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PROJETO DE AR CONDIONADO DE UMA UNIDADE HOSPITALAR
Oséias Pereira de Oliveira,
André Luiz Paes,
Leandro de Souza Leite,
Danilo Gomes da
Silva,
1 Aluno do 4 º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia em Refrigeração, Ventilação e Ar
Condicionado, da Fatec Itaquera. Contato: oseiaspedol@yahoo.com.br
2 Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia em Refrigeração, Ventilação e Ar
Condicionado, da Fatec Itaquera. Contato: paesandreluiz@gmail.com
3 Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia em Refrigeração, Ventilação e Ar
Condicionado, da Fatec Itaquera. Contato: leandroils@yahoo.com.br
4 Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia em Refrigeração, Ventilação e Ar
Condicionado, da Fatec Itaquera. Contato: danilo196@live.com
Resumo
O presente projeto procura apresentar um novo sistema de ar condicionado para
substituir os equipamentos antigos e do hospital beneficiencia portuguesa localizado na rua
General Sócrates, 145 - Penha de Franca, São Paulo. Aplicamos equipamentos que utilizam as
últimas técnologias para aumento de eficiência energética e buscando atender às normas do
setor aplicando os conceitos adquiridos em sala de aula nas disciplinas do semestre e em
pesquisas. O projeto em questão é voltado especificamente para o quinto andar que é constituido
em sua maior parte de consultórios.
Palavra-chave: Carga térmica, Ar condicionado Hospitalar
Abstract
The presente project was designed to propose a new air conditioning system to the
Beneficiencia Portuguesa Hospital localized at 145 Gerenal Socrates – Penha de França, São
Paulo. We select equipments using the last technologies to increase energetic efficiency and to
follow the standards to the sector's around to applying knowledge acquired at class room. The
project in question is geared specifically to the fifth floor which is constituted in its greater part
of clinics.
Keyword: Heat load, Hospital air conditioning
SUMÁRIO
- Introdução
- Justificativa
- Objetivo
- 3.1. Objetivos Geral........................................................................................
- 3.2. Objetivo Específico..................................................................................
- Fundamentação Teórica
- 4.1.Renovações de ar
- 4.2.Carga Térmica..........................................................................................
- 4.3. Equipamentos escolhidos.......................................................................1
- Metodologia
- Cronograma
- Recursos.................................................................................................1
- Resultados..............................................................................................1
- Forma de Exposição do Trabalho prático..............................................1
- Referencias Bibliográficas......................................................................1
4. Fundamentação Teórica
Para fazer o dimensionamento dos condicionadores de ar precisamos fazer o
levantamento dos seguintes dados: renovações de ar necessária para diluição de Co² e carga
térmica para poder manter o ar numa faixa de temperatura agradável. Para fazer esses estudos
temos que analisar a geometria do local bem como a sua ocupação.
Para fazer essa análise observaremos a planta e a frequência de pessoas no local:
Dados empíricos fornecidos pela equipe da manutenção - Fonte: Autoria Própria
Planta do 5º Andar - Fonte: Autoria Própria
4.1.Renovações de ar
Utilizamos como referência a NBR 7 256 - 2005 Conforme tabela a seguir:
Fonte: NBR 7256 - 2005
AgB – agente biológico
AgQ – agente químico
Risco 2 - Conforme 5.3 - (Classificação de risco de ocorrência de eventos
adversos à saúde por exposição ao ar ambiental).
Nível 2 - Área onde existem fortes evidências de risco de ocorrência de
agravos à saúde relacionados à qualidade do ar, de seus ocupantes ou de pacientes que
utilizarão produtos manipulados nestas áreas, baseadas em estudos experimentais,
clínicos ou epidemiológicos bem delineados.
Diluição do Co
Objetivo – proteção da saúde.
Reduzir a concentração dos poluentes nocivos abaixo de um certo limite de
tolerância.
Insuflação mecânica (filtro G4) com exaustão natural pelas frestas das portas e
janelas.
Salas e Consultórios
Área = 3*3 = 9m²
Volume = 333 = 27m³
Conforme NBR 7256 - 2005 – sala de inalação (todos os quartos foram
considerados neste padrão para garantir flexibilidade em alteração de layout).
Vazão mínima de ar exterior 18 (m³/h) /m²
Vazão mínima = 18*9 = 162m³/h para cada quarto
externa fixas, considera o efeito dos ganhos de calor na carga térmica em cada
instante, oferecem valores tabelados para os diversos ganhos de calor, exige um
esforço computacional pequeno para ser implementado.
A seguir temos um exemplo de levantamento de equipamentos que temos no
andar.
Fonte: Autoria Própria
Planta do Andar – Fonte: Autoria Própria
Zonas Termicas Área/Volume Quantidade Descrição
Sala de medicação/Sala de consulta/Quarto/sala dos médicos
Individual 2 luminárias
9m² 4 pessoas
27m³ 2 PC + monitor
1 Impressora
47 pessoas
13 luminárias tubo (2 lampadas)
2 computadores
1 impressora
140,75m² 1 PC + monitor
422m³ 1 bebedor
1 Painel de Consulta
1 Maquina de Salgados
1 Janela Sul (4x1,5) + (0,4x1)
1 Janela Norte (1,5x1,25)
Levantamento
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8
Ambiente
integrado 09
Recepção
10 Sala de espera +
Corredor
Cálculo da Energia
Todas as tabelas a seguir foram elaboradas por este grupo para melhor
detalhamento dos cálculos.
Fonte: Autoria Própria
Fonte: Autoria Própria
1 + e 1 + e 2 + e 3 + e 4 + 1 h 1 k 1 k 2 k 3 k 4 h 2
U =
PAREDES EXTERNAS
U =
U =
U =
U =
1 + e 1 + 1
h 1 k 1 h 2
U = 3,
JANELA
U =
U =
U =
U =
U W/m² ºC
h W/m² ºC
k W/m ºC
e m
Coeficiente global de transmissão de calor
coeficiente de convecção
Coeficiente de condutibilidade
Espessura da parede
Fonte: Autoria Própria
Fonte: Autoria Própria
Calor devido à Iluminação
Fonte: Autoria Própria
CALOR SENSÍVEL Nº PESSOAS CALOR SENSÍVEL QS 71 75 TOTAL / W
CALOR LATENTE Nº PESSOAS FATOR CALOR LATENTE QL 71 55 TOTAL / W
HORAS Número de pessoas^ Taxa de Calor Sensível [ W ]
Taxa de Calor Latente [ W ]
CLF (Ashrae Handbook - Table 19)
Qs (Calor Sensível Gerado pelas Pessoas) [W]
QL (Calor Latente Gerado pelas Pessoas) [W] 8 71 75 55 0,84 4.473,00 3.905, 9 71 75 55 0,38 2.023,50 3.905, 10 71 75 55 0,30 1.597,50 3.905, 11 71 75 55 0,25 1.331,25 3.905, 12 71 75 55 0,21 1.118,25 3.905, 13 71 75 55 0,18 958,50 3.905, 14 71 75 55 0,15 798,75 3.905, 15 71 75 55 0,13 692,25 3.905, 16 71 75 55 0,12 639,00 3.905, 17 71 75 55 0,10 532,50 3.905,
5.325,
3.905,
QS = N x Qsp x 1
QL = N x Qlp
CALOR LIBERADO POR PESSOAS
CALOR DO
EQUIPAMENT
O
POTENCIA DO
EQUIPAMENTO
Nº
EQUIPAMENT
OS
FATOR DE
CONVERSÃO
QE 155 16 0,
TOTAL / Kcal/h
TAB 06
NOTA:
ASHARAE EDIÇÃO 2005 PAG 30.11; TABELA DE COMPUTADORES
FOI ADOTADO O DE 75W POR CPU + 80 POR MONITOR
CALOR DEVIDO A EQUIPAMENTO
Qe = Pe x n x 0,
HORAS
Quantidade de lâmpadas
Potência da lâmpada [ W ]
Potência do reator por lâmpada [ W ]
Fator de Uso [ fu ]
Fator da Luminária [ fi ]
CLF
(Ashrae Handbook
- Table 17b - Classificação B)
Q
(Calor Gerado pela Iluminação) [ W ] 8 31 20 3 1 1 0,71 506, 9 31 20 3 1 1 0,74 527, 10 31 20 3 1 1 0,76 541, 11 31 20 3 1 1 0,79 563, 12 31 20 3 1 1 0,81 577, 13 31 20 3 1 1 0,83 591, 14 31 20 3 1 1 0,84 598, 15 31 20 3 1 1 0,86 613, 16 31 20 3 1 1 0,87 620, 17 31 20 3 1 1 0,89 634,
Fonte: Autoria Própria
Resumo do Cálculo de carga térmica para uma sala
Fonte: Autoria Própria
Número de pessoas
Taxa de ar externo por pessoa [m³/h/pessoa ]
Vazão total de ar externo [ m³/h ]
71 27,00 1.917,
Temperatura Externa [ ºC ]
Temperatura da Sala [ ºC ]
Vazão [ m3/h ]
Volume Especifico [ m3/kg ]
Vazão Massica [ kg/h ]
Cp [ kcal/kgºC ]
Qs [ kcal/h ]
Qs (Calor Sensível Gerado pela Admissão de Ar Externo) [ W ] 31,00 23 1.917,00 0,9746 1966,96 0,24 3776,56 4.391,
Horário
Temperatura Externa [ ºC ]
Temperatura da Sala [ ºC ]
Vazão [ m3/h ]
Volume Especifico [ m3/kg ]
Vazão Massica [ kg/h ]
Cp [ kcal/kgºC ]
Qs [ kcal/h ]
Qs (Calor Sensível Gerado pela Admissão de Ar Externo) [ W ] 8 22,60 23 1.917,00 0,947 2024,29 0,24 -194,33 - 225, 9 23,90 23 1.917,00 0,952 2013,66 0,24 434,95 505, 10 25,40 23 1.917,00 0,956 2005,23 0,24 1155,01 1.343, 11 27,10 23 1.917,00 0,962 1992,72 0,24 1960,84 2.280, 12 28,70 23 1.917,00 0,967 1982,42 0,24 2711,95 3.153, 13 29,90 23 1.917,00 0,971 1974,25 0,24 3269,36 3.801, 14 30,70 23 1.917,00 0,974 1968,98 0,24 3638,68 4.231, 15 31,00 23 1.917,00 0,975 1966,96 0,24 3776,56 4.391, 16 30,70 23 1.917,00 0,974 1968,98 0,24 3638,68 4.231, 17 30,00 23 1.917,00 0,971 1974,25 0,24 3316,75 3.856,
Vazão de ar externo
Vazão de ar externo
Horário
Q (Calor Gerado por Transmissão) [ W ]
Q (Calor Gerado por Insolação) [ W ]
Qs (Calor Sensível Gerado pelas Pessoas) [ W ]
Q (Calor Gerado pela Iluminação) [ W ]
Q (Calor Gerado pelos Equipamentos) [ W ]
Qs (Calor Sensível Gerado pelo Ar Externo) [ W ]
QL (Calor Latente Gerado pelo Ar Externo) [ W ]
QT (Calor Total) [ W ] 08:00 10,38 243,00 176,40 52,26 266,60 -9,55 807,02 1.546, 09:00 23,36 303,75 79,80 54,46 266,60 -26,12 802,78 1.504, 10:00 62,30 334,13 63,00 55,94 266,60 9,46 799,42 1.590, 11:00 106,43 364,50 52,50 58,14 266,60 49,34 794,44 1.691, 12:00 147,97 425,25 44,10 59,62 266,60 86,49 790,33 1.820, 13:00 179,12 607,50 37,80 61,09 266,60 114,07 787,07 2.053, 14:00 199,89 972,00 31,50 61,82 266,60 132,34 784,97 2.449, 15:00 207,67 1.366,88 27,30 63,30 266,60 185,55 784,17 2.901, 16:00 199,89 1.731,38 25,20 64,03 266,60 132,34 784,97 3.204, 17:00 181,71 1.944,00 21,00 65,50 266,60 116,40 787,07 3.382,
Este segundo gráfico mostra a variação da energia térmica durante o dia.
Horas
QT
(Calor Total)
[ W ]
Fonte: Autoria Própria
4.3. Equipamentos escolhidos
Fonte: Autoria Própria
Fonte: Autoria Própria
Um barra roscada de ¼” (6.35mm) de diâmetro atende perfeitamente as exigências pra a
fixação das tubulações, uma vez que a barra tem uma resistência a tração superior a 420kgf
conforme norma ASTM A-36.
5. Metodologia
Segundo Cervo, Bervian e da Silva (2007, p.61), a pesquisa bibliográfica
“constitui o procedimento básico para os estudos monográficos, pelos quais se busca o
domínio do estado da arte sobre determinado tema.” O trabalho baseou-se em livros,
publicações, normas e páginas de internet sobre funcionamento dos sistemas de ar
condicionado e dos cálculos. Inicialmente visita ao local para coletar dados essenciais
para os cálculos. Posteriormente as pesquisas passaram para a metodologia
experimental, onde foram concentradas em como calcular e observar fatores que
podem interferir no dimensionamento do sistema.
06. Cronograma
07. Recursos
O grupo optou por utilizar softwares para confecção dos desenhos (AutoCad
2014 e Sketchup 2017), também utilizamos o Excel 365 para executar os cálculos e
gerar gráficos e por fim, fizemos o desenho do sistema com auxílio do Software DVM
Pro 1.0 da Samsung em Adição ao AutoCad 2014.
08. Resultados
Como resultados temos o dimensionamento da demanda térmica deste piso,
que utilizamos para selecionar os equipamentos adequados para garantir o conforto
dos usuários mesmo nos momentos de maior ocupação e períodos mais quentes do dia.
Além disso dimensionamos o sistema de renovação de ar, para remoção de CO
atendendo as normas vigentes e garantindo as condições mais adequadas a saúde dos
usuários.
Foram escolhidos ainda equipamentos que dispõem de tecnologias voltadas ao
aumento de eficiência energética, silenciosos e de simples manutenção.
09. Forma de exposição do Trabalho Prático
Por se tratar do dimensionamento de um sistema, a exposição deste trabalho
será com banner onde buscamos apresentar de forma sucinta e didática para facilitar a
compreensão de técnicos da área como também de profissionais e estudantes que não
estão familiarizados com este tema.
