Atividade Extensionista III — Engenharia Mecânica

O roteiro como a instituição entrega

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Atividade Extensionista III

Cálculo das Cargas Térmicas

Baseado nas informações descritas na Atividade Extensionista I e II preencha os campos abaixo com as novas solicitações:

• Nesta atividade deverá realizar os cálculos baseado apenas no local em que pretende instalar o ar-condicionado
• Para os cálculos dos itens 4, 5, 6, 7 e 8 utilize os Anexos A, B, C e D
• Identificação

Nome do local estudado:

Auditório – LAMEMO - UFPA

Área de cada parede (descontar das áreas das paredes áreas de janelas e/ou portas existentes nelas), do teto, do piso (se houver fonte de calor embaixo dele), das janelas e portas:

• Layout

Evidenciar no layout completo do local qual a área escolhida planeja instalar o ar-condicionado

• Utilizar a folha APÊNDICE A para o layout
• Vídeo

Grave um vídeo selfie de no máximo 1 minuto, explicando verbalmente o que você realizou no local.

O vídeo deve ser gravado por você mesmo e deve conter uma explicação clara sobre o desenvolvimento da atividade.

Esse vídeo será avaliado (40% da nota final), então certifique-se de falar de forma objetiva e apresentar bem as informações. Após gravar, adicione o link do vídeo aqui:

Link:

Cálculo das cargas térmicas das paredes, teto (se não houver andar acima da instalação para a qual se quer determinar a carga térmica) e piso (quando abaixo do piso houver uma fonte de calor):
Fontes de carga térmica (listar as fontes de carga térmica identificadas):

Iluminação artificial:

20 holofotes de palco (150W cada)
20 conjuntos de lâmpadas LED (180W cada conjunto)

• 40 LEDs de 3W (iluminação decorativa)
• 40 LEDs de 1W (iluminação decorativa posicional)

Equipamentos eletrônicos:

10 conjuntos de caixas de som (240W cada)

• Projetor multimídia (potência não especificada, mas contribui)

Pessoas (ocupação humana):
Até 202 espectadores (usuários) em horário de pico

• Cerca de 20 colaboradores técnicos

Envoltória do edifício (ganho de calor pelas superfícies):

• Paredes em bloco de concreto estrutural expostas ao sol (com cor bege, que reflete parte da radiação, mas ainda sofre ganho térmico)
• Telhado metálico termoacústico tipo sanduíche (telha-isopor-telha)
• Piso revestido com carpete (reduz troca térmica direta, mas não elimina)
• Portas de alumínio anodizado (boa condutividade térmica e cor escura – aumento da absorção de calor)
• Janelas de vidro com insulfilm e cortinas leves (reduzem parcialmente a radiação solar)

Ventiladores:

• 10 ventiladores de teto (120W cada), que, apesar de melhorarem o conforto, geram calor mecânico

Infiltração de ar externo:

• Portas e janelas abertas, frestas e tijolos vazados nas paredes

Radiação solar direta (insolação):

• Através das janelas e superfícies externas, principalmente nas orientações Norte e Sul

Sistemas de ventilação forçada:

• 4 exaustores industriais (300W cada), que contribuem com calor residual

Cálculo de carga térmica:

• q: é a quantidade de calor transferido (em watts, por exemplo).
• U: é o coeficiente global de transferência de calor (em W/m²·K), que considera as resistências térmicas do material e das superfícies.
• A: é a área da superfície através da qual o calor está sendo transferido (em m²).
• ΔT: é a diferença de temperatura entre o interior e o exterior (em K ou °C).
• Δt: diferença de temperatura entre o fluido (normalmente o ar) e a superfície da parede ou material através do qual o calor está sendo transferido, ao longo do tempo.

• q: é a carga térmica total.
• qN, qS, qE, qO, qT, qP: representam as cargas térmicas nas diferentes direções (Norte, Sul, Leste, Oeste, Teto, Piso). Essa equação é utilizada para somar as contribuições de calor de todas as faces de um ambiente.

• U: coeficiente global de transferência de calor.
• h_i: coeficiente de transferência de calor do lado interno (em W/m²·K).

∆x_1, ∆x_2: espessuras das camadas de materiais (em m).
k_1, k_2: condutividades térmicas dos materiais (em W/m·K).

• h_e: coeficiente de transferência de calor do lado externo (em W/m²·K).

Quantidade de calor parede Norte (qN):

Quantidade de calor parede Sul (qS):

Quantidade de calor parede Leste (qE):

Quantidade de calor parede Oeste (qO):

Quantidade de calor Telhado (qT):

Quantidade de calor parede piso (qP):

• Cálculo da quantidade de calor por insolação e iluminação:

• q: é a carga térmica total.
• qI: representa a carga térmica interna, que pode incluir contribuições de equipamentos, pessoas, iluminação etc.
• qIL: refere-se à carga térmica de iluminação, que é a energia térmica gerada pelas fontes de luz.

• qI: carga térmica interna.
• α: fator de absorção (ou coeficiente de ganho térmico), que representa a fração da radiação solar ou de outra fonte que é absorvida pelo ambiente.
• K̅: é a condutividade térmica média, calculada como a média das condutividades térmicas dos materiais que compõem a superfície.
• A: é a área da superfície através da qual a carga térmica é calculada.

• K̅: condutividade térmica média.
• : soma das condutividades térmicas dos n materiais.

• n: número total de materiais considerados.

• qIL: é a carga térmica de iluminação, que representa a quantidade total de calor gerada pelas fontes de luz em um espaço.
• ∑P: é a soma das potências (em watts) de todas as lâmpadas ou fontes de luz instaladas no ambiente.

Quantidade de calor por Iluminação (qIL):

Fontes de iluminação:

Quantidade de calor por Insolação (qI):

Área total das janelas expostas à radiação solar direta

• Cálculo da quantidade de Calor por Equipamentos e Pessoas:
• qMOT / P: representa a fração da carga térmica em relação à potência total.
• (P/n - P): indica uma diferença de potência, possivelmente comparando a potência média (P/n) com a potência total (P).
• 733: sugere que a equação está convertendo a unidade de medida, possivelmente de watts para BTUs/hora.
• qVENT: representa a carga térmica ou a quantidade de calor associada à ventilação em um ambiente. Isso pode incluir o calor trazido pelo ar ventilado. Ao multiplicar pela constante 733, você está convertendo a potência média em uma carga térmica expressa em BTUs/hora
• P: geralmente se refere à potência (em watts) de um sistema de climatização ou de ventilação.
• n: pode indicar o número total de unidades de ventilação ou a quantidade de fontes de calor, dependendo do contexto.
• P/n: representa a potência média por unidade, indicando quanta potência cada unidade de ventilação ou climatização está utilizando.

• qP: é a carga térmica total do espaço considerado (geralmente em watts ou BTUs/hora).
• ∑: indica que você está somando várias contribuições.
• qsp: representa a carga térmica específica de um determinado fator, que pode incluir calor gerado por equipamentos, iluminação, pessoas, entre outros.
• qLp: refere-se à carga térmica gerada pela iluminação, que é a energia térmica gerada pelas fontes de luz.

Quantidade de calor por equipamentos (qMOT / qVENT / qOUTROSEQ):

• qEQ: Quantidade de calor gerada pelos equipamentos (EQ), como máquinas e dispositivos elétricos presentes no ambiente.
• qMOT: Quantidade de calor gerada por motores (MOT) ou equipamentos que contêm componentes motorizados, como máquinas industriais ou motores elétricos.
• qVENT: Quantidade de calor gerada pela ventilação (VENT), que pode incluir o calor associado ao fluxo de ar forçado ou natural em um ambiente, como em sistemas de ventilação mecânica ou natural.

Quantidade de calor por motores:

Equipamento: 10 conjuntos de caixas de som (240W cada)

Quantidade de calor por ventiladores:

Equipamento: 10 ventiladores de teto (120W cada)

Quantidade de calor por outros tipos de equipamentos (computador, impressora, cafeteira etc.):

Equipamento considerado: Projetor multimídia (estimativa de 400W)

Carga Térmica Total por Equipamentos (qEQ)

Quantidade de calor por pessoas:

Número de pessoas: 202 espectadores + 20 técnicos = 222 pessoas

Carga térmica média: 75W por usuário e 100W por técnico

Cálculo:

• Cálculo da quantidade de calor por infiltração e por ventilação:

• qINF: carga térmica total relacionada à infiltração de ar em um ambiente.
• qINF S: carga térmica devido à infiltração do ar na parte sólida (como paredes e janelas).
• qINF L: carga térmica devido à infiltração do ar pela iluminação.

qVENT = qVENT S + qVENT L qVENT: carga térmica total associada à ventilação.

• qVENT S: carga térmica de ventilação da parte sólida.
• qVENT L: carga térmica de ventilação associada à iluminação.

• qS: carga térmica de um sistema específico.
• Q: pode representar o fluxo de ar ou volume de ar (em m³/h).
• 0,29: é uma constante que pode ser utilizada para conversão em um determinado contexto, possivelmente relacionada a calor específico do ar.
• Te: temperatura externa.
• Ti: temperatura interna

• qL: carga térmica associada à iluminação.
• 583: uma constante que pode representar a quantidade de calor gerada por unidade de iluminação.
• C: é uma carga térmica calculada com base na diferença de energia (ou tensão) entre dois estados (UE2 e UE1), multiplicada pela densidade (ρ) e pelo fluxo (Q).

Quantidade de calor sensível por infiltração:

Quantidade de calor latente por infiltração:

Quantidade de calor por infiltração (soma de sensível e latente):

Quantidade de calor sensível por ventilação:

Quantidade de calor latente por ventilação:

Quantidade de calor por ventilação (soma de sensível e latente):

qVENT = qVENT S + qVENT L = 1566 + 3358,08 = 4924,08 W

• Cálculo da quantidade de calor total:

• qT: carga térmica total do ambiente.
• qN: carga térmica proveniente da face norte qS: carga térmica proveniente da face sul.
• qE: carga térmica proveniente da face leste.
• qO: carga térmica proveniente da face oeste.
• qP: carga térmica proveniente do piso.
• qI: carga térmica interna qIL: carga térmica gerada pela iluminação.
• qEQ: carga térmica associada a equipamentos qPessoas: carga térmica gerada pelas pessoas presentes no ambiente.
• qINF: carga térmica associada à infiltração de ar no ambiente.
• qVENT: carga térmica associada à ventilação do ambiente.

Valores utilizados:

qIL (Iluminação) = 6760,0 W
qEQ (Equipamentos) = 4000,0 W
qPessoas (Ocupação) = 17150,0 W
qINF (Infiltração) = 3282,72 W
qVENT (Ventilação) = 4924,08 W

Resultado Final:

APÊNDICE A - Layout

Figura 1 - Salão de eventos da

Fonte: O autor (2026)