999 resultados para Materiais porosos Escoamento Métodos de simulação
Resumo:
Tcnicas atuais de Gerenciamento da Drenagem Urbana preconizam que a drenagem da gua da precipitao seja realizada com o uso de dispositivos de controle que agem na fonte do escoamento superficial. Tais dispositivos tm o objetivo de recuperar a capacidade natural de armazenamento do solo, reduzida devido aos impactos da urbanizao. Com o desvio do escoamento das reas impermeveis para esses dispositivos, o solo recupera as condies de escoamento anteriores urbanizao. A presente dissertao descreve um experimento indito no Brasil, onde foi aplicada a tcnica do Pavimento Permevel. Foi montado um aparato experimental que possibilita o monitoramento do desempenho do dispositivo, com o objetivo principal de analisar a viabilidade tcnica da utilizao de um pavimento permevel de baixo custo e tecnologia simples, no controle da gerao de escoamento superficial na fonte. Com o trabalho, permitiuse uma maior difuso do conhecimento e propagao da tcnica, ainda pouco dominada pelos engenheiros e contratantes. A obra consta de um lote de estacionamento de aproximadamente 264m2, que foi dividido em duas partes iguais, onde foram utilizados os seguintes revestimentos: asfalto poroso, de granulometria aberta; blocos vazados intertravados de concreto. O experimento foi projetado para permitir o monitoramento quali-quantitativo dos escoamentos nos dois tipos de pavimento, com relao reduo no escoamento superficial, quando sujeitos s condies de trfego encontradas na prtica, no lote de estacionamento situado prximo ao bloco de ensino do IPH/UFRGS. So discutidos aspectos relacionados s condies de funcionamento, adequao dos materiais empregados, eficincia do dispositivo e custos envolvidos. A avaliao da eficincia hidrulica-hidrolgica do dispositivo foi feita atravs do monitoramento e anlise de dados de precipitao, armazenamento no reservatrio, escoamento superficial e umidade no solo subjacente. O pavimento permevel se mostrou uma tcnica eficiente de controle na fonte do escoamento superficial. Foram obtidas taxas mdias de 5% de escoamento superficial para a superfcie com revestimento asfltico, e de 2,3% para o revestimento em blocos vazados intertravados. Os dados de armazenamento mostraram que em nenhum evento o volume armazenado superou 25% da capacidade mxima do reservatrio. Ainda com base nesses dados, verificou-se que a metodologia de dimensionamento utilizada super-dimensionou a estrutura reservatrio. A importncia do dimensionamento preciso da estrutura evidenciada pela estimativa dos custos, onde se verifica que o reservatrio de britas contribui para uma significativa parcela dos custos totais.
Resumo:
A avaliao da solicitao produzida por exploses, assim como da resposta de estruturas, so temas de muito interesse na engenharia atualmente, tanto pela quantidade crescente de acidentes relacionados com exploses quanto pelas aes terroristas muitas vezes vinculadas a estes tipos de aes. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo explorar tcnicas de anlise tanto na modelagem da excitao quanto na resposta de estruturas consideradas como alvos. Para isto, so utilizadas metodologias de diferentes tipos: implementaes baseadas em sistema de elementos finitos comerciais como Ansys [2000] e LS-Dyna [2003] e tcnicas simplificativas que permitem realizar uma avaliao preliminar. As aplicaes consideradas so indicadas a seguir: Anlise da Resposta de Estruturas Laminares Submetidas Ao de Cargas Explosivas: determina-se a presso produzida por explosivos slidos a certa distncia do epicentro, atravs de métodos simplificados, determinando a resposta esperada em placas retangulares; Efeito da Presso Interna em Vasos de Presso (Extintores de Incndio): comparando resultados numricos e experimentais verifica-se a influncia da presso interna nas propriedades dinmicas do sistema; Estudo de Um Vaso Esfrico de GLP Sob Ao de Uma Carga Explosiva: aplica-se a ao de uma onda explosiva produzida por um gs inflamvel pesado sobre uma estrutura de vaso de presso esfrico com fluido e gs em seu interior, determinando sua resposta, avaliando tambm a influncia de diferentes quantidades de lquido e presso interna na resposta da estrutura; Modelamento de uma Camada de Solo / Propagao das Ondas: verifica-se o comportamento da propagao de ondas em um meio elstico, comparando valores encontrados em testes experimentais. Analisa-se numericamente o efeito da insero de uma valeta na atenuao de tais ondas; Simulação Numrica Completa de uma Exploso: modela-se um semi-espao submetido ao de um explosivo slido sobre sua superfcie, avaliando os campos de presso gerados. Ao final de cada aplicao so apresentadas concluses parciais obtidas e as possibilidades de trabalhos futuros vislumbrados. Finalmente, conclui-se que as tcnicas empregadas para as simulaes so extremamente eficientes, considerando conhecidos todos os parmetros envolvidos em cada modelo. Neste ponto fundamental o trabalho do engenheiro, utilizando-se de seus conhecimentos tcnicos para transformao do evento real em um modelo numrico, considerando e selecionando as simplificaes necessrias.
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Ao observar-se os procedimentos de construo e manuteno de rodovias municipais no pavimentadas do municpio de Iju, na regio noroeste do Rio Grande do Sul, percebeu-se a necessidade de fornecer orientao tcnica para as pessoas que militam nesta tarefa. No entanto, tambm se notou o acerto da utilizao de materiais alternativos, no usuais, na construo tradicional rodoviria. Nesta dissertao caracterizaram-se trs tipos de materiais largamente utilizados neste municpio e, via de regra, nos municpios da regio. De forma aleatria escolheram-se duas jazidas de lateritas e duas de basaltos alterados, que vinham sendo utilizadas pelo setor de conservao de estradas da Prefeitura Municipal de Iju. Para representar os subleitos da regio escolheu-se uma argila vermelha semelhante s provenientes da intemperizao e da atuao de processos pedogenticos sobre o basalto, com caractersticas semelhantes a outras encontradas em cerca de 40 % do Estado. A caracterizao destes materiais alternativos possibilitou o dimensionamento de estruturas para utilizao em pavimentos de baixo volume de trfego, com o emprego dos métodos do DNER e da Prefeitura de So Paulo. Com mdulos de resilincia dos materiais obtidos em laboratrio, realizou-se uma anlise mecanstica de algumas estruturas, possibilitando uma comparao entre os resultados dos dois métodos de dimensionamento e a proposio de espessuras e tipos de materiais para cada volume de trfego.
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O presente trabalho descreve os resultados da pesquisa que tem por objetivo a determinao de parmetros trmicos de um corpo slido: o valor mdio da emissividade total e o coeficiente mdio de transferncia de calor por conveco. Foi desenvolvido o modelo matemtico do processo de resfriamento de um corpo forjado. Foram examinados os métodos da determinao dos parmetros mencionados, que esto descritos na literatura, e tambm foram analisadas as possibilidades de aproveit-los no processo de forjamento. No meio de métodos analisados, o mtodo do Instituto IBF (Institut fr Bildsame Formgebung, IBF, RWTH, Aachen, Alemanha), foi considerado o mais apropriado tendo a metodologia deste trabalho seguindo a mesma sistemtica. Aproveitando a metodologia do IBF para a determinao dos parmetros trmicos mencionados e o modelo matemtico do resfriamento de um corpo forjado, foi desenvolvida uma nova tcnica para determinar o valor mdio da emissividade total e o coeficiente mdio de transferncia de calor por conveco de um corpo slido. Os materiais analisados foram o ao ABNT 1045 e a liga de alumnio AA 6061. Foram feitas as comparaes dos resultados obtidos pela tcnica desenvolvida com o mtodo do IBF.
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A drenagem urbana, especialmente nos grandes centros, tem sido efetuada de forma no sustentvel com contaminao e alteraes no regime de escoamento superficial devido impermeabilizao de superfcies, e deposio de resduos slidos. Estas condies representam ameaa considervel ao homem e ao ecossistema do corpo receptor. O emprego de prticas sustentveis aparece como caminho a ser perseguido, encontrando no Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development, LID) o conjunto de tcnicas que mais se aproxima desta meta. LID objetiva atingir paisagens com funes hidrolgicas, apresentando comportamento mais similar ao natural, por controlar no somente o pico de vazes, mas volume, freqncia/durao, alm de qualidade dos escoamentos pluviais. Este tipo de desenvolvimento atua recuperando a capacidade de infiltrao das superfcies urbanas, alm de estimular o reuso de gua, reduzindo os impactos, com ganhos econmicos e paisagsticos em comparao ao controle efetuado pelos métodos tradicionais de controle por condutos e mesmo detenes. A utilizao desta nova tecnologia se aplica implantao de novos desenvolvimentos e redesenvolvimentos, a priori, apresentando ainda vantagens para implantao destas em empreendimentos antigos com relao a métodos tradicionais Buscou-se, por intermdio deste estudo, avaliar os potenciais mecanismos tcnicoinstitucionais que possam ser empregados na realidade brasileira, em especial em Porto Alegre, vislumbrando a implementao da sustentabilidade, assim como, avaliar as respostas obtidas da simulação numrica da implantao das tcnicas de LID a um condomnio hipottico. Para tanto, fez-se necessrio aplicar metodologia diferente da proposta pelos manuais existentes, em virtude da insuficincia destes em representar o comportamento dos dispositivos de controle do escoamento. Os resultados obtidos confirmaram a necessidade de reviso nos mecanismos para controle da drenagem vigentes, bem como, as vantagens de aplicao de tcnicas que apresentam abordagem mais integradora e de escala menor.
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No presente estudo, so apresentadas solues numricas de problemas de Engenharia, na rea de Dinmica dos Fluidos Computacional, envolvendo fluidos viscosos, em escoamentos incompressveis, isotrmicos e no isotrmicos, em regime laminar e turbulento, podendo envolver transporte de massa. Os principais objetivos deste trabalho so a formulao e a aplicao de uma estratgia de adaptao automtica de malhas e a incluso de modelos de viscosidade turbulenta, integrados com um algoritmo utilizado para simular escoamentos de fluidos viscosos bi e tridimensionais, no contexto de malhas no estruturadas. O estudo dirigido no sentido de aumentar o conhecimento a respeito das estruturas de escoamentos turbulentos e de estudar os efeitos fsicos no transporte de quantidades escalares propiciando, atravs de tcnicas de adaptao automtica de malhas, a obteno de solues numricas precisas a um custo computacional otimizado. As equaes de conservao de massa, de balano de quantidade de movimento e de quantidade escalar filtradas so utilizadas para simular as grandes escalas de escoamentos turbulentos e, para representar as escalas submalha, so utilizados dois modelos de viscosidade turbulenta: o modelo de Smagorinsky clssico e o modelo dinmico. Para obter solues numricas com preciso, desenvolvida e implementada uma estratgia de adaptao automtica de malhas, a qual realizada simultaneamente e interativamente com a obteno da soluo. O estudo do comportamento da soluo numrica fundamentado em indicadores de erro, com o propsito de mapear as regies onde certos fenmenos fsicos do escoamento ocorrem com maior intensidade e de aplicar nestas regies um esquema de adaptao de malhas. A adaptao constituda por processos de refinamento/desrefinamento e por um processo de suavizao laplaciana. Os procedimentos para a implementao dos modelos de viscosidade turbulenta e a estratgia de adaptao automtica de malhas so incorporados ao cdigo computacional de elementos finitos tridimensionais, o qual utiliza elementos tetradricos lineares. Aplicaes de escoamentos de fluidos viscosos, incompressveis, isotrmicos e no isotrmicos em regime laminar e turbulento so simuladas e os resultados so apresentados e comparados com os obtidos numrica ou experimentalmente por outros autores.
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A transio turbulncia em uma camada de mistura estavelmente estratificada de grande interesse para uma variedade de problemas geofsicos e de engenharia. Esta transio controlada pela competio entre o cisalhamento do escoamento de base e as foras de empuxo, devido estratificao em densidade do ambiente. Os efeitos do empuxo atuam no escoamento reduzindo a taxa de crescimento das perturbaes e retardando a transio turbulncia, enquanto o cisalhamento fornece energia cintica ao escoamento. O presente trabalho investiga a natureza da transio turbulncia em uma camada de mistura temporal estavelmente estratificada atravs de Simulação Numrica Direta (DNS) e Simulação de Grandes Escalas (LES). O propsito da investigao analisar o efeito da estratificao estvel no desenvolvimento da instabilidade de Kelvin-Helmholtz (K-H) e na formao dos vrtices longitudinais, que se formam aps a saturao dos turbilhes primrios de K-H. Alm deste propsito, examinado, utilizando de DNS e LES, o desenvolvimento das instabilidades secundrias de K-H na camada baroclnica. Os testes numricos tridimensionais so realizados com diferentes tipos de condies iniciais para a flutuao de velocidade transversal, enquanto uma condio forada usada para as outras duas componentes de flutuao de velocidade. Em particular, o efeito do comprimento transversal do domnio de clculo testado empregando diferentes comprimentos, enquanto so usadas as mesmas dimenses para a direo longitudinal e vertical. As simulaes bidimensionais mostram que o aumento da estratificao inibe o processo de emparelhamento, reduz a troca de energia entre os turbilhes de K-H e o escoamento, atenua a instabilidade de K-H e diminui o fluxo vertical de massa. A instabilidade secundria do tipo K-H identtificada na camada baroclnica para Re 500 quando h o processo de emparelhamento dos vrtices simulados. Na simulação a Re = 500, a instabilidade secundria de K-H aparece tanto para Ri = 0.07 (fraca estratificao) como para Ri = 0.167 (forte estratificao). Os resultados tridimensionais demonstram que os vrtices longitudinais so claramente formados na camada a Ri = 0. Por outro lado, nos casos estratificados os vrtices so enfraquecidos, devido ao gradiente longitudinal de densidade, que diminui a vorticidade nos turbilhes de K-H enquanto aumenta na regio entre eles.
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Outliers so observaes que parecem ser inconsistentes com as demais. Tambm chamadas de valores atpicos, extremos ou aberrantes, estas inconsistncias podem ser causadas por mudanas de poltica ou crises econmicas, ondas inesperadas de frio ou calor, erros de medida ou digitao, entre outras. Outliers no so necessariamente valores incorretos, mas, quando provenientes de erros de medida ou digitao, podem distorcer os resultados de uma anlise e levar o pesquisador concluses equivocadas. O objetivo deste trabalho estudar e comparar diferentes métodos para deteco de anormalidades em sries de preos do ndice de Preos ao Consumidor (IPC), calculado pelo Instituto Brasileiro de Economia (IBRE) da Fundao Getulio Vargas (FGV). O IPC mede a variao dos preos de um conjunto xo de bens e servios componentes de despesas habituais das famlias com nvel de renda situado entre 1 e 33 salrios mnimos mensais e usado principalmente como um ndice de referncia para avaliao do poder de compra do consumidor. Alm do mtodo utilizado atualmente no IBRE pelos analistas de preos, os métodos considerados neste estudo so: variaes do Mtodo do IBRE, Mtodo do Boxplot, Mtodo do Boxplot SIQR, Mtodo do Boxplot Ajustado, Mtodo de Cercas Resistentes, Mtodo do Quartil, do Quartil Modicado, Mtodo do Desvio Mediano Absoluto e Algoritmo de Tukey. Tais métodos foram aplicados em dados pertencentes aos municpios Rio de Janeiro e So Paulo. Para que se possa analisar o desempenho de cada mtodo, necessrio conhecer os verdadeiros valores extremos antecipadamente. Portanto, neste trabalho, tal anlise foi feita assumindo que os preos descartados ou alterados pelos analistas no processo de crtica so os verdadeiros outliers. O Mtodo do IBRE bastante correlacionado com os preos alterados ou descartados pelos analistas. Sendo assim, a suposio de que os preos alterados ou descartados pelos analistas so os verdadeiros valores extremos pode inuenciar os resultados, fazendo com que o mesmo seja favorecido em comparao com os demais métodos. No entanto, desta forma, possvel computar duas medidas atravs das quais os métodos so avaliados. A primeira a porcentagem de acerto do mtodo, que informa a proporo de verdadeiros outliers detectados. A segunda o nmero de falsos positivos produzidos pelo mtodo, que informa quantos valores precisaram ser sinalizados para um verdadeiro outlier ser detectado. Quanto maior for a proporo de acerto gerada pelo mtodo e menor for a quantidade de falsos positivos produzidos pelo mesmo, melhor o desempenho do mtodo. Sendo assim, foi possvel construir um ranking referente ao desempenho dos métodos, identicando o melhor dentre os analisados. Para o municpio do Rio de Janeiro, algumas das variaes do Mtodo do IBRE apresentaram desempenhos iguais ou superiores ao do mtodo original. J para o municpio de So Paulo, o Mtodo do IBRE apresentou o melhor desempenho. Em trabalhos futuros, espera-se testar os métodos em dados obtidos por simulação ou que constituam bases largamente utilizadas na literatura, de forma que a suposio de que os preos descartados ou alterados pelos analistas no processo de crtica so os verdadeiros outliers no interra nos resultados.
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Esta tese dedicada aos sensores de fibra tica especificamente aos sensores baseados no fenmeno de ressonncia de plasmo de superfcie, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras ticas com configurao do tipo D, para aplicao em sensores refratomtricos. Numa primeira parte desta dissertao so descritos os aspetos tericos fundamentais para a compreenso dos fenmenos de ressonncia de plasmes de superfcie e a sua utilizao em sistemas sensores. Estes fenmenos ocorrem na superfcie de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexo e transmisso de uma onda eletromagntica incidente (feixe luminoso), de uma forma que fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medio das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonncia com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia no s a obteno dos espetros de transmisso dos fenmenos de ressonncia de plasmes de superfcie, mas tambm a obteno das distribuies do campo eltrico e magntico em funo das dimenses do sensor. O COMSOL permitiu tambm a obteno das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variaes do ndice de refrao exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado ndice de refrao. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos tericos para os diferentes parmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa possvel criar novos sensores em fibra tica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parmetros de ressonncia e sensibilidade do sensor. A ltima fase do trabalho baseou-se na modelizao de uma fibra cuja configurao seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.
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Nowadays, evaluation methods to measure thermal performance of buildings have been developed in order to improve thermal comfort in buildings and reduce the use of energy with active cooling and heating systems. However, in developed countries, the criteria used in rating systems to asses the thermal and energy performance of buildings have demonstrated some limitations when applied to naturally ventilated building in tropical climates. The present research has as its main objective to propose a method to evaluate the thermal performance of low-rise residential buildings in warm humid climates, through computational simulation. The method was developed in order to conceive a suitable rating system for the athermal performance assessment of such buildings using as criteria the indoor air temperature and a thermal comfort adaptive model. The research made use of the software VisualDOE 4.1 in two simulations runs of a base case modeled for two basic types of occupancies: living room and bedroom. In the first simulation run, sensitive analyses were made to identify the variables with the higher impact over the cases thermal performance. Besides that, the results also allowed the formulation of design recommendations to warm humid climates toward an improvement on the thermal performance of residential building in similar situations. The results of the second simulation run was used to identify the named Thermal Performance Spectrum (TPS) of both occupancies types, which reflect the variations on the thermal performance considering the local climate, building typology, chosen construction material and studied occupancies. This analysis generates an index named IDTR Thermal Performance Resultant Index, which was configured as a thermal performance rating system. It correlates the thermal performance with the number of hours that the indoor air temperature was on each of the six thermal comfort bands pre-defined that received weights to measure the discomfort intensity. The use of this rating system showed to be appropriated when used in one of the simulated cases, presenting advantages in relation to other evaluation methods and becoming a tool for the understanding of building thermal behavior
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Natural ventilation is an efficient bioclimatic strategy, one that provides thermal comfort, healthful and cooling to the edification. However, the disregard for quality environment, the uncertainties involved in the phenomenon and the popularization of artificial climate systems are held as an excuse for those who neglect the benefits of passive cooling. The unfamiliarity with the concept may be lessened if ventilation is observed in every step of the project, especially in the initial phase in which decisions bear a great impact in the construction process. The tools available in order to quantify the impact of projected decisions consist basically of the renovation rate calculations or computer simulations of fluids, commonly dubbed CFD, which stands for Computational Fluid Dynamics , both somewhat apart from the project s execution and unable to adapt for use in parametric studies. Thus, we chose to verify, through computer simulation, the representativeness of the results with a method of simplified air reconditioning rate calculation, as well as making it more compatible with the questions relevant to the first phases of the project s process. The case object consists of a model resulting from the recommendations of the Cdigo de Obras de Natal/ RN, customized according to the NBR 15220. The study has shown the complexity in aggregating a CFD tool to the process and the need for a method capable of generating data at the compatible rate to the flow of ideas and are discarded during the project s development. At the end of our study, we discuss the necessary concessions for the realization of simulations, the applicability and the limitations of both the tools used and the method adopted, as well as the representativeness of the results obtained
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This Masters Degree dissertation seeks to make a comparative study of internal air temperature data, simulated through the thermal computer application DesignBuilder 1.2, and data registered in loco through HOBO Temp Data Logger, in a Social Housing Prototype (HIS), located at the Central Campus of the Federal University of Rio Grande do Norte UFRN. The prototype was designed and built seeking strategies of thermal comfort recommended for the local climate where the study was carried out, and built with panels of cellular concrete by Construtora DoisA, a collaborator of research project REPESC Rede de Pesquisa em Eficincia Energtica de Sistemas Construtivos (Research Network on Energy Efficiency of Construction Systems), an integral part of Habitare program. The methodology employed carefully examined the problem, reviewed the bibliography, analyzing the major aspects related to computer simulations for thermal performance of buildings, such as climate characterization of the region under study and users thermal comfort demands. The DesignBuilder 1.2 computer application was used as a simulation tool, and theoretical alterations were carried out in the prototype, then they were compared with the parameters of thermal comfort adopted, based on the area s current technical literature. Analyses of the comparative studies were performed through graphical outputs for a better understanding of air temperature amplitudes and thermal comfort conditions. The data used for the characterization of external air temperature were obtained from the Test Reference Year (TRY), defined for the study area (Natal-RN). Thus the author also performed comparative studies for TRY data registered in the years 2006, 2007 and 2008, at weather station Davis Precision Station, located at the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE-CRN (National Institute of Space Research), in a neighboring area of UFRN s Central Campus. The conclusions observed from the comparative studies performed among computer simulations, and the local records obtained from the studied prototype, point out that the simulations performed in naturally ventilated buildings is quite a complex task, due to the applications limitations, mainly owed to the complexity of air flow phenomena, the influence of comfort conditions in the surrounding areas and climate records. Lastly, regarding the use of the application DesignBuilder 1.2 in the present study, one may conclude that it is a good tool for computer simulations. However, it needs some adjustments to improve reliability in its use. There is a need for continued research, considering the dedication of users to the prototype, as well as the thermal charges of the equipment, in order to check sensitivity
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The assessment of building thermal performance is often carried out using HVAC energy consumption data, when available, or thermal comfort variables measurements, for free-running buildings. Both types of data can be determined by monitoring or computer simulation. The assessment based on thermal comfort variables is the most complex because it depends on the determination of the thermal comfort zone. For these reasons, this master thesis explores methods of building thermal performance assessment using variables of thermal comfort simulated by DesignBuilder software. The main objective is to contribute to the development of methods to support architectural decisions during the design process, and energy and sustainable rating systems. The research method consists on selecting thermal comfort methods, modeling them in electronic sheets with output charts developed to optimize the analyses, which are used to assess the simulation results of low cost house configurations. The house models consist in a base case, which are already built, and changes in thermal transmittance, absorptance, and shading. The simulation results are assessed using each thermal comfort method, to identify the sensitivity of them. The final results show the limitations of the methods, the importance of a method that considers thermal radiance and wind speed, and the contribution of the chart proposed
