PRINCPRINCÍÍPIOS DE AMBIÊNCIA PIOS DE AMBIÊNCIA EM CONSTRUEM CONSTRUÇÇÕES RURAISÕES RURAIS

Prof. Dr. Regis de Castro FerreiraProf. Dr. Regis de Castro Ferreirarcastro@agro.ufg.br

ConstruConstruçções e Eletrificaões e Eletrificaçção Ruralão Rural

Universidade Federal de GoiásEscola de Agronomia e Engenharia de Alimentos

Setor de Engenharia Rural

CONTEÚDO

1. Introdução2. Homeotermia e Termo-regulação3. Caracterização da Zona de Conforto Térmico e

Temperaturas Ambientais Críticas4. Formas de Transmissão de Calor5. Aspectos térmicos dos materiais de construção6. Índices de conforto térmico7. Mecanismos de trocas térmicas entre o animal e o

ambiente (dissipação do calor corporal)

1. INTRODUÇÃO

• O avanço nos sistemas produtivos animais (gerencial e genético), faz com que o meio ambientemeio ambiente seja condição indispensável para que os animais possam expressar a sua máxima performance produtivaperformance produtiva, associada ao seu bem-estar.

•• MeioMeio--ambiente:ambiente: conjunto de todos os fatores que afetam direta ou indiretamente os animais.

1. INTRODUÇÃO

• Fatores relacionados ao bem-estar e produtividade animal:

ANIMAIS

Ambiente térmico:• temperatura do ar• umidade relativa • radiação solar• vento

Ambiente aéreo:• gases• poeira• partículas em suspensão

Ambiente acústico:• ruído

Alimentação

AgentesPatógenos

• 2.1. Homeotermia– processo por meio do qual o animal mantém a

temperatura do núcleo corporal aproximadamente constante, por meio de processos de aumento e dissipação de taxas de calor, mediante as flutuações ocorridas no meio ambiente externo (temperatura do núcleo corporal ≅ constante

2. HOMEOTERMIA E TERMO-REGULAÇÃO

•• Temperatura do nTemperatura do núúcleo corporal cleo corporal –– TcTc (homem):(homem):Tc = 0,65Tr + 0,35TsOnde:Tc = temperatura do núcleo corporalTr = temperatura retal, eTs = temperatura da pele

� Corpo animal� “Máquina térmica”

- Baixa eficiência (80% calor e 20% atividades)

� Mecanismo termo-regulador� Variações térmicas do organismo� Temperatura do núcleo corporal

Tabela 1. Temperatura do núcleo corporal de algumas espécies animais.

2.2. Mecanismos de termo-regulação animal

• Reação ao calor– Vasodilatação– Reações fisiológicas: aceleração do ritmo cardíaco

(transpiração)• Reação ao frio

– Vasoconstrição– Diminuição do ritmo cardíaco (arrepio e tiritar)

� Corpo animal x Máquina térmica� Atividades basais� Atividades externas� Calor gerado: 50 a 1000 W (Joules / s)� Necessidade de dissipação do calor

2.2. Mecanismos de termo-regulação

• Trocas térmicas entre o corpo e o ambiente

– Através da pele

• Perda sensível de calor por convecção, condução

e radiação

• Perda latente de calor por evaporação do suor e

por dissipação da umidade da pele

– Através da respiração

• Perda sensível de calor: convecção

• Perda latente de calor: evaporação

• Principal órgão termo-reguladordos animais

• Vasodilatação e vasoconstrição: redução ou aumento da resistência térmica da pele.

A Pele

• Transpiração: perdas por convecção e radiação são inferiores às perdas necessárias à termo-regulação

2.2. Mecanismos de termo-regulação

3. CARACTERIZAÇÃO DA ZONA DE CONFORTO TÉRMICO E DAS TEMPERATURAS AMBIENTAIS

CRÍTICAS

• Zonas de conforto:– São aquelas limitadas pelos máximos e mínimos de

temperaturas ótimas para a produção (constituem-se em indicativos).

Produção de calor e temperatura dos homeotermosversus temperatura ambiente.

AA´: ZCT (zona de conforto térmico); B: TCI (temp. crítica inferior); B´: TCS (temp. crítica superior); CC´: zona de homeotermia; DD´: zona de sobrevivência.

Tabela 2. Valores comuns de TCI (B), de TCS (B’) e de temperaturas na ZCT para alguns animais

4. FORMAS DE TRANSMISSÃO DE CALOR

• Para que haja troca de calor num sistema, é necessário que haja variação de energia nos corpos que o compõem, ou seja, toda troca de calor envolve transferência de energia (fluxo de calor descola do ponto mais quente para o mais frio).

4. FORMAS DE TRANSMISSÃO DE CALOR

• TROCAS TÉRMICAS

– Trocas sensíveis (secas): constituem a transferência de energia com variação de temperatura (condução, convecção e radiação).

– Trocas latentes (úmidas): constituem a transferência de energia sem variação da temperatura, envolvem água (condensação e evaporação). São representadas por uma mudança no estado de agregação, ou seja, passagem do estado gasoso para o líquido e vice-versa.

Figura 1. Esquema explicativo dos mecanismos de trocas térmicas secas em uma edificação.

A direção e intensidade do fluxo do calor dependerá:- e: espessura parede- Tse e Tsi: temperaturas superficiais externa e interna-TE e TI: temperaturas ambientais exterior e interior- Tre e Tri: temp. radiante externa e interna.- λλλλ: condutividade térmica do material da parede.

λλλλ

e

tse tsi

Exterior Interior

TE TI

Tre Tri

Considerando uma parede de espessura “e” (metros):

MECANISMOS DE TROCAS TÉRMICAS SECAS EM UMA EDIFICAÇÃO

4.1 Condução� A transmissão do calor por condução entre dois corpos ocorre

quando estes estão em contato molecular e suas temperaturas são diferentes.

��

���

� ∆=LT

Aq ..λ

q = fluxo térmico por condução (W);λλλλ = condutividade térmica do material (W/m.°C);A = área da superfície por onde passa o calor (m2);∆∆∆∆T = diferença de temperatura entre os dois pontos considerados na transmissão de calor (°C); eL = espessura do material ou distância entre os dois pontos onde as temperaturas foram medidas (m)

� O fluxo térmico por condução (q) é diretamente proporcional àsuperfície por onde passa o calor e ao gradiente de temperatura.

4.2. Convecção• A convecção ocorre por dois mecanismos:

• Natural, devido à diferença de temperaturas e conseqüente diferença de densidade (movimento convectivo).

• Forçada, devido ao movimento do ar por equipamentos de ventilação.

• O princípio básico de transferência de calor permanece:

Onde:– qc = quantidade de calor transmitido por convecção

de 2 para 1, na unidade de tempo e por unidade de área (W/m2)

– hc = coeficiente de transferência de calor por convecção (coeficiente superficial) (W/m2.°C)

)12( TThq cc −=

Fluxo de calor transmitido por convecção (W/m2)

4.3. Radiação• É o mecanismo de troca de calor entre dois corpos

através da natureza eletromagnética que caracteriza a onda de calor. Não há necessidade de meio para a propagação, acontecendo mesmo na ausência de meio ou vácuo.

Espectro eletromagnético

Radiação solar

• A energia radiante possibilita um duplo processo de transferência de calor:– O corpo 1 (de maior temperatura) emite energia radiante: há perda

de parte do calor, e assim a temperatura baixará;– O corpo 2 (de menor temperatura) absorve a energia radiante, e

desta forma a temperatura aumenta.

• A intensidade da absorção e da emissão da energia radiante depende das propriedades da superfície receptora (absortividade e emissividade).

Comportamento dos materiais frente àradiação solar

Comportamento dos materiais opacos diante da radiação solar (fontes de alta temperatura)

• Balanço térmico:• α.RS + ρ.RS = RS => α + ρ = 1• α = ε• corpo negro => α = ε = 1, ρ = 0

qr = εσεσεσεσT4 [W/m2] Onde:• qr = total de radiação emitida por um corpo (W/m2)• σ = 5,67.10-8 (W/m2.K4) (constante de Stefan –

Boltzmann)• ε = emissividade da superfície

Equação global da quantidade de calor que se emite (ondas longas ou radiação térmica) por radiação na unidade de tempo e por unidade de área da superfície:

Tabela 3. Absortividade de cores e superfícies – fontes de alta temperatura (onda curta)

TransparenteVidro comum de janela

0,85 – 0,98Revestimento asfáltico

0,97preta0,30– 0,50Reboco claro

0,74vermelha0,65 – 0,80Tijolo aparente

0,70verde escuro0,75 – 0,80Telha de barro

0,40verde claro0,65 – 0,80Concreto aparente

0,40“alumínio”0,12 – 0,15Caiação nova

0,30amarela0,25Chapa de aço galv. (nova e brilhante)

0,20branca0,12Chapa de alumínio (oxidada)

Pintura:0,05Chapa de alumínio (nova e brilhante)

∝Tipo de superfície∝Tipo de superfície

Tabela 4. Emissividade de cores e superfícies – fontes de baixa temperatura (onda longa)

0,90 – 0,95Vidro comum de janela

0,90 – 0,98Revestimento asfáltico

0,90preta0,85 – 0,95Reboco claro

0,90vermelha0,85 – 0,95Tijolo aparente

0,90verde escuro0,85 – 0,95Telha de barro

0,90verde claro0,85 – 0,95Concreto aparente

0,50“alumínio”0,90Caiação nova

0,90amarela0,25Chapa de aço galv. (nova e brilhante)

0,90branca0,12Chapa de alumínio (oxidada)

Pintura:0,05Chapa de alumínio (nova e brilhante)

εTipo de superfícieεTipo de superfície

• Parede com pintura branca recente, tem α = 0,20 para ondas curtas (Sol) e ε = α = 0,90 para ondas longas (corpos ↓ temp.)– Portanto é bom refletor (ρ) da radiação solar e também bom

emissor, ou irradiador para outras superfícies.

• Cor das superfícies• Claras: têm coef.reflexão (ρ) ↑ e coef. de abs (α) ↓: refletem Sol• Claras / Escuras: iguais na irradiação ou na emissividade (ondas

longas): ↓ calor Noite

Seletividade dos materiais quanto à radiação

• Exemplo de análise de conforto:– Galpão em telhado de

fibrocimento ααααa= 0,70 e εεεε = 0,95

• A superfície absorve considerável radiação ααααa= 0,70• Devido a pequena espessura, praticamente a superfície externa

e interna da telha alcançará igual temperatura.• Com a emissividade εεεε = 0,95, o calor chegará aos animais por

radiação, muito mais intensamente que por convecção.

• Correções para o conforto:– Tratamento com pintura com coef. de abs(α) e ε ↓

• Condutividade térmica

• Condutância térmica

• Resistência térmica

• Coeficientes de convecção superficial

• Transmitância térmica

• Fator de calor solar

• Desempenho térmico de paredes e coberturas

• Características dos materiais em relação à

radiação solar

5. ASPECTOS TÉRMICOS DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

5.1. Condutividade térmica (λλλλ):

“fator que define o fluxo de calor transmitido através de um corpo considerado homogêneo, num regime estacionário, por unidade de espessura, área e tempo”.

KmW

KmmW

...

2 =

��

���

� ∆=LT

Aq ..λ

Tabela 5. Valores de condutividade térmica e densidade para alguns materiais.

Material Densidade absoluta (kg/m3)

Condutividade térmica (W/m.K)

Concreto 2200 1,74 Concreto celular 500 0,20 Tijolo maciço 1600 0,81 Madeira 800 0,19 Vidro 2600 1,20 Cortiça 200 0,051 Poliestireno expandido 20 0,035 Fibrocimento (chapas) 1900 0,76 Palha (em coberturas) 200 0,12 Mármore 2600 2,90 Aço 7800 47 Ar 1,20 0,024

5.2 Resistência térmica (R):• propriedade instrínseca ao componente construtivo

onde: L, espessura em metros;λ, condutividade térmica (W/m.K)

(m.K)/W λL

R =

5.3 Condutância térmica (C):• propriedade intrínseca ao componente construtivo

(W/m.K) 1

LRC

λ==

5.4 Resistência térmica total

• Para um componente construtivo de uma sócamada: a resistência térmica total é a soma das resistências superficiais interna (Rsi = 1/hi) e externa (Rse = 1/he), e da própria resistência térmica do componente (d/ λ):

WKhe

dhi

RT /).(m 11 2++=

λ– Onde:

• R = resistência térmica total (m2.K)/W• hi e he = coeficientes superficiais (W/m2.K)• d = espessura da parede (m)• λ = condutividade térmica (W/m.K)

• Coeficientes de convecção superficiais

• Combinam os efeitos de transmissão de calor por convecção e radiação (ondas longas)

• Dependem:• Localização da superfície (externa ou interna)• Direção do fluxo (horizontal ou vertical)

• q = he (te - tse); q = hi(tsi - ti)

Tsi > Ta

Fluxo descendente

Ta

hc

Fluxo ascendente

Ta

hc

Tsi < Ta

Tabela 6. Valores dos Coeficientes Superficiais (W.m/°C)

1,70,05

2,50,20 256,30,90Horizontal

(fluxo descendente)

4,30,05

5,30,20

259,10,90Horizontal(fluxo ascendente)

3,30,05

4,20,20 258,30,90Vertical

(fluxo nos dois sentidos)

hehi

Superfície externaSuperfície internaEmissividadePosição do fechamento e sentido do fluxo

5.5 Transmitância térmica total (U ou K)

• Ou Coeficiente Global de Transmissão de Calor. É o inverso da resistência térmica total.

). W/(m1 2 KR

UT

=

• Para paredes com várias camadas (1, 2, .... N), a resistência térmica total será igual a:

WKhe

dhi

Rn

nT /).(m

11 2++= � λ

• Taxa de transmissão de calor (q) de um ambiente a temperatura TE para outro ambiente a temperatura TI, através de dado componente (parede, telhado, laje, etc.), será de:

2 W/m)( ie ttUq −=

5.6 DENSIDADE DE FLUXO (W/m2):

λλλλ

e

tse tsi

Exterior Interior

TE TI

Tre Tri

• Condição essencial para a transmissão de calor:

5.7. DESEMPENHO TÉRMICO DE PAREDESE COBERTURAS

5.7.1. Transferência de calor em paredes

TUTTUq ext ∆=−= .).( int

Onde:– U = transmitância térmica (W/m2.K)– ∆T = diferença de temperatura entre os meios externo e interno– q = densidade de fluxo de calor (W/m2)

ATUAq ... ∆==ΦOnde:

– φ = fluxo de calor que incidirá no ambiente interno (Watts)

5.7.2. Transferência de calor em coberturas

TUTTUq ext ∆=−= .).( intOnde:

– U = transmitância térmica (W/m2.K)– ∆T = diferença de temperatura entre os meios externo e interno– q = densidade de fluxo de calor (w/m2)

ATUAq ... ∆==ΦOnde:

• φ = fluxo de calor que incidirá no ambiente interno (Watts)

Tsi >Ta

Fluxo descendente

Ta

hc

Fluxo ascendente

Ta

hc

Tsi <Ta

5.7.3. Ganho de calor por radiação

– A radiação solar é um dos fatores fundamentais para análise do desempenho térmico de edificações e para o estudo das condições de conforto térmico dos seus ocupantes.

ge

IhU

q α=

• Onde:– q = densidade de fluxo de calor por radiação (W/m2)– α = absortância– U = transmitância térmica (W/m2.K)– he =coeficiente de superfície– Ig = intensidade da radiação solar incidente (W/m2)

• para materiais opacos:

• para materiais transparentes ou translúcidos:

• Vidros comuns de 4 mm (α = 0,07 e τ = 0,85)– U = 6,1 W/m2.K– 1/he = 0,04– FS = 0,86

• Leva-se em consideração o coeficiente de transparência à radiação (τ)

ge

IhU

q .���

����

�+= τα

FS

Tabela 7. Radiação solar incidente (Ig, em W/m2) sobre planos verticais e horizontais para a latitude 17°Sul (22 mar/set).

Tabela 8. Comportamento térmico de alguns vidros (RIVERO, 1986).

• Densidade de fluxo total

• para materiais opacos

ge

ie IhU

ttUq α+−= )(

• para materiais transparentes

ge

ie IhU

ttUq .)( ���

����

�++−= τα

Exemplo 1. Calcular o fluxo de calor (quantidade de calor) transmitido por condução em uma parede de tijolos de 2,00 m de comprimento, 3,00m de altura e 20 cm de espessura, cujas temperaturas superficiais são: Te = 30°C e Ti = 20°C.

2,00m

3,00

0,20Te = 30 °C

Ti = 20 °C

Solução:A = 2 x 3 = 6m2

L = 0,20mk = 0,81W/m.K∆T = 30 - 20 = 10 °C

W24365,40

W/m5,4510.20,081,0

)12( 2

==

==−=

xQ

ttLk

q

Exemplo 2. Determinar quais deveriam ser as espessuras de paredes com a mesma área que a do Exemplo 1, feitas de concreto, concreto celular e poliestireno expandido, que permitam a mesma passagem de calor que a parede de tijolo com a mesma ∆t.

0,81Tijolo

0,035isopor0,20Concreto celular1,74Concreto

λ (W/m.K)Material

Hipótese: passagem do mesmo fluxo = mesma resistência térmica do tijolo, portanto:

WKmd

Rtijolo /).( 25,081,020,0 2===

λ

mRL

p

tijolo 43,074,1.25,0.:concreto/

=== λ

mRL

p

tijolo 0087,0035,0.25,0.:isopor/

=== λ

mRL

p

tijolo 05,020,0.25,0.:celular concreto/

=== λ

Determinação das espessuras:

Exemplo 3. Considere uma laje de concreto armado de 10 cm de espessura com revestimento externo e interno em argamassa de 2cm. Determine a densidade de fluxo de calor pela mesma quando a temperatura interna é de 20°C e a externa é de 18°C.

q =?Lconcreto = 0,10 mLarg = 0,02 mTe = 18°CTi = 20°Cλ arg = 1,40 W/m.Kλ concr = 1,74 W/m.K

I

II laje de concreto

III

Te = 18°C

Ti = 20°C Fluxo ascendente

arg

arg 12

1

1

��

++��

�

�

��

�

�+==

hiLL

heR

RU

concr

concrtotal

total λλ

2 /).(28,01,9

174,110,0

40,105,0

2251 =++�

�

���

�+= WKmRtotal

2 ). W/(m57,3 28,01 ==>= KUU

)2018(57,3 −=q2 W/m14,7 −==> q

Determinação da densidade de fluxo:*

)( ie ttUq −=

Exemplo 4. Calcular a densidade de fluxo de calor através de uma parede de concreto celular, de espessura 0,20 m, com as seguintes dimensões: altura 3,00 m e largura 4,5 m. A parede não tem acabamento. Resolver para os seguintes casos:

a) sem incidência de radiação solar;b) com radiação incidente de intensidade 300 W/m2, numa certa hora

do dia.c) com a mesma radiação incidente, mas supondo-se a parede pintada

de branco.d) como no item c), mas supondo-se que há uma janela de vidro

comum, de 1,20 m por 1,00 m.

Dados: As temperaturas do meio interior (ti) e do exterior (te) são:ti = 23ºC; te = 35ºC

a) Sem incidência de radiação solar

q = U(te - ti) UR

Rhe

LhiTotal

Total= = + +1 1 1

λ

R (m .K)/WTotal = + + =125

0 200 20

18 3

116 2,, ,

,

U U K= => =1

1160 86

,, . W / m2

q U te ti q q W m= − => = − => =( ) , ( ) , /0 86 35 23 10 32 2

φ= densidade de fluxo x área parede = 10,32 W/m2.(3,0m x 4,5m)

φφφφ=139,32 W

b) Com radiação solar incidente (Ig) a 300W/m2

ge

ie IhU

ttUq α+−= )(

Troca de calor por diferença

de temperatura

Troca devido a radiação solar

incidente

=> superfície opaca

=>= grad IheU

aq

ε = 0,90he = 25 W/m2.Kα = 0,65 (Tabela 3, tijolo aparente)U = 0,86 W/m2.K (calculada no exercício anterior – letra a)

q q W mrad rad= => =0 650 8625

300 6 7 2,,

, /

q q W mtotal total= + => =10 32 6 7 17 0 2, , , /

φ= q.área = 17.(3,0 x 4,5) => φφφφ=229,5 W (> φφφφ=139,32 W )

c) Com Ig a 300W/m2 e parede pintada de branco

10,32 W/m2 Troca devido a radiação solar

incidente

ge

ie IhU

ttUq α+−= )( => superfície opaca

ε = 0,90 (p/ onda longa)he = 25 W/m2.Kα = 0,12 (Tabela 3, cor branca)U = 0,86 W/m2.K

q q W mrad rad= => =0 120 8625

300 1 24 2,,

, /

q q W mtotal total= + => =10 32 1 24 11 6 2, , , /

φ= q.área = 11,6.(3,0 x 4,5) => φφφφ=156 W (< φφφφ = 229,5W)

d) Com Ig a 300W/m2 parede pintada de branco e janela de vidrocomum de 1,20 m x 1,00 m:

α = 0,07 (Tabela 8, vidro comum)U = 6,1 W/m2.K he = 25 W/m2.Kτ = 0,85 (Tabela 8, vidro comum)

q q q qtotal vidro parede total= + => = +331 2 11 6, ,

q U te ti I g= − + +���

���( ) .α τ

Uhe

=> superfície transparente

FS = 0,86

300.85,0256,1

08,0)2335(1,6 ��

���

� ++−=vidroq

q W mvidro = 331 2 2, /

q W mtotal = 342 8 2, /

φ= (qparede.áreaparede) + (qvidro.áreavidro)

φ= (11,6 x 12,3) + (331,2 x 1,2)

Área da parede = (3,0 x 4,5) - (1,20 x 1,00) = 12,3 metros

φφφφ = 540,12 W (> φφφφ=156 W)

Cálculo do Fluxo (W):

6. Índices de Conforto Térmico• Os índices de conforto térmico foram propostos com o

objetivo de avaliar o efeito conjunto das variáveis de conforto térmico (individuais e ambientais):

– Variáveis individuais:• Taxa metabólica (calor produzido pelo animal)• Cor da pelagem do animal• Peso• Área da superfície corporal

– Variáveis ambientais• Temperatura do ar• Umidade relativa do ar• Temperatura Radiante Média• Velocidade do vento• Carga térmica radiante

• Principais índices de conforto térmico animal:

A) Índice de temperatura e umidade relativa (THI)(mais usado para avaliação de animais):

THI = Tbs + 0,36To + 41,2

Onde,Tbs = temperatura de bulbo seco (temp. ambiental)To = temperatura de orvalho

• Principais índices de conforto térmico animal:

B) Índice de termômetro de globo negro e umidade (WBGT):

• leva em consideração os efeitos das trocas térmicas por radiação solar.

WBGT = 0,7tbu + 0,2tgn + 0,1tbs

Onde,Tbu = temperatura de bulbo úmidoTgn = temperatura de globo negroTbs = temperatura de bulbo seco

Termômetro de globo negro

Psicrômetro de ventilação natural

Carta psicrométrica

Exemplo:Tbs = 25°CTbu = 20°CUR = 60 %UA = 12,25 g/kg

• A taxa de dissipação de calor de um animal édeterminada pela sua taxa de produção, de armazenamento de calor corporal e, ainda, pelas condições dos ambientes vizinhos ao seu. O animal pode trocar energia em forma de calor com o ambiente em que vive por meio de formas sensíveis e latentes (Ver figura).

7. Mecanismos de trocas térmicas entre o animal e o ambiente (dissipação de calor

corporal)

Esquema básico das fontes de calor dentro de uma edificação de abrigo de animais

Qve

QaQe

Qvs

Qs

Qc

• Equação para o balanço térmico de uma edificação:(Condição: ganhos = perdas)

Qa + Qs + Qc + (Qve + Qvs) – Qe = 0

Onde:Qa = calor produzido pelo animal (W)Qs = carga térmica solar (W)Qc = calor transmitido por condução (W)Qve = calor de ventilação de entrada de ar (W)Qvs = calor de ventilação de saída de ar (W)Qe = calor de evaporação

• Calor produzido pelos animais (Qa )

Qa = 2,9.P0,75 (kcal/hora)onde:

P = peso do animal (kg)1 kcal/hora = 1,163 Watts1 Watt = 1 J/s

Área da superficial animal (Equação de Meeh)

A = m.Pb

Onde:m = constante de Meeh (ver Tabela 9)A = área da superfície corporal do animal (m2)P = peso do animal (kg)b = constante (ver Tabela 9)

Tabela 9. Valores de m e b da Equação de Meeh.

• Calor produzido pela carga térmica solar (Qs) (incidente no telhado da edificação):

Onde:Qs = quantidade de calor solar (W)αααα = coeficiente de absorção da radiação solarU = coeficiente global de transmissão térmica (W / m2.°C)he = coeficiente superficial externo (W / m2.°C)Ig = intensidade de radiação solar global (W / m2)∆∆∆∆t = grandiente de temperatura (°C)At = área do telhado

AttUIhU

Qs ge

..∆+= α

• Calor transmitido por condução (Qc) (através de uma parede):

Onde:Qc = quantidade de calor por condução (W)λλλλ = condutibilidade térmica do material da parede (W/m.°C)e = espessura da parede (m)∆∆∆∆t = grandiente de temperatura (°C)Ap = área das paredes (m2)

Apte

Qc .∆= λ

• Calor de ventilação (Qve, Qvs)

Onde:Qve = calor transmitido por ventilação para dentro da edificação (W)F = fluxo de entrada do ar (m3/s)E = eficiência das aberturas (E= 0,5 a 0,6 para entrada de ar perpendicular ao fluxo; E = 0,25 a 0,35 para entrada de ar diagonal ao fluxoA = áreas das aberturas (m2)v = velocidade dos ventos (m/s)δδδδ = densidade do ar (1,2 kg/m3)c = calor específico do ar (0,28 J/kg.°C)te = temperatura externa do ar (°C)

vAEFtecFQve .. e ... == δ

Qve = calor de ventilação de entrada de ar:

Onde:Qvs = quantidade de calor removido pela ventilação (W)N = número de renovações e ar

para 4 < v < 6 m/s, N = 1; para 1 < v < 4 m/s, N = 0,5

V = volume da edificação (m3)ti = temperatura interior (°C)

tiVNQvs ...26,0=

Qvs = calor de ventilação de saída de ar:

Aplicações:

1) Determinar o calor produzido (em Watts) por uma vaca de leite cujo peso corporal é 453 kg.

Qa = ?Qa = 2,9 P 0,75

Qa = 284 kcal / hora x 1,163 (em Watts) Qa = 330 Watts

2) Determinar a área superficial da vaca.

A = m P b

Pela Tabela 9:- m = 0,13- b = 0,56

A = 0,13.(435)0,56

A = 3,99 m2 ≅ 4,0 m2

3) Expresse a taxa metabólica da vaca (calor produzido) com relação ao peso e à superfície corporal.

Qa = 330 W

330 W ÷ 453 kg = 0,73 W / kg

330 ÷ 3,99 m2 = 82,78 W / m2