

cada chiller. O circuito secundrio tem a funo de bombear a gua at as unidades fan-coil

e tambm ser composto de 03 (trs) bombas operacionais, mas neste caso com vazo

varivel. O controle da rotao das bombas secundrias ser realizado por um sensor de

presso diferencial entre as tubulaes de avano e retorno de gua.

26

Para o resfriamento dos chillers foram instaladas 03 (trs) torres de resfriamento. O

bombeamento da gua de resfriamento pelos chillers ser realizado por 03 (trs) bombas de

vazo constante, sendo uma dedicada para cada chiller.

As bombas reservas primria, secundria e de condensao no ficaram instaladas

nas tubulaes,

Para o horrio de ponta de energia eltrica, que ocorre durante 3 horas/dia, aonde o

custo de energia mais elevado, o fornecimento de gua gelada ocorrer atravs da estocagem

trmica de gua a baixa temperatura com volume total de 1.300m, sendo previsto 01 (um)

tanque de termoacumulao. Aps o horrio de funcionamento do shopping e no perodo fora

de ponta ser gerada a estocagem trmica de gua gelada. O tanque de termoacumulao tem

uma reserva para complementar CAG no pico da carga trmica.

Toda a central de gua gelada ser controlada por um sistema de automao que ir

realizar todas as funes de acionamento e operao dos chillers, bombas e torres de

resfriamento.

A temperatura de entrada da gua gelada nos condicionadores de ar ser 5C e sada

de 15C, com um diferencial de 10C.

Para que seja realizado o balanceamento de vazo ao longo da rede de gua gelada

devero ser instaladas, em cada ramificao da tubulao principal, uma vlvula de

balanceamento e reguladora de presso. Alm disso, toda interligao hidrulica das unidades

fan-coil devero apresentar vlvula de balanceamento.

O projeto prev o condicionamento da rede ar para vero, com controle de

temperatura, pureza e movimentao do ar dentro dos padres exigidos pela Norma Brasileira

de Ar Condicionado (ABNT NBR 16401).

O rudo gerado neste sistema ser atravs das torres de arrefecimento as quais so

feitas para ficarem no lado externo da edificao pelo seu prprio princpio de funcionamento.

Os chillers e as bombas de circulao de gua gelada e de condensao ficaro confinados em

uma rea tcnica localizada no Subsolo do shopping.

Das 18hs s 21 hs os chillers do sistema de refrigerao sero desligados, utilizando

apenas a gua gelada acumulada no horrio de fora de ponta, o que deve suprir a demanda da

carga trmica do shopping em estudo. O tanque foi dimensionado para a quantia de gua

gelada necessria para suprir o intervalo de 3 horas, horrio em que a energia eltrica tem

preo mais elevado.

Entre as 21hs e 18hs do dia seguinte, em que o preo da energia menor a gua

gelada enviada pelos chillers entraria nesse reservatrio por uma tubulao na parte inferior

27

do reservatrio numa vazo maior que a vazo de alimentao da fbrica, ao mesmo tempo a

gua de retorno da fbrica mais quente que a do envio, retornaria ao reservatrio por uma

tubulao localizada na parte superior numa vazo menor que a de retorno para os chillers. As

vazes de envio e retorno da fbrica, necessariamente, precisam possuir o mesmo valor por se

tratar de um sistema fechado, da mesma forma para as vazes de retorno para os chillers e de

envio aos chillers. O sistema dessa forma produziria mais gua gelada do que ele consegue

consumir, acumulando essa gua gelada no tanque.

4.3 Localizao e detalhes dos equipamentos.

4.3.1 Unidades Climatizadas

Os climatizadores do tipo fan coil modular para insuflamento nos ambientes ou

tratamento do ar externo foram instalados em casa de mquinas prpria.

As unidades foram alocadas sobre dormentes de concreto e amortecedores de

vibrao dentro da respectiva casa de mquinas encaminhamento atravs de eletrodutos

constitudos de PVC rgido nos trechos internos e nos trechos externos, de eletrodutos

galvanizados para atender a parte eltrica.

O insuflamento do ar nos ambientes feito por meio de difusores providos de

registro para regulagem da vazo do ar insuflado por dutos circulares, indicado em projeto. O

ar de retorno dos ambientes por sua vez captado por meio de grelhas e conduzido at as

respectivas casas de mquinas tambm por meio de dutos.

O ar aps retornar ao climatizador, filtrado, refrigerado, desumidificado, e

posteriormente, insuflado ao ambiente.

Dessa forma o termostato da respectiva unidade abre a sua vlvula de controle

quando a temperatura no interior do ambiente ultrapassar 25C, e a fechar com 23C.

Sensores de temperatura devero ser instalados nos respectivos retornos de ar dos ambientes.

4.3.2 Unidade Resfriador de lquido (Chiller c/ Condensao a Ar)

Aparelho projetado para proporcionar o resfriamento de lquidos, utilizados no

processos de refrigerao e climatizao de ambientes, compondo-se de sistema de

refrigerao com condensao a ar, dotado de elementos que executam a diminuio da

28

temperatura da gua. Possui controle de operao atravs de painel micro processado, que

combina inteligncia complexa com simplicidade operacional.

4.4 Tanque Metlico de gua gelada

Tem a funo de termoacumulao de gua gelada e possui as seguintes

caractersticas:

Dimetro interno de 8,60m;

Altura do nvel dgua : 25 m;

Volume: 1300,00 m

Com tratamento superficial de jateamento abrasivo ate a obteno do padro S.a 2

da norma sueca (sis 055 900), rugosidade 40 a 75 m especificado em projeto realizado pela

empresa Foliene.

Com pintura interna, duas demos de 120 m de espessura cada de epxi alcatro de

hulha alta espessura.

A pintura externa, apenas uma demo de 35m de espessura de fundo epxi xido de

ferro e outra de acabamento aps montagem, totalizando 70 m que vem de fabrica.

4.4.1 Custo do tanque de gua gelada

O valor pago descrito no contrato empresa contratante pelo fornecimento dos

produtos supra listados acima, incluindo mo de obra de instalao do tanque. Corresponde ao

valor global de R$: 735000,00 (setecentos e trinca e cinco mil reais) referente:

a) Tanque metlico no valor unitrio de R$ 452.000,00 (Quatrocentos e cinquenta

e dois mil reais);

b) Dois conjuntos de arvores distribuidoras em tubo de polipropileno, no valor

total de 80.000,00 (oitenta mil reais);

c) Isolamento trmico, no valor unitrio de 71.000,00 (setenta e um mil reais).

4.4.2 Condies exigidas para a instalaes do Tanque de gua gelada

A rea deve ser nivelada e desimpedida com no mnimo 300m para armazenamento

dos materiais a serem montados a uma distancia mxima de 10 m do local da montagem.

O Local deve fornecer segurana patrimonial e do trabalho no canteiro de obras;

29

Deve haver fornecimento de gua, energia eltrica suficiente para a concluso dos

trabalhos de montagem e testes a uma distancia mxima de 10 metros do local de trabalho;

Fornecer facilidade de acesso aos locais de trabalho, livre acesso a caminhes e

guindaste ao local da obra, ou arcar com custo de guindaste para iamentos especiais;

Fornecer base de concreto isolada, nivelada e com chumbadores, se for o caso, em

conformidade com o projeto a ser enviado;

Fornecer gua na quantidade suficiente para o teste hidrosttico;

Impermeabilizar a junta de encontro entre o fundo do tanque e a base de concreto;

Fornecimento de transporte e estadia a todo pessoal envolvido nos trabalhos de

montagem de campo, adquirir todo o material de uso e consumo como chapas, soldas, tintas,

isolamento.

4.4.3 Dimensionamento da base do Tanque

Dados de projeto:

Capacidade do tanque = 1300,00m

Dimetro do tanque = 8,69m

Dimetro de fixao = 9,00m

Altura do tanque = 25m

Esforos:

FH= 12,00 t

M = 138,00 t.m

N = 24,00 t/m

Q = 1,50 t/m

Fv= 1.50 t/chumbador.

Blocos com Momento

Ni =

N= Carga do tanque

Mxx. Myy= Momento em torno dos eixos

x.y= Distancia das estacas em relao ao centro

4.4.3.1 Armadura principal

30

M= 315,34

Tx=Ty=

Tx=Ty=

Tx=Ty= 274,21 Tn/m

Asx=Asy=

Asx=Asy= 88,29 cm

28

45 c/ 20 cm

Ase=

ASe=

17,65 cm 16

4.4.3.2 Estaca de Borda

Estacas (cargas)

=

y= 1x4,5

31

4.4.3.2.1 Dimensionamento do Bloco

4.4.3.3 rea de influencia

A1=

A2=

A3=

A4=

4.4.3.4 Calculo dos Momentos

32

Para este dimensionamento adotamos d=0,95m 2 h=1,0m

4.4.4 Verificao da puno

Estaca mais carregada (meio)

Nf1=32,07m

ok sem a necessidade de armadura para esforo de puno.

33

4.4.5 Armadura Principal

Adotado 10 barras com 25mm

4.4.6 Base de concreto

Para construir o tanque de concreto ser necessrio o construo de colunas e vigas

de concreto armado. De acordo com tcnicos da rea (MERLOTTI (2010) E SANTOS

(2010)), para um tanque com 9 m consegue suportar uma presso de 18 m de coluna d gua

ser necessrio construir 12 colunas verticais de 0,30m x 0,30m e 7 vigas circulares

horizontais de 0,3mx0,3m espaadas 3,1 m entre elas. As paredes seriam tambm de concreto

armado com 0,25m de espessura at uma altura de 9,5m, contanto a partir da base do tanque, e

com uma espessura de 0,15m acima disso.

Figura 6 - Vista da base do tanque de resfriamento

Fonte: Construtora Peruzzo Ltda projeto da base do tanque de resfriamento. 2014

34

Figura 7 - Locao de estacas para o tanque de resfriamento


Figura 8 - Projeto estrutural base do tanque de resfriamento


35

CONSIDERAES FINAIS

O conceito de shoppings sustentveis passa necessariamente pelo projeto de

climatizao do ambiente, isto porque necessrio optar por solues inteligentes para que o

sistema de refrigerao renda o mximo possvel, consumindo o mnimo de energia.

A implantao do sistema previsto em projeto para o shopping em questo tem o

beneficio que no requer grandes modificaes in loco. Entre as dificuldades encontradas

pode-se destacar o cronograma escasso estipulado por contrato, e baixa vazo disponvel

pela concessionaria da rede de gua ao abastecimento do tanque de termo acumulao com

capacidade de 1300.00m sendo disponvel uma demanda de 60.000 l dirio o que exigiu

medias alternativas de abastecimento devido data prevista para a inaugurao e o teste de

funcionamento da rede dupla de abastecimento da CAG.

No foi possvel acompanhar o funcionamento final da operao at a data

estipulada para a concluso deste trabalho. Mas observou-se que os investimentos de R$:

3000,00 por TR (tonelada de resfriamento) instalada somando-se um investimento final de R$

3.150,000,00 no so muito se comparado com a economia gerada com gastos em energia

eltrica consumidos no horrio de ponta, estes investimentos se pagar dentro de pouco

tempo. Alm de anexar conceito de sustentabilidade ao shopping por ser um sistema com

circuito fechado com uso de recurso natural que prev tratamento da gua termo acumulada.

Este trabalho demostrou conhecimentos tericos, abordado durante o curso de

Engenharia Civil, na prtica com o memorial de clculo apresentado no decorrer do mesmo, o

dimensionamento da base do tanque de termo acumulao, demostra conhecimentos

adquiridos nas disciplinas de concreto I e II colocados em pratica atravs do estgio

supervisionado. Diante de tal conjuntura, com o objetivo de tornar claro esses conhecimentos,

pois na regio serrana a primeira central de gua gelada instalada para atender um projeto de

climatizao e foi sem sombra de duvidas de extrema importncia o acompanhamento da

implantao desta central de gua gelada, a experincia nica considerada vlida.

36

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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Documents

Tanque de Água Gelada