Influência do caudal de ventilação no desempenho económico de um sistema AVAC de um edifício administrativo

Este estudo pretende analisar a influência do caudal de ar novo insuflado num edifício administrativo no desempenho energético do seu sistema AVAC. O RSECE determina os caudais mínimos de AN para renovação do ar interior e qualidade do ar aceitável em espaços em que não haja fontes atípicas de poluentes e sem fumadores. Existe uma tendência para se projectar sistemas AVAC insuflando o caudal mínimo de AN, para assim se poupar no consumo de energia. No entanto, em determinadas situações, com esse procedimento está-se a fazer precisamente o contrário. Nessas situações não se está a aproveitar a oportunidade de aumentar a QAI e, simultaneamente, reduzir o consumo de energia. Neste estudo calculou-se o consumo energético do sistema AVAC do edifício, inicialmente insuflando o caudal mínimo de AN, e depois repetiu-se o cálculo várias vezes aumentando esse mesmo caudal progressivamente. Este cálculo foi feito para dois tipos de sistemas de ar, CAV e VAV, e para três localizações diferentes do mesmo edifício. Foi também estudada a possibilidade do sistema funcionar em regime de “free cooling”, e também foram feitos cálculos para diferentes temperaturas de insuflação em situação de arrefecimento. Concluiu-se que, para as localizações do edifício em que este apresenta necessidades de arrefecimento anuais superiores às de aquecimento, o caudal de AN responsável pelo menor consumo energético do seu sistema AVAC é superior ao mínimo imposto pelo RSECE. Observou-se também que, quando se insufla no edifício o caudal mínimo de AN e o sistema está preparado para funcionar em regime de “free cooling”, conseguem-se poupanças no consumo energético anual do sistema bastante relevantes, independentemente do balanço entre as necessidades de aquecimento e arrefecimento anuais que o edifício apresenta. Em relação aos dois sistemas de ar estudados concluiu-se que, em qualquer das situações estudadas, o sistema VAV apresenta consumos energéticos inferiores.

Impacto do funcionamento do sistema AVAC nos Consumos Específicos de Energia no fabrico de Massas

O estágio descrito por este relatório efetuou-se na fábrica Massas 1 da empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A., situada em Águas Santas e teve como principal objetivo o estudo do impacto energético da instalação de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) nos Consumos Específicos de Energia (CEE) da fábrica. Com o intuito de promover a familiarização com o ambiente da empresa e com o próprio processo produtivo efetuaram-se várias visitas à fábrica Massas 1. Acompanhou-se a produção diária realizada e o funcionamento do equipamento, e pôde-se questionar os colaboradores da fábrica sobre o processo. Ao longo do tempo de estágio recolheram-se vários dados, nomeadamente valores de temperatura e de humidade relativa do ar da fábrica, consumos de energia elétrica e de gás natural, volumes de produção e dados relativos à qualidade da massa. Relativamente ao CEE, fez-se uma comparação entre quatro meses abrangidos pelo presente trabalho, nos quais o novo sistema AVAC já se encontrava em funcionamento, e os meses homólogos do ano anterior. Confrontando os valores obtidos verificou-se uma diminuição de 2,6% no valor global de CEE, apresentando este um valor de 82,51 kgep/ton até ao mês de Setembro do presente ano. Analisando os valores de CEE da energia elétrica e do gás natural separadamente, constatou-se igualmente uma diminuição dos seus valores em 1,4% e 4,2%, respetivamente. Efetuou-se também uma comparação entre o antigo e o novo sistema AVAC no que respeita às condições de temperatura e de humidade do ar interior da fábrica. Para isso efetuaram-se medições de temperatura e de humidade relativa do ar interior da fábrica, tendo-se concluído que após a instalação do novo AVAC ocorreu uma diminuição da temperatura e um aumento da humidade relativa do ar, tal como desejado. Antes da instalação do novo AVAC a gama de temperaturas no interior da fábrica era de 32,4°C a 39,7°C e a gama de humidades de 39,7% a 58,6%. Já depois da instalação, a gama de temperaturas e de humidades passou a ser de 26,6°C a 33,5°C e de 45,8% a 59,1%, respetivamente Realizou-se ainda uma comparação relativa à qualidade do produto final, tendose para isso analisado ensaios de cozedura e de teor de humidade. Desta comparação, concluiu-se que de uma forma geral houve um aumento dos teores de humidade dos diferentes tipos de massa, encontrando-se agora uma maior percentagem dentro da gama de valores pretendida que se situa entre os 11,5% e os 12,5%.

Projecto AVAC para um edfício habitacional multifamiliar

Neste trabalho são apresentados os resultados comparativos, na vertente económica de aquisição e exploração, entre dois tipos de sistemas de climatização sendo estes, respectivamente, do tipo expansão indirecta a água e do tipo expansão directa de volume de refrigerante variável doravante designado pelas siglas (VRV), para um edifício de habitação multifamiliar. Para tal recorreu-se a um software de simulação e de cálculo térmico, de referência, para determinar as cargas térmicas a que o edifício em estudo estará sujeito, no qual se baseou toda a selecção e o dimensionamento dos equipamentos pertencentes aos dois tipos de sistemas de climatização em estudo. Foram efectuados vários estudos comparativos, que poderão futuramente, ajudar os profissionais que trabalham no ramo a proceder à selecção de qual o tipo de sistema a adoptar face a várias condicionantes e variáveis características de cada espaço.

Projecto de AVAC para um clube desportivo com piscina coberta

Pretende-se apresentar um trabalho académico, baseado num estabelecimento existente e com possibilidade de aplicação prática, procurando remodelar os sistemas AVAC de um ginásio com piscina coberta. Quando um edifício é novo, é possível desenvolver, mais facilmente, soluções com o apoio de outras especialidades, nomeadamente as de arquitetura e de estrutura, sendo em geral mais fácil adaptar a futura instalação ao sistema AVAC que se pretende projetar. Conceber uma nova instalação AVAC num local já existente, condicionada à mínima alteração possível de arquitetura e de estrutura é um processo mais complexo, sendo por vezes preferível abdicar dessas componentes arquitetónicas e estruturais existentes em prol de uma nova solução. Com este estudo não se pretende focar a parte arquitetónica do estabelecimento. Convém no entanto, dar atenção a esse aspeto, não descurando, por exemplo, os efeitos negativos a nível estético que uma futura instalação instalação AVAC possa vir a provocar. Sublinha-se, que o objectivo deste estudo é a apresentação de uma solução AVAC num estabelecimento real existente. Na elaboração deste projeto foi tida em consideração a aplicação dos requisitos dispostos nos seguintes regulamentos: - DL n.º 78/2006 de 4 de Abril; - DL n.º 79/2006 de 4 de Abril - DL n.º 80/2006 de 4 de Abril Em suma, pretende-se assegurar as condições de conforto e da qualidade do ar interior do edifício, sem gastos excessivos de energia e, simultaneamente, garantir a inexistência de patologias que possam diminuir a durabilidade e desempenho térmico dos elementos da envolvente do edifício.

Impacto da influência de um Sistema de Gestão Técnica Centralizada na redução dos custos de exploração de um edifício

É de conhecimento do meio, que os Sistemas de Gestão Técnica Centralizada (SGTC) são uma mais-valia para a redução de utilização de energia associados principalmente aos sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) apesar das potencialidades serem abrangentes a outras áreas. No entanto, existe alguma lacuna quanto à quantificação dessa mais-valia, facto importante sobretudo para a alteração de mentalidades dos promotores e proprietários dos edifícios, que por falta de prova, normalmente apenas associam o SGTC a um investimento num serviço desnecessário. As potencialidades dos SGTC são muitas, a título de exemplo, redução na utilização de fontes de energia, gestão da manutenção de sistemas e equipamentos, análise de eficiências de equipamentos, entre muitas outras, sendo nesta dissertação estudado com mais profundidade a questão associada à diferença dos custos de exploração resultantes da utilização de energia num edifício por parte dos sistemas de AVAC, isto é, quais serão os ganhos na utilização da energia, associados ao sistema AVAC, que podem ser obtidos com a implementação de um SGTC. Para o efeito, utilizou-se os sistemas e equipamentos existentes no edifício ECOTERMOLAB, pertencente ao Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ), com o objetivo de verificar as diferenças de utilização de energia resultantes do funcionamento do edifício em normal atividade, isto é, o edifício com todos os seus sistemas operacionais, incluindo o SGTC, e o edifício em funcionamento sem o auxílio do SGTC, ou seja, todos os sistemas associados ao sistema AVAC em funcionamento em modo manual e sem recurso a variação de caudal na rede aeráulica e hidráulica. Em termos anuais, o ECOTERMOLAB consome, aproximadamente, cerca de 38,1 MWh de energia elétrica e 39,2 MWh de gás natural, o que representa uma utilização de energia primária de 14,4 tep/ano. Esta energia, representa um encargo financeiro anual de, aproximadamente, 9500€/ano, correspondente a 7000€/ano de energia elétrica e 2500€/ano de gás natural. Após a análise desenvolvida neste trabalho, conclui-se que o funcionamento do edifício sem controlo do sistema de AVAC por SGTC representaria em termos anuais a um aumento de, aproximadamente, 25,2 MWh e 6,2 MWh de energia elétrica e de gás natural, respetivamente. Em termos de energia primária, a diferença entre soluções origina um acréscimo na utilização de energia de 7,8 tep/ano o que representa um aumento de emissão de CO2 na ordem das 9,4 ton/ano. A avaliação económica, recaiu sobre a determinação de indicadores para avaliação da viabilidade de implementação de um SGTC, nomeadamente, o período de retorno simples, o valor atual líquido e a taxa interna de rentabilidade. Todos estes indicadores se revelaram positivos, apresentando um período de retorno ligeiramente superior a oito anos, um valor atual líquido positivo (8864,1€) e uma taxa interna de rentabilidade superior à taxa de custo de capital (11,2%).

Projeto de uma instalação de climatização para um edifício hospitalar

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecância

Avaliação da qualidade do ar interior em edifícios do ISEP

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Auditoria à qualidade do ar interior de um edifício de serviços - RSECE QAI

O objectivo principal deste trabalho é a realização de uma auditoria, à qualidade do ar interior (QAI), a um edifício de serviços – COCIGA, SA, tendo como base o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização dos Edifícios (RSECE). A auditoria QAI implica a medição de vários parâmetros físicos, químicos, microbiológicos e também a inspecção aos componentes do sistema de climatização com a finalidade de averiguar o seu estado de limpeza e manutenção. Assim, foram seleccionados 3 espaços, para a realização de amostragens designados por Comercial - Produtos, AVAC e Mezaninne das oficinas, nos quais foi efectuada a medição de diversos parâmetros, de acordo com as imposições do RSECE, utilizando medidores portáteis ou recorrendo a métodos analíticos. Relativamente aos parâmetros físicos, registaram-se valores de temperatura, para os três espaços estudados, entre os 21 e os 24 ºC e valores médios de humidade relativa de cerca de 50 %. Outro parâmetro medido, e de grande importância para garantir o conforto dos ocupantes, foi a velocidade do ar nos postos de trabalho. De acordo com o RSECE este valor não deve ser superior a 0,2 m/s, o que se verificou em todos os pontos medidos. O último parâmetro físico medido foi a concentração de partículas (PM10) tendo-se obtido valores de cerca de 23 μg/m3ar, valor bastante inferior ao máximo permitido pelo RSECE (150 μg/m3ar). Também no que diz respeito aos parâmetros químicos, ou seja, CO2, CO, formaldeído e ozono, não se verificaram valores superiores aos regulamentares. No caso do CO2, o valor máximo encontrado, nestes três espaços, foi de 745 ppm na Mezaninne das Oficinas e para o CO, na zona AVAC com uma concentração de 0,73 ppm. A medição do formaldeído registou valores perto dos 45 μg/m3ar e o ozono apenas foi detectado, em concentração muito reduzida, na zona Comercial – Produtos. Por fim, as concentrações de bactérias e fungos, de acordo com o RSECE, não devem ultrapassar as 500 UFC/m3ar (parâmetros microbiológicos). Em qualquer dos espaços, os valores medidos foram inferiores ao máximo legal, não ultrapassando as 50 UFC/m3ar. Da avaliação do projecto AVAC, e através da medição dos caudais de insuflação/ extracção em cada zona, concluiu-se que os seus valores não estão de acordo com os valores do projecto inicial que poderá ser imputada a uma insuficiência no funcionamento do sistema detectada na altura das medições. No que diz respeito ao estado de limpeza do sistema AVAC, apenas foi possível inspeccionar as unidades de tratamento de ar, tendo-se constatado que se encontram em boas condições. Ou seja, do ponto de vista do RSECE, e referindo-nos apenas à vertente da Qualidade do Ar Interior, o edifício em causa, cumpre todos os limites impostos para as concentrações de poluentes mas, apresenta algumas deficiências no que respeita aos caudais de ar novo insuflados em cada espaço.

Análise energética, otimização e modernização dos sistemas de um grande edifício de serviços na ótica da melhoria da eficiência energética

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Perfil Energia, Refrigeração e Climatização

Uma abordagem axiomática ao projecto de sistemas de climatização

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.A presente dissertação foi preparada no âmbito do protocolo de Abril de 2002 assinado entre a FCT da Universidade Nova de Lisboa e a ESTS do Instituto Politécnico de Setúbal

Avaliação de risco dos trabalhadores de transportes terrestres de passageiros

Nesta dissertação descreve-se um estudo de análise e avaliação do risco ocupacional dos trabalhadores de uma empresa de transportes de passageiros, trabalho este que serviu para satisfazer uma necessidade periódica da própria empresa. A empresa de transportes em causa pediu anonimato e, por isso, será designada por empresa Alfa. Para o efeito, aplicou-se o Método de Avaliação de Risco Simplificado (MARS), com o intuito de analisar as tarefas dos seus trabalhadores, permitindo mapear os perigos e avaliar os riscos associados às mesmas. O objetivo específico do estudo foi o de avaliar a magnitude dos riscos existentes por categoria profissional e atividade, de forma a implementar medidas de controlo concretas e focadas em cada categoria abrangida. Aquando da realização deste trabalho, a empresa sugeriu a aplicação de uma metodologia diferente da utilizada anteriormente, embora também de “espectro largo”. Assim, foi utilizado o MARS. A este método genérico, a autora desta dissertação incluiu algumas modificações, nomeadamente a inclusão de sistemas de classificação harmonizados, para distinguir risco de acidente e risco para a doença. Os resultados obtidos permitiram identificar que as categorias profissionais de Maquinista e Encarregado de Tração são aquelas que apresentam risco mais elevado. Das sete categorias analisadas, os riscos mais relevantes para acidente de trabalho foram caraterizados por três variáveis chave; para a variável Contato, a modalidade de acidente mais grave é o contato com chama viva ou ambiente (cód.13), os Tipos de Lesão associados a este contato são as queimaduras (cód.061) e asfixia (cód.081), que podem atingir múltiplas Partes do Corpo (cód.78). Outra situação de risco importante é a falha na manutenção de comboios, que pode provocar a perda de controlo do veículo, e assim causar um acidente ferroviário grave, não só com o comboio, mas também com os seus passageiros. Por último, e apenas para o maquinista, a tarefa da travagem da carruagem em situação de emergência acarreta perigos distintos, mas todos eles associados ao mesmo tipo de acidente ferroviário (risco operacional). Já no que respeita às afeções da saúde e doenças profissionais, os riscos mais importantes identificados neste estudo são a tensão psíquica, o stresse, a diminuição da acuidade auditiva e a hipocusia. As medidas de controlo prioritárias são: o bom funcionamento do sistema AVAC e desenfumagem, os simulacros contra incêndio, o funcionamento dos sistemas de deteção de incêndios e dos sistemas de extinção automática de incêndios por água e a manutenção eficaz dos comboios. Este estudo demonstrou ser vantajoso o uso do sistema de classificação harmonizado de acidentes de trabalho (EEAT) do Eurostat (2001), a classificação de doenças profissionais do DR 76/2006 e outras afeções para a saúde, para caraterizar o perigo e o tipo de risco. É um benefício para as empresas a utilização desta terminologia, para efetuar uma AAR consistente e detalhada, ao qual acresce a vantagem de permitir comparar resultados internos com estatísticas nacionais e internacionais, desde que sejam aplicados sistematicamente estes sistemas de classificação.

Avaliação de risco dos trabalhadores de transportes terrestres de passageiros

Nesta dissertação descreve-se um estudo de análise e avaliação do risco ocupacional dos trabalhadores de uma empresa de transportes de passageiros, trabalho este que serviu para satisfazer uma necessidade periódica da própria empresa. A empresa de transportes em causa pediu anonimato e, por isso, será designada por empresa Alfa. Para o efeito, aplicou-se o Método de Avaliação de Risco Simplificado (MARS), com o intuito de analisar as tarefas dos seus trabalhadores, permitindo mapear os perigos e avaliar os riscos associados às mesmas. O objetivo específico do estudo foi o de avaliar a magnitude dos riscos existentes por categoria profissional e atividade, de forma a implementar medidas de controlo concretas e focadas em cada categoria abrangida. Aquando da realização deste trabalho, a empresa sugeriu a aplicação de uma metodologia diferente da utilizada anteriormente, embora também de “espectro largo”. Assim, foi utilizado o MARS. A este método genérico, a autora desta dissertação incluiu algumas modificações, nomeadamente a inclusão de sistemas de classificação harmonizados, para distinguir risco de acidente e risco para a doença. Os resultados obtidos permitiram identificar que as categorias profissionais de Maquinista e Encarregado de Tração são aquelas que apresentam risco mais elevado. Das sete categorias analisadas, os riscos mais relevantes para acidente de trabalho foram caraterizados por três variáveis chave; para a variável Contato, a modalidade de acidente mais grave é o contato com chama viva ou ambiente (cód.13), os Tipos de Lesão associados a este contato são as queimaduras (cód.061) e asfixia (cód.081), que podem atingir múltiplas Partes do Corpo (cód.78). Outra situação de risco importante é a falha na manutenção de comboios, que pode provocar a perda de controlo do veículo, e assim causar um acidente ferroviário grave, não só com o comboio, mas também com os seus passageiros. Por último, e apenas para o maquinista, a tarefa da travagem da carruagem em situação de emergência acarreta perigos distintos, mas todos eles associados ao mesmo tipo de acidente ferroviário (risco operacional). Já no que respeita às afeções da saúde e doenças profissionais, os riscos mais importantes identificados neste estudo são a tensão psíquica, o stresse, a diminuição da acuidade auditiva e a hipocusia. As medidas de controlo prioritárias são: o bom funcionamento do sistema AVAC e desenfumagem, os simulacros contra incêndio, o funcionamento dos sistemas de deteção de incêndios e dos sistemas de extinção automática de incêndios por água e a manutenção eficaz dos comboios. Este estudo demonstrou ser vantajoso o uso do sistema de classificação harmonizado de acidentes de trabalho (EEAT) do Eurostat (2001), a classificação de doenças profissionais do DR 76/2006 e outras afeções para a saúde, para caraterizar o perigo e o tipo de risco. É um benefício para as empresas a utilização desta terminologia, para efetuar uma AAR consistente e detalhada, ao qual acresce a vantagem de permitir comparar resultados internos com estatísticas nacionais e internacionais, desde que sejam aplicados sistematicamente estes sistemas de classificação.

Modelação de um Sistema de AVAC, em Software LabVIEW

Na União Europeia, a energia utilizada nos edifícios é responsável por uma grande parte do consumo total, cerca de 40%, de toda a energia produzida, contribuindo em grande escala para as emissões de gases de efeito de estufa, como o CO2. [ADENE, 2014]. A minimização deste consumo, durante o período de ciclo de vida de um edifício, é um grande desafio associado ao ambiente e à economia. Na atualidade assistimos, cada vez mais, ao emergir de novas tecnologias. Faz parte dessa realidade, o crescimento e o desenvolvimento das UTA’s, que surgem como resposta do ser humano pela busca de otimização da sua zona de conforto, da qualidade de ar interior e da eficiência energética. Assim, para que não se sacrifique o conforto térmico, há que conciliar a qualidade de ar interior com a energia dispensada para climatizar os espaços. Para ajudar à minimização de CO2 em conjunto com uma eficiência energética e conforto térmico, traduzindo-se numa melhor qualidade de ar no interior de espaços climatizados, surge o objetivo de implementar uma aplicação através do software LabVIEW para prever uma experiência real. Como solução, recorreu-se a modelos matemáticos que traduzissem os vários balanços térmicos, balanços de massa e de CO2. As principais conclusões deste trabalho foram: validação do comportamento do modelo matemático da temperatura; validação do comportamento do modelo matemático de CO2; humidade relativa com 25% de registos válidos.

Manutenção proactiva de sistemas AVAC com recurso aos sistemas inteligentes multiagente

Nos tempos actuais os equipamentos para Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) ocupam um lugar de grande importância na concepção, desenvolvimento e manutenção de qualquer edifício por mais pequeno que este seja. Assim, surge a necessidade premente de racionalizar os consumos energéticos optimizando-os. A alta fiabilidade desejada nestes sistemas obriga-nos cada vez mais a descobrir formas de tornar a sua manutenção mais eficiente, pelo que é necessário prevenir de uma forma proactiva todas as falhas que possam prejudicar o bom desempenho destas instalações. Como tal, torna-se necessário detectar estas falhas/anomalias, sendo imprescíndivel que nos antecipemos a estes eventos prevendo o seu acontecimento num horizonte temporal pré-definido, permitindo actuar o mais cedo possível. É neste domínio que a presente dissertação tenta encontrar soluções para que a manutenção destes equipamentos aconteça de uma forma proactiva e o mais eficazmente possível. A ideia estruturante é a de tentar intervir ainda numa fase incipiente do problema, alterando o comportamento dos equipamentos monitorizados, de uma forma automática, com recursos a agentes inteligentes de diagnóstico de falhas. No caso em estudo tenta-se adaptar de forma automática o funcionamento de uma Unidade de Tratamento de Ar (UTA) aos desvios/anomalias detectadas, promovendo a paragem integral do sistema apenas como último recurso. A arquitectura aplicada baseia-se na utilização de técnicas de inteligência artificial, nomeadamente dos sistemas multiagente. O algoritmo utilizado e testado foi construído em Labview®, utilizando um kit de ferramentas de controlo inteligente para Labview®. O sistema proposto é validado através de um simulador com o qual se conseguem reproduzir as condições reais de funcionamento de uma UTA.

Projecto de uma instalação de AVAC de um edifício de escritórios e multi-usos

Neste trabalho são apresentados o dimensionamento e os resultados comparativos para um edifício de serviços (escritórios), na vertente económica de aquisição, instalação, exploração e manutenção, de um sistema de climatização a água, com um sistema de climatização a volume de refrigerante variável como alternativa. Utilizando um software de simulação dinâmica para determinar as cargas térmicas a que o edifício em estudo estará sujeito, de forma a dimensionar um sistema de climatização que respeite os regulamentos em vigor pelo actual sistema de certificação energética, foram dimensionados os dois sistemas de climatização dentro dos acima indicados, tento sido efectuados vários estudos comparativos, por forma a poderem ser futuramente utilizados como base de definição do sistema a adotar por parte dos projetistas do ramo.