A Transferência de Calor I

IFES – INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

EXERCÍCIO 5 – TRANSFERÊNCIA DE CALOR I

Nome:

Matrícula:

1. Objetivo:

Calcular o calor infiltrado em uma sala e a energia elétrica gasta para manter a sala numa determinada temperatura.

Propor uma melhoria, calcular a economia e o tempo de retorno da implantação dessa melhoria.

1. Modelar célula unitária da parede (bloco com argamassa):

Para realizar o exercício, foi proposto uma sala de 10 metros de comprimento, 10 metros de largura e 4 metros de altura, com todas as 4 paredes de blocos do mesmo modelo. As células unitárias (blocos com argamassa) respeitam as dimensões especificadas na figura 1 e tanto na parte inferior quanto na lateral frontal da figura há a argamassa que faz a ligação com os blocos adjacentes, essa argamassa tem uma espessura de 20 mm.[pic 1][pic 2]

A parte oca mostrada na figura tem uma profundidade de 160 mm, ou seja, o bloco não é vazado.

1. Definir as temperaturas interna e externa:

Para o uso da sala, é necessário que a temperatura interna seja de 20°C. Para a temperatura externa, foi pega uma temperatura média de 32°C.

1. Montagem e cálculo dos circuitos de resistências e taxas de calor infiltrado:

A montagem dos circuitos de resistências foi feita em sala e feita as considerações:

• Parede sem tinta, apenas o bloco e argamassa;
• No interior da parte oca, há apenas ar;
• Bloco de concreto.

A representação das resistências térmicas segue a figura 2:[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Para o cálculo da resistência equivalente, usa-se a equação de acordo com o circuito da figura 2:

[pic 7]

Onde:

har – coeficiente convectivo do ar ();[pic 8]

kb – coeficiente de condução do bloco ();[pic 9]

ka – coeficiente de condução da argamassa ();;[pic 10]

kar – coeficiente de condução do ar ();[pic 11]

As, Ab, Aa e Aar – Área da superfície do bloco com argamassa, do bloco, da argamassa e do ar, respectivamente (m²).

Substituindo os determinados termos, a equação pode ser representada como:

[pic 12]

Resolvendo cada termo do parêntesis:

[pic 13]

[pic 14]

Com o valor da resistência equivalente os valores de temperatura interno e externo, calcula-se a taxa de calor infiltrado em cada bloco através da equação:

[pic 15]

A área de uma parede da sala é dada por:

[pic 16]

Foi calculado a área de apenas uma parede, considerando que o sol incide somente sobre uma parede. A taxa de calor infiltrado na sala é:

[pic 17]

1. Cálculo da energia elétrica gasta e seu custo:

Para o cálculo da energia elétrica gasta, deve ser especificado a eficiência energética de um ar condicionado para fazer o resfriamento da sala. Pegando um modelo de ar condicionado split hi-wall Consul Modelo CBE12A 12000 Btus, sua eficiência energética é de 3,24 e seu tempo de funcionamento é de 12h por dia, 20 dias por mês.