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Laboratório de Eficiência Energética em
Edificações l www.labeee.ufsc.br
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CONFORTO E STRESS TÉRMICO
Atualizações: Prof. Antonio Augusto Xavier
Prof. Solange Goulart
Renata De Vecchi
Professor Roberto Lamberts, PhD
Última Atualização: Junho/2014
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
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Sumário
1 CONFORTO TÉRMICO ....................................................................................................................................... 3
1.1 INTRODUÇÃO AO CONFORTO TÉRMICO ................................................................................................ 3
1.1.1 Definições ...................................................................................................................................... 3
1.1.2 Termo regulação humana e balanço de calor no corpo ................................................................ 4
1.1.3 Zonas de respostas fisiológicas e comportamentais ..................................................................... 8
1.2 Avaliação de conforto térmico ............................................................................................................... 9
1.2.1 Pesquisas em câmaras climatizadas .............................................................................................. 9
1.2.2 Pesquisas de campo ..................................................................................................................... 10
1.2.3 Condições de conforto térmico ................................................................................................... 12
1.2.4 Variáveis que influenciam na sensação de conforto térmico ...................................................... 13
1.2.5 Equação do conforto térmico e carga térmica ............................................................................ 13
1.2.6 Equação do PMV .......................................................................................................................... 14
1.2.7 Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) ............................................................................... 15
1.2.8 Desconforto Localizado ............................................................................................................... 15
1.2.9 Influência do movimento do ar no conforto térmico .................................................................. 19
1.2.10 Normas de conforto térmico ....................................................................................................... 20
1.3 ISO 7730/2005 - Ambientes Térmicos Moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e
especificações das condições para conforto térmico: ..................................................................................... 22
1.3.1 Escopo .......................................................................................................................................... 22
1.3.2 Voto Médio Estimado (PMV) e Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas (PPD) ............................. 23
1.3.3 Aceitabilidade de ambientes térmicos visando conforto ............................................................ 23
1.3.4 Anexos ......................................................................................................................................... 24
1.3.5 Intervalo de Temperatura Operativa (Anexo A da ISO 7730/2005) ............................................ 28
1.3.6 Critérios de Projeto para diferentes tipos de espaço – Exemplos. .............................................. 30
1.3.7 Desconforto Localizado ............................................................................................................... 30
1.3.8 Exemplo de aplicação .................................................................................................................. 32
1.4 ISO 7726/1998 - Ambientes térmicos - Instrumentos e métodos para a medição dos parâmetros
físicos. 32
1.4.1 Introdução ................................................................................................................................... 32
1.4.2 Escopo e campo de aplicação ...................................................................................................... 33
1.4.3 Gerais ........................................................................................................................................... 33
1.4.4 Instrumentos de medição ............................................................................................................ 35
1.4.5 Exemplos de instrumentos de medição....................................................................................... 39
1.4.6 Especificações relativas aos métodos de medição ...................................................................... 41
1.4.7 Anexo A: Medição da temperatura do ar .................................................................................... 43
1.4.8 Anexo B: Medição da temperatura radiante média .................................................................... 44
1.4.9 Anexo C: Medição da temperatura radiante plana ..................................................................... 52
1.4.10 Anexo D: Medição da umidade absoluta e relativa do ar ............................................................ 57
1.4.11 Anexo E: Medição da velocidade do ar ........................................................................................ 62
1.4.12 Anexo F: Medição da temperatura superficial ............................................................................ 65
1.5 ASHRAE Standard 55/2013................................................................................................................... 66
1.6 Normas de Conforto Térmico no Brasil ................................................................................................ 66
2 ESTRESSE (STRESS) TÉRMICO. ..................................................................................................................................... 68
2.1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 68
2.2 AMBIENTES QUENTES .......................................................................................................................... 68
2.3 AMBIENTES FRIOS ................................................................................................................................ 69
2.4 NORMAS DE REFERÊNCIA..................................................................................................................... 69
2.5 ISO 7243/1989 - Ambientes quentes - Estimativa do stress por calor sobre o trabalhador, baseado no
IBUTG - (bulbo úmido e temperatura de globo).............................................................................................. 70
2.6 NR 15 - Anexo 3 - Limites de tolerância de exposição ao calor ............................................................ 78
3 LEITURA SUGERIDA ............................................................................................................................................................ 83
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................................................. 83
5 ANEXO 1 – A nova proposta de norma brasileira de Conforto Térmico ...................................................... 84
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
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1 CONFORTO TÉRMICO
1.1 INTRODUÇÃO AO CONFORTO TÉRMICO
Conforto térmico, tomadocomo uma sensação humana, se situa no campo
subjetivo e depende de fatores físicos, fisiológicos e psicológicos. Os fatores físicos
determinam as trocas de calor do corpo com o meio; já os fatores fisiológicos referem-se a
alterações na resposta fisiológica do organismo, resultantes da exposição contínua a
determinada condição térmica; e finalmente os fatores psicológicos, que são aqueles que se
relacionam às diferenças na percepção e na resposta a estímulos sensoriais, frutos da
experiência passada e da expectativa do indivíduo.
Os estudos em conforto térmico visam principalmente analisar e estabelecer as
condições necessárias para a avaliação e concepção de um ambiente térmico adequado
às atividades e ocupação humanas, bem como estabelecer métodos e princípios para
uma detalhada análise térmica de um ambiente. A importância do estudo de conforto
térmico está baseada principalmente em 3 fatores:
A) A satisfação do homem ou seu bem-estar em se sentir termicamente confortável;
B) A performance humana, muito embora os resultados de inúmeras investigações não
sejam conclusivos a esse respeito, e a despeito dessa inconclusividade, os estudos
mostram uma clara tendência de que o desconforto causado por calor ou frio reduz a
performance humana. As atividades intelectuais, manuais e perceptivas, geralmente
apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto térmico.
C) A conservação de energia, pois devido à crescente mecanização e industrialização
da sociedade, as pessoas passam grande parte de suas vidas em ambientes
condicionados artificialmente. Ao conhecer as condições e os parâmetros relativos ao
conforto térmico dos ocupantes em seus ambientes, evitam-se desperdícios com
calefação e refrigeração, muitas vezes desnecessários.
Convém ressaltar que devido à variação biológica entre as pessoas, é impossível
que todos os ocupantes do ambiente se sintam confortáveis termicamente, buscando-se
sempre criar condições de conforto para um grupo, ou seja, condições nas quais a maior
porcentagem das pessoas se encontre em conforto térmico.
1.1.1 Definições
Para melhor entender os assuntos subsequentes a respeito de conforto térmico, é
necessário apresentar alguns conceitos e definições de conforto e neutralidade térmica:
Conforto térmico
Segundo a ASHRAE Standard 55 conforto térmico é definido como “A condição da mente
que expressa satisfação com o ambiente térmico”.
Neutralidade Térmica
Segundo o pesquisador dinamarquês Ole Fanger (1970), neutralidade térmica é “A
condição na qual uma pessoa não prefira nem mais calor nem mais frio no ambiente a seu
redor”.
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De acordo com Shin-Iche Tanabe (1984), “Neutralidade Térmica é a condição da mente
que expressa satisfação com a temperatura do corpo como um todo”.
Analisando-se dentro de uma ótica física dos mecanismos de trocas de calor,
sugere-se uma definição para neutralidade térmica como sendo “O estado físico no qual
todo o calor gerado pelo organismo através do metabolismo seja trocado em igual
proporção com o ambiente ao seu redor, não havendo nem acúmulo de calor e nem perda
excessiva do mesmo, mantendo a temperatura corporal constante”.
Considerando essas definições, pode-se dizer que a neutralidade térmica é uma
condição necessária, mas não suficiente, para que uma pessoa esteja em conforto
térmico. Um indivíduo que estiver exposto a um campo assimétrico de radiação pode
muito bem estar em neutralidade térmica, porém não estará em conforto térmico.
Como o corpo humano é um sistema termodinâmico, que produz calor e interage
continuamente com o ambiente para alcançar o balanço térmico, existe uma constante
troca de calor entre o corpo e o meio, regidas pelas leis da física e influenciadas pelos
mecanismos de adaptação fisiológica, condições ambientais e fatores individuais. A
sensação de conforto térmico está diretamente relacionada ao esforço realizado pelo
organismo para manter o balanço térmico e assim sendo, se faz necessário conhecer a
termorregulação humana e o balanço térmico do corpo humano.
1.1.2 Termo regulação humana e balanço de calor no corpo
Podemos considerar o corpo humano como uma “máquina térmica” que dispõe
de um mecanismo termorregulador que controla as variações térmicas do organismo.
Sendo o organismo humano homotérmico, isto é, sua temperatura deve permanecer
praticamente constante, o mecanismo termorregulador cria condições para que isso
ocorra.
Entende-se por “máquina térmica” aquela que necessita de certa quantidade de
calor para seu funcionamento. O funcionamento do corpo humano é a condição na qual o
mesmo se encontra para que esteja apto a desempenhar suas atividades, que podem ser
subdivididas em 2 categorias: Atividades basais internas, que são aquelas independentes
de nossa vontade e suficientes para fazer com que os órgãos de nosso corpo funcionem a
contento, e as atividades externas, que são aquelas realizadas conscientemente pelo
homem através de seu trabalho ou atividade desempenhada.
Para ter condições de desempenhar qualquer uma das atividades citadas, nosso
organismo necessita do calor que é oriundo do metabolismo dos alimentos ingeridos e
que também pode ser subdividido em 2 categorias: Metabolismo basal, que é a taxa de
calor necessária para o desempenho das atividades basais, e metabolismo devido às
atividades externas, que é a taxa de calor necessária para o desempenho das atividades.
O calor gerado pelo organismo pode variar de 100W a 1.000W. Uma parte desse
calor gerado é necessário, como já dito, para o funcionamento fisiológico do organismo e
a outra parte é gerada devido ao desempenho das atividades externas, sendo que essa
geração deve ser dissipada para que não haja um superaquecimento do corpo, já que o
mesmo é homotérmico. A temperatura interna do corpo humano é praticamente
constante, variando aproximadamente de 35 a 37ºC.
Para que uma pessoa esteja em estado de conforto térmico no desempenho das
atividades, admitem-se pequenas oscilações nessa temperatura interna, sendo que em
situações mais extremas, admitem-se variações um pouco maiores, para se evitarem os
perigos do stress térmico.
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Desta maneira podemos dizer que as atividades desempenhadas pelo ser humano
geram calor ao corpo, o qual deve ser dissipado ao ambiente a fim de que não se acarrete
um aumento exagerado da temperatura interna e que se mantenha o equilíbrio térmico
do corpo. Essa dissipação se dá através de mecanismos de trocas térmicas, que podem
ser observados na Figura 1.1.
Através da pele: Perda sensível de calor, por convecção e radiação (C e R);
Perda latente de calor, por evaporação do suor e por dissipação
da umidade da pele (Esw .e Edif).
Através da respiração: Perda sensível de calor: convecção (Cres);
Perda latente de calor: evaporação (Eres).
Radiação
Depende da temperatura das
superfícies ao redor
Convecção
Depende da temperatura e
da velocidade do ar
Condução
Depende da temperatura das
superfícies onde existe um
contato físico
Evaporação
Depende da atividade física,
da umidade relativa do ar e da
velocidade do ar
Me
tab
olis
mo
Figura 1.1– Representação esquemática da fisiologia humana e a trocas térmicas.
O mecanismo termorregulador do organismo tem como objetivo a manutenção
da temperatura corporal, mantendo-a constante. Assim sendo, a teoria assume que um
organismo exposto por longo tempo a um ambiente térmico constante, moderado,
tenderá a um equilíbrio térmico de acordo com esse ambiente, isto é, a produção de
calor pelo organismo atravésde seu metabolismo, será igual à perda de calor do mesmo
para o ambiente, através das diversas formas de transferência de calor.
A maioria dos modelos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente, bem como
as medições de sensações térmicas, está relacionada à clássica teoria de transferência de
calor, introduzindo equações empíricas que descrevem os efeitos de conhecidos
controles reguladores fisiológicos.
O modelo utilizado na Norma Internacional ISO 7730 utiliza o “estado
estacionário” ou “permanente” desenvolvido por Fanger, o qual assume que o corpo em
determinado ambiente, encontra-se em estado de equilíbrio não ocorrendo, portanto,
acúmulo de calor em seu interior. O corpo assim modelado encontra-se bem próximo à
condição de neutralidade térmica.
O ganho de calor no corpo se dá através de produção de calor pelo metabolismo, e
as perdas de calor se sucedem através da respiração e pela pele. As perdas de calor, de
maneira sensível e latente pela pele e pela respiração, são expressas em termos de
fatores ambientais. As expressões também levam em conta a resistência térmica e a
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permeabilidade das roupas. Variáveis tanto ambientais tais como a temperatura do ar,
temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade do ar e variáveis pessoais,
como a atividade e vestimentas, são incorporadas ao modelo.
A expressão do balanço de energia entre o corpo e o ambiente pode assim ser descrita:
𝑀 − 𝑊 = 𝑄𝑆𝐾 + 𝑄𝑅𝐸𝑆
[Equação 1]
As perdas de calor pela pele (Qsk) e respiração (QRES) também são expressas em
forma de mecanismos de perda de calor como convecção, radiação e evaporação, e
assim atinge-se a expressão dupla que representa o balanço de calor para um corpo em
estado estacionário:
𝑀 − 𝑊 = 𝑄𝑆𝐾 + 𝑄𝑅𝐸𝑆 = (𝐶 + 𝑅 + 𝐸𝑆𝐾) + (𝐶𝑅𝐸𝑆 + 𝐸𝑅𝐸𝑆)
[Equação 2]
onde:
M = Taxa metabólica de produção de calor (W/m2);
W = Trabalho mecânico desenvolvido pelo corpo (W/m2), sendo que para a
maioria das atividades humanas esse trabalho é nulo;
Qsk = Taxa total de perda de calor pela pele (W/m2). Igual à perda de calor pela
evaporação pela pele mais a condução de calor da pele até a superfície externa
das roupas, podendo ser escrita como: Qsk = Esk + KCl
QRES = Taxa total de perda de calor pela respiração (W/m2);
C+R = Perda de calor sensível pela pele (W/m2) - Convecção e radiação. Seu
valor é igual à perda de calor por condução até a superfície externa das roupas;
Esk = Perda de calor latente pela pele, através da evaporação (W/m2);
CRES = Perda de calor sensível pela respiração, por convecção (W/m2);
ERES = Perda de calor latente pela respiração, por evaporação (W/m2).
Assim, a expressão do balanço térmico pode ser reescrita:
(𝑀 − 𝑊) − 𝐶𝑅𝐸𝑆 − 𝐸𝑆𝐾 − 𝐸𝑅𝐸𝑆 = 𝐾𝐶𝑙 = 𝐶 + 𝑅
[Equação 3]
OBS: Todos os termos da equação anterior são dados em termos de energia por unidade
de área, e os mesmos referem-se à área da superfície do corpo nu. Uma expressão
convencional para o cálculo dessa área é dada através da expressão da área de DuBois
(AD).
𝐴𝐷𝑈 = 0,202. 𝑚
0,425. 𝑙0,725
[Equação 4]
onde:
Adu = área superficial do corpo, ou área de DuBois (m2);
m = massa do corpo (kg);
l = altura do corpo (m).
As perdas parciais de calor pela pele pela respiração e por condução através das
roupas podem ser expressas pelas equações empíricas seguintes, numeradas de 5 a 10.
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𝐸𝑠𝑘 = 3,05 [5,73 − 0,007 (𝑀 − 𝑊) − 𝑝𝑎 ] + 0,42 [(𝑀 − 𝑊) − 58,15]
[Equação 5]
𝐸𝑅𝐸𝑆 = 0,0173𝑀 (5,87 − 𝑝𝑎)
[Equação 6]
𝐶𝑅𝐸𝑆 = 0,0014𝑀 (34 − 𝑡𝑎)
[Equação 7]
𝐾𝐶𝑙 =
[35,7 − 0,028 (𝑀 − 𝑊)] − 𝑡𝑐𝑙
0,155. 𝐼𝑐𝑙
[Equação 8]
𝑅 = 3,96. 10−8. 𝑓𝑐𝑙[(𝑡𝑐𝑙 + 273)
4 − (𝑡𝑟 + 273)
4]
[Equação 9]
𝐶 = 𝑓𝑐𝑙 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)
[Equação 10]
Ao substituirmos essas expressões na equação dupla do balanço térmico, o
mesmo pode ser expresso em função das variáveis ambientais e pessoais, conforme a
[Equação 11] a seguir:
(𝑀 − 𝑊) − 3,05[5,73 − 0,007(𝑀 − 𝑊) − 𝑝𝑎] − 0,42[(𝑀 − 𝑊) − 58,15]
− 0,0173𝑀 (5,87 − 𝑝𝑎) − 0,0014𝑀(34 − 𝑡𝑎) =
=
[35,7 − 0,028 (𝑀 − 𝑊)] − 𝑡𝑐𝑙
0,155. 𝐼𝑐𝑙
=
= 3,96. 10−8. 𝑓𝑐𝑙 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)
4 − (𝑡𝑟 + 273)
4] + 𝑓𝑐𝑙 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑟)
[Equação 11]
onde:
M = taxa metabólica, produção orgânica de calor (W/m2);
W = Trabalho ou eficiência mecânica (W/m2);
pa = Pressão de vapor no ar (kPa);
ta = Temperatura do ar (ºC);
tcl = temperatura superficial das roupas (ºC);
Icl = Isolamento térmico das roupas (Clo);
fcl = Razão de área do corpo vestido e corpo nú (adimensional);
tr = Temperatura radiante média (ºC);
hc = Coeficiente de convecção entre ar e roupas (W/m2.ºC).
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A equação apresentada acima representa o balanço de calor entre o corpo e o ambiente.
Nessa equação a temperatura superficial das roupas é dada ao compararmos a parte
central com a direita da equação dupla, ou seja:
𝑡𝑐𝑙 = 35,7 − 0,028𝑀 − 0,155. 𝐼𝑐𝑙 . {3,96. 10
−8. 𝑓𝑐𝑙 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)
4 − (𝑡𝑟 + 273)
4] + 𝑓𝑐𝑙 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)}
[Equação 12]
onde:
hc = 2,38.(tcl - ta)0,25 ou hc = 12,1.
var
(utilizar o maior)
sendo var = velocidade relativa do ar, em m/s, dado por: var = va + 0,0052(M-58)
fcl = 1,00 + 0,2.Icl para Icl 0,5 Clo
e
fcl = 1,05 + 0,1.Icl para Icl > 0,5 Clo.
* A [Equação 12 acima é calculada iterativamente.
1.1.3 Zonas de respostas fisiológicas e comportamentais
As pessoas apresentam zonas de respostas fisiológicas e comportamentais de
acordo com as condições a que estiverem submetidas e, de acordo com a atividade que
estiverem desempenhando. Como na maioria dos estudos de conforto térmico, as
atividades desempenhadas são do tipo sedentárias, e o fator humano de influência sobre
a determinação da zona de conforto é a vestimenta utilizada. Pode-se então apresentar 2
zonas de conforto, para pessoas vestidas e pessoas nuas, em função da temperatura do
ar:
Para pessoas nuas: Zona de conforto para que se mantenha o equilíbrio térmico situa-
se entre 29ºC e 31ºC;
Para pessoas vestidas com vestimenta normal de trabalho (Isolamento = 0,6 clo): Zona de
conforto para que se mantenha o equilíbrio térmico situa-se entre 23° e 27°C.
Cada indivíduo possui uma temperatura corporal neutra, descrita como aquela
em que o mesmo não prefira sentir nem mais frio e nem mais calor no ambiente
(neutralidade térmica) e nem necessite utilizar seu mecanismo de termorregulação. Ao
compararmos a temperatura interna corporal com essa temperatura neutra, podemos
apresentar as seguintes zonas de respostas fisiológicas e comportamentais:
* tcorpo < tneutra Ocorre neste caso o mecanismo de vaso constrição;
* tcorpo < 35°C Ocorre perda de eficiência (habilidade);
* tcorpo < 31°C Esta situação de temperatura corporal é letal.
Da mesma forma:
* tcorpo > tneutra Ocorre neste caso o mecanismo de vaso dilatação;
* tcorpo > 37°C Inicia-se o fenômeno do suor;
* tcorpo > 39°C Inicia-se a perda de eficiência;
* tcorpo > 43°C Esta situação de temperatura corporal é letal.
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91.2 AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO
Ao estudar os aspectos relativos ao conforto térmico, são encontradas duas
abordagens diferentes e com prescrições distintas de como as condições microclimáticas
das edificações podem ser administradas. A primeira, mais conhecida como estática,
representa uma linha analítica, ou racional, da avaliação das sensações térmicas
humanas e considera o homem como um simples receptor passivo do ambiente térmico.
Já a segunda abordagem, conhecida como adaptativa, considera o homem como um
agente ativo, que interage com o ambiente em resposta às suas sensações e preferências
térmicas. Tais abordagens são resultados de dois grandes grupos de pesquisas
normalmente utilizados nos estudos de conforto térmico, sendo a primeira realizada em
câmaras climatizadas e chamada de modelo estático, e a segunda, proveniente de
estudos de campo, é conhecida como modelo adaptativo.
1.2.1 Pesquisas em câmaras climatizadas
Figura 1.2– Exemplos de estudos em câmaras climatizadas. Da esquerda para a direita: experimentos
com ocupantes em uma câmara climatizada (OLESEN, 1982); manequim térmico dentro de uma
câmara climatizada (CIOP/PIB); medição de conforto térmico com o “dressman” dentro de um
veículo (FRAUNHOFER).
Os estudos em câmaras climatizadas deram origem ao método mais conhecido
para avaliação de conforto térmico e são aqueles realizados no interior de ambientes
totalmente controlados pelo pesquisador, onde tanto as variáveis ambientais como as
variáveis pessoais ou subjetivas são manipuladas, a fim de se encontrar a melhor
combinação possível entre elas, resultando em uma situação confortável.
Ole Fanger (1970), que realizou diversos experimentos na Dinamarca sobre
conforto térmico, é o principal representante da linha analítica de avaliação das
sensações térmicas humanas. Suas equações e métodos têm sido utilizados
mundialmente e serviram de base para a elaboração de Normas Internacionais
importantes, fornecendo subsídios para o equacionamento e cálculos analíticos de
conforto térmico e conhecidos hoje como PMV (Predicted Mean Vote) e o PPD (Percentage of
Dissatisfied).
Posteriormente, a utilização do modelo estático desenvolvido por O. Fanger como
um modelo universal se tornou discutível, já que a mesma analisa os limites confortáveis
de temperatura como sendo “limites universais”, e os efeitos de um determinado
ambiente térmico acontecem exclusivamente pelas trocas físicas de calor com a
superfície do corpo, enquanto que a manutenção da temperatura interna de um
indivíduo necessita de certa resposta fisiológica.
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“... Para dado nível de atividade, a temperatura média da pele (ts) e a taxa de secreção do
suor (Esw) podem ser consideradas como as únicas variáveis fisiológicas que influem sobre o
equilíbrio de calor na equação do conforto térmico...”
(Fanger, 1970)
1.2.2 Pesquisas de campo
Figura 1.3– Exemplos de estudos de campo realizados em ambientes reais. Fonte: Tecnical University
of Denmark; Calvino et al., 2004).
Com o avanço das pesquisas, muitos estudos foram realizados não só em câmaras
climatizadas, mas também em situações reais do cotidiano, com pessoas
desempenhando suas atividades rotineiras. Nestas pesquisas de campo o pesquisador
não interfere nas variáveis ambientais e pessoais, e as pessoas expressam suas
sensações e preferências térmicas de acordo com escalas apropriadas.
A partir desta avaliação da sensação térmica em ambientes reais, Michael
Humphreys (1979) propôs o modelo adaptativo, supondo que as pessoas adaptam-se
diferentemente ao lugar onde estão sendo as ações adaptativas uma forma de ajuste do
corpo ao meio térmico.
“... A temperatura de conforto não é uma constante, e sim varia de acordo com a estação, e
temperatura a que as pessoas estão acostumadas...”
(Humphreys, 1979)
De acordo com Humphreys, o interesse pelo modelo adaptativo pode ser identificado
por duas razões principais. A primeira por ter sido identificado que os resultados obtidos em
câmaras climatizadas divergem dos valores conseguidos nos ambientes climatizados
naturalmente (Figura 1.4), e a segunda pela constatação de que a população parece aceitar um
intervalo de temperaturas muito maior do que a proposta pelos métodos racionais, já que o
individuo se adapta ao lugar em que vive.
rejane.viegas
Realce
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11
Figura 1.4 – Método estático x adaptativo com dados provenientes do banco de dados da ASHRAE.
Pode-se afirmar que a abordagem adaptativa considera fatores além dos físicos e
psicológicos que interagem na percepção térmica. Estes estudos têm como base os
conceitos de aclimatação, e os fatores considerados podem incluir características
inerentes à demografia (gênero, idade, classe social), contexto (composição da
edificação, estação, clima) e cognição (atitudes, preferências e expectativas).
São três os mecanismos de adaptação utilizados pelo corpo humano para se defender
dos efeitos do clima:
Ajustes comportamentais: são as modificações conscientes ou inconscientes das
pessoas; podem modificar o fluxo de calor e massas que governam as trocas
térmicas do corpo. Estes ajustes podem ainda ser divididos em subcategorias,
conhecidos como os ajustes pessoais (roupa, atividade, postura), ajustes
tecnológicos ou ambientais (abrir/fechar janelas, ligar ventiladores, usar óculos
escuros) e os ajustes culturais.
Ajustes Fisiológicos: são aqueles que incluem todas as mudanças nas respostas
fisiológicas das pessoas, que são resultado da exposição a fatores ambientais e
térmicos, conduzindo a uma diminuição gradual na tensão criada por tal exposição.
As mudanças fisiológicas podem ser divididas em: adaptação genética, que são
aquelas que se tornaram parte da herança genética de um indivíduo ou grupo de
pessoas; e a aclimatação, que são as mudanças inerentes ao sistema
termorregulador.
Ajustes Psicológicos: percepções e reações das informações sensoriais. A
percepção térmica é diretamente atenuada por sensações e expectativas ao clima
interno. Esta forma de adaptação pode ser comparada à noção de hábito, exposição
repetida ou crônica, que conduz a uma diminuição da intensidade da sensação
evocada anteriormente.
É importante frisar que para esta abordagem a sensação de conforto térmico não
deveria ser originada apenas pela temperatura do ambiente interno, mas também originada de
um valor médio mensal de temperatura externa, pois o desconforto térmico surge
principalmente da contradição entre os ambientes que as pessoas esperam e os ambientes que
elas encontram. Este processo pressupõe uma adaptação para cada lugar, delimitando um tipo
de projeto que leva em consideração a questão social, o clima e a temperatura externa. O
desconforto pode ser causado pelo desgaste excessivo do corpo nos processos de escolha e
ajuste da temperatura própria ao clima exterior. Segundo Humphreys, “... O desconforto é
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causado pela excessiva regulação necessária nos processos de ajuste ao lugar, pela
temperatura corporal...”.
Embora vários estudos defendam a abordagem adaptativa como uma ferramenta
ideal para a avaliação precisa do conforto humano em relação à temperatura, as duas
correntes de pesquisa acabam por possuir o mesmo objetivo final: encontrar condições
que mais satisfaçam o homem com relação às suas sensações térmicas.
1.2.3 Condições de conforto térmico
Conforme já comentadoanteriormente, a condição de neutralidade térmica, ou
seja, a verificação do balanço térmico apresentado é condição necessária, mas não
suficiente para que uma pessoa encontre-se em conforto térmico. A pessoa pode se
encontrar em neutralidade térmica e estar sujeita a algum tipo de desconforto
localizado, isto é, sujeita a alguma assimetria de radiação significativa, sujeita a alguma
corrente de ar localizada, ou ainda estar sobre algum tipo de piso frio ou aquecido, e
assim sendo, não estará em condição de conforto térmico.
Além disso, segundo estudos empíricos desenvolvidos por Fanger, a atividade
desempenhada pela pessoa regulará a temperatura de sua pele, bem como sua taxa de
secreção de suor. É o mesmo que se dizer que: se uma pessoa estiver desempenhando
determinada atividade e estiver suando muito acima do que os estudos realizados
mostraram que deveria estar, ou a temperatura de sua pele estiver acima ou abaixo de
valores que esses mesmos estudos demonstraram, a pessoa não estará certamente em
conforto térmico, mesmo que ela esteja em neutralidade térmica, e não esteja sujeita a
algum tipo de desconforto localizado. Esses estudos mostraram que:
a tskm b
c Esw d
onde:
tskm = temperatura da pele, (ºC)
Esw = taxa de evaporação do suor, (W/m2)
a, b, c, d = parâmetros empíricos extraídos em função da atividade da pessoa.
Segundo a ASHRAE Fundamentals, cap. 8, as correlações estatísticas utilizadas
por Rohles e Nevins em aproximadamente 1600 estudantes, apresentaram expressões
para tskm e Esw, em função da atividade, que forneciam conforto térmico, quando as
outras condições estivessem estabelecidas, as quais são apresentadas abaixo:
𝑡𝑠𝑘𝑚 = 35,7 − 0,0275. 𝑀
[Equação 13]
𝐸𝑆𝑊 = 0,42. (𝑀 − 58,15)
[Equação 14]
Podemos então desta forma dizer que existem 3 condições para que se possa
atingir o conforto térmico:
a) Que a pessoa se encontre em neutralidade térmica;
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
13
b) Que a temperatura da pele e sua taxa de secreção de suor estejam
dentro de certos limites compatíveis com a atividade metabólica;
c) Que a pessoa não esteja sujeita a desconforto localizado.
Podemos representar esquematicamente as condições necessárias para a
obtenção de conforto térmico, conforme a Figura 1.5.
Ambiente Real
Neutralidade Térmica
Temp. Pele e Suor dentro dos padrões
Desconforto Localizado
Conforto
Térmico
Figura 1.5 - Representação esquemática das condições necessárias a obtenção de conforto térmico.
1.2.4 Variáveis que influenciam na sensação de conforto térmico
Os cálculos analíticos do conforto térmico baseados em estudos realizados em câmaras
climatizadas, apresentam 6 variáveis que influenciam o conforto térmico:
Atividade desempenhada, M, (W/m2);
Isolamento térmico das roupas utilizadas, Icl, (clo);
Temperatura do ar (ºC);
Temperatura radiante média, trm, (ºC);
Velocidade do ar, va, (m/s);
Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, pa, (kPa).
As duas primeiras variáveis são chamadas “pessoais ou subjetivas”, por não
dependerem do ambiente, enquanto as outras são denominadas de variáveis
“ambientais”. As respectivas caracterizações das variáveis ambientais, métodos e
instrumentos de medição estão contidos na ISO/DIS 7726/98.
A atividade desempenhada pela pessoa determina a quantidade de calor gerado
pelo organismo. As tabelas de taxas metabólicas em função da atividade e do isolamento
das roupas estão na ISO 7730/2005, ASHRAE Fundamentals cap.8 - 2005 e ISO
8996/2004.
O isolamento térmico das roupas é determinado através de medições em
manequins aquecidos ou determinados diretamente pelas tabelas constantes da ISO
7730/2005, ASHRAE Fundamentals cap.8 - 2005 e ISO 9920/2007.
1.2.5 Equação do conforto térmico e carga térmica
Também oriunda da equação do balanço térmico [Equação 11], ao compararmos
a parte da esquerda da equação com sua parte da direita, temos a “equação de conforto
térmico” conforme conceituação de Fanger, contida na ISO 7730/94 e ASHRAE
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
14
Fundamentals cap. 8. Ao nosso entender, o termo mais apropriado seria “equação de
neutralidade térmica”, uma vez que essa equação apresenta um rearranjo da expressão
do balanço térmico, e não uma sensação psicofisiológica de conforto. Também ao nosso
entender, o termo de “equação do conforto térmico” seria mais apropriado ao que as
normas citadas denominam de “equação do PMV”, conforme será apresentado no item
1.2.6. De acordo com as normas, a equação de conforto térmico é assim representada:
𝑀 − 3,05. (5,73 − 0,07. 𝑀 − 𝑝𝑎) − 0,42. (𝑀 − 58,15) − 0,0173. 𝑀(5,87 − 𝑝𝑎) −
0,0014. 𝑀. (34 − 𝑡𝑎) = 3,96. 10
−8. 𝑓𝑐𝑙 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)
4 − (𝑡𝑟 + 273)
4] + 𝑓𝑐𝑙. ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎) +
[Equação 15]
Em casos em que não se verifique a expressão de balanço térmico, isto é, em
casos em que a geração de calor orgânico não seja igual à dissipação desse calor ao
ambiente, existirá um gradiente de calor, e a essa diferença entre o calor gerado pelo
corpo e o trocado com o meio ambiente é denominada de “carga térmica sobre o corpo”,
(L). Escrevendo sua expressão em linguagem matemática, a carga térmica é expressa
por:
𝐿 = 𝑀 − 3,05. (5,73 − 0,007. 𝑀 − 𝑝𝑎) − 0,42. (𝑀 − 58,15) − 0,0173. 𝑀. (5,87 − 𝑝𝑎)
− 0,0014. 𝑀. (34 − 𝑡𝑎) − 3,96 . 10
−8. 𝑓𝑐𝑙 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)
4 − (𝑡𝑟 + 273)
4]
− 𝑓𝑐𝑙. ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)
[Equação 16]
1.2.6 Equação do PMV
A equação de conforto térmico apresentada anteriormente, foi expandida para
englobar uma grande gama de sensações térmicas, para o que foi utilizado no índice
PMV ou voto médio estimado, através de análises estatísticas de acordo com resultados
obtidos por Fanger em estudos na Dinamarca em câmaras climatizadas, onde as pessoas
registravam seus votos sobre a escala sétima da ASHRAE, que aponta desde muito frio
até muito quente. A sensação real sentida pela pessoa é representada pela “equação do
PMV” ou equação do voto médio estimado, que pode assim ser representada:
𝑃𝑀𝑉 = (0,303. 𝑒−0,036𝑀 + 0,028). 𝐿
[Equação 17]
onde:
PMV = voto médio estimado, ou voto de sensação de conforto térmico
M = Atividade desempenhada pelo indivíduo
L = Carga Térmica atuante sobre o corpo.
A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete pontos, utilizada nos estudos de
Fanger e empregada até hoje na determinação real das sensações térmicas das pessoas é
assim representada:
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
15
+
3
Muito Quente
+
2
Quente
+
1
Levemente Quente
0 Neutro
-
1
Levemente Frio
-
2
Frio
-
3
Muito Frio
1.2.7 Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD)
O índice PPD estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas
termicamente com o ambiente. Ele se baseia na percentagem de um grande grupo de
pessoas que gostariam que o ambiente estivesse mais quente ou mais frio, votando +3,
+2 ou -3 e -2, na escala sétima de sensações. O PPD pode ser determinado
analiticamente conforme a [Equação 18, em função do PMV ou extraído da Figura 1.6,
apresentada a seguir.
𝑃𝑃𝐷 = 100 − 95. 𝑒−[0,03353.𝑃𝑀𝑉
4+0,2179.𝑃𝑀𝑉2]
[Equação 18]
Figura 1.6 – Porcentagemde pessoas insatisfeitas (PPD) em função do Voto Médio Predito (PMV).
Fonte: (ASHRAE 55/2010).
1.2.8 Desconforto Localizado
Vários são os fatores que podem causar desconforto localizado em indivíduos,
estejam eles desempenhando quaisquer atividades. Esses fatores, como diz o próprio
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
16
nome, não atingem o corpo como um todo, apenas uma parte, e embora a pessoa possa
estar satisfeita com a temperatura do corpo como um todo, normalmente está se
sentindo incomodada, não estando dessa forma em conforto. Ambas as normas de
conforto térmico aqui estudadas (ISO 7730/2005 e ASHRAE 55/2010) apresentam uma
seção dedicada a este tema, e dentre os principais fatores que causam esse desconforto,
podemos citar os 4 mais comuns: diferenças de temperatura no sentido vertical (entre
os pés e a cabeça), campo assimétrico radiante, resfriamento convectivo local (draft ou
correntes de ar frias), e contato com pisos frios ou quentes. Os requisitos especificados
nas figuras a seguir referem-se à ASHRAE 55/2010, para usuários levemente vestidos
(clo entre 0,5 e 0,7) e que desenvolvem atividades físicas leves (met entre 1,0 e 1,3).
É importante lembrar que quando a atividade metabólica é maior, e o nível de
vestimenta também, as pessoas apresentam menor sensibilidade ao calor, e assim, o
risco de desconforto térmico local é menor. As pessoas são mais sensíveis ao
desconforto local quando o corpo como um todo está mais frio que o neutro, e são
menos sensíveis quando o corpo está mais quente que o neutro. Os requisitos para as
situações de desconforto local são baseados em ambientes com a temperatura próxima
da região central da zona de conforto. A tabela a seguir apresenta a porcentagem
esperada de pessoas que se consideram insatisfeitas para cada fonte de desconforto
térmico local descrito na norma.
Tabela 1.1. Porcentagem de pessoas insatisfeitas devido ao desconforto térmico local. (ASHRAE
55/2010)
PD devido à
Convecção Localizada
para Temperaturas
Operativas abaixo de
22,5
PD devido ao
Gradiente na
Temperatura
Vertical
PD devido aos Pisos
Quentes ou Frios
PD devido à
Assimetria no
Campo
Radiante
< 20% < 5% < 10% < 5%
1.2.8.1 Assimetria de Radiação Térmica
O campo de radiação térmica sobre o corpo pode não ser uniforme devido às
superfícies quentes e frias, e à luz solar. Essa assimetria pode causar desconforto
térmico local e reduzir a aceitabilidade térmica do espaço. A assimetria de radiação
térmica ou radiação não uniforme pode ser causada por janelas frias, superfícies não
isoladas, bocas de fornos, calor gerado por máquinas e outros. Quando expostas a
alguma destas condições, uma pessoa pode ter uma parte do seu corpo atingida por
radiação diferenciada das demais, e assim, quanto maior for esse diferencial, mais
desgostosa com a situação ficará a pessoa. Estudos realizados nesta área tiveram a
preocupação de fazer com que as pessoas se mantivessem em neutralidade térmica, para
que assim analisassem apenas o fenômeno em questão. Observou-se que quanto mais
acentuada era a assimetria, mais as pessoas encontravam-se insatisfeitas com o
ambiente. Observou-se também, que as pessoas respondem de maneira diferenciada
com relação ao que está causando essa assimetria, conforme a Figura 1.7.
A análise da assimetria de radiação é particularmente importante quando se
buscam alternativas térmicas baseadas principalmente em painéis resfriados ou
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
17
aquecidos para se buscar o conforto térmico. A Tabela 1.2 apresenta o limite máximo
permitido em porcentagem de ocupantes insatisfeitos devido ao aquecimento ou
resfriamento do teto, uma parede fria ou uma parede quente.
Figura 1.7 – Desconforto térmico local causado assimetria de radiação (ASHRAE 55/2010).
Tabela 1.2. Assimetria de radiação permitida (ASHRAE 55/2010).
Assimetria na temperatura radiante °C
Teto quente Parede fria Teto frio Parede quente
< 5 < 10 < 14 < 23
1.2.8.2 Correntes de ar
Essa situação que acarreta um resfriamento localizado em alguma parte do corpo
humano é causada pelo ar em movimento. O desconforto causado pelas correntes de ar
indesejáveis prevalece quando o voto de sensação térmica acontece abaixo de neutro
(levemente com frio, com frio ou com muito), sendo um problema bastante comum de
ser observado não apenas em ambientes ventilados, mas também em automóveis, e
outros. Essas correntes de ar têm sido identificadas como um dos fatores mais
incômodos em escritórios. Normalmente quando isso ocorre, a reação natural das
pessoas é aumentar a temperatura interna ou parar o sistema de ventilação, sendo que
às vezes essas reações podem tender a deixar o local ainda mais desconfortável.
Notou-se em estudos reais que as pessoas suportam esses golpes de maneira
diferenciada, conforme a temperatura na qual o ambiente se encontra. Na ASHRAE
55/2010, os limites de velocidade do ar são descritos conforme o item 1.4.3.3 desta
apostila, e na ISO 7730/2005 é apresenta uma equação para o cálculo do desconforto
localizado causado e porcentagem (DR%), representada nesta apostila pela [Equação
18].
1.2.8.3 Diferença na temperatura do ar no sentido vertical
Na maioria dos ambientes das edificações, a temperatura do ar normalmente
aumenta com a altura em relação ao piso. A estratificação térmica resultante das
situações onde a temperatura do ar no nível da cabeça é maior do que àquela ao nível do
ASSIMETRIA DE TEMPERATURA RADIANTE (°C)
IN
S
AT
IS
FE
IT
O
S
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1
2
4
6
8
10
20
40
60
80
%
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
PELA ASSIMETRIA DE RADIAÇÃO
PAREDES FRIAS
PAREDES QUENTES
TETOS FRIOS
TETOS QUENTES
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
18
tornozelo pode gerar desconforto térmico local. A Figura 1.8 prevê a porcentagem de
ocupantes insatisfeitos devido à diferença de temperatura no sentido vertical, onde o
nível da cabeça é mais quente que o nível do tornozelo.
Figura 1.8 – Desconforto térmico local causado pela diferença de temperatura entre a cabeça e os pés
(ASHRAE 55/2010).
Tabela 1.3. Diferença de temperatura permitida entre a altura da cabeça e dos pés (ASHRAE 55/2010).
Gradiente de temperatura vertical, °C
< 3
1.2.8.4 Pisos aquecidos ou resfriados
Devido ao contato direto dos pés com o piso, o desconforto local nos pés pode ser
verificado quando o piso estiver aquecido ou resfriado. A temperatura do piso é muito
influenciada por características construtivas dos prédios (isolamento do piso, camada de
contrapiso, materiais de construção etc.). Uma reação normal das pessoas em contato
com piso muito frio, é aumentar a temperatura interna do ambiente, geralmente
utilizando-se sistemas de calefação, o que possibilita o aumento do desconforto térmico
e contribui para o aumento do consumo de energia.
Em alguns estudos referentes à resposta das pessoas com relação à temperatura
do piso, Olesen (1982) encontrou que quando as pessoas encontram-se calçadas
normalmente, o material de acabamento do piso não é importante, porém em locais
onde normalmente as pessoas encontram-se descalças, esse item já se torna significante.
Desses estudos empíricos, se extraíram as seguintes faixas recomendadas de
temperaturas:
Faixas de temperatura recomendadas para pisos onde circulam pessoas descalças,
conforme o revestimento do piso:
* Acabamento têxtil (carpetes ou tapetes)21 a 28º C
* Acabamento em madeira: 24 a 28º C
* Acabamento em concreto: 26 a 28,5º C
IN
SA
TI
SF
EI
TO
S
DIFERENÇA DE TEMPERATURA DO AR ENTRE A CABEÇA E OS PÉS (°C)
0 2 4 6 8 10
1
2
4
6
8
10
20
40
60
80
%
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
PELO GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
19
Faixas de temperatura recomendadas para o piso, onde circulam pessoas calçadas
normalmente, em função da atividade desempenhada:
* Pessoas em atividade sedentária: 25º C
* Pessoas caminhando (circulações): 23º C
A Figura 1.9 apresenta a porcentagem prevista de pessoas insatisfeitas em função
da temperatura do piso. Estes valores são recomendados para pessoas que vestem
sapatos solados, não sendo aplicável para pessoas descalças e nem para situações onde
os ocupantes estão sentados no chão.
Figura 1.9 – Desconforto térmico local causado por pisos frios ou quentes (ASHRAE 55/2010).
Tabela 1.4. Intervalo permitido de temperatura na superfície do chão (ASHRAE 55/2010).
Faixa de temperaturas permitidas no piso, °C
19 – 29
1.2.9 Influência do movimento do ar no conforto térmico
O movimento do ar num ambiente interfere no conforto térmico das pessoas
devido a sua influência nos processos de troca de calor do corpo com o meio por
convecção e por evaporação. Essa influência pode ser benéfica, quando o aumento da
velocidade do ar provoca uma desejável aceleração nos processos de perda de calor do
corpo; ou prejudicial, quando a perda de calor é indesejável e provoca o resfriamento
excessivo do corpo com um todo, ou de uma de suas partes, efeito internacionalmente
conhecido como draught. Assim, diz-se que a sensação térmica é influenciada
diretamente pela intensidade da ventilação, especialmente em climas úmidos, onde a
ventilação representa um fator necessário para diminuir o desconforto causado pelo
calor através do processo de evaporação do suor. A contribuição da ventilação na
remoção de calor varia de acordo com a temperatura do ar e também com a umidade
relativa.
A referência mais tradicional para os limites da velocidade do ar advém do
conceito de desconforto por correntes de ar (draught ou draft). Tal conceito pode ser
definido como um resfriamento indesejado no corpo, causado pela movimentação do ar
TEMPERATURA DO PISO (°C)
IN
SA
TI
SF
E
IT
O
S
2
1
4
6
8
10
20
40
60
80
%
5 10 15 20 25 30 35 40 45
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
POR PISOS QUENTES OU FRIOS
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
20
e sendo considerado um problema comum em ambientes com baixa atividade
metabólica. Para avaliar o risco de desconforto causado pelas correntes de ar, o modelo
mais comum utilizado é o de Fanger, que foi desenvolvido com base em experimentos
laboratoriais. O modelo combina três parâmetros físicos: temperatura do ar, velocidade
média do ar e intensidade de turbulência do ar [Equação 19], e é utilizado para predizer a
porcentagem de indivíduos insatisfeitos com o movimento do ar.
𝐷𝑅 = (34 − 𝑡𝑎). (𝑣𝑚 − 0,05)
0,62. (0,37. 𝑣𝑚. 𝑡𝑢 + 3,14) (%)
[Equação 19]
Onde:
DR: Percentual de pessoas desconfortáveis pela movimentação do ar;
𝑣𝑚: Velocidade média do ar (m/s);
𝑡𝑎: Temperatura do ar (°C);
𝑡𝑢: Intensidade de turbulência do ar (%).
Tais valores aceitáveis de velocidade do ar têm sido constantemente objeto de
estudo de vários pesquisadores. Os valores considerados como aceitáveis para um
ambiente de atividades sedentárias podem variar entre 0,5 e 2,5 m/s, de acordo com
diferentes autores. O limite máximo é baseado em problemas práticos, tais como voo de
papéis sobre a mesa e desarranjo de penteados, ao invés de exigências fisiológicas de
conforto. Alguns pesquisadores notaram que a maioria dos estudos realizados a respeito
da velocidade do ar estava focada nos efeitos negativos causados pelo desconforto
proveniente da movimentação indesejado do ar. No entanto, inúmeras constatações
sugerem que a movimentação do ar é desejada quando a temperatura é considerada alta.
Assim, para obterem-se ambientes climatizados de maneira sustentável, é
necessário incrementar o valor da velocidade do ar ao invés de reduzir a temperatura e
umidade relativa do ar, alcançando equivalentes níveis de conforto. O incremento da
velocidade do ar pode ser uma solução bastante eficiente, desde que antes sejam
analisadas todas as condicionantes de influência, de maneira que seus efeitos sejam
exponenciados. Dentre estas condicionantes estão: o clima, as necessidades, a finalidade
dos edifícios, dentre outras.
1.2.10 Normas de conforto térmico
Os estudos de conforto térmico tiveram nos últimos anos um aumento de
interesse por parte dos pesquisadores, sendo que as normas existentes nesta área
englobam estudos sobre todas as variáveis que influenciam no conforto térmico, quer
sejam em ambientes condicionados ou não. As principais normas e guias de referência
aos estudos são:
ISO 7730, Versão anterior:
ISO 7730/94 - Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e
especificações das condições para conforto térmico. Título original: Moderate thermal
environments -- Determination of the PMV and PPD indices and specification of the
conditions for thermal comfort.
Esta norma propõe um método de determinação da sensação térmica e o grau de
desconforto das pessoas expostas a ambientes térmicos moderados e especifica
condições térmicas aceitáveis para o conforto.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
21
ISO 7730, Versão Atual – título original:
ISO 7730/2005 - Ergonomics of the thermal environment -- Analytical determination and
interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local
thermal comfort criteria.
Nesta nova versão, foi adicionado um método para avaliação de períodos longos, bem
como informações sobre desconforto térmico localizado, condições em estado não
estacionário e adaptação. Além disso, foi adicionado um anexo estipulando como os
requisitos de conforto térmico podem ser expressos em diferentes categorias.
ISO 7726, Versão Atual – título original:
ISO 7726/1998-Ergonomics of the thermal environment -- Instruments for measuring
physical quantities.
ASHRAE Standard 55, Versão Atual:
ASHRAE Standard 55-2010 - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. A
nova versão da norma também contém um método opcional para determinar condições
térmicas aceitáveis em espaços naturalmente ventilados. Para usar este método, os
espaços devem possuir janelas operáveis que podem ser abertas pelos ocupantes.
ASHRAE Fundamentals Handbook - cap. 8 Thermal Comfort - 2009:
Este guia normativo da sociedade americana de aquecimento, refrigeração e ar
condicionado, apresenta os fundamentos da termo regulação humana e conforto em
termos úteis aos engenheiros para a operação de sistemas e preparação de projetos e
aplicações para o conforto dos ocupantes de edificações. Apresenta de maneira
sumarizada todos os dizeres das normas ISO aqui referidas.
ISO 8996, Versão anterior:
ISO 8996/90 - Ergonomia - Determinação da produção de calor metabólico. Esta norma
internacional especifica diferentes métodos para a determinação e medição da taxa de
calor metabólico, no contexto da ergonomia do ambiente de trabalho. Esta norma
também pode ser utilizada paraoutras aplicações como, por exemplo, a verificação da
prática de atividades, o custo energético de atividades específicas ou atividades físicas,
bem como o custo total energético das atividades.
ISO 8996, Versão Atual – título original: ISO 8996/2004 – Ergonomics of the thermal
environment – Determination of metabolic rate.
ISO 9920, Versão anterior:
ISO 9920/95 - Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa de isolamento térmico e
resistência evaporativa de um traje de roupas.
Esta norma internacional especifica métodos para a estimativa das características
térmicas, resistência à perdas de calor seco e à perda por evaporação, em condições de
estado estacionário para um traje de roupa, baseado em valores de vestimentas
conhecidas, trajes e tecidos.
ISO 9920, Versão Atual – título original:
ISO 9920/2007 – Ergonomics of the thermal environment – Estimation of thermal
insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
22
Nesta disciplina serão estudadas com maior aprofundamento as Normas
Internacionais: ISO 7730/2005, ISO 7726/1998, ASHRAE 55/2010 e a nova proposta de
norma brasileira de conforto térmico (Anexo 1), utilizadas para a realização do trabalho
de campo.
1.3 ISO 7730/2005 - AMBIENTES TÉRMICOS MODERADOS - DETERMINAÇÃO
DOS ÍNDICES PMV E PPD E ESPECIFICAÇÕES DAS CONDIÇÕES PARA
CONFORTO TÉRMICO:
Esta Norma Internacional se aplica à avaliação de ambientes térmicos
moderados. A versão atual foi desenvolvida em paralelo com a norma ASHRAE 55 na
antiga revisão de 2004.
Quando os parâmetros físicos de um ambiente (temperatura do ar, temperatura
radiante média, velocidade do ar e umidade do ar) bem como os parâmetros pessoais
como atividade desempenhada e vestimenta utilizada pelas pessoas são conhecidos ou
medidos, a sensação térmica para o corpo como um todo pode ser estimada pelo cálculo
do índice do voto médio estimado, PMV, descrito nesta Norma.
A Norma também descreve como calcular o índice da percentagem de pessoas
insatisfeitas com o ambiente (PPD), que é a percentagem de pessoas que gostariam que
o ambiente estivesse mais quente ou mais frio.
O desconforto térmico também pode ser causado por aquecimento ou
resfriamento localizado do corpo. Os fatores de desconforto localizado mais comuns são
assimetria radiante de temperatura (superfícies frias ou quentes), correntes de ar,
diferença vertical de temperatura, e pisos frios ou quentes. A versão anterior da norma
fornecia um método para o cálculo da percentagem de pessoas insatisfeitas somente
devido às correntes de ar. Na versão atual, a norma especifica como predizer o PPD para
os demais parâmetros de desconforto localizado.
Na nova versão também são apresentados métodos de avaliação para condições
em estado não estacionário. O ambiente térmico em edifícios ou em locais de trabalho
muda com o tempo e pode não ser sempre possível manter as condições dentro de
limites recomendados. Um método para avaliação de conforto térmico para períodos
longos também é apresentado.
Por fim, a norma fornece recomendações de como levar em conta a adaptação de
pessoas ao se avaliar e projetar edifícios e sistemas.
1.3.1 Escopo
Os propósitos dessa norma internacional são:
A) Apresentar um método de cálculo da sensação térmica e o grau de desconforto
das pessoas expostas a um ambiente térmico moderado;
B) Especificar as condições de aceitabilidade térmica de um ambiente para
conforto.
Esta norma se aplica para homens e mulheres saudáveis e foi originalmente
baseada em estudos realizados na América do Norte e Europa, principalmente nos
estudos de Fanger. Porém, a versão de 1994 contém conclusões retiradas de recentes
estudos realizados no Japão.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
23
1.3.2 Voto Médio Estimado (PMV) e Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas (PPD)
A determinação dos índices PMV e PPD é feita conforme a [Equação 17] e
[Equação 18] desta apostila. É recomendado o uso do índice do PMV apenas para valores
do mesmo entre +2 e -2. Recomenda-se também que só se use o índice do PMV, quando:
M = 46 W/m2 a 232 W/m2 (0,8 met a 4 met)
Icl = 0 m2.ºC/W a 0,310 m2.ºC/W (0 clo a 2 clo)
tar = 10 a 30ºC
tr = 10 a 40ºC
var = 0 m/s a 1 m/s
pa = 0 Pa a 2700 Pa
Assim sendo, o PMV pode ser determinado pelas seguintes maneiras:
A) Utilizando a [Equação 17];
B) Utilizando as tabelas constantes do anexo C da Norma, em função de diferentes
combinações de atividade, vestimenta, velocidade relativa do ar e “temperatura
operativa”. A temperatura operativa é a temperatura uniforme de um ambiente
radiante negro hipotético, onde um ocupante poderia trocar a mesma quantidade
de calor por radiação e convecção que no ambiente real.
𝑇𝑜 = 𝐴. 𝑡𝑎 + (1 − 𝐴). 𝑡𝑟
[Equação 20]
sendo:
A=0,5 para var 0,2 m/s
A=0,6 para var de 0,2 a 0,6 m/s
A=0,7 para var de 0,6 a 1,0 m/s
A temperatura operativa pode ser calculada com suficiente aproximação como
sendo o valor médio entre a temperatura do ar e a temperatura radiante média.
C) Diretamente, utilizando um sensor integrador.
1.3.2.1 Aplicações
Verificar se determinado ambiente encontra-se em condições de aceitabilidade
térmica, conforme os critérios constantes no anexo D desta Norma.
Estabelecer maiores limites de aceitabilidade térmica em espaços com
requerimentos de conforto menores do que os estabelecidos no anexo D.
Fixando-se o PMV=0, estabelecer as melhores combinações das variáveis que
fornecem a sensação de neutralidade térmica.
1.3.3 Aceitabilidade de ambientes térmicos visando conforto
Devido às diferenças individuais, é impossível se projetar um ambiente que
satisfaça a todo mundo. Sempre haverá uma percentagem de pessoas que estarão
insatisfeitas termicamente. É possível, porém, se especificar ambientes que sejam
aceitáveis termicamente, ou seja, satisfaçam a maioria de seus ocupantes.
O requisito de conforto térmico da versão anterior da Norma especificava
somente uma aceitabilidade térmica para 90% de seus ocupantes (10% de insatisfeitos),
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
24
e prevendo que 85% dos ocupantes não estariam insatisfeitos devido a correntes de ar
(Ambientes aceitáveis termicamente: -0,5PMV+0,5).
Devido a prioridades locais e nacionais, desenvolvimento técnico e regiões
climáticas, uma qualidade térmica mais alta (poucos insatisfeitos) ou qualidade mais
baixa (mais insatisfeitos) em alguns casos pode ser aceito. Em tais casos, o PMV e PPD, o
modelo de corrente de ar, e a relação entre os parâmetros de desconforto térmico local,
podem ser usados para determinar diferentes intervalos de parâmetros ambientais para
a avaliação e projeto do ambiente térmico.
A última versão da norma especifica diferentes níveis de aceitabilidade. Exemplos
de diferentes categorias de requisitos são dados no Anexo A da nova versão. O ambiente
térmico desejado para um espaço pode ser selecionado entre 3 categorias, A, B e C de
acordo com a Tabela 1.5 (Tabela A1 da Norma). Todos os critérios devem ser satisfeitos
simultaneamente para cada categoria.
Tabela 1.5 (Tabela A.1 da ISO 7730/2005): Categorias de ambiente térmico.
1.3.4 Anexos
A ISO 7730/2005, apresenta os seguintes anexos:
1.3.4.1 Anexo A (Informativo) – Exemplos de requisitos de conforto térmico para diferentes
categorias de ambientes e tipos de espaço.
1.3.4.2 Anexo B (Informativo): Taxas metabólicas para diferentes atividades
Este Anexo B fornece conforme Tabela 1.6 a seguir, astaxas metabólicas para
algumas atividades cotidianas. Para maiores informações sobre taxas metabólicas deve-
se consultar a ISO 8996/2004.
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25
Tabela 1.6 - (Tabela B.1 da ISO 7730/2005): Taxas metabólicas
Atividades Taxas Metabólicas
W/m2 Met
-Deitado, reclinado
-Sentado, relaxado
-Atividade sedentária
(escritório, residência, escola,
laboratório)
-Atividade leve em pé
(compras, laboratório,
indústria leve)
-Atividade média em pé
(balconista, trabalho
doméstico, em máquinas)
-Andando em nível:
2 km/h
3 km/h
4 km/h
5 km/h
46
58
70
93
116
110
140
165
200
0,8
1,0
1,2
1,6
2,0
1,9
2,4
2,8
3,4
1.3.4.3 Anexo C (Informativo) – Estimativa de isolamento térmico de vestimentas
Este anexo apresenta valores básicos de isolamento térmico para trajes típicos,
bem como para peças de roupas. Para pessoas sentadas, a cadeira pode contribuir
com um aumento adicional de isolamento de 0 a 0,4 clo.
Tabela 1.7 - (Tabela C.1 da ISO 7730/2005) - Isolamento térmico para trajes típicos.
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26
Tabela 1.8 - Isolamento térmico para peças individuais de roupas.
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27
1.3.4.4 Anexo D (Normativo) - Programa computacional para o cálculo do voto médio estimado,
PMV, e percentagem de pessoas insatisfeitas, PPD
1.3.4.5 Anexo E (Normativo) - Tabelas para a determinação do voto médio estimado, PMV, para
uma umidade relativa de 50%.
Este anexo apresenta tabelas para a determinação do PMV em função da
vestimenta, temperatura operativa e velocidade relativa do ar, para uma umidade
relativa de 50%, para 9 níveis de atividade metabólica, sendo aqui apresentada a de
69,6W/m2.
Tabela 1.9 - Tabela do PMV, para atividade metabólica de 69,6 W/m2
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28
1.3.4.6 Anexo F (Informativo) – Umidade
1.3.4.7 Anexo G (Informativo) – Velocidade do Ar
1.3.4.8 Anexo H (Informativo) – Avaliação de período longo das condições gerais de conforto
térmico.
1.3.5 Intervalo de Temperatura Operativa (Anexo A da ISO 7730/2005)
Para um dado espaço, existe uma temperatura operativa1 ótima correspondente a
um PMV = 0 em função da atividade e da roupa dos ocupantes. A Figura 1.10 mostra a
temperatura operativa ótima e o intervalo de temperatura permitida em função da
vestimenta e atividade para cada uma das três categorias. A temperatura operativa
ótima é a mesma para as três categorias, enquanto que o intervalo permitido ao redor da
temperatura operativa varia. A temperatura operativa de todos os locais dentro da zona
ocupada de um espaço deveria estar dentro do intervalo permitido todo o tempo.
1 Temperatura uniforme de um fechamento imaginário, no qual um ocupante trocaria a mesma
quantidade de calor por radiação e convecção, do que se ele estivesse num ambiente real, não uniforme.
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29
Figura 1.10 - Temperatura operativa ótima (PMV=0) como função da atividade e vestimenta.
Obs: As áreas com hachuras indicam uma faixa de conforto t ao redor da temperatura ótima. A
velocidade relativa do ar causada pelo movimento do corpo é estimada como sendo = 0 para M 1
met e como sendo var = 0,3.(M-1) para M 1 met. A umidade relativa considerada = 50%.
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30
1.3.6 Critérios de Projeto para diferentes tipos de espaço – Exemplos.
Os critérios de projeto especificados na Tabela 1.10 são derivados de certas
suposições: para o ambiente térmico, os critérios para a temperatura operativa são
baseados em atividades típicas leves; para vestimentas de 0,5 clo durante o verão e 1,0
clo durante o inverno. Os critérios para a velocidade média do ar se aplicam para uma
intensidade de turbulência de aproximadamente 40% (ventilação mista). Todos os
critérios de projeto são válidos para as condições de ocupação mostradas nas tabelas,
mas podem ser aplicados para outros tipos de espaço de uso similar.
Tabela 1.10 - Exemplos de critérios de projeto para espaços em vários tipos de edifícios.
1.3.7 Desconforto Localizado
A Figura 1.11 mostra intervalos para os parâmetros de desconforto térmico
localizado para as três categorias da Tabela 1.5 (tabela A1 da Norma). A máxima
velocidade média do ar permitida é função da temperatura do ar local e da intensidade
da turbulência.
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31
Figura 1.11 - Velocidades do ar médias permitidas em função da temperatura do ar e da intensidade
da turbulência.
As tabelas abaixo fornecem valores para desconforto térmico localizado
(diferença de temperatura vertical, temperatura do piso e assimetria radiante de
temperatura) para diferentes categorias (Fonte: ISO 7730/2005).
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32
1.3.8 Exemplo de aplicação
Determinar a condição de conforto térmico (PMV e PPD) para a análise da
seguinte situação de posto de trabalho em escritório, em local com pressão atmosférica
de 101kPa.
Dados:
M = 1,2 met; Icl = 0,75 clo; ta = 20ºC; tg = 20ºC; va = 0,12 m/s; UR=50%.
1º Passo: Transformação das variáveis para aplicar na equação 12:
Como M=1,2 met, mas 1 met=58,2W/m2, logo M = 69,84 W/m2
Como ta = tg = 20ºC, logo trm = 20ºC
Como UR = 50%, mas UR = 100.(pa/pas)
pressão saturada de vapor, pas = 0,611.e(17,27.ta / ta + 237,3), logo pas= 2,34 kPa
pressão parcial do vapor de água, pa = (UR.pas)/100, logo pa = 1,17 kPa
Como va = 0,12 m/s, mas var = va + 0,0052(M-58), logo var = 0,18 m/s
2º Passo: Cálculo da temperatura da roupa, tcl:
Através da equação anterior, calculando-se iterativamente: tcl = 26,22 ºC
3º Passo: Cálculo do PMV:
Aplicando-se os valores calculados, acima, na equação 18: PMV = -1,00
4º Passo: Cálculo do PPD:
Substituindo o valor do PMV, na equação 19: PPD= 26,11%
5º Passo: Determinação alternativa, utilizando-se tabelas e gráficos:
Com os dados iniciais do problema, consultando-se a tabela 1.5.5 anterior, temos que o
valor do PMV será de -1,00. Consultando-se o gráfico da figura 1.5.1, com um valor de
PMV = -1,00 temos graficamente que o PPD será de 26,11%.
1.4 ISO/DIS 7726/98 - AMBIENTES TÉRMICOS - INSTRUMENTOS E MÉTODOS
PARA A MEDIÇÃO DOS PARÂMETROS FÍSICOS.
O objetivo dessa Norma Internacional é definir padrões e orientar as medições
dos parâmetros físicos de ambientes térmicos, tanto para ambientes moderados, análise
de conforto térmico, como ambientes extremos e análises de stress térmico.
1.4.1 Introdução
Esta norma internacional que se encontra atualmente em discussão é uma de uma série
de normas que objetivam particularmente:
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33
A) A finalização das definições paraos termos usados nos métodos de medição,
testes ou interpretação, levando-se em conta as normas já existentes ou em
processo de execução.
B) O fornecimento de relação de especificações relativas aos métodos de medição
dos parâmetros físicos que caracterizam os ambientes térmicos.
C) A seleção de um ou mais métodos para a interpretação dos parâmetros.
D) A especificação dos valores recomendados para os ambientes térmicos se
situarem na faixa de conforto ou limites de exposição para ambientes extremos
(calor ou frio).
E) A especificação de métodos de medição da eficiência dos dispositivos ou
processos.
Os equipamentos descritos nos anexos da Norma significam apenas que eles são
recomendados, porém, como suas características podem variar conforme o princípio de
medição, modo de construção e uso, é necessário checá-los com as especificações
contidas nessa norma.
1.4.2 Escopo e campo de aplicação
Esta Norma especifica as “características mínimas” dos equipamentos e métodos
de medição dos parâmetros físicos de um ambiente. Não objetiva o estabelecimento de
um índice global de conforto ou estresse térmico, mas apenas padroniza o processo de
registro de informações que levam à obtenção deste índice.
Esta Norma deverá ser utilizada como referência quando se deseja fornecer
especificações para fabricantes e usuários de equipamentos de medição de parâmetros
físicos de ambientes ou em um contrato formal entre duas partes para a medição desses
parâmetros. Seu campo de aplicação envolve estudos tanto em ambientes moderados,
como quentes ou frios ocupados pelo homem.
1.4.3 Gerais
1.4.3.1 Padrões de conforto e padrões de stress:
As especificações e métodos contidos nessa Norma estão subdivididos em dois
tipos, conforme a situação a ser analisada.
Especificações e métodos do tipo C. Referem-se às medições executadas em
ambientes moderados, próximos do conforto.
Especificações e métodos do tipo S. Referem-se às medições executadas em
ambientes sujeitos a estresse térmico.
As medições de conforto térmico, tipo ou classe C, e as medições de stress
térmico, tipo ou classe S, podem ser realizadas em ambientes homogêneos ou
heterogêneos, que podem ser classificados da seguinte maneira:
Ambientes homogêneos: são aqueles onde não há variações nos valores das
variáveis físicas no espaço ao redor da pessoa (variações inferiores a 5%).
Ambientes heterogêneos: são aqueles que apresentam variações nos valores das
variáveis físicas no espaço ao redor da pessoa, superiores a 5%.
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34
1.4.3.2 Variáveis físicas que caracterizam o ambiente
Os estudos de conforto e stress térmico, bem como a determinação dos
respectivos índices, requerem conhecimentos a respeito das variáveis físicas que se
encontram ligadas ao ambiente. Essas variáveis podem ser consideradas variáveis
básicas e variáveis derivadas.
As variáveis básicas são aquelas que caracterizam um dos fatores ambientais,
independentemente dos outros. São elas:
A) Temperatura do ar, expressa em Kelvins, Ta, ou em graus Celsius, ta;
B) Temperatura radiante média, expressa em Kelvins, Tr, ou em graus Celsius, tr, e
temperatura radiante plana, expressa em Kelvins, Tpr, ou em graus Celsius, tpr;
C) Umidade absoluta do ar, expressa pela pressão parcial do vapor de água, pa, em
kilopascals;
D) velocidade do ar, va, expressa em metros por segundo;
E) Temperatura superficial, expressa em Kelvins, Ts, ou em graus Celsius, ts.
As relações entre estas variáveis, e os vários tipos de ganhos ou perdas de calor
pelo organismo, estão contidas na Tabela 1.11. Os parâmetros isolamento da roupa (Icl),
resistência evaporativa da roupa (Rcl), taxa metabólica (M) e trabalho mecânico
realizado (W), por serem geralmente extraídos de tabelas e não medidos, não são
objetos de estudos dessa Norma.
O conceito de temperatura radiante média pressupõe que os efeitos sobre o
homem, de um ambiente real, geralmente heterogêneo, e de um ambiente imaginário,
homogêneo, são idênticos. Quando essa hipótese não é válida (em casos de assimetria de
radiação) lança-se mão do conceito de temperatura radiante plana.
Tabela 1.11 - Principais variáveis independentes envolvidas no balanço térmico entre o homem e o
ambiente
Variáveis
Elementos do
balanço térmico
ta tr va pa Icl Rcl M W
temp. do
ar
temp. rad
média
veloc. do
ar
Umidade
absol. ar
Isolam.
roupas
Resist.
evapor.
Taxa me-
tabólica
trabalho
mecânico
Produção de
calor orgânico
(M-W)
X
X
Transferência
por radiação (R)
X
X
Transferência
por convecção
(C)
X
X
X
Evaporação pela
pele (E)
X
X
X
Evaporação pela
respiração (Eres)
X
X
Já as variáveis derivadas caracterizam um grupo de fatores do ambiente, que
são dependentes de outras variáveis, principalmente as básicas. São geralmente
utilizadas para definir índices empíricos de conforto e stress térmico, onde não se
tenham recursos para a utilização de métodos racionais ligados ao balanço térmico.
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35
Algumas variáveis derivadas são descritas em Normas específicas onde elas se aplicam,
as quais apresentam os requerimentos de medição.
1.4.4 Instrumentos de medição
1.4.4.1 Definições
a) Temperatura do ar
É a temperatura do ar ao redor do corpo humano (Ver anexo A, item)
b) Temperatura radiante média
É a temperatura uniforme de um ambiente imaginário no qual a transferência de
calor por radiação do corpo humano é igual à transferência de calor por radiação em um
ambiente real não uniforme. Pode ser medida por instrumentos que permitam que a
radiação, geralmente heterogênea das paredes de um ambiente real, seja integrada em
um valor médio. (Ver anexo B, item).
O termômetro de globo negro é o instrumento mais frequentemente utilizado.
Pode ser determinado um valor aproximado da temperatura radiante média através de
valores observados da temperatura de globo (tg) e da temperatura e velocidade do ar ao
redor do globo.
A precisão da medição varia consideravelmente de acordo com o tipo de
ambiente e também de acordo com a precisão da medição da temperatura do ar e da
temperatura de globo. A precisão de uma medição real sempre deve ser indicada quando
estiver fora dos limites estipulados nessa Norma.
Como a temperatura radiante média é medida em relação ao corpo humano, o
termômetro de globo tipo esférico o representa bem na posição sentada, porém um
sensor do tipo elipsoide representa melhor o corpo humano quer seja na posição em pé,
como na sentada.
A temperatura radiante média também pode ser calculada através de medições
das temperaturas superficiais das paredes ao redor da pessoa, conhecendo-se o tipo das
paredes e suas posições em relação à pessoa. Cálculo esse, realizado através dos fatores
de forma. (Anexo B, item).
A temperatura radiante média pode também ser estimada através da
temperatura radiante plana em 6 direções opostas, ponderadas de acordo com o fator de
área projetado para a pessoa.
c) Temperatura radiante plana
A temperatura radiante plana (Tpr ou tpr) é a temperatura uniforme de um
ambiente imaginário, onde a radiação sobre um lado de um pequeno elemento plano
seja igual à de um ambiente real não uniforme. Ela descreve a radiação oriunda de uma
direção.
O radiômetro de fluxo líquido, ou radiômetro de dupla face, é o instrumento
utilizado para se determinar esse parâmetro (ver anexo C,item). Com esse instrumento
é possível se determinar a temperatura radiante plana através da radiação líquida
trocada entre o ambiente e a superfície do elemento e da temperatura superficial do
radiômetro.
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36
Pode também ser utilizado para determinar a temperatura radiante plana um
radiômetro com um sensor possuindo um disco reflexivo (polido) e um disco absorvente
(pintado de negro).
A temperatura radiante plana pode também ser determinada pelas temperaturas
superficiais do ambiente e os fatores de forma entre as superfícies e o elemento plano
(Anexo C, item).
A assimetria da temperatura radiante é a diferença entre a temperatura radiante
plana dos dois lados opostos de um pequeno elemento plano. Ela é utilizada quando a
temperatura radiante média não descreve completamente o ambiente radiativo, como
por exemplo, quando a radiação proveniente de partes opostas do espaço apresente
considerável heterogeneidade térmica.
A assimetria da temperatura radiante é medida ou calculada através do valor
medido da temperatura radiante plana em duas direções opostas.
d) Umidade absoluta do ar
É o parâmetro relativo ao montante real de vapor de água contido no ar. Ao
contrário da umidade relativa ou nível de saturação que fornece o montante de vapor de
água no ar, ocorre em relação ao montante máximo que pode conter a uma determinada
temperatura.
A umidade absoluta é levada em conta para se analisar as trocas por evaporação
entre o homem e o ambiente. Ela é geralmente expressa em termos de pressão parcial de
vapor de água. A pressão parcial do vapor de água de uma mistura de ar úmido é a
pressão que esse vapor de água exerceria, se ele sozinho ocupasse o volume do ar úmido
a uma mesma temperatura.
A umidade absoluta pode ser determinada diretamente utilizando-se
instrumentos eletrolíticos ou de ponto de orvalho, ou indiretamente, medindo-se
simultaneamente vários parâmetros, como umidade relativa e temperatura do ar,
temperatura de bulbo úmido e temperatura do ar (ver anexo D, item).
O psicrômetro é o equipamento normalmente utilizado para se determinar a
umidade. Ele permite que a umidade absoluta seja determinada através de medições da
temperatura do ar seco (ta) e da temperatura de bulbo úmido ventilado (tbu). A precisão
do equipamento só será adequada e conforme os preceitos dessa Norma, se o mesmo for
bem projetado e os cuidados com o uso forem verificados.
e) Velocidade do ar
É um parâmetro definido por sua magnitude e direção. No caso de ambientes
térmicos, considera-se a velocidade efetiva do ar, ou seja, a magnitude do vetor
velocidade do fluxo no ponto de medição considerado (ver anexo E, item).
A velocidade do ar (va) para qualquer ponto no espaço varia com o tempo e essas
flutuações devem ser registradas. Um fluxo de ar pode ser descrito pela velocidade
média (va), que é a média das velocidades instantâneas em um dado intervalo de tempo,
e pelo desvio padrão das velocidades, o qual é dado pela seguinte equação:
𝑆𝐷 = √
1
𝑛 − 1
. ∑(𝑣𝑎𝑖 − 𝑣𝑎)²
𝑛
𝑖=1
[Equação 21]
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
37
onde:
vai = velocidade instantânea do ar.
A intensidade de turbulência do fluxo de ar (Tu) é definida pelo quociente entre o
desvio padrão das velocidades instantâneas e a velocidade média, sendo geralmente
expressa em percentagem.
𝑇𝑢 =
𝑆𝐷
𝑣𝑎
. 100
[Equação 22]
f) Temperatura superficial
É a temperatura de uma dada superfície. É utilizada para avaliar as trocas de
calor radiativo entre o corpo humano por meio da temperatura radiante média e/ou
temperatura radiante plana. Avalia também o efeito do contato direto entre o corpo e
uma dada superfície. Pode ser medida pelo método apresentado no anexo F, utilizando
um termômetro de contato onde o sensor está em contato com a superfície ou um sensor
infravermelho, onde é medido o fluxo de calor radiante da superfície e convertido em
temperatura.
1.4.4.2 Características dos instrumentos de medição
As faixas e precisões das medições, assim como o tempo de resposta dos sensores
para cada tipo de parâmetro físico básico e derivado, encontram-se na Tabela 1.12, que
apresenta as faixas de medição, a acuracidade requerida e desejada, e o tempo de
resposta para os instrumentos de medição das variáveis físicas. Estes são os valores
mínimos recomendados. Certos parâmetros físicos para medições muito precisas de
estresse térmico podem requerer o uso de instrumentos de medição com faixas de
medição na classe S e a precisão da classe C.
A constante de tempo de um sensor é considerada como sendo numericamente
igual ao tempo necessário para que o sensor efetue a substituição do valor do parâmetro
que está sendo medido, para alcançar 63% da troca final, sem ultrapassá-la. O tempo de
resposta é na prática o tempo depois do qual o parâmetro que está sendo medido pode
ser considerado suficientemente próximo do valor exato e real do parâmetro a ser
medido. Um tempo de resposta de 90% (proximidade de 90% com o valor real exato), é
adquirido após um período igual a 2,3 vezes a constante de tempo.
Como a constante de tempo, e também o tempo de resposta dos sensores não
dependem exclusivamente do sensor, mas também do ambiente e das condições sob as
quais são executadas as medições, é necessário indicar as condições sob as quais os
tempos de resposta foram obtidos. As condições ambientais padronizadas para a
determinação do tempo de resposta encontram-se Tabela 1.13.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
38
Tabela 1.12 - Características dos instrumentos de medição:
Tabela 1.13 - Condições de ambientes padrões para a determinação das constantes de tempos dos
sensores.
Variáveis do
ambiente padrão
ta
tr
pa
va
Tempo de resposta
dos sensores para:
Temperatura do ar =ta qualquer < 0,15 m/s
Temperatura
radiante média
=tr qualquer < 0,15 m/s
Umidade absoluta = 20ºC =ta
Ser
especificada
conf. método
Velocidade do ar = 20ºC =ta qualquer
Temperatura
radiante plana
= 20ºC =ta qualquer < 0,15 m/s
Temperatura
superficial
= 20ºC =ta qualquer < 0,15 m/s
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39
1.4.5 Exemplos de instrumentos de medição
Figura 1.12 - Confortímetro BABUC.
.
Figura 1.13 – Painel de controle - BABUC. Figura 1.14 – Termômetro protegido BABUC.
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40
Figura 1.15 – Anemômetro de fio quente Figura 1.16 – Radiômetro de dupla face
Figura 1.17 – Psicrômetro com ventilação forçada
- BABUC.
Figura 1.18 – Psicrômetro com ventilação natural -
BABUC.
Figura 1.19 – Confortímetro SENSU.
Globo Padrão
Temperatura Ar
Velocidade do Ar
Umidade
Datalogger
Assimetria Radiação
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41
Figura 1.20 – Termoanemômetro de fio quente omnidirecional.
1.4.6 Especificações relativas aos métodos de medição
As características físicas de um ambiente são variáveis em posição e no tempo, e
assim sendo, as medições a serem realizadas devem levar em consideração essas
variações.
1.4.6.1 Especificaçõesrelativas às variações dos parâmetros físicos no espaço ao redor da
pessoa
Um ambiente pode ser considerado “homogêneo” do ponto de vista bioclimático,
se em um dado momento suas variáveis físicas ao redor da pessoa podem ser
consideradas praticamente constantes, isto é, os desvios destas variáveis não podem
exceder aos valores obtidos pela multiplicação entre a acuracidade de medição
requerida, dada pela Tabela 1.12, e o correspondente valor do fator X apresentado na
Tabela 1.14. Esta condição é frequentemente encontrada no caso de temperatura do ar,
velocidade e umidade do ar, mas raramente no caso de radiação.
Tabela 1.14 - Critérios para um ambiente homogêneo e em estado permanente.
Variável Classe C (conforto)
Fator X
Classe S (stress térmico)
Fator X
Temperatura do ar 3 4
Temperatura radiante
média
2 2
Temperatura radiante
plana
2 3
Velocidade do ar média 2 3
Pressão de vapor de água 2 3
Quando os desvios são superiores à multiplicação tratada anteriormente, os
ambientes são ditos heterogêneos, e nesses casos devem ser executadas medições em
vários pontos ao redor do indivíduo e registrados os resultados parciais obtidos, a fim de
se determinar um valor médio dos parâmetros a serem considerados na avaliação do
conforto ou da condição de estresse térmico. Em casos de dúvidas com relação à
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
42
homogeneidade ou não de um ambiente, o mesmo deve ser considerado como
heterogêneo.
A Tabela 1.15 apresenta a posição na qual devem ser executadas as medições dos
parâmetros físicos básicos, bem como os coeficientes de ponderação a serem usados
para a determinação do valor médio, de acordo com o tipo do ambiente considerado e a
classe das especificações da medição.
As posições a serem medidos os parâmetros derivados devem seguir
preferencialmente os dizeres da Tabela 1.15, porém devem ser respeitados os preceitos
das Normas especificas que definem os índices de conforto e estresse térmico, as quais
tem preferência sobre os dizeres desta Norma.
Os sensores devem estar localizados em alturas especificadas da Tabela 1.15,
onde geralmente se executam as atividades. Quando for impossível de se interromper as
atividades que estão sendo executadas, a fim de se localizarem os sensores nos locais
exatos, estes devem ser dispostos onde as trocas térmicas sejam mais ou menos
idênticas às que a pessoa está sujeita.
Tabela 1.15 - Posições de medições para as variáveis físicas de um ambiente.
Localização
dos
sensores
Coeficientes ponderados para os cálculos das
variáveis
Alturas recomendadas
Ambientes
homogêneos
Ambientes
heterogêneos
Sentado Em pé
Classe C Classe S Classe C Classe S
Nível da
cabeça
1
1
1,1 m
1,7 m
Nível do
abdômen
1
1
1
2
0,6 m
1,1 m
Nível do
tornozelo
1
1
0,1 m
0,1 m
1.4.6.2 Especificações relativas às variações das variáveis físicas com o tempo
Os parâmetros físicos, e também pessoais (extraídos de tabelas), podem variar
em função do tempo (hora da medição), pelas seguintes razões:
A) Os parâmetros podem variar, para uma dada atividade, em função de
incidentes externos tais quais os que acontecem em processos de fabricação, no
caso de atividade industrial.
B) Podem também variar de acordo com a movimentação da pessoa por
diferentes ambientes, por exemplo, um ambiente quente próximo a uma máquina
pode estar desconfortável enquanto o resto do ambiente confortável.
Um ambiente é dito estacionário em relação à pessoa quando os parâmetros
físicos utilizados para descrever o nível de exposição ao calor são praticamente
independentes do tempo, ou seja, as flutuações verificadas nos valores dos parâmetros
com relação à sua média são insignificantes, não excedendo a multiplicação entre a
acuracidade apresentada na Tabela 1.12 e o fator X apresentado na Tabela 1.14. Quando
um ambiente não puder ser considerado estacionário, deverão ser feitos registros das
principais variações dos parâmetros em função do tempo.
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43
1.4.7 Anexo A: Medição da temperatura do ar
1.4.7.1 Introdução
A medição da temperatura do ar é particularmente importante quando se
analisam as trocas de calor por convecção sobre o corpo da pessoa.
1.4.7.2 Princípios para medição da temperatura do ar
A temperatura é determinada geralmente por medições de variáveis que são
funções de volumes de líquidos, resistências elétricas, força eletromotriz, etc.
Qualquer que seja a variável com a qual está sendo relacionada à temperatura, a
leitura do sensor corresponde somente à temperatura onde ele se encontra, a qual pode
diferir da temperatura do fluido geral a ser medido.
1.4.7.3 Precauções a serem tomadas quando se mede a temperatura do ar
1ª - Redução do efeito da radiação:
Devem ser tomados cuidados para se proteger o sensor utilizado contra os efeitos
da radiação proveniente de superfícies vizinhas, senão o valor medido não será o correto
da temperatura do ar e sim um valor intermediário entre a temperatura do ar e a
temperatura radiante média. Estes cuidados podem ser efetivados de diferentes
maneiras:
A) Reduzindo a emissividade do sensor, utilizando um sensor polido quando o
mesmo for de metal, ou utilizando-se um sensor coberto por tinta reflexiva
quando o mesmo for do tipo isolante.
B) Reduzindo a diferença de temperatura entre o sensor e as paredes adjacentes
a ele. Quando essa redução não for possível, deve ser utilizada uma barreira
radiativa entre o sensor e o ambiente (uma ou mais telas ou chapas refletivas
finas, por exemplo, de alumínio de 0,1 a 0,2 mm). Deve ser deixado um espaço
entre a proteção e o sensor para que haja convecção natural.
C) Aumentando-se o coeficiente de convecção através de um aumento da
velocidade do ar, utilizando-se ventilação forçada e reduzindo-se o tamanho do
sensor.
2ª - Inércia térmica do sensor:
O sensor requer um determinado tempo para indicar a temperatura correta, já
que a leitura não é instantânea. Uma medição não deve ser concretizada em um período
menor a 1,5 vezes menos que o tempo de resposta (90%) do sensor.
Um sensor responderá mais rapidamente:
A) Quanto menor a temperatura do sensor e mais baixo seu calor específico;
B) Quanto melhor as trocas térmicas com o ambiente.
1.4.7.4 Tipos de sensores de temperatura:
Termômetros de expansão: Termômetros de expansão de líquidos (mercúrio, etc.),
termômetros de expansão de sólidos.
Termômetros elétricos: Termômetros de resistência variada (resistor de platina,
termistor), termômetros baseados em geração de força eletromotriz
(termopares).
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44
Termomanômetros: Variação da pressão de um líquido em função da temperatura.
1.4.8 Anexo B: Medição da temperatura radiante média
1.4.8.1 Introdução
O montante de calor radiante ganho ou perdido pelo corpo pode ser considerado
a soma algébrica de todos os fluxos radiantes trocados por suas partes expostas com as
várias fontes de calor a seu redor. A radiação a que está sujeita uma pessoa no interior
de um ambiente pode ser determinada através das dimensões do ambiente, suas
características térmicas e a localização da pessoa no ambiente. Este método pode,
porém, ser complexo e bastante trabalhoso, uma vez que pode haver várias fontes
emissoras de radiação e de variados tipos.
Os objetivos deste anexo são:
A) Apresentar um métodode determinação da temperatura radiante média
através da temperatura do termômetro de globo, e temperatura e velocidade do
ar ao nível do globo;
B) Apresentar resumidamente outros métodos de obtenção desse parâmetro
físico;
C) Apresenta os princípios de cálculo da temperatura radiante média utilizando-
se fatores de forma.
O termômetro de globo negro será utilizado neste anexo como um instrumento
para a medição da variável ambiental denominada temperatura radiante média.
1.4.8.2 Medição da temperatura radiante média, utilizando-se o termômetro de globo.
A) Descrição do termômetro de globo negro:
Consiste de um globo negro, em cujo centro é colocado um sensor de temperatura
do tipo bulbo de mercúrio, termopar ou resistor. O globo pode, teoricamente, ter
qualquer diâmetro, mas como a fórmula utilizada para o cálculo da temperatura
radiante média depende do diâmetro do globo, um globo de 15cm é recomendado.
Quanto menor for o diâmetro do globo, maior seria o efeito da temperatura e velocidade
do ar, o que leva a imprecisões nos resultados.
Como a superfície externa do globo deve absorver a radiação proveniente das
paredes do ambiente, sua superfície deve ser negra ou por cobertura eletroquímica, ou
mais comumente por pintura com tinta negra.
B) Princípios de medição:
O globo situado em um ambiente tende a um balanço térmico sob os efeitos das
trocas térmicas devido à radiação, provindas de diferentes fontes do ambiente e devido
aos efeitos da convecção. A temperatura do globo em situação de balanço térmico,
permite que Tr, seja determinada. O balanço térmico é dado pela expressão:
𝑅𝑔 + 𝐶𝑔 = 0
[Equação 23]
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45
onde:
Rg = trocas térmicas por radiação entre as paredes do ambiente e o globo, em
W/m2
Cg = trocas térmicas por convecção entre o ar e o globo, em W/m2
A transferência de calor por radiação (Rg) é dada pela expressão:
𝑅𝑔 = 𝑔.. (𝑇𝑟
4 − 𝑇𝑔
4)
[Equação 24]
onde:
g = emissividade do globo negro (adimensional);
= constante de Stefan-Boltzman = 5,67x10-8 W/m2.K4;
Tr = temperatura radiante média, em Kelvins;
Tg = temperatura de globo, em Kelvins.
A transferência de calor por convecção (Cg,) é dada pela expressão:
𝐶𝑔 = ℎ𝑐𝑔. (𝑇𝑎 − 𝑇𝑔)
[Equação 25]
onde:
hcg = coeficiente de transferência de calor por convecção ao nível do globo, em
W/m2.K
Em casos de convecção natural: hcg = 1,4.(T/D)1/4
Em casos de convecção forçada: hcg = 6,3.(va0,6 / D0,4)
sendo:
D = diâmetro do globo, em metros;
va = velocidade do ar ao nível do globo, em m/s.
Em medição ambiental do Tipo C, o coeficiente de convecção a ser adotado deve
ser o maior entre os dois mostrados acima, e em medição ambiental do Tipo S, pode-se
adotar diretamente o coeficiente mostrado para casos de convecção forçada.
Substituindo os valores de Rg e Cg das [Equação 24 e [Equação 25 na Equação 31, o
balanço térmico pode ser reescrito da seguinte maneira:
𝑔. 𝜎. (𝑇𝑟
4 − 𝑇𝑔
4) + ℎ𝑐𝑔. (𝑇𝑎 − 𝑇𝑔) = 0
[Equação 26]
Isolando-se a temperatura radiante média, temos:
𝑇𝑟 = √𝑇𝑔4 +
ℎ𝑐𝑔
𝑔. 𝜎
. (𝑇𝑔 − 𝑇𝑎)
4
[Equação 27]
Para o caso de convecção natural:
𝑡𝑟 = [(𝑡𝑔 + 273)
4 +
0,25. 108
𝑔
. (
|𝑡𝑔 − 𝑡𝑎|
𝐷
)
1/4
. (𝑡𝑔 − 𝑡𝑎)]
1/4
− 273
[Equação 28]
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46
No caso do globo padronizado, D = 0,15m, g = 0,95 (pintura superficial externa negra), a
[Equação 28] pode ser reescrita da seguinte maneira:
𝑡𝑟 = [(𝑡𝑔 + 273)
4 +
0,25. 108
𝑔
. |𝑡𝑔 − 𝑡𝑎|
1/4
. (𝑡𝑔 − 𝑡𝑎)]
1/4
− 273
[Equação 29]
No caso de convecção forçada:
𝑡𝑟 = [(𝑡𝑔 + 273)
4 +
1,1. 108. 𝑣𝑎
0,6
𝑔. 𝐷0,4
. |𝑡𝑔 − 𝑡𝑎|
1/4
. (𝑡𝑔 − 𝑡𝑎)]
1/4
− 273
[Equação 30]
Ou, para o globo padronizado:
𝑡𝑟 = [(𝑡𝑔 + 273)
4 + 2,5. 108. 𝑣𝑎
0,6. |𝑡𝑔 − 𝑡𝑎|]
1/4
− 273
[Equação 31]
Na prática, é esta a expressão que será mais usada para o cálculo da temperatura
radiante média. Ela só é válida para o globo padronizado, e em convecção forçada.
Exemplo de aplicação:
Em uma medição em um ambiente, utilizando o globo padronizado, foram encontrados
os seguintes valores para as variáveis ambientais:
𝑡𝑔 = 55 ºC, 𝑡𝑎 = 30 ºC, 𝑣𝑎= 0,3 m/s.
Determinar a temperatura radiante média.
1º Passo: Determinação do coeficiente de convecção:
Para convecção natural: hcg=1,4.(T/D)1/4 = 1,4.[(55-30)/0,15]1/4 = 5 W/m2.K
Para convecção forçada: hcg=6,3.(va0,6/D0,4) = 6,3.(0,30,6/0,150,4) = 6,5W/m2.K
Nesse caso será utilizado o coeficiente de convecção forçada, por ser o maior.
2º Passo: Determinação da temperatura radiante média:
Substituindo os valores na equação:
tr = [(55+273)4 + 2,5x108.va0,6.(55-30)]1/4 - 273 tr = 74,7 ºC
c) Precauções e cuidados quando se utiliza o termômetro de globo:
Como a radiação em um ambiente é um dos principais fatores de stress térmico, uma
determinação incorreta da temperatura radiante média pode levar a grandes erros na
verificação global desse estado de stress. As seguintes precauções devem então ser
tomadas:
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47
C.1) Quando o ambiente apresenta uma emissão de radiação não homogênea em
relação à pessoa, a utilização de apenas um termômetro de globo não é representativa
da radiação à que está sujeita a pessoa. Nestes casos devem ser utilizados 3
termômetros de globo, localizados em níveis em relação a pessoa apresentados na
Tabela 1.15 - Posições de medições para as variáveis físicas de um ambiente., e a
temperatura radiante média final será a média ponderada das 3 leituras, respeitando-se
os coeficientes de ponderação apresentados na mesma tabela.
C.2) O tempo de resposta do termômetro de globo é de aproximadamente 20 a 30
minutos, de acordo com as características do globo e condições ambientais. Leituras
sucessivas dessa temperatura permitirão que o equilíbrio seja facilmente alcançado. Em
ambientes que variam sua condição de temperatura, radiação e velocidade do ar com
muita rapidez, o termômetro de globo não é o instrumento indicado para a medição
devido à sua alta inércia térmica.
C.3) A precisão da medição da temperatura radiante média pode variar em muito,
de acordo com as precisões dos outros parâmetros ambientais medidos. Deve ser
efetuada uma checagem a cada medição a fim de verificar se os parâmetros possuem
suas precisões dentro dos limites dessa Norma, e em caso contrário, a precisão com a
qual está se trabalhando deve ser indicada.
C.4) O uso do termômetro de globo representa uma aproximação da temperatura
radiante média à que está sujeita uma pessoa, devido à sua forma esférica não
corresponder a do corpo humano. Em casos particulares de medição da radiação
oriunda do teto ou do piso, os valores apresentados com a utilização do globo são
geralmente superestimados com relação aos reais sentidos pela pessoa. Um termômetro
do tipo elipsoide concebe uma melhor representação nesses casos (Tabela 1.18)
Tabela 1.16 - Fatores de área projetados
Acima/abaixo direita/esquerda frente/trás
Pessoa 0,08 0,23 0,35
Em pé Elipsóide 0,08 0,28 0,28
Esfera 0,25 0,25 0,25
Pessoa 0,18 0,22 0,30
Sentada Elipsóide 0,18 0,22 0,28
Esfera 0,25 0,25 0,25
C.5) O uso do termômetro de globo em casos de exposição àradiação de ondas
curtas (o sol por exemplo), requerem que se utilize uma pintura no globo que apresente
a mesma absortividade para ondas curtas que as superfícies das roupas (cinza médio,
por exemplo). Uma alternativa possível é a utilização do termômetro de globo e calcular
a temperatura radiante média levando-se em conta a absortividade da roupa utilizada
pela pessoa. Em casos de determinação do IBUTG, o globo, mesmo na presença do sol,
deve ser mantido com a pintura negra.
1.4.8.3 Outros métodos de medição da temperatura radiante média
a) Radiômetro de 2 esferas:
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48
Neste método são utilizadas duas esferas com emissividades diferentes (uma negra e
uma polida). Através da diferença de calor armazenado pelas duas esferas, a radiação é
medida. A temperatura radiante média é calculada pela expressão:
𝑇𝑟
4 = 𝑇𝑠
4 +
𝑃𝑝 − 𝑃𝑏
𝜎. (𝜀𝑏 − 𝜀𝑝)
[Equação 32]
onde:
Tr = Temperatura radiante média em Kelvins
Ts = Temperatura do sensor, em Kelvins
Pp = Calor armazenado pelo sensor polido, em W/m2
Pb = Calor armazenado pelo sensor negro, em W/m2
p = emissividade do sensor polido
b = emissividade do sensor negro
= Constante de Stefan-Boltzmann, em W/m2.K4
b) Sensor de temperatura do ar constante.
Neste método, um sensor (esférico ou elipsoidal) é mantido à mesma temperatura que o
ar ao redor, não havendo assim ganhos ou perdas por convecção. O fornecimento de
calor ou refrigeração para que se mantenham constantes as temperaturas (sensor e ar),
é igual ao ganho ou perda de calor por radiação. A temperatura radiante média é dada
pela seguinte expressão:
𝑇𝑟
4 = 𝑇𝑠
4 −
𝑃𝑠
𝜎. 𝜀𝑠
[Equação 33]
onde:
Tr = temperatura radiante média em Kelvins
Ts = temperatura do sensor em Kelvins
Ps = Fornecimento de calor (ou resfriamento) ao sensor, em W/m2
s = emissividade do sensor
= Constante de Stefan-Boltzmann, em W/m2.K4
1.4.8.4 Métodos para o cálculo da temperatura radiante média
a) Cálculo através das temperaturas superficiais ao redor:
Para o cálculo da temperatura radiante média é necessário se conhecer as
temperaturas das superfícies ao redor, bem como os fatores de forma entre a pessoa e as
paredes ao redor, em função do tipo, do tamanho, e da posição relativa das paredes em
relação à pessoa.
Como a maioria dos materiais de construção possuem alta emissividade, é
possível se desconsiderar a reflexão, isto é, as superfícies são consideradas como negras.
A temperatura radiante média é assim calculada:
𝑇𝑟
4 = 𝑇1
4. 𝐹𝑝−1 + 𝑇2
4. 𝐹𝑝−2+. . . 𝑇𝑁
4. 𝐹𝑝−𝑁
[Equação 34]
onde:
Tr = temperatura radiante média em Kelvins
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TN = temperatura superficial da superfície N, em Kelvins
Fp-N = Fator de forma entre a pessoa e a superfície N.
A quarta potência da temperatura radiante média poderá ser considerada como
sendo a média entre as temperaturas superficiais ao redor, ponderada pelos respectivos
fatores de forma. Os fatores de forma (Fp-N) podem ser estimados através das
Figura 1.21 e Figura 1.22 a seguir, no caso de superfícies retangulares. Podem
também ser calculados pela equação da Tabela 1.17, onde AC é a/c e BC é b/c nas
Figuras de 1.25 a 1.28. Se houver somente pequenas diferenças entre as temperaturas
superficiais ao redor da pessoa, a equação pode ser simplificada para a forma linear do
tipo.
𝑇𝑟 = 𝑇1. 𝐹𝑝−1 + 𝑇2. 𝐹𝑝−2+. . . +𝑇𝑁. 𝐹𝑝−𝑁
[Equação 35]
Nesse caso, como a somatória dos fatores de forma é igual a 1, a temperatura
radiante média pode ser considerada como a média entre as temperaturas superficiais,
ponderadas pela seus respectivos fatores de forma.
A [Equação 35] sempre fornece um valor levemente inferior ao da [Equação 34],
mas na maioria dos casos essa diferença é insignificante. Por exemplo, para diferenças
de temperaturas superficiais de até 10 K, a diferença na temperatura radiante média,
calculada pelas Equações 35 e 36 será de apenas 0,2 K. Já para o caso de grandes
diferenças nas temperaturas superficiais, por exemplo, na ordem de 100 K, a
temperatura radiante média calculada pela [Equação 40], será aproximadamente 10 K
inferior do que se calculada pela Equação 39.
Figura 1.21 - Valores médios dos fatores de forma entre uma pessoa sentada e um retângulo vertical.
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50
Figura 1.22 - Valores médios dos fatores de forma entre uma pessoa sentada e um retângulo
horizontal.
Figura 1.23 - Valores médios dos fatores de forma entre uma pessoa em pé e um retângulo vertical.
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51
Figura 1.24 - Valores médios dos fatores de forma entre uma pessoa em pé e um retângulo horizontal.
Tabela 1.17 - Equações para cálculos dos fatores de forma.
FATORES DE FORMA: Fmáx . (1 - e-(a/c)/) . (1 - e-(b/c)/
onde: = A + B (a/c)
= C + D.(b/c) + E.(a/c)
F máx A B C D E
PESSOA SENTADA, Figura 1.6.1
superfícies verticais: paredes, janelas
0,118 1,216 0,169 0,717 0,087 0,052
PESSOA SENTADA, Figura 1.6.2
superfícies horizontais: forro, piso
0,116 1,396 0,130
0
,951
0
,080
0
,055
PESSOA EM PÉ, Figura 1.6.3
superfícies verticais: paredes, janela
0,120 1,242 0,167
0
,616
0
,082
0
,051
PESSOA EM PÉ, Figura 1.6.4
superfícies horizontais: forro, piso
0,116 1,595 0,128
1
,226
0
,046
0
,044
b) Cálculo através das temperaturas radiantes planas:
Para o cálculo da temperatura radiante média é necessário se conhecer as
temperaturas radiantes planas (tpr) nas 6 direções, bem como os fatores de área
projetados para a pessoa nas mesmas 6 direções.
Os fatores de área projetados para uma pessoa sentada ou em pé, encontram-se
na
Tabela 1.16 - Fatores de área projetados, para as 6 posições: cima (1), baixo (2),
esquerda (3), direita (4), frente (5), atrás (6). A temperatura radiante média pode assim
ser calculada:
Para pessoas sentadas:
𝑡𝑟 =
0,18(𝑡𝑝𝑟[𝑐𝑖𝑚𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑏𝑎𝑖𝑥𝑜]) + 0,22(𝑡𝑝𝑟[𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑑𝑎]) + 0,30(𝑡𝑝𝑟[𝑓𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒] + 𝑡𝑝𝑟[𝑡𝑟á𝑠])
2. (0,18 + 0,22 + 0,30)
[Equação 36]
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52
Para pessoas em pé:
𝑡𝑟 =
0,08(𝑡𝑝𝑟[𝑐𝑖𝑚𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑏𝑎𝑖𝑥𝑜]) + 0,23(𝑡𝑝𝑟[𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑑𝑎]) + 0,35(𝑡𝑝𝑟[𝑓𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒] + 𝑡𝑝𝑟[𝑡𝑟á𝑠])
2. (0,08 + 0,23 + 0,35)
[Equação 37]
onde:
tr = temperatura radiante média;
tpr = temperatura radiante plana.
Quando a orientação da pessoa não for definida, é utilizado o fator de área
projetado médio de direita/esquerda e frente/atrás. Assim, as expressões podem ser
simplificadas:
Para pessoas sentadas:
𝑡𝑟 = 0,13(𝑡𝑝𝑟[𝑐𝑖𝑚𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑏𝑎𝑖𝑥𝑜]) + 0,185(𝑡𝑝𝑟[𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑑𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑓𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒] + 𝑡𝑝𝑟[𝑡𝑟á𝑠]
[Equação 38]
Para pessoas em pé:
𝑡𝑟 = 0,06(𝑡𝑝𝑟[𝑐𝑖𝑚𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑏𝑎𝑖𝑥𝑜]) + 0,22(𝑡𝑝𝑟[𝑑𝑖𝑟𝑒𝑖𝑡𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑒𝑠𝑞𝑢𝑒𝑟𝑑𝑎] + 𝑡𝑝𝑟[𝑓𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒] + 𝑡𝑝𝑟[𝑡𝑟á𝑠][Equação 39]
1.4.9 Anexo C: Medição da temperatura radiante plana
1.4.9.1 Introdução
O ser humano pode estar exposto à assimetria de radiação térmica em vários
ambientes. Para avaliar a assimetria, o conceito de assimetria de temperatura radiante, o
tpr é utilizado. A equação é dada pela diferença entre a temperatura radiante plana em
2 direções opostas de um pequeno elemento plano.
1.4.9.2 Medição da temperatura radiante plana
a) Sensor aquecido, consistindo de um disco reflexivo e um absortivo:
A temperatura radiante plana pode ser medida utilizando-se um sensor
consistindo de um disco reflexivo (dourado) e um disco absortivo (pintado de negro). O
primeiro perde calor apenas por convecção, enquanto o segundo perde por convecção e
radiação. Como os dois discos são aquecidos para a mesma temperatura, a diferença de
suprimento de calor para que as temperaturas se mantenham constante, é igual a
transferência de calor por radiação entre o disco pintado e o ambiente.
A temperatura radiante plana é assim calculada:
𝑇𝑝𝑟
4 = 𝑇𝑠
4 +
𝑃𝑝 − 𝑃𝑏
𝜎(𝜀𝑏 − 𝜀𝑝)
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53
[Equação 40]
onde:
Tpr = temperatura radiante plana, em Kelvins;
Ts = temperatura do disco;
Pp = suprimento de calor para o disco polido, em W/m2;
Pb = suprimento de calor para o disco negro, em W/m2;
p = emissividade do disco polido;
b = emissividade do disco negro;
= constante de Stefan-Boltzmann, em W/m2.K4;
b) Disco a temperatura do ar constante:
Neste método, um pequeno elemento plano é mantido a mesma temperatura que
a temperatura do ar ao redor, não havendo desta maneira, troca de calor por convecção.
O suprimento de calor (ou resfriamento), necessário para manter constantes as
temperaturas, é igual à troca de calor por radiação existente. A temperatura radiante
plana é então calculada:
𝑇𝑝𝑟
4 = 𝑇𝑠
4 −
𝑃𝑠
𝜎. 𝜀𝑠
[Equação 41]
onde:
Tpr = temperatura radiante plana, em Kelvins
Ts = temperatura do disco, em Kelvins
Ps = Suprimento de calor (ou resfriamento), em W/m2
s = emissividade do disco
= Constante de Stefan-Boltzmann, em W/m2.K4
1.4.9.3 Método para a medição da temperatura radiante plana e assimetria, utilizando o
radiômetro
a) Descrição do radiômetro de fluxo líquido (dupla face)
Consiste em um pequeno elemento negro plano, com um fluxímetro de calor
entre os dois lados do elemento. O fluxo líquido de calor entre os dois lados é igual à
diferença entre a transferência de calor por radiação dos dois lados do elemento.
Geralmente, o instrumento é coberto por uma fina cúpula de polietileno para se
extinguir os efeitos da velocidade do ar. Ocasionalmente o instrumento é dotado de
dispositivo para medição unidirecional.
b) Medição
O fluxo líquido de radiação é dado pela seguinte expressão:
𝑃 = 𝜎. (𝑇𝑝𝑟1
4 − 𝑇𝑝𝑟2
4 )
[Equação 42]
onde:
P = fluxo líquido de radiação medida, em W/m2
Tpr1 = Temperatura radiante plana do lado 1, em Kelvins
Tpr2 = Temperatura radiante plana do lado 2, em Kelvins
= Constante de Stefan-Boltzmann, em W/m2.K4
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54
A assimetria da temperatura radiante é dada por:
∆𝑡𝑝𝑟 = 𝑇𝑝𝑟1 − 𝑇𝑝𝑟2
[Equação 43]
onde:
tpr = assimetria da temperatura radiante, em Kelvins.
Este parâmetro não é medido diretamente pelo radiômetro, devendo ser
calculado. A equação do fluxo líquido pode assim ser escrita:
𝑃 = 4. 𝜎. 𝑇𝑛
3. (𝑇𝑝𝑟1 − 𝑇𝑝𝑟2)
[Equação 44]
onde:
Tn = temperatura absoluta do radiômetro de fluxo líquido, o qual é facilmente
medido para a maioria dos radiômetros.
A assimetria da temperatura radiante pode assim ser escrita:
∆𝑡𝑝𝑟 =
𝑃
4. 𝜎. 𝑇𝑛
3
[Equação 45]
A expressão abaixo fornece a radiação apenas em um lado do radiômetro, quando
apenas é medida em um lado:
𝑃1 = 𝜎. 𝑇𝑝𝑟1
4 − 𝜎. 𝜀. 𝑇𝑛
4
[Equação 46]
Isolando-se desta expressão a temperatura radiante plana e para =0,95, obtém:
𝑇𝑝𝑟1 = √0,95. 𝑇𝑛4 +
𝑃1
𝜎
4
[Equação 47]
Para se determinar a temperatura radiante de assimetria deve-se também medir
na direção oposta, a fim de se calcular Tpr2.
1.4.9.4 Método para cálculo da temperatura radiante de assimetria:
A temperatura radiante de assimetria pode ser calculada conhecendo-se:
A temperatura superficial das superfícies ao redor;
O fator de forma entre a pessoa e as superfícies ao redor, em função da geometria
das superfícies, suas dimensões e a posição relativa da superfície em relação à
pessoa.
Como a maioria dos materiais de construção apresentam uma alta emissividade,
podem-se desconsiderar os efeitos da reflexão, sendo as superfícies consideradas como
negras.
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A temperatura radiante plana é assim calculada:
𝑇𝑝𝑟
4 = 𝑇1
4. 𝐹𝑝−1 + 𝑇2
4. 𝐹𝑝−2+. . . +𝑇𝑁
4. 𝐹𝑝−𝑁
[Equação 48]
onde:
Tpr = temperatura radiante plana, em Kelvins;
TN = temperatura superficial da superfície N, em Kelvins;
Fp-N = fator de forma entre o pequeno elemento plano e a superfície.
Os fatores de forma (Fp-N) podem ser estimados de acordo com os ábacos das
Figura 1.25 e Figura 1.26, ou Figura 1.31 e Figura 1.32, para casos de superfícies
retangulares. Se as diferenças entre as temperaturas superficiais forem pequenas, a
temperatura radiante plana pode assim ser simplificada:
𝑇𝑝𝑟 = 𝑇1. 𝐹𝑝−1 + 𝑇2. 𝐹𝑝−2+. . . +𝑇𝑁 . 𝐹𝑝−𝑁
[Equação 49]
Pode-se então dizer que a temperatura radiante plana é o valor médio das
temperaturas superficiais das superfícies ao redor, cujos coeficientes de ponderação são
os fatores de forma. A [Equação 42] sempre fornece uma temperatura radiante plana
levemente inferior à fornecida pela [Equação 44], porém na maioria dos casos essa
diferença é pequena.
Figura 1.25 - Fórmula analítica para o cálculo do fator de forma no caso de um pequeno elemento
plano perpendicular a uma superfície retangular.
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56
Figura 1.26 - Fórmula analítica para o cálculo do fator de forma no caso de um pequeno elemento
plano paralelo a uma superfície retangular.
Figura 1.27 - Ábaco para o cálculo do fator de
forma no caso de um pequeno elemento plano
perpendicular a uma superfície retangular.
Figura 1.28 - Ábaco para o cálculo do fator de
forma no caso de um pequeno elemento plano
paralelo a uma superfície retangular.
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57
1.4.10 Anexo D: Medição da umidade absoluta e relativa do ar
1.4.10.1 Introdução
A umidade absoluta do ar é sempre considerada para o entendimento da troca de
calor por evaporação por uma pessoa. Uma alta umidade do ar reduz a evaporação do
suor e conduz ao estresse térmico. Os dois tipos de instrumentos que aqui serão
tratados e descritos seus princípios e cuidados na utilização são:
Psicrômetro
Higrômetro de lítio clorídro.
1.4.10.2 Características termo higrométricas do ar úmido
O ar úmido é uma mistura de vários gases que podem ser divididos em 2 grupos:
Os gases que estão contidos no ar seco (oxigênio, nitrogênio, etc.);
O vapor de água.
A certa temperatura,o ar não pode conter mais do que certa quantidade de vapor
de água. Além desse limite, o vapor de água condensa. Com o aumento da temperatura, a
quantidade máxima possível de vapor de água aumenta.
a) Umidade absoluta
Umidade absoluta é o valor real da quantidade de vapor de água contida em um
ambiente. Geralmente é caracterizada por 2 parâmetros:
Razão de umidade
Pressão Parcial do Vapor de Água.
A.1) Razão de Umidade
A razão de umidade é a razão da massa de vapor de água numa amostra de ar,
pela massa de ar seco na mesma amostra:
𝑊𝑎 =
𝑀𝑣
𝑀𝑎
[Equação 50]
onde:
Wa = razão de umidade
Mv = massa do vapor de água
Ma = massa do ar seco
A.2) Pressão parcial
Pressão parcial do vapor de água do ar úmido (pa) é a pressão que o vapor de
água poderia exercer se sozinho ocupasse o volume do ar úmido, à mesma temperatura.
Esses dois parâmetros são relacionados entre si:
𝑊𝑎 = 0,6220.
𝑝𝑎
𝑝 − 𝑝𝑎
[Equação 51]
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58
onde:
Wa = razão de umidade
pa = pressão parcial do vapor de água
p = pressão atmosférica total.
Para o ponto de saturação, estes dois parâmetros são conhecidos como razão de
umidade de saturação (Was) e pressão de saturação ou pressão de vapor saturado (pas).
A pressão de vapor saturado (pas) é tabelada em função da temperatura absoluta
T, da mistura de ar úmido.
b) Umidade relativa
A umidade relativa é o montante de vapor de água do ar, em relação com o
máximo montante de vapor de água que o ar pode conter a uma dada temperatura.
A umidade relativa, (e) é a razão entre a pressão do vapor de água (pa) do ar
úmido, e a pressão de vapor saturado (pas) para uma mesma temperatura e mesma
pressão atmosférica total.
𝑒 =
𝑝𝑎
𝑝𝑎𝑠
[Equação 52]
Como a umidade relativa é geralmente expressa em porcentagem, escreve-se:
𝑈𝑅 = 100. 𝑒
[Equação 53]
Para se analisar as trocas de calor por evaporação entre o homem e o ambiente, a
umidade absoluta é que deve ser levada em consideração.
c) Determinação direta das características termo-higrométricas do ar úmido,
utilizando a carta psicrométrica
As principais características do ar úmido estão agrupadas em uma carta
conhecida como carta psicrométrica (Figura 1.29). As coordenadas dessa carta são:
No eixo x, a temperatura do ar (bulbo seco), em graus Celsius,
No eixo y, lado direito, a razão de umidade (Wa),
No eixo y, lado esquerdo, a pressão parcial de vapor de água (pa),
expressa ou em milímetros de mercúrio ou kPa.
Uma amostra de ar úmido é representada na carta por um ponto. Nota-se,
contudo, que a uma dada temperatura do ar, a umidade absoluta não pode exceder uma
quantidade máxima a qual corresponde a uma umidade relativa de 100%.
As características termo higrométricas fornecidas pela carta psicrométrica
referem-se a uma pressão atmosférica total de 100 kPa, ou 750 mm Hg. Medições de
umidade executadas com outras pressões atmosféricas necessitam a utilização de cartas
elaboradas para essas pressões.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
59
Figura 1.29 - Carta psicrométrica.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
60
Tabela 1.18 - Equações de conversão de umidade.
1.4.10.3 Medição da umidade relativa utilizando-se o psicrômetro
a) Princípios de medição:
Um psicrômetro consiste em dois termômetros e um dispositivo para garantir
uma mínima velocidade de ar (Figura 1.30). Os termômetros podem possuir qualquer
tipo de sensor de temperatura (termômetro de mercúrio, termopar, resistor).
O primeiro é um termômetro comum, que indica a temperatura do ar (ta). Essa
temperatura será chamada de temperatura de bulbo seco, ao contrário da leitura do
outro termômetro, que será a temperatura de bulbo úmido.
O outro consiste de um termômetro envolto por uma mecha de algodão molhada.
O final do pavio (mecha) deve estar mergulhado em um recipiente com água destilada.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
61
Por capilaridade a água atinge o bulbo do termômetro e então evapora a uma taxa
dependente da umidade do ar. Essa evaporação gera um grande resfriamento do bulbo
do termômetro com relação ao ar seco e essa temperatura fornecida pelo sensor é
chamada de temperatura de bulbo úmido (tbu).
As temperaturas observadas (seca e úmida) são utilizadas para a determinação
da umidade absoluta do ar.
Figura 1.30 - Princípio de operação de um psicrômetro.
b) Determinação direta da umidade absoluta do ar, utilizando-se uma carta
psicrométrica
A umidade absoluta do ar, expressa em termos de pressão parcial do vapor de
água está relacionada com a temperatura de bulbo úmido segundo a seguinte expressão:
𝑝𝑎 = 𝑝𝑎𝑠𝑤 − 𝐴. 𝑝(𝑡𝑎 − 𝑡𝑏𝑢)
[Equação 54]
onde:
pa = pressão parcial do vapor de água no ar, com mesmas unidades que pasw e p.
pasw = pressão do vapor saturado, determinado para a temperatura igual a tbu
p = pressão atmosférica total, em milímetros de mercúrio ou kilopascals
A = coeficiente psicrométrico, em ºC-1
ta = temperatura do ar (bulbo seco), em ºC
tbu = temperatura do bulbo úmido, em ºC
A expressão pode também ser escrita:
𝑝𝑎 = −𝐴. 𝑝. 𝑡𝑎 + 𝐴. 𝑝. 𝑡𝑏𝑢 + 𝑝𝑎𝑠𝑤
[Equação 55]
Ou
𝑝𝑎 = −𝐴. 𝑝. 𝑡𝑎 + 𝑓(𝑡𝑏𝑢)
[Equação 56]
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
62
Assim, em uma carta psicrométrica presume-se que o coeficiente psicrométrico
(A) seja mais ou menos constante e as temperaturas de bulbo úmido são linhas
inclinadas paralelas de coeficiente angular (-A.p)
A intersecção entre a linha inclinada da temperatura de bulbo úmido (tbu) com as
linhas verticais da temperatura do ar (ta) fornece um ponto representativo da umidade
do ar considerado. A razão de umidade (Wa) e a pressão parcial do vapor de água (pa)
são lidos diretamente dos eixos y.
c) Precauções na utilização
O termômetro de bulbo úmido deveria ser ventilado a uma suficiente velocidade
do ar de no mínimo 4 a 5 m/s. Os termômetros de bulbo seco e de bulbo úmido
deveriam ser protegidos contra a radiação por intermédio de uma barreira
antirradiante. A mecha ou pavio em torno do termômetro de bulbo úmido deve se
prolongar além da parte sensível do sensor, a fim de se evitarem erros devido à
condução térmica no termômetro.
Tabela 1.19 - Diâmetros e comprimentos de mecha de tipos de termômetros de bulbo úmido
Tipo do termômetro Diâmetro Comprimento da mecha
termômetro mercúrio -- 20 mm
Termopar 1,20 mm
0,45 mm
0,12 mm
60 mm
30 mm
10 mm
A água que umedece a mecha deve ser destilada, uma vez que o vapor de pressão
de água no caso de solução salina é menor que em água pura. A mecha do termômetro de
bulbo úmido deve ser de tal tipo que permita que a água se desloque facilmente por
capilaridade, particularmente quando a umidade absoluta do ar é baixa.
É necessário se medir a pressão atmosférica quando se apresentarem desvios
perceptíveis a 100 kPa (1 ou 2%) [100 kPa = 1 bar].
1.4.10.4 Tipos de higrômetros
Higrômetros de ponto de orvalho. (Espelho resfriado);
Higrômetros de variação de condutividade elétrica;
Higrômetro de lítio cloridro (medição de umidade absoluta);Higrômetro de lítio cloridro (medição de umidade relativa);
Higrômetro de adsorção (tipo fio de cabelo);
Psicrômetro.
1.4.11 Anexo E: Medição da velocidade do ar
1.4.11.1 Introdução
A velocidade do ar é um parâmetro que deve ser levado em consideração quando
se analisam as trocas de calor por convecção e evaporação na posição da pessoa. É um
parâmetro que apresenta dificuldades na medição e determinação devido às constantes
flutuações em intensidade e direção no tempo e no espaço.
Em vários campos de aplicação, um ou mais componentes da velocidade do ar
instantâneos são necessários, enquanto nas equações de transferência de calor entre o
homem e o ambiente, somente se consideram os valores médios da velocidade do ar, isto
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
63
é, intensidades médias, quaisquer que sejam as direções. Deve-se notar, contudo, que em
estudos de conforto térmico, as flutuações da velocidade do ar têm um efeito na
sensação subjetiva da corrente de ar.
Características dos instrumentos de medição a serem consideradas:
A sensitividade do sensor com relação à direção do fluxo,
A sensitividade do sensor com relação às flutuações na intensidade,
A possibilidade de se obter um valor médio da velocidade, durante certo período
de integração.
1.4.11.2 Acuracidade das precisões da velocidade
Os seguintes fatores devem ser levados em consideração para medições de
velocidade acuradas:
A calibração do instrumento;
O tempo de resposta de sensor;
O período de medição.
Medições acuradas de velocidades médias dependem da calibração do
instrumento. A acuracidade das medições de desvios padrões, ou seja, da intensidade da
turbulência, dependem do tempo de resposta do sensor.
Fluxos de ar com alta turbulência e baixa frequência das flutuações das
velocidades necessitam períodos de medição maiores que os fluxos com baixa
intensidade de turbulência e alta frequência das flutuações das velocidades.
1.4.11.3 Tipos de anemômetros
De maneira geral, a velocidade do ar pode ser determinada:
1) Ou pela utilização de um instrumento omnidirecional, que é sensível à
magnitude da velocidade, independente de sua direção (esfera aquecida);
2) Ou se utilizando 3 sensores direcionais, que permitem que os
componentes da velocidade do ar sejam medidos em 3 eixos
perpendiculares. A velocidade do ar pode então ser determinada:
𝑣𝑎 = √𝑣𝑥2 + 𝑣𝑦2 + 𝑣𝑧2
[Equação 57]
Nos casos em que o fluxo de ar é unidirecional é possível o uso de um sensor que
seja sensível a só esta direção. A principal direção do fluxo de ar pode ser descoberta
através de testes de fumaça. Os principais anemômetros utilizados em medições
ambientais são:
Anemômetros de copos ou pás (unidirecional);
Anemômetros de fios quentes (unidirecional);
Anemômetro de esfera aquecida, anemômetro termistor (omnidirecional)
Anemômetro ultrasônico (omnidirecional);
Anemômetro a laser (omnidirecional).
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
64
1.4.11.4 Descrição e princípios de operação do anemômetro de esfera aquecida
Como todos os sensores para medição de velocidade do ar, o anemômetro de
esfera aquecida é baseado na medição da transferência de calor entre um sólido
aquecido e o ar ambiente, o que depende das características aerodinâmicas do ar. A
calibração do instrumento antes do uso permite que esta transferência de calor seja
convertida em velocidade do ar.
O anemômetro consiste de uma esfera aquecida a uma temperatura muito
superior à do ar ambiente. O elemento aquecido perde calor para o ambiente
principalmente por convecção. O balanço térmico do elemento é assim expresso:
As características de aquecimento do elemento, a temperatura do elemento e do
ar, permitem que a velocidade do ar seja determinada através do uso do coeficiente de
trocas de calor por convecção.
Todos os anemômetros de elementos aquecidos devem possuir 2 sensores de
temperatura, um para medir a temperatura do elemento e outro para medir a
temperatura do ar ambiente.
A metodologia de utilização pode ser de 2 maneiras:
1) Se o instrumento possuir uma potência de aquecimento constante, a
medição da temperatura do elemento permite determinar a velocidade
do ar;
2) Se o instrumento possuir a temperatura do elemento aquecido
constante, a medição da potência necessária para que ela permaneça
constante permite determinar a velocidade do ar.
A principal característica do anemômetro de esfera aquecida é a de possuir uma
sensitividade com relação à direção do fluxo de ar reduzido, enquanto o anemômetro de
fio quente possui uma grande sensitividade com relação à direção do fluxo.
1.4.11.5 Precauções a serem tomadas no uso de anemômetros de elementos aquecidos
A principal característica do sensor de esfera aquecida é ter reduzida a
sensitividade à direção do fluxo, exceto para um pequeno ângulo sólido ao redor do
suporte do sensor (Figura 1.31). O anemômetro de fio quente tem uma alta sensitividade
à direção do fluxo de ar (Figura 1.32).
Figura 1.31 - Efeito da direção do fluxo do ar em um anemômetro de bulbo quente.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
65
Figura 1.32 - Efeito da direção do fluxo de ar em um anemômetro de fio quente.
1.4.12 Anexo F: Medição da temperatura superficial
1.4.12.1 Introdução
A temperatura superficial é utilizada para avaliar as trocas radiativas entre o
corpo humano por meio da temperatura radiante média ou da temperatura radiante
plana. É também utilizada para avaliar o efeito do contato direto entre o corpo e uma
superfície dada. Os instrumentos para a medição da temperatura superficial são:
Termômetros de contato (resistores, termopares);
Sensores infravermelhos.
1.4.12.2 Termômetros de contato
Consiste em um sensor de temperatura que esteja em contato com a superfície
que se deseja avaliar. É importante que a troca de calor entre o sensor e a superfície seja
significativamente superior à troca de calor entre o sensor e o ambiente, e para tal é
desejável que seja grande a área de contato entre o sensor e a superfície e se isole o
sensor com relação ao ambiente.
O contato do sensor com a superfície alterará as trocas de calor entre a superfície
e o ambiente, e isso levará a falsos resultados de medição especialmente em superfícies
com baixa condutividade térmica.
1.4.12.3 Radiômetros infravermelhos
Também chamados de sensores remotos de temperatura, permitem uma medição
sem o contato com a superfície. Uma medição acurada da temperatura superficial requer
conhecimento da emissão de ondas longas do objeto e o campo radiativo ao redor do
objeto. Uma temperatura de referência é necessária para fazer medições de
temperaturas superficiais absolutas. A resolução da temperatura dos radiômetros
diminui com o decréscimo da temperatura do objeto.
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
66
1.5 ASHRAE STANDARD 55/2010
A ASHRAE Standard 55 é uma norma americana (American Society of Heating,
Refrigerating and Air Conditioning Engineers) que especifica as condições ambientais
térmicas aceitáveis em espaços internos, e se diferencia da ISO 7730 (2005) nos
métodos de avaliação de conforto térmico e limites por eles estipulados. Sua última
versão foi publicada em 2013, onde são apresentados três métodos diferentes para a
avaliação:
Método gráfico: aplicável em espaços que atendam ao escopoda norma, onde os
ocupantes apresentam atividade metabólica entre 1,0 e 1,3 met, isolamento da
roupa entre 0,5 e 1,0 clo, e a velocidade média do ar não ultrapasse 0,20 m/s.
Para ambientes com velocidade do ar superiores à este limite, a norma apresenta
outro gráfico com uma correção nos valores de temperatura operativa interna;
Método Analítico: aplicável em espaços que atendam ao escopo da norma, onde
os ocupantes apresentam atividade metabólica entre 1,0 e 2,0 met e a velocidade
média do ar não ultrapasse 0,20 m/s. Neste método são fornecidas as diretrizes e
método para cálculo dos índices PMV e PPD.
Método para avaliação em ambientes ventilados naturalmente e controlados pelo
usuário: aplicável em espaços onde não existe condicionamento mecânico, e nem
sistema de aquecimento artificial. Neste método, a atividade metabólica dos
ocupantes se restringe ao intervalo entre 1,0 e 1,3 met, e os ocupantes devem ser
livres para adaptar a sua vestimenta em um intervalo que varia entre 0,5 e 1,0 clo.
Neste método, a temperatura média prevalecente do ar externos deve estar entre
10°C e 33,5°C, sendo que o limite superior da zona de conforto térmico pode ser
alterado conforme a velocidade do ar.
A norma conta com treze apêndices: apêndice normativo A (método para
determinação da temperatura operativa), apêndice normativo B (programa
computacional para o cálculo do PMV e PPD), apêndice informativo C (condições que
proporcionam conforto térmico) apêndice informativo D (programa computacional para
o cálculo do PMV/PPD), apêndice informativo E (isolamento da vestimenta), apêndice
informatio F (métodos analítico e gráfico para determinação da zona de conforto
térmico), apêndice informativo G (procedimentos para avaliação do efeito de
resfriamente causado pelas altas velocidades do ar a partir do índice SET), apêndice
informativo H (desconforto local e variações no tempo), apêndice informativo I (espaços
ventilados naturalmente controlados pelos usuários), apêndice informativo J (espaços
ventilados naturalmente controlados pelos ocupantes), apêndice informativo K
(medições, experimentos de campo e avaliação de conforto térmico em edificações
existentes), apêndice informativo L (bibliografia e referencias informativas) e apêndice
informativo M (descrição das addendas).
1.6 NORMAS DE CONFORTO TÉRMICO NO BRASIL
Atualmente no Brasil são encontradas algumas normas que discorrem a respeito
do conforto térmico. São elas as normas de segurança e saúde do Ministério do
Trabalho: NR 15, anexo 3 – limites de tolerância de exposição ao calor (descrita no item
ECV 4200 l ARQ1303 Conforto Térmico
67
2.6 desta apostila); e a NR 17 – Ergonomia; Além destas duas, existe ainda a parte 2 da
NBR 16401 (2008), que apresenta condições de conforto térmico em ambientes
climatizados artificialmente, e está sendo revisada para a integração do projeto de
norma brasileira de conforto térmico publicado em
(http://www.labeee.ufsc.br/node/406), e disponibilizado na sua forma atual no final
desta apostila.
A NR 17 publicada em 1990 apresenta superficialmente as condições térmicas
aceitáveis para ambientes de trabalho internos, definindo limites de temperatura efetiva
entre 20 e 23 °C, com velocidade do ar não superior a 0,75 m/s e umidade relativa do ar
acima de 40%. A norma para o projeto de sistemas HVAC publicada em 2008 é mais
detalhada, e tem como base o ASHRAE Handbook Fundamentals de 2005. O documento
define condições internas de conforto térmico para o verão, com a temperatura
operativa variando de 22,5 a 25,5 °C com 65% de umidade do ar e 23 a 26 °C com
umidade de 35%. Tais valores têm como base um clo de 0,5 e velocidade do ar inferior a
0,2 m/s para sistemas normais de distribuição do ar, e inferior a 0,25 m/s para a
ventilação de deslocamento. No inverno, a temperatura operativa pode variar entre 21 e
23,5 °C com umidade de 60% e 21,5 a 24 °C com umidade em 30%. Tais valores têm
como base um clo de 0,9 e velocidade do ar inferior a 0,15 m/s para sistemas normais de
distribuição do ar, e abaixo de 0,2 m/s para ventilação de deslocamento. Nesta norma,
tais limites podem ser incrementados em 1,4 K/met nos ambientes internos onde as
pessoas desenvolvem atividades com taxas metabólicas acima do nível sedentário.
Alterações na vestimenta (clo) também resultam em 0,6 K/0,1 clo. A velocidade do ar
pode ser utilizada para compensar a temperatura, considerando um aumento de 3K para
velocidades de até 0,8 m/s, quando o controle local é disponibilizado. Esta norma
também considera os limites de temperatura relacionados ao desconforto térmico local
apresentado pela ISO 7730 e ASHRAE 55.
A ausência de normas brasileiras atualizadas e adequadas ao nosso clima e
padrão dos novos edifícios impulsionou o desenvolvimento de um novo projeto de
norma brasileira, publicado por Lamberts et al. (2013) e disponível para download no
site do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (Labeee -
http://www.labeee.ufsc.br/node/406). Tal documento foi desenvolvido com base na
norma ASHRAE 55 (2010) e suas adendas, apresentando algumas mudanças estruturais
e complementações, que visam a melhor compreensão, organização dos métodos de
avaliação e procedimentos complementares. A proposta para a nova norma brasileira de
Conforto Térmico pode ser encontrada no Anexo 1 desta apostila.
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
68
2 ESTRESSE (STRESS) TÉRMICO.
2.1 INTRODUÇÃO
O “stress” é uma expressão derivada da língua inglesa, que tem por definição: “A
ação inespecífica dos agentes e influências nocivas (frio ou calor excessivos, infecção,
intoxicação, emoções violentas tais como inveja, ódio, medo etc.), que causam reações
típicas do organismo, tais como síndrome de alerta e síndrome de adaptação”. - Dicionário
Brasileiro da Língua Portuguesa, Encyclopaedia Britannica do Brasil, 1975.
O stress térmico pode ser considerado como o estado psicofisiológico a que está
submetida uma pessoa, quando exposta a situações ambientais extremas de frio ou
calor.
O ser humano no desempenho de suas atividades, quando submetido a condições
de stress térmico, tem entre outros sintomas, a debilitação do estado geral de saúde,
alterações das reações psicossensoriais e a queda da capacidade de produção. Em vista
disso, é fundamental o conhecimento a respeito das condições ambientais que possam
levar a esse estado, bem como se observar o tipo de trabalho e o tempo de exposição do
homem a tal situação.
Os estudos atuais acerca do stress térmico, bem como os mecanismos de sua
determinação e ações preventivas e corretivas, encontram-se subdivididos em 2 grandes
grupos de acordo com o tipo de ambiente que se está analisando, divididos em:
Ambientes Quentes - Stress por calor; e Ambientes Frios - Stress por frio.
2.2 AMBIENTES QUENTES
Esses ambientes são caracterizados por condições ambientais que levam a
ocorrência de stress por calor. Vários estudos e pesquisas têm sido feitas para estudar
essas condições, bem como para fixar um índice aceitável que caracterize esses
ambientes de trabalho ou essas situações particulares. Os principais índices existentes
para essa caracterização conforme Auliciems e Szokolay (1997) são:
a) Relação de aceitação térmica (TAR) - Plummer, 1945;
b) Taxa de suor estimada para 4 horas (P4SR) - McArdle, 1947;
c) Índice de stress por calor (HSI) - Belding e Hatch, 1955;
d) Índice de bulbo úmido e temperatura de globo (WBGT) - Yaglou e Minard, 1957;
e) Índice de tensão térmica (TSI) - Lee, 1958;
f) Índice relativo de tensão (RSI) - Lee e Henschel, 1963;
g) Índice de stress térmico ou taxa requeridade suor (ITS) - Givoni, 1963.
Devido à consistência e maior ou menor aceitação dos índices citados, 2 merecem
estudos mais aprofundados, pois são referências normativas para a avaliação e
determinação de stress térmico. São eles: “Índice de bulbo úmido e temperatura de
globo (WBGT ou IBUTG em português)” e o “Índice de stress térmico” atualmente mais
conhecido como “taxa requerida de suor (SWreq)”.
Além desses índices, o estado de stress ou de tensão térmica também pode ser
determinado por medições fisiológicas do corpo humano.
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
69
2.3 AMBIENTES FRIOS
Assim como visto no item anterior para o caso de ambientes quentes, os
ambientes considerados frios são aqueles caracterizados por condições ambientais que
levam à condição de stress por frio. Embora em número bem mais reduzido que no caso
de ambientes quentes, esses ambientes e seus efeitos sobre o homem também se
encontram estudados, sendo que o principal índice para determinar a situação de stress
térmico por frio é conhecido por “índice de isolamento requerido de vestimentas (IREQ)”,
desenvolvido por Holmer em 1984.
2.4 NORMAS DE REFERÊNCIA
Tanto os ambientes quentes, como os frios, que causem danos à saúde do
trabalhador, foram objeto de estudos e pesquisas com o intuito de se padronizar a
obtenção dos índices de estresse térmico bem como os procedimentos necessários a se
adotar durante a verificação de tal situação. A normatização existente engloba ambos os
ambientes, sendo que as 5 Normas mais conhecidas e utilizadas são as seguintes:
ISO 7243/1989 - Ambientes quentes - Estimativa do stress por calor em
trabalhadores, baseado no índice IBUTG (Índice de bulbo úmido e temperatura de globo):
Fornece um método que pode ser facilmente utilizado em ambientes industriais,
utilizando-se o índice IBUTG, e permite um rápido diagnóstico. Aplica-se para a
avaliação do efeito médio do calor sobre o homem durante um período representativo
de sua atividade, mas não se aplica para a avaliação do stress verificado durante
períodos muito curtos, nem para a avaliação de stress por calor próximo das zonas de
conforto térmico.
NR -15 - ANEXO 3 - MT/1978 - Limites de tolerância para exposição ao calor.
Esta Norma regulamentadora do Ministério do Trabalho do Brasil fixa os limites
máximos de tempo a que um trabalhador pode ficar exposto, a uma condição de stress
por calor, no desempenho de sua atividade, utilizando também o índice IBUTG.
Relaciona a atividade desempenhada no posto de trabalho com os ciclos de
trabalho/descanso em função dos valores máximos de referência do IBUTG tabelados.
Versão Antiga:
ISO 7933/1989 - Ambientes quentes - Determinação analítica e interpretação do
stress térmico, utilizando o cálculo da taxa requerida de suor.
Esta Norma Internacional especifica um método de avaliação e interpretação do
stress térmico a que está sujeita uma pessoa em um ambiente quente através do índice
da taxa requerida de suor (SWreq). Descreve um método para o cálculo do balanço
térmico, bem como para o cálculo da taxa de suor requerida pelo corpo para manter esse
balanço em equilíbrio.
Versão Atual: Título original:
ISO 7933/2004 – Analytical Determination and interpretation of heat stress using
calculation of the predicted heat strain.
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
70
Versão Antiga:
ISO 9886/1992 - Avaliação da tensão térmica, através de medições fisiológicas.
Esta Norma Internacional descreve os métodos para medição e interpretação de
dados fisiológicos de pessoas sujeitas a ambientes termicamente desfavoráveis. Os
parâmetros fisiológicos a serem medidos e interpretados em conformidade com os
preceitos dessa norma são: temperatura interna do corpo, temperatura da pele, taxa
cardíaca e perda de massa corporal. A Norma fornece também os limites aceitáveis das
respectivas variáveis tanto em ambientes quentes, como nos frios.
Versão Atual: Título original:
ISO 9886/2004 – Evaluation of thermal strain by physiological measurements.
Versão Antiga:
ISO/TR 11079/1993 - Avaliação de ambientes frios - Determinação do isolamento
requerido das vestimentas (IREQ).
Propõe métodos e estratégias para se verificar o stress térmico associado à
permanência em ambientes frios através da utilização do índice IREQ. Os métodos
aplicam-se a casos de exposição contínua, intermitente ou ocasional em ambientes de
trabalho tanto externos como internos.
Versão Atual: Título original:
ISO/TR 11079/2007 – Determination and interpretation of cold stress when using
required clothing insulation (IREQ) and local cooling effects.
Devido aos objetivos dos estudos aqui tratados, não será entrado em maiores
detalhes na avaliação de tensão térmica através de medições fisiológicas. Também não
será tratada a determinação do stress térmico utilizando a taxa requerida de suor. Os
preceitos das demais Normas citadas serão melhores detalhados nos capítulos a seguir.
2.5 ISO 7243/1989 - AMBIENTES QUENTES - ESTIMATIVA DO STRESS POR CALOR
SOBRE O TRABALHADOR, BASEADO NO IBUTG - (BULBO ÚMIDO E
TEMPERATURA DE GLOBO)
Este método se aplica para a avaliação do efeito médio do calor sobre o homem
durante um período representativo de sua atividade, porém não se aplica para a
avaliação do stress por calor ocorrido durante períodos muito curtos, nem na avaliação
próximo à zona de conforto.
2.5.1 Princípios gerais
O stress por calor é dependente da produção interna de calor do corpo pela
atividade física e das características ambientais do local do trabalho que permitam a
troca de calor entre o corpo e a atmosfera. Dessa maneira, o stress térmico depende:
a) Carga térmica interna do organismo;
b) Características ambientais.
A carga térmica interna do organismo é o resultado da produção da energia
metabólica causada pela atividade. As características ambientais são as referentes à
temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade absoluta do
ar. A influência dessas características ambientais básicas pode ser estimada através de
medições de parâmetros ambientais derivados, os quais são considerados funções das
características físicas do ambiente considerado.
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
71
O índice IBUTG é determinado pelo conhecimento de dois parâmetros ambientais
derivados, a temperatura do bulbo úmido ventilado naturalmente (tbn) e a temperatura
de globo (tg). Em algumas avaliações onde se tenha a presença da radiação solar é
necessário também o conhecimento da temperatura do ar (tbs ou ta).
O IBUTG pode então ser calculado, de acordo com as seguintes expressões:
1) Ambientes internos ou externos sem radiação direta do sol:
𝑰𝑩𝑼𝑻𝑮 = 𝟎, 𝟕𝒕𝒃𝒏 + 𝟎, 𝟑𝒕𝒈
[Equação 58]
2) Ambientes externos com radiação solar direta:
𝑰𝑩𝑼𝑻𝑮 = 𝟎, 𝟕𝒕𝒃𝒏 + 𝟎, 𝟐𝒕𝒈 + 𝟎, 𝟏𝒕𝒂
[Equação 59]
Os cálculos dos valores médios levam em conta as variações espaciais e
temporais dos parâmetros considerados. Os dados coletados e calculados são então
comparados com valores de referência existentes e quando necessário, caso os valores
encontrados estejam fora dos limites recomendados, deve-se:
a) Reduzir diretamente o índice no local do trabalho através de métodos
apropriados;
b) Executar análises mais detalhadas de stress térmico utilizando outros
métodos, que embora sejam mais elaborados, são mais complexos e de difícil
aplicação na prática.
Os valores de referência citados correspondemaos níveis de exposição através
dos quais, em determinadas condições especificadas e tabeladas, qualquer pessoa possa
ficar exposta sem qualquer prejuízo à sua saúde, excluindo-se os casos onde se
verifiquem a ocorrência de condições patológicas pré-existentes. Esses níveis ou valores
de referência devem, contudo, respeitar outros limites que possam ser fixados por
outras importantes razões, como alterações as psicossensoriais, que podem causar
acidentes de trabalho.
2.5.2 Medições das características ambientais
As características ambientais, bem como as características dos instrumentos de
medição utilizados para tal, devem seguir os preceitos da ISO/DIS 7726/96.
2.5.2.1 Medições dos parâmetros derivados (tbn e tg)
A temperatura de bulbo úmido com ventilação natural (tbn) é a temperatura
fornecida por um sensor de temperatura coberto por um pavio molhado e ventilado
naturalmente. É, portanto, diferente da temperatura termodinâmica ou de bulbo úmido
(tbu) determinada com psicrômetro, utilizada para a obtenção da umidade relativa do ar.
A temperatura de globo (tg) é a temperatura indicada por um sensor de
temperatura localizada no centro de um globo.
As características do sensor de temperatura de bulbo úmido ventilado
naturalmente são:
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
72
1) Formato cilíndrico da parte sensível do sensor;
2) Diâmetro externo da parte sensível do sensor: 6 mm 1 mm;
3) Comprimento do sensor: 30 mm 5 mm;
4) Faixa de medição: 5°C a 40°C;
5) Precisão de medição: 0,5°C;
6) Toda a parte sensível do sensor deve ser coberto com um pavio branco, ou por
material altamente absorvente de água (algodão por exemplo);
7) O suporte do sensor deve ter 6 mm, e 20 mm de seu comprimento deve estar
coberto pelo pavio, para reduzir o efeito da condução de calor do suporte ao
sensor;
8) O pavio deve ser colocado no sensor como uma manga e fixado sobre ele com
precisão;
9) O pavio deve estar limpo, sem detritos;
10) A parte inferior do pavio deve estar imerso em um reservatório com água
destilada. O comprimento livre do pavio no ar deve ser de 20 mm a 30 mm.
11) O reservatório de água deve ser tal que não permita um aquecimento da água
por radiação do ambiente.
As características do sensor de temperatura de globo são:
1) Diâmetro do globo: 150 mm;
2) Emissividade média do globo: 0,95 (globo pintado de preto);
3) Espessura do material do globo: O mais fino possível;
4) Faixa de medição: 20°C a 120°C;
5) Precisão de medição: Para a faixa de 20 a 50°C: 0,5°C. De 50 a 120°C: 1°C
Observação: Outros dispositivos de medição que após calibração nas faixas
especificadas forneçam resultados com a mesma precisão poderão ser utilizados.
2.5.2.2 Medição do parâmetro básico (ta)
O sensor de temperatura do ar deve possuir um dispositivo de proteção contra a
radiação que não impeça a circulação do ar a seu redor. A faixa de medição da
temperatura do ar deve ser de 10°C a 60°C e sua precisão deve ser de 1°C.
2.5.3 Medição ou estimativa da taxa metabólica
Como a quantidade de calor produzida pelo organismo é um dos elementos de
avaliação de stress térmico, é essencial sua determinação.
A energia metabólica, ou seja, a quantidade de energia consumida pelo corpo
para o desempenho das atividades é uma boa estimativa para a maioria das situações de
trabalho. A taxa metabólica, de acordo com a ISO 8996/90, pode assim ser determinada:
1) Pelo consumo de oxigênio do trabalhador;
2) Pela estimativa da taxa através de tabelas de referência, em função da
atividade.
Para a avaliação de stress térmico pelo índice IBUTG, a utilização das tabelas
padronizadas é suficiente. Na ausência de tabelas de referência mais precisas, a
classificação das atividades podem ser feitas em 5 classes principais, que são: descanso,
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
73
baixa taxa metabólica, moderada taxa metabólica, alta taxa metabólica e taxa metabólica
muito alta. A Tabela 2.1 apresenta essa classificação, e os valores apresentados são
referentes a execução de atividades contínuas.
2.5.4 Especificações das medições
2.5.4.1 Medições em ambientes heterogêneos
Em casos de ambientes heterogêneos, medições classe S, conforme ISO 7726/96,
(ver item 1.4 desta apostila), propícios a ocorrência de stress térmico, onde não exista a
constância de valores dos parâmetros no espaço ao redor da pessoa, o índice IBUTG
deve ser determinado em 3 posições diferentes, representando a altura da cabeça,
abdômen e tornozelos da pessoa com relação ao nível do piso. Assim sendo, as medições
devem ser efetuadas e o IBUTG deve ser determinado:
1) Para pessoas em pé: a 0,1 m do piso, a 1,1 m do piso e a 1,7 m do piso.
2) Para pessoas sentadas: a 0,1 m do piso, a 0,6 m do piso e a 1,1 m do piso.
O IBUTG médio é então calculado pela seguinte expressão ponderada:
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺 =
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑐𝑎𝑏𝑒ç𝑎 + (2. 𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑎𝑏𝑑𝑜𝑚𝑒𝑛) + 𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜𝑧𝑒𝑙𝑜
4
[Equação 60]
Em casos de pequena heterogeneidade ( 5%), pode ser feita apenas 1 medição,
ao nível do abdome da pessoa e levando-se em consideração se ela se encontra sentada
ou em de pé. Em ambientes onde a heterogeneidade é superior a 5% pode ser executada
apenas 1 medição no nível onde o stress por calor seja mais acentuado. Esse
procedimento leva a uma superestimação do estado de stress, sendo que esse fato deve
ser apontado no relatório final de avaliação.
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74
Tabela 2.1 - Classificação dos níveis de taxa metabólica. (Tabela 1 da ISO 7243/89)
Faixas de taxas metabólicas,
M
Classe
Relativos à
unidade de
área da pele
(W/m2)
Relativo à
uma área da
pele de 1,8m2
(W)
Valores a serem utilizados
para taxa metabólica media
W/m2 W
Exemplos
0
Descanso
M65
M117
65
117
Descanso ou
repouso
1
Baixa taxa
metabólica
65<M130
117<M234
100
180
Sentado: leve
atividade
manual,
trabalho com
mãos e braços,
trabalho com
braços e pernas.
De pé: Em
bancadas leve,
caminhando
levemente
3,5km/h
2
Moderada
taxa
metabólica
130<M200
234<M360
165
297
De pé,
moderado
trabalho de
mão e braços,
braços e pernas,
caminhar de 3,5
a 5,5 km/h
3
Alta taxa
metabólica
200<M260
360<M468
230
414
Trabalho
intenso de
braços e tronco,
caminhar de 5,5
a 7 km/h, puxar
e empurrar
cargas
4
Muito alta
taxa
metabólica
M>260
M>468
290
522
Atividade muito
intensa. Correr
e caminhar a
mais de 7 km/h
2.5.4.2 No caso de variações temporais das variáveis
Em casos onde as variáveis de influência no stress variem temporalmente é
necessário se executar várias medições no período de 1 hora, levando-se em
consideração as variações dos valores e suas respectivas durações, sendo então
determinado um valor médio para o parâmetro através da seguinte expressão de
ponderação:
�̅� =
𝑝1. 𝑡1 + 𝑝2. 𝑡2+. . . +𝑝𝑛. 𝑡𝑛
𝑡1 + 𝑡2+. . . +𝑡𝑛
[Equação 61]
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75
onde:
p1,p2,pn = parâmetro que se esteja medindo, podendo ser: tbn, tg, M ou IBUTG;
t1,t2,tn = período de ocorrência do valor do parâmetro, sendo: t1+t2+...+tn = 1.
O número de medições dentro do intervalo de 1 hora é função da velocidade de
variação do valor dos parâmetros, bem como das características de resposta do sensor.
2.5.4.3 Medição do valor médio da taxa metabólica
Em casos onde não houver variação da taxa metabólica o seu valor médio é
retirado diretamente da Tabela 2.1. Quando houver variação da atividade no tempo
deve-se executar a ponderação temporal apresentada no item 2.5.4.2 .
2.5.5 Período e duração das medições
2.5.5.1 Período das medições
Como o IBUTG representa o stress por calor que o trabalhador está sujeito na
hora em que foi realizada a medição, é recomendado que esta seja realizada geralmente
no período quente do verão, no meio do dia ou quando estiver em operação algum
equipamento gerador de calor. Essas situações levam a resultados importantes
concernentes a IBUTG máximo em períodos críticos.
2.5.5.2 Duração das medições
A duração de cada medição depende principalmente das características físicas e
do tempo de resposta dos sensores utilizados (para maiores detalhes consultar ISO
7726), principalmente com relação ao sensor do termômetro de globo. Pode ser
executada apenas 1 medição para a obtenção dos parâmetros, porém no caso de
ocorrência de variações temporais dos mesmos, deve-se seguir o especificado no item
2.5.4.2.
2.5.6 Valores de referência
Os valores de referência para o IBUTG em função da atividade desempenhada
encontram-se na Tabela 2.2. Caso esses valores sejam excedidos, deve-se:
1) Ou reduzir diretamente o stress por calor no posto de trabalho através de
métodos apropriados, como controle do ambiente, do nível de atividade, do tempo de
permanência no ambiente ou utilizando-se proteção individual;
2) Ou executar outras análises mais detalhadas de stress por calor de acordo
com métodos mais sofisticados a fim de se verificar com maior confiabilidade a
existência ou não da situação de stress.
Os valores constantes da Tabela 2.2 supõem um indivíduo vestido normalmente
(Icl=0,6 clo), apto para o desempenho das atividades e gozando de boa saúde. Se a
vestimenta utilizada não estiver de acordo com o descrito acima, os valores de
referência podem ser alterados, levando-se em conta as propriedades especiais das
vestimentas e do ambiente analisado. Em geral, a utilização de vestimentas
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
76
impermeáveis ao vapor de água requer uma diminuição dos valores de referência,
enquanto a utilização de vestimentas reflexivas, de baixa emissividade, pode permitir
um aumento destes. É recomendada no caso de dúvidas, a consulta a um especialista.
Caso a determinação da atividade não seja possível com precisão, recomenda-se
utilizar a de taxa metabólica mais alta e se necessário, utilizar a de classe 4.
Tabela 2.2 - Valores de referência, em função da atividade desempenhada. (Tabela A.1 da ISO 7243/89)
Taxa metabólica Valores de referência de IBUTG
Classe de
taxa
metabólica
Relativa a unid
área
(W/m2)
Taxa total
(W)
Pessoas
aclimatadas
ao calor (ºC)
Pessoas não
aclimatadas
ao calor (ºC)
0 M65 M117 33 32
1 65<M130 117<M234 30 29
2 130<M200 234<M360 28 26
3
200<M260
360<M468
Sem
mov. de
ar
sensível
25
Com
mov. de
ar
sensível
26
Sem
mov. de
ar
sensível
22
Com mov.
de ar
sensível
23
4 M>260 M>468 23 25 18 20
A Figura 2.1 fornece alguns valores de referência estabelecidos para ciclos de
trabalho/descanso. O gráfico dessa figura foi elaborado considerando-se que o local de
descanso apresenta um índice de IBUTG igual ou muito próximo do IBUTG do posto de
trabalho.
Devido à capacidade de adaptação fisiológica do organismo, uma pessoa que se
encontra aclimatada com as condições ambientais, apresenta menos tensões ou
disfunções fisiológicas do que uma pessoa que não se encontra aclimatada. Essa
aclimatação pode ser efetuada artificialmente, através de exposições controladas a
câmaras climatizadas ou naturalmente, aumentando-se gradativamente a exposição do
indivíduo ao posto de trabalho até que suas reações sejam similares as dos
trabalhadores aclimatados. O aumento de duração do trabalho de situação de não
aclimatação para aclimatação deve ser feito gradualmente, num período superior a 7
dias.
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77
20
25
30
35
50 100 150 200 250 300
Atividades (W/m2)
IB
UT
G
(ºC
) Trabalho contínuo
75%trabalho,25%descanso
50%trabalho,50%descanso
25%trabalho,75%descanso
Figura 2.2 - Curvas de valores de referência de IBUTG, para vários ciclos de trabalho/descanso. (Figura
B.1 da ISO 7243/89).
2.5.7 Relatório final de avaliação
O relatório final de avaliação do stress por calor, utilizando-se o índice IBUTG,
deve apresentar os seguintes dados:
1) Local onde foi efetuada a avaliação (fábrica, escola, escritório, etc);
2) Período no qual foi feita a avaliação (dia, mês, ano, horário);
3) Condições meteorológicas externas (Temperatura, Umidade Relativa, Céu,
Ventos);
4) Especialista ou profissional responsável pela avaliação;
5) Resultados detalhados das medições e estimativas dos parâmetros de
referência;
6) Valor médio do IBUTG encontrado e sua comparação com os valores de
referência.
2.5.8 Exemplo de aplicação
Analisar a situação de stress térmico da seguinte condição industrial:
M = 2,4 met; Icl = 0,7 clo; tbs = 45,58°C; tbn = 34,60°C; tbu = 33,32°C; tg = 49,81°C;
va = 0,67 m/s; pa = 101 kPa (Pressão atmosférica).
1º Passo: Atividade metabólica
M = 2,4 met, mas como 1 met = 58,20 W/m2 M = 140 W/m2
De acordo com a tabela anterior, essa atividade é classificada como moderada atividade
metabólica, classe 2.
2º Passo: Cálculo do IBUTG.
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78
IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg = 0,7. 34,60 + 0,3 . 49,81 IBUTG = 39,16 °C
3º Passo: Comparação do IBUTG calculado, com o IBUTG de referência:
De acordo com a tabela anterior, para pessoas aclimatadas com atividade metabólica de
classe 2, o valor do IBUTG de referência é de 28°C, logo, o IBUTG calculado é bem
superior ao valor de referência.
4º Passo: Análise da situação de trabalho.
De acordo com a Figura 2.2, o IBUTG máximo para trabalho contínuo com uma atividade
metabólica de 140W/m2 é de aproximadamente 29,50°C, e para regime intermitente
com 25% de trabalho e 75% de descanso por hora, o IBUTG máximo é de 32,50°C (Para
descanso no próprio local de trabalho). Dessa forma, não é permitido o trabalho nessas
condições sem precauções especiais.
2.6 NR 15 - ANEXO 3 - LIMITES DE TOLERÂNCIA DE EXPOSIÇÃO AO CALOR
A Norma Regulamentadora NR 15 do Ministério do Trabalho do Brasil, fixa os
limites aos quais os trabalhadores podem ficar expostos a ambientes quentes no
desempenho de suas atividades. Assim como a ISO 7243, essa Norma também se baseia
no índice do IBUTG para a avaliação da situação do stress térmico, porém difere da
primeira principalmente com relação ao que se deve fazer quando os valores de
referência são ultrapassados, pois nesta Norma, a maior preocupação é com relação ao
tempo de exposição no desempenho das atividades e assim sendo, a Norma fixa os
limites permitidos para a duração do trabalho levando-se em consideraçãoo ciclo
trabalho/descanso. A NR 15 também prevê a situação onde o descanso seja efetuado em
locais diferentes daqueles onde o trabalho é efetuado, com valores de IBUTG diferentes
para os locais de trabalho e descanso.
Sugere-se que para estudos e avaliações de stress térmico pelo método do índice
do IBUTG onde se deseje apresentar resultados e conclusões mais completos, deve-se
levar em conta os dizeres da NR 15 bem como da ISO 7243, muito embora a legislação
brasileira permita estudos e laudos baseados apenas nos preceitos da NR 15.
Os principais dizeres da NR 15 encontram-se transcritos abaixo:
1) A exposição ao calor deve ser avaliada através do “Índice de Bulbo Úmido -
Termômetro de Globo” (IBUTG), definido pelas equações que se seguem:
Ambientes internos sem carga solar:
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺 = 0,7𝑡𝑏𝑛 + 0,3𝑡𝑔
[Equação 62]
Ambientes externos com carga solar:
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺 = 0,7𝑡𝑏𝑛 + 0,1 𝑡𝑏𝑠 + 0,2 𝑡𝑔
[Equação 63]
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
79
onde:
tbn = temperatura de bulbo úmido natural;
tg = temperatura de globo;
tbs = temperatura de bulbo seco.
2) Os aparelhos a serem utilizados nessa avaliação são: termômetro de bulbo
úmido natural (sem ventilação), termômetro de globo e termômetro de mercúrio
comum.
3) As medições devem ser efetuadas no local onde permanece o trabalhador, à
altura da região do corpo mais atingida.
2.6.1 Limites de tolerância para exposição ao calor em regime de trabalho
intermitente com períodos de descanso no próprio local de prestação de
serviço
1) Em função do índice obtido pelas equações acima, o regime de trabalho
intermitente será definido conforme Tabela 2.3.
Tabela 2.3 - Valores de referência para o índice IBUTG, em função da atividade e do ciclo
trabalho/descanso. (Quadro 1 da NR-15)
Regime de trabalho Tipo de atividade
intermitente (por
hora)
Leve Moderada Pesada
Trabalho contínuo até 30,00 até 26,7 até 25,0
45 minutos de
trabalho
15 minutos
descanso
30,1 a 30,6
26,8 a 28,0
25,1 a 25,9
30 minutos de
trabalho
30 minutos
descanso
30,7 a 31,4
28,1 a 29,4
26,0 a 27,9
15 minutos de
trabalho
45 minutos
descanso
31,5 a 32,2
29,5 a 31,1
28,0 a 30,0
Trabalho não
permitido sem
medidas de
controle adotadas
acima de 32,2
acima de 31,1
acima de 30,0
2) Os períodos de descanso serão considerados tempo de serviço para todos os
efeitos legais
3) A determinação do tipo de atividade (leve, moderada ou pesada) está de
acordo com o apresentado na Tabela 2.4.
ARQ 1303 l ECV 4200 Stress Térmico
80
Tabela 2.4 - Taxas de metabolismo por tipo de atividade. (Quadro 3 da NR-15)
Tipo de atividade M (kcal/h) M (W)
SENTADO, EM REPOUSO. 100 117
Trabalho leve:
Sentado. Movimentos moderados de braços e tronco
(datilografia)
Sentado. Movimento moderado de braços e pernas
(dirigir)
De pé. Trabalho leve em máquina, principalmente com os
braços
125
150
150
146
175
175
Trabalho moderado:
Sentado. Movimentos vigorosos de braços e pernas
De pé. Trabalho leve em máquina, com algum movimento
De pé. Trabalho moderado em máquina, com algum
movimento
Em movimento. Trabalho moderado de levantar ou
empurrar
180
175
220
300
210
204
257
350
Trabalho pesado:
Trabalho intermitente de levantar, arrastar ou empurrar
pesos
Trabalho fatigante
440
550
513
642
2.6.2 Limites de tolerância para exposição ao calor em regime de trabalho
intermitente, com período de descanso em outro local (local de descanso).
1) Para os fins desse item, considera-se como local de descanso, ambiente
termicamente mais ameno, com o trabalhador em repouso ou exercendo
atividade leve.
2) Os limites de tolerância são dados segundo a Tabela 2.5.
Tabela 2.5 - Valores de referência máximos de IBUTG em função da taxa metabólica média.
(Quadro 2 da NR-15)
Atividade, M (kcal/h) Atividade, M (W) IBUTG máximo
175
200
250
300
350
400
450
500
204
233
292
350
408
467
525
583
30,5
30,0
28,5
27,5
26,5
26,0
25,5
25,0
A taxa de metabolismo média ponderada (M) para uma hora é determinada pela
seguinte expressão ponderada:
𝑀 =
𝑀𝑡 . 𝑇𝑡 + 𝑀𝑑 . 𝑇𝑑
60
[Equação 64]
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onde:
Mt = Taxa de metabolismo no local do trabalho;
Tt = soma dos tempos, em minutos que se permanece no local do trabalho;
Md = Taxa de metabolismo no local de descanso;
Td = soma dos tempos, em minutos, em que se permanece no local de descanso.
Dessa maneira o IBUTGM é o valor IBUTG médio ponderado para uma hora
determinado pela seguinte expressão:
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑀 =
𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑡. 𝑇𝑡 + 𝐼𝐵𝑈𝑇𝐺𝑑. 𝑇𝑑
60
[Equação 65]
onde:
IBUTGt = valor do IBUTG no local do trabalho;
IBUTGd = valor do IBUTG no local de descanso;
Tt e Td = tempos como anteriormente definidos os quais devem ser tomados no
período mais desfavorável do ciclo de trabalho, sendo Tt + Td = 60 minutos.
3) As taxas de metabolismo Mt e Md serão obtidas consultando-se a Tabela 2.5.
4) Os períodos de descanso serão considerados como tempo de serviço para
todos os efeitos legais.
2.6.3 Exemplo de aplicação
Analisar a situação de stress térmico pela NR -15 da mesma condição de trabalho do
item 2.5.8:
1º Passo: Atividade Metabólica:
M = 2,4 met, mas como 1 met = 58,2 W/m2, temos que M = 140 W/m2 a qual sendo
transformada para kcal/h (unidade utilizada indevidamente pela NR-15):
M=215 kcal/h
2º Passo: Cálculo do IBUTG:
IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg IBUTG = 39,16°C
3º Passo: Determinação da exposição máxima com regime trabalho e descanso no mesmo
local da atividade:
De acordo com a tabela anterior, o IBUTG de referência máximo é de 31,1°C para um
regime de trabalho de 45 minutos com 15 minutos de descanso no próprio local de
trabalho e assim sendo, não é permitido o trabalho sem adoção de adequadas medidas
de controle.
4º Passo: Determinação do regime de trabalho/descanso, sendo o local de descanso mais
ameno:
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Analisando a possibilidade: Local de descanso: M =100 kcal/h; tg = 24°C; tbn = 19°C; e
trabalho intermitente com 30 minutos de trabalho e 30 minutos de descanso por hora:
Atividade metabólica ponderada:
Mm = (215x30 + 100x30)/60 Mm = 157,50 kcal/h
Pela tabela anterior, o máximo IBUTG para essa atividade metabólica ponderada é de
30,5°C.
IBUTG do local de descanso é: IBUTGd = 19x0,7 + 24x0,3 IBUTGd = 20,50°C
IBUTG ponderado é: IBUTGm = (39,16x30 + 20,5x30)/60 IBUTGm = 29,83°C
5º Passo: Conclusões:
Para as condições no posto de trabalho considerado é possível a realização de trabalho
intermitente, com 30 minutos de trabalho e 30 minutos de descanso, desde que o local
de descanso seja bem mais ameno, com variáveis ambientais da ordem de:
tg = 24°C e tbn = 19°C.
83
3 LEITURA SUGERIDA
FANGER, O.P. Thermal comfort: analysis and applications in environmental engineering. Danish Technical
Press, Copenhagen, 244p, 1970.
FROTA, A.B; SCHIFFER, S.R. Manual de Conforto Térmico. São Paulo:Studio Nobel, 2001.
PARSONS, K.C. Human Thermal Environments. London: Taylor and Francis, 1993.
Energy and Buildings, Thermal Comfort. Vol. 34, 2002.
INNOVA, Thermal Comfort HandBook. http://pt.scribd.com/doc/26886870/HVAC-Handbook-Thermal-Comfort-
by-INNOVA
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
2009 ASHRAE Handbook—Fundamentals. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-
Conditioning Engineers, Inc.
ABNT/NBR 16401-2 (2010). Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários - Parte 2:
Parâmetros de conforto térmico. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2008.
ASHRAE 55 (2010). Thermal environmental conditions for human occupancy. American Society of Heating,
Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Atlanta, GA, 2010.
ISO Standard 7730 (2005). Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation
of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, Geneva International Standards Institution,
2005.
ISO Standard 7726 (1998). Ergonomics of the thermal environment - Instruments and methods for measuring
physical quantities. Geneva International Standards Institution, 1998.
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(IREQ). Geneva International Standards Institution, 1993.
Lamberts, R., Cândido, C., de Dear, R., De Vecchi, R. Towards a Brazilian Standard on Thermal Comfort.
Research Report, 2013. Disponível em: http://www.labeee.ufsc.br/node/406
NR 15. Anexo 3 - Limites de tolerância para exposição ao calor. Brasília/DF, BR: Ministério do trabalho, 1978.
NR 17. Ergonomia. Brasília/DF, BR: Ministério do Trabalho, 1990.
Olesen, B.W. Thermal Comfort, Bruel & Kjaer, Technical Review, No.2, p.3-41, 1982.
Auliciems, A., Szokolay, S.V. Thermal Comfort. The University of Queensland, Brisbane, Australia. 1997.
ABNT/CB-55
3º PROJETO REVISÃO ABNT NBR 16401-2
MAI 2014
NÃO TEM VALOR NORMATIVO 1/57
Instalações de ar-condicionado – Sistemas centrais e unitários
Parte 2: Parâmetros de conforto térmico
Central and unitary air conditioning systems Part 2: Thermal comfort
Prefácio
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas
Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de
Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas
por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo
parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras da Diretiva ABNT, Parte 2.
O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte:
Scope
The purpose of this standard is to specify the combinations of indoor thermal environment and personal
factors that results in acceptable conditions to a majority of the occupants in a particular environment.
The environmental variables mentioned in this part of standard are temperature, thermal radiation,
humidity and air speed; the personal variables are those of activity and clothing.
It is intended that all the criteria in this part of standard be applied together, since the indoor thermal
comfort is complex and affected by all the variables that are addressed.
This part of standard specify the indoor thermal conditions acceptable for healthy adults at atmospheric
pressure equivalent to altitudes up to 3000m in indoors spaces designed to human occupation
considering time periods greater than 15 minutes.
This part of standard does not address nonthermal factors as indoor air quality, acoustics, illumination or
other physical, chemical or biological criteria that may affect comfort or health. For specification of basic
criteria and minimum requirements to address acceptable air quality, see ABNT NBR 16401 – 3: Indoor
Air Quality.
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Introdução
Conforto térmico é a condição da mente que expressa satisfação com o ambiente térmico. Como
existem grandes variações fisiológicas e psicológicas de pessoa para pessoa, é muito difícil satisfazer a
todos em um mesmo ambiente. Por esse motivo, pode-se afirmar que as condições ambientais que
resultam em conforto térmico não são as mesmas para todos. Existe hoje um grande número de dados
medidos em laboratório e em campo que embasam estatisticamente a definição de condições nas quais
uma percentagem de ocupantes se sentirá termicamente confortável. Tais condições são apresentadas
nesta parte da norma.
Variáveis de conforto térmico: São 6 as principais variáveis que devem ser consideradas na definição de
conforto térmico. Existem outras variáveis que afetam o conforto em algumas circunstâncias, mas as
principais são:
1. Taxa metabólica;
2. Isolamento da vestimenta;
3. Temperatura do ar;
4. Temperatura radiante média;
5. Umidade do ar;
6. Velocidade do ar.
As duas primeiras são variáveis relativas aos ocupantes e as demais ao ambiente térmico.
Variação entre ocupantes: Para cada ocupante devem ser atribuídos uma atividade metabólica
(expressa em “met” ou W/m2 - Anexo A), e um valor de vestimenta determinado através do índice de
isolamento de vestimentas (expresso em “clo” ou m2 K/W – Anexo B). Quando existirem diferenças
substanciais entre a atividade metabólica e o isolamento da vestimenta para ocupantes em um mesmo
espaço, estas diferenças devem ser consideradas conforme descrito nos Anexos A e B. Em alguns
casos não será possível atingir condições térmicas aceitáveis para todos os ocupantes devido às
diferenças individuais, incluindo atividade e vestimenta. Caso as condições não sejam aceitáveis para
um conjunto de ocupantes em um mesmo espaço, estes ocupantes devem ser pontualmente
identificados, juntos com as possíveis causas de desconforto.
Variação temporal: é possível que as seis variáveis de conforto térmico se alterem com o tempo. Esta
parte da Norma é aplicável a conforto térmico em estado estacionário (com algumas variações limitadas
de temperatura no tempo na Seção 5.2.5. Pessoas que chegam em um ambiente podem não considerá-
lo confortável caso tenham sido expostas a um ambiente termicamente diferente em um período anterior.
Este efeito pode afetar a percepção de conforto por aproximadamente 1 hora.
Desconforto térmico local: Ambientes não uniformes são analisados na Seção 5.2.4 e estas não
uniformidades podem afetar a percepção de conforto térmico.
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Variação no nível de atividade: A maioria dos estudos de conforto térmico foi realizada em condições
típicas de trabalho em escritórios, onde se realizavam atividades sedentárias. Esta parte da norma é
apropriada para estas condições, podendo também ser utilizada para atividades moderadamente
maiores. Esta parte da norma não se aplica a pessoas dormindo. Os estudos disponíveis não contem
informaçõesa respeitodas condições de conforto térmico de crianças, deficientes físicos, doentes ou
idosos.
Ambientes condicionados naturalmente: As condições de conforto térmico em espaços que operam
unicamente através da ventilação natural não são obrigatóriamente as mesmas requeridas em ambientes
condicionados artificialmente. Estudos de campo mostraram que nestes ambientes, onde os ocupantestêm o controle sobre a abertura das janelas, a noção subjetiva de conforto térmico é diferente devido às
diferenças nas experiências térmicas e disponibilidade de controle; assim, tais ambientes resultam em
alterações nas expectativas e limites de aceitabilidade térmica dos ocupantes.
Esta parte da Norma está dividida em oito seções principais e seis Anexos. Nas Seções 1, 2, 3 e 4 são
apresentados os textos introdutórios, onde são descritos o objetivo, escopo, definições e os requisitos
gerais para aplicação dos critérios normativos. Na Seção 5 são determinadas as condições térmicas
aceitáveis de ambientes para usuários representativos de diferentes tipos de espaços, sendo
apresentados dois métodos de avaliação: 5.3 Método para determinação das condições térmicas
aceitáveis em ambientes ocupados; e 5.4 Método para determinação das condições térmicas aceitáveis
em ambientes condicionados naturalmente e controlados pelos usuários.
Na Seção 6 são descritas as formas de avaliar conforto térmico através de medições, como são medidas
e calculadas as variáveis ambientais envolvidas e os índices de conforto térmico utilizados.
As Seções 7 e 8 estão dedicadas à comprovação de atendimento à norma na fase de projeto e de
edificações existente. São apresentados ainda, ao final do documento, três Anexos Normativos A, B e C
e três Anexos Informativos D, E e F.
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1 Escopo
O objetivo desta parte da norma é especificar as combinações de variáveis térmicas ambientais e
pessoais que produzam condições aceitáveis para a maioria dos ocupantes e um determinado ambiente.
1.1 As variáveis térmicas ambientais mencionadas nesta parte da norma são: temperatura do ar,
temperatura radiante média, umidade do ar e velocidade do ar; e as variáveis pessoais são: atividade
metabólica e isolamento térmico da roupa.
1.2 Espera-se que os critérios definidos nesta parte da norma sejam aplicados de uma forma
integrada, já que conforto térmico no ambiente interno é complexo, e é afetado por todas as variáveis
aqui relacionadas.
1.3 Esta parte da norma especifica condições térmicas aceitáveis para adultos saudáveis expostos a
pressão atmosférica equivalente a altitudes de até 3000m, e em ambientes internos projetados para
ocupação humana considerando períodos superiores a 15 minutos.
1.4 Esta parte da norma não cobre fatores não térmicos como a qualidade do ar interno, acústica,
iluminação ou outros parâmetros físicos, químicos ou biológicos que possam afetar o conforto e a saúde.
Para especificação de parâmetros básicos e requisitos mínimos visando a obtenção de qualidade
aceitável de ar interno para conforto, ver ABNT NBR 16401– 3; Qualidade do ar interior.
2 Referências normativas
Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para
referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se
as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas).
ABNT NBR 16401-1, Instalações de ar-condicionado – Sistemas centrais e unitários Parte 1: Projeto das
instalações
ABNT NBR 16401-3, Instalações de ar-condicionado – Sistemas centrais e unitários Parte 3: Qualidade
do ar interior
ISO 7726:1998, Ergonomics of the thermal environment—Instruments for measuring physical quantities
ISO 7730: 2005, Ergonomics of the Thermal Environment—Analytical Determination and Interpretation of
Thermal Comfort using Calculation of the PMV and PPD Indices and Local Thermal Comfort Criteria
ASHRAE 2013, Handbook — Fundamentals
ASHRAE Standard 70-2006, Method of Testing for Rating the Performance of Air Outlets and Inlets
ASHRAE Standard 113-2009, Method of Testing for Room Air Diffusion.
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3 Termos e definições
3.1 Para os efeitos deste documento, aplicam-se os seguintes termos e definições.
3.1.1
aberturas controladas pelos ocupantes
aberturas como as janelas, que são controladas pelos ocupantes do espaço. Estas aberturas podem ser
controladas manualmente ou via sistema de automação sob o controle dos usuários
3.1.2
ambientes naturalmente condicionados, controlados pelos ocupantes
ambientes onde as condições térmicas são reguladas principalmente através da operação
(abertura/fechamento) de janelas e movimentação passiva do ar
3.1.3
ambiente térmico
variáveis locais específicas ou aspectos de um ambiente térmico que afetam as perdas de calor dos
ocupantes
3.1.4
ambiente térmico aceitável
ambiente térmico onde a maioria das pessoas (percentual igual ou maior que 80 %) o classifique como
termicamente aceitável
3.1.5
assimetria na temperatura radiante
a assimetria da temperatura radiante é dada pela diferença entre as temperaturas radiantes planas (tpr)
de duas faces opostas em consideração a um pequeno plano localizado entre elas. A assimetria na
temperatura radiante é determinada no nível da cintura: a 0,60 m do chão para pessoas sentadas; e a
1,1 m do chão para pessoas em pé
3.1.6
clo
unidade usada para expressar o isolamento térmico de um item de roupa ou de uma combinação de
itens, onde 1 clo = 0,155 m2 K/W
3.1.7
condições externas de projeto
condições ambientais externas representadas pelos dados climáticos utilizados no projeto de sistemas
de condicionamento (refrigeração ou aquecimento) que mantêm as condições térmicas internas dentro
das especificadas. O projeto e o dimensionamento dos sistemas devem ser baseados nas condições
climáticas do local estipuladas na Seção 5.1, e as condições termoigrométricas de projeto estipuladas no
Seção 5.2 da ABNT NBR 16401 – 1: Projetos das instalações
3.1.8
constante de tempo
tempo para que um instrumento de medição alcance 63 % do valor real final após uma mudança
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3.1.9
dados climáticos
dados climáticos horários específicos para um local incluindo temperatura do ar, velocidade do vento,
radiação solar e umidade. Em cidades ou regiões urbanas com diversos dados de entrada, ou locais
onde os dados climáticos não estão disponíveis, o projetista deve selecionar os dados climáticos que
melhor representem o clima local onde a edificação está inserida
3.1.10
desconforto térmico local
desconforto causado por condições específicas locais como: gradiente de temperatura entre o tornozelo
e a cabeça, campo radiante assimétrico, resfriamento convectivo localizado (draft) ou contato com piso
quente ou frio
3.1.11
convecção localizada
resfriamento local do corpo causado pela velocidade do ar
3.1.12
edificações híbridas
edificações que operam de forma híbrida combinam a ventilação natural proveniente da abertura de
janelas (manualmente ou de forma automatizada) ao condicionamento mecânico, incluindo os sistemas
condicionadores de ar e/ou os sistemas de distribuição de ar
3.1.13
escala sétima de conforto térmico
sensação térmica expressa nas categorias: muito frio, frio, levemente frio, neutro, levemente quente,
quente e muito quente
3.1.14
excedência de horas de desconforto (horas de desconforto)
número de horas ocupadas em um período de tempo definido, quando as condições ambientais em um
espaço estão fora dos limites estipulados pela zona de conforto. Unidade: horas
3.1.15
isolamento térmico da vestimenta (Icl)
resistência térmica à troca de calor sensível apresentada por uma vestimenta, expressa em unidades clo
ou em resistência térmica (m2.K/W)
Nota A definição de isolamento térmico da vestimentaestá relacionada com a transferência de calor do corpo
como um todo e, portanto, inclui as partes não cobertas como as mãos e a cabeça.
3.1.16
isolamento térmico de peças de uma vestimenta (Iclu)
resistência à troca de calor sensível causada pela adição de uma peça de roupa no corpo nu, expressa
em unidades clo, ou em resistência térmica (m2.K/W)
3.1.17
temperatura média predominante do ar externo (tmpa(ext))
quando usada como variável de entrada na Figura 5 para o modelo adaptativo, esta temperatura tem
como base a média ponderada exponencialmente das temperaturas dos sete últimos dias
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3.1.18
met
unidade usada para descrever a energia gerada dentro do corpo humano através da atividade
metabólica. Cada unidade de met corresponde a 58,2 W/m2, que é igual a energia produzida por unidade
de superfície de uma pessoa média sentada em repouso
Nota A área superficial de uma pessoa média é de 1,8 m
2
3.1.19
modelo adaptativo
modelo que relaciona as temperaturas internas aceitáveis com as temperaturas externas
Nota O modelo adaptativo é o outro nome dado para o método descrito na Seção 5.4: Método para a determinação
das condições térmicas aceitáveis em ambiente naturalmente condicionados controlados pelos usuários.
3.1.20
mudança de setpoint
mudança progressiva de uma variável, tanto por meio de projeto ou como resultado de um intervalo de
tempo entre medições; tipicamente, uma mudança no controle de setpoint
3.1.21
neutralidade térmica
índice térmico interno que corresponde a um voto neutro na escala de sensação térmica
3.1.22
ocupante representativo
indivíduo real ou composto pela média de vários indivíduos que representa a população ocupante de um
espaço por 15 minutos ou mais
3.1.23
percentagem de insatisfeitos (PPDL) (percentage of dissatisfied)
percentagem prevista de pessoas insatisfeitas devido ao desconforto térmico local
3.1.24
percentagem predita de insatisfeitos (PPD) (predicted percentage of dissatisfied)
índice determinado a partir do PMV que estabelece a percentagem prevista de pessoas insatisfeitas
3.1.25
pressão parcial de vapor (pa)
pressão que o vapor dágua exerceria se ocupasse o mesmo volume ocupado pelo ar úmido a mesma
temperatura
3.1.26
razão de umidade do ar
razão entre a massa de água existente no ar e a massa de ar seco
3.1.27
sensação térmica
expressão subjetiva consciente da percepção térmica de um ocupante em relação a um ambiente,
expressa na escala sétima de conforto térmico
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3.1.28
taxa metabólica (M)
taxa de transformação da energia química em calor e trabalho mecânico através da atividade metabólica
dentro do organismo, expressa em unidades met ou W/m2
3.1.29
temperatura de ponto de orvalho (tdp)
temperatura na qual o vapor de água em um volume de ar úmido, a uma pressão barométrica constante,
irá condensar na forma de água líquida
3.1.30
temperatura do ar (ta)
temperatura média do ar ao redor do ocupante
3.1.31
temperatura do piso (tf)
temperatura da superfície do piso em contato com os sapatos dos ocupantes
3.1.32
temperatura média diária externa (tmd (ext))
média aritmética de um período de 24 horas para ser utilizada na Seção 5.4, no cálculo da média
predominante da temperatura do ar externo
3.1.33
temperatura efetiva padrão (SET)
valor de temperatura em um ambiente uniforme imaginário, onde a taxa de umidade relativa é de 50 %,
a velocidade do ar inferior a 0,1m/s, e a temperatura média radiante igual à temperatura do ar; é também
assumido que nestas condições, um ocupante imaginário perde a mesma quantidade de calor que em
um ambiente real ao desenvolver uma atividade metabólica correspondente a 1,0 met, com vestimenta
de 0,6 clo
3.1.34
temperatura radiante média (tr)
temperatura uniforme de um ambiente imaginário, no qual a transferência de calor por radiação do corpo
humano é igual à transferência de calor por radiação em um ambiente real não uniforme
3.1.35
temperatura radiante plana (tpr)
temperatura uniforme de um ambiente imaginário, onde a radiação sobre um lado de um pequeno
elemento plano é igual à de um ambiente real não uniforme. A temperatura radiante plana descreve a
radiação oriunda de uma direção
3.1.36
temperatura operativa (to)
temperatura uniforme das superfícies de um ambiente imaginário no qual o ocupante trocaria a mesma
quantidade de calor por radiação e convecção que no ambiente real não uniforme
3.1.37
umidade
termo genérico para referenciar o teor de umidade no ar. É expressa em termos de diversas variáveis
termodinâmicas, incluindo a pressão de vapor d’água, temperatura de ponto de orvalho, razão de
umidade, e umidade relativa
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3.1.38
velocidade do ar (var)
movimento do ar em um ponto definido; expresso em m/s, desconsiderando sua direção
3.1.39
velocidade do ar máxima
maior valor de velocidade do ar nas três alturas típicas de medição
3.1.40
velocidade média do ar
é a velocidade média do ar (temporal e local) ao redor de um ocupante representativo. A média espacial
deve considerar 3 alturas diferentes, assim como na temperatura média do ar. A velocidade média do ar
deve ser calculada considerando um período não inferior a 1 min., nem superior a 3 minutos. Variações
que ocorram em um período maior de tempo devem ser tratadas como valores diferentes de velocidade
do ar
3.1.41
voto médio estimado (PMV) (predicted mean vote)
índice que prevê o valor médio da sensação térmica de um grande número de pessoas na escala sétima
de sensação térmica
3.1.42
zona de conforto
faixa de variação bidimensional, geralmente representada sobre a carta psicrométrica, da temperatura
operativa e umidade relativa do ar na qual se prevê condições de aceitabilidade térmica para valores
particulares de velocidade do ar, taxa metabólica e isolamento de vestimenta
3.1.43
zona ocupada
zona normalmente ocupada por pessoas no ambiente, geralmente considerada entre o piso e 1,8 m de
altura, e a mais de 1,0 m de distância das paredes e janelas externas ou equipamentos fixos de
condicionamento ambiental, e 0,3 m de paredes internas
3.2 Símbolos e abreviaturas
Termo
(Term)
Símbolo/Abreviatura
(Simbol/Abbreviation)
Unidade
(Unit)
Horas excedidas / Horas de desconforto
(Exceedance Hours / Disconfort Hours)
EH
horas
(hours)
Isolamento térmico da vestimenta
(Clothing insulation)
lcl m².K/W
Isolamento térmico de peças de uma vestimenta
(Partial clothing insulation)
lclu m².K/W
Percentagem de insatisfeitos
(Percentage of dissatisfied)
PPDL %
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Percentagem predita de insatisfeitos
(Predicted percentage of dissatisfied)
PPD %
Pressão parcial de vapor
(Partial vapour pressure)
Pa kPa
Temperatura de globo
(Globe temperature)
tg °C
Temperatura de Ponto de Orvalho
(Dew-point temperature)
tdp °C
Temperatura do Ar
(Air temperature)
ta °C
Temperatura do piso
(Floor temperature)
tf °C
Temperatura Efetiva Padrão
(Standard Effective Temperature)
SET °C
Temperatura Média Diária Externa
(Mean daily outdoor air temperature)
tmd(ext) °C
Temperatura Média Predominante do Ar Externo
(Prevailing mean outdoor air temperature)
tmpa(ext) °C
Temperatura Operativa
(Operative temperature)
to °C
Temperatura radiante média
(Mean redianttemperature)
tr °C
Temperatura radiante plana
(Plane radiant temperature)
tpr °C
Temperatura superficial
(Superficial temperature)
ts °C
Umidade relativa do ar
(Relative humidity)
UR %
Velocidade do ar
(Air speed)
var m/s
Voto médio estimado
(Predicted mean vote)
PMV num.
4 Requisitos gerais
4.1 A documentação das informações ligadas à aplicação desta parte da Norma deve ser estruturada
de acordo com as Seções 6 e 7, podendo também ser utilizado o modelo de documentação para
avaliação de conformidade apresentado no Anexo F.
4.2 Todos os espaços nos quais a Norma está sendo aplicada, e também aqueles para os quais ela
não será aplicada, devem ser identificados.
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4.3 Para cada tipo de espaço, pelo menos um ocupante representativo deve ser definido. Se algum
conjunto de ocupantes for excluído da análise, estes ocupantes também deverão ser identificados.
4.4 Para cada tipo de espaço, pelo menos um ocupante representativo deve ser definido. Se algum
conjunto de ocupantes for excluído da análise, estes ocupantes também deverão ser identificados.
4.5 As condições do ambiente requeridas para conforto térmico são determinadas de acordo com a
Seção 5 desta parte da Norma.
5 Condições requeridas de conforto térmico
5.1 Introdução
Esta seção deve ser usada para determinar as condições térmicas aceitáveis do ambiente para cada
usuário representativo de cada espaço. A percentagem de pessoas que classificarão o ambiente como
confortável deve ser identificada para cada ambiente. As seis variáveis a seguir devem ser determinadas
para definir as condições aceitáveis de conforto térmico.
1. Taxa metabólica (met);
2. Isolamento da vestimenta (clo);
3. Temperatura do ar (ta);
4. Temperatura radiante média (trm);
5. Umidade do ar (UR);
6. Velocidade do ar (var).
5.1.1 Os métodos relativos à determinação das características dos ocupantes (taxa metabólica e
isolamento da vestimenta) estão descritos nos Anexos A e B.
Primeiramente são apresentadas as condições gerais requeridas de conforto térmico Seção 5.2, e em
seguida os métodos utilizados para definir as condições de aceitabilidade térmica para ambientes
ocupados, condicionados artificialmente Seção 5.3, e para de ambientes ocupados condicionados
naturalmente Seção 5.4.
Nota Pessoas que acabaram de entrar em um ambiente que atende aos requisitos de conforto térmico desta parte
da Norma podem não classificá-lo como “confortável”, se, eles tiverem experimentado diferentes condições
ambientais imediatamente antes de trocarem de ambiente. O efeito da exposição prévia ou do metabolismo pode
afetar a percepção de conforto em um intervalo de tempo aproximado de 1 hora.
5.2 Requisitos gerais para conforto térmico
5.2.1 Temperatura operativa
A zona de conforto térmico é determinada em termos de uma variação de temperaturas operativas que
resultem na aceitabilidade térmica do ambiente, ou, em termos de uma combinação de temperatura do
ar e temperatura radiante média que as pessoas considerem termicamente aceitável.
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Na maioria dos casos onde a velocidade relativa do ar é baixa (< 0,2 m/s), ou onde a diferença entre a
temperatura radiante média e a do ar é pequena (< 4 °C), a temperatura operativa pode ser calculada
como a média entre a temperatura do ar e a temperatura radiante média.
5.2.2 Limites de umidade relativa do ar
Quando o método gráfico da zona de conforto da Seção 5.3.2 for utilizado, o sistema de
condicionamento deve ser capaz de manter uma razão de umidade igual ou menor que 0,012 kg•H2O/kg
de ar seco, o que corresponde à uma pressão de vapor d’água de 1,910 kPa, ou a uma temperatura de
ponto de orvalho de 16,8 °C.
Não existem limites mínimos de umidade relativa do ar, estabelecidos para a determinação das
condições de conforto térmico em ambientes internos; consequentemente, esta parte da Norma não
especifica um nível mínimo de umidade relativa do ar. Fatores não relacionados ao conforto térmico
como o ressecamento da pele, irritação das narinas, ressecamento dos olhos e geração de eletricidade
estática podem limitar os níveis de aceitabilidade térmica em ambientes com baixa umidade relativa do
ar.
5.2.3 Velocidade do ar elevada
Esta parte da norma permite o uso de velocidades do ar mais elevadas para aumentar a temperatura
operativa máxima sob certas condições, aplicáveis nos métodos descritos nas Seções 5.3.2 e 5.3.3. Os
limites são impostos em função do ambiente, fatores pessoais e da existência ou não do controle local
da velocidade do ar para os ocupantes do ambiente.
A Figura 1 representa dois casos particulares de igual perda de calor pela pele criado pelo modelo SET,
e deve ser utilizada como método para o cumprimento das condições especificadas neste item. O
modelo de Temperatura Efetiva Padrão (SET) trata de um índice que resume um valor de temperatura
de equilíbrio, e se adapta melhor ao conceito de resfriamento do corpo através da circulação de ar.
Desta forma, o SET é o índice mais indicado nas avaliações onde a velocidade do ar é superior a
0,20 m/s.
Nota 1 O modelo do SET pode ser encontrado no Capítulo 9 da versão de 2013 do ASHRAE Handbook-
Fundamentals
1
, e o cálculo feito a partir do software “ASHRAE Thermal Comfort Tools‖;
Nota 2 O fluxograma da Figura 2 descreve todos os passos a serem seguidos para determinação das condições de
conforto, caso a velocidade do ar seja superior à 0,20 m/s.
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Figura 1 Variação aceitável de temperatura operativa a partir da velocidade do ar para uma
razão de umidade de 0,010, conforme Seção 5.2.3
5.2.3.1 Limites para velocidade do ar com controle local
A área completa na Figura 1 para uma dada vestimenta é aplicável quando os ocupantes têm o controle
local da velocidade do ar, e por controle local entende-se:
a) um controle local a cada 6 ocupantes;
b) um dispositivo de controle local no máximo a cada 84 m2.
A faixa de variação do controle deve prever velocidades do ar adequadas para pessoas em atividade
sedentária. O ajuste da velocidade do ar deve ser contínuo, ou no máximo em intervalos de 0,25 m/s,
considerando medições no local ocupado pelos usuários.
Exceção Em ambientes ocupados por múltiplos usuários, para atividades em grupo, como salas de aula e salas de
conferência, pelo menos um controle deve estar disponível para cada ambiente, independente do seu tamanho.
Ambientes que podem ser subdivididos por paredes móveis devem ter um controle para cada subdivisão.
5.2.3.2 Limites para velocidade do ar sem controle local
Caso os ocupantes não tenham controle sobre a velocidade do ar, os limites estabelecidos na Figura 1
(área cinza clara) devem ser utilizados.
Exceção Limites de controle local não se aplica para atividades cuja taxa metabólica excede o valor de 1,3 met.
Para atividades com 1,3 met ou mais, os limites aqui especificados são conservativos, e valores de velocidade do
ar maiores podem ser utilizados a critério do projetista.
Para temperaturas operativas acima de 25,5 °C, o limite superior da velocidade do ar deve ser de
TEMPERATURA OPERATIVA (°C)
VE
LO
CI
DA
DE
D
O
AR
(m
/s)
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
1,0 clo 0,5 clo
PMV -0,5
PMV -0,5 PMV +0,5
Co
nto
rn
o e
qu
iva
len
te
d
o
SE
T
1,1 met
controle local da velocidade do ar
controle localda vel. do ar não requerido
zona de conforto - ar parado
Nesta Figura, t = tr ar
PMV +0,5
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0,8 m/s;
Para temperaturas operativas abaixo de 22,5 °C, o limite para a velocidade média do ar e local
máximo deve ser de 0,15 m/s;
Para temperaturas operativas entre 22,5 °C e 25,5 °C, a velocidade média do ar permitida deve
seguir a curva para 0,6 clo, 1,1 met e SET da Figura 1. É aceitável aproximar a curva pela Equação 1 a
seguir:
( )
( )
(1)
As curvas da Figura 1 se deslocam para a esquerda ou direita de acordo com a mudança do clo ou do
met. Um aumento de 0,1 clo ou 0,1 met corresponde, respectivamente, a uma redução de 0,8 °C ou
0,5 °C na temperatura operativa; da mesma forma, uma redução de 0,1 clo ou 0,1 met corresponde a um
aumento de 0,8 °C ou 0,5 °C na temperatura operativa.
Nota Para temperaturas operativas acima de 22,5 °C, a velocidade do ar deve ser medida conforme especifica a
Seção 6.2.3.
Figura 2 Fluxograma para a determinação dos limites de velocidade do ar, em conformidade
com a Seção 6.2.3
5.2.4 Desconforto térmico local
O desconforto térmico local pode ser causado pela diferença na temperatura do ar entre a altura dos pés
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e da cabeça, por assimetria no campo radiante, por resfriamento convectivo localizado ou através do
contato com pisos frios ou quentes.
Os requisitos para os limites destes valores são especificados nesta seção. Tais limites se aplicam a
pessoas com roupas leves (0,5 a 0,7 clo abaixo de 0,7 clo) que desenvolvem atividades sedentárias
(1,0 abaixo de 1,3 met).
Os requisitos desta seção devem ser atendidos por ocupantes representativos que obedeçam aos
seguintes critérios:
a) isolamento da vestimenta inferior a 0,7 clo;
b) atividade física com metabolismo inferior a 1,3 met.
Para o atendimento desta seção, a altura relativa ao tornozelo de um ocupante representativo é de 0,1 m
acima do chão; a altura até a cabeça é de 1,1 m para ocupantes sentados e 1,7 m para ocupantes em
pé.
5.2.4.1 Assimetria de temperatura radiante
A assimetria da temperatura radiante não deve ultrapassar os limites especificados na Tabela 1.
Tabela 1 Assimetria máxima permitida na temperatura radiante
Assimetria na temperatura radiante °C
Teto quente Parede fria Teto frio Parede quente
< 5 < 10 < 14 < 23
5.2.4.2 Correntes de ar
Quando a temperatura operativa é inferior a 22,5 °C, a velocidade média do ar causada pelas aberturas
ou sistema de ventilação das edificações não deve exceder o valor de 0,15 m/s. No entanto, este limite
não deve levar em consideração os equipamentos controlados pelos ocupantes.
Exceção Valores altos de velocidade do ar são permitidos, e devem estar de acordo com a Seção 5.2.3.
5.2.4.3 Gradiente vertical de temperatura
Diferenças na temperatura do ar entre o nível da cabeça e do tornozelo não devem exceder 3 °C.
5.2.4.4 Temperatura superficial do piso
Quando ocupantes representativos estão sentados, com os pés em contato com o piso, a temperatura
superficial do piso deve estar entre 19 °C e 29 °C.
5.2.5 Variações de temperatura com o tempo
Flutuações de temperatura do ar, e/ou radiante média, podem afetar o conforto dos ocupantes. Tais
flutuações, se controladas pelos ocupantes, não apresentam impacto negativo no conforto, e neste caso,
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os requisitos desta seção não se aplicam. No entanto, flutuações que ocorram devido aos fatores fora do
controle direto dos indivíduos podem resultar em um efeito negativo nos ocupantes, se aplicando nestes
casos os requisitos desta seção.
5.2.5.1 Variações cíclicas
Variações cíclicas se referem às variações na temperatura operativa, fazendo com que ela suba e desça
em períodos inferiores a 15 min., dentro de um determinado período de tempo. Para a aplicação desta
parte da Norma, as variações cíclicas na temperatura operativa (to) em um período de tempo inferior a
15 min. devem ter uma amplitude de pico a pico de no máximo 1,1 °C. Caso o período de variação seja
superior a 15 min., ela será tratada como uma rampa, e os requisitos da Seção 5.2.5.2 se aplicam.
Nos casos em que as variações sejam feitas em períodos inferiores a 15 min., em conjunto com
variações de período maiores, a Seção 5.2.5.1 se aplica ao período com variação inferior a 15 min., e a
Seção 5.2.5.2 se aplica nos períodos maiores.
5.2.5.2 Rampas e alterações
Rampas de temperatura operativa são variações não cíclicas, com períodos superiores a 15 min.; as
alterações se referem às mudanças passivas da temperatura do ambiente, enquanto que as rampas são
provocadas por mudanças controladas. Os requisitos desta seção se aplicam às alterações e rampas.
A Tabela 2 especifica a máxima alteração na temperatura operativa permitida em um período de tempo.
Para qualquer período de tempo, o requisito mais restritivo da Tabela 2 será aplicado. Por exemplo, a
temperatura operativa não deve mudar mais que 2,2 °C durante o período de 1 h; também não deve
mudar mais que 1,1 °C durante períodos de 0,25 h, em um período total de 1 h. Caso as variações sejam
criadas através do controle do usuário, valores maiores podem ser aceitos.
Tabela 2 Valores limites de rampas e variações
Período de tempo
(h)
0,25 0,5 1 2 4
Máxima alteração permitida na
temperatura operativa
(°C)
1,1
1,7
2,2
2,8
3,3
5.3 Método para determinação das condições térmicas aceitáveis em ambientes
ocupados
5.3.1 Requisitos gerais
Esta seção deve ser utilizada para determinar os requisitos de conforto térmico, em todos os espaços
ocupados que atendam ao escopo desta parte da Norma, (condicionados artificialmente e/ou híbridos).
Quando esta Seção for utilizada, os requisitos da Seção 5.2 e subseções devem ser atendidos. Esta
parte da Norma recomenda uma porcentagem específica de ocupantes que classifiquem o ambiente
como aceitável e as condições ambientais térmicas associadas a esta porcentagem.
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5.3.2 Método analítico para determinação da zona de conforto em ambientes típicos
Este método deve ser utilizado apenas quando o usuário representativo desenvolver atividade
metabólica entre 1,0 e 1,3 met, com isolamento térmico da vestimenta entre 0,5 e 1,0 clo, e em espaços
com velocidade do ar inferior a 0,2 m/s. A maioria dos escritórios está nesta situação.
A Figura 3 especifica a zona de conforto para ambientes que cumprem o critério acima. Na figura, duas
zonas são especificadas: uma para 0,5 clo (verão) de isolamento térmico de vestimentas e outra para
1,0 clo (inverno).
Esta zona prevê uma aceitabilidade de 80 % pelos ocupantes. Tal valor tem como base 10 % de
usuários termicamente insatisfeitos (considerando o corpo como um todo e o índice PMV/PPD) mais um
adicional de 10 % de insatisfeitos devido ao desconforto localizado. O Anexo C apresenta uma lista dos
valores de entrada para o cálculo das zonas destes gráficos com o programa de cálculo do PMV/PPD.
Zonas de conforto para valores intermediários de isolamento de vestimenta podem ser determinados por
interpolação linear entre os limites de 0,5 e 1,0 clo, utilizando as Equações 2 e 3:
*( ) ( ) +
(2)
*() ( ) +
(3)
onde
Tmax,Icl = limite superior da temperatura operativa para isolamento de vestimenta (Icl);
Tmin,Icl = limite inferior da temperatura operativa para isolamento de vestimenta (Icl);
Icl = isolamento térmico da vestimenta em questão (clo).
Nota O limite superior da zona de conforto pode ser ampliado com velocidades do ar elevadas, se os critérios da
Seção 5.2.3 forem cumpridos.
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Figura 3 Método analítico para zona de conforto: variações aceitáveis de temperatura operativa
e umidade para ambientes que cumprem o especificado na Seção 5.2 (1,1 met; 0,5 e 1,0 clo)
5.3.3 Modelo Computacional para avaliação de ambientes internos
Este método pode ser aplicado em ambientes onde a atividade metabólica dos ocupantes esteja entre
1,0 e 2,0 met, e o isolamento térmico da vestimenta inferior a 1,5 clo. Ver o Anexo A para estimativas de
taxas metabólicas e o Anexo B para estimativa do isolamento de vestimentas.
A escala sétima que foi desenvolvida para quantificar a sensação térmica das pessoas é definida
conforme a seguir:
a) +3 muito quente;
b) +2 quente;
c) +1 levemente quente;
d) 0 neutro;
e) –1 levemente frio;
TE
MP
ER
AT
UR
A D
E
B U
LB
O
ÚM
IDO
(°C
)
100 80 60
40
20
353025201510
10
15
20
25
000
002
004
006
008
010
012
014
016
018
020
022
024
026
UMIDADE RELATIVA (%)
R
A
Z
Ã
O
D
E
U
M
ID
A
D
E
(K
g
)
H
O
/
K
g
A
R
S
E
C
O
2
TEMPERATURA OPERATIVA (°C)
(½ bulbo seco + ½ TMR - para ar parado)
Não é recomendado um limite
mínimo de umidade para o método gráfico.
Veja a seção 5.2.2.
Zona de con forto se deslocará
para a esquerda quando:
- O clo fo r maio r
- A taxa de metabo lismo fo r maio r
- A temperatu ra rad ian te fo r maio r
(Veja a seção 5.2.1.1)
Zona
1,0 clo
Zona
0,5 clo
Para taxas de umidade superiores a 0.012,
é requerida a utilização do Modelo Computacional.
Veja a seção 5.2.1.2.
Zona de con forto se deslocará
para a d ireita quando:
- O clo fo r menor
- A taxa de metabo lismo fo r menor
- A temperatu ra rad ian te fo r menor
(Veja a seção 5.2.1.1)
ve loc ida
d e do
ar 1
,2 m
/s
Para a determinar
o efeito resfriativo
causado por valores
mais altos de velocidade
do ar, a Seção 5.2.3
deve ser aplicada.
Quando este Gráfico fo r ap licado com base na seção 5.2.1.1,
a segu in tes limitações devem ser consideradas:
- Ap licar u tilizando a Temperatu ra Operativa - este g ráfico não pode
ser u tilizado com base na temperatu ra de bu lbo seco sozinha.
(Ver apênd ice C para aproximações aceitáveis);
- Ap licar somente quando os requ isitos das seções 5.2.3 até
a 5.2.5.2 fo rem atend idos.
Outros caminhos para con formidade:
Ver a Seção 5.2.1.2 para u tilização do Método com o
Modelo Computacional e a Seção 5.3 para o Método
Opcional para Espaços Ven tilados Natu ralmente.
Para requ isitos de con formidade ad icionais,
ver as Seções 6 e 7.
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f) –2 frio;
g) –3 muito frio.
O modelo do voto médio predito (PMV) usa o princípio do balanço de calor para relacionar as seis
variáveis principais de conforto térmico listadas na Seção 5.1, com a resposta das pessoas na escala
acima. O índice de percentagem predita de insatisfeitos (PPD) está relacionado com o PMV como
descrito na Figura 4 e se baseia no princípio de que as pessoas que votam “+3”, “+2”, “-2” e “-3” estão
insatisfeitas. O PPD, de uma maneira simplificada, é simétrico ao redor do PMV neutro.
A Tabela 3 define a faixa de valores recomendados para o PMV e PPD para aplicações típicas, sendo
também a base do método analítico da Seção 5.3.2. A zona de conforto é definida pela combinação das
seis variáveis de conforto térmico para as quais o PMV está dentro dos limites apresentados na Tabela 3.
O modelo do PMV deve ser calculado com as seis variáveis, e se o valor do PMV estiver dentro das
variações recomendadas, as condições estarão dentro da zona de conforto.
O uso do modelo do PMV nesta parte da norma é limitado às velocidades do ar inferiores a 0,20 m/s. É
aceitável usar velocidades acima deste valor (0,20 m/s) para ampliar o limite superior da zona de conforto
em algumas circunstâncias. A Seção 5.2.3 descreve o método e os critérios requeridos para os ajustes
necessários.
Existem vários programas computacionais para o cálculo do PMV/PPD. O código base do Anexo C deve
ser utilizado na aplicação desta parte da norma. Caso outra versão seja utilizada, deve-se verificar se a
mesma produz resultados idênticos aos do Anexo C, documentando esta verificação.
Figura 4 Percentagem predita de insatisfeitos (PPD) em função do voto médio predito (PMV)
Tabela 3 Ambiente termicamente aceitável para conforto térmico geral
PPD PMV
< 10 –0,5 < PMV < +0,5
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5.4 Método para determinação das condições térmicas aceitáveis em ambientes
naturalmente condicionados controlados pelos usuários
5.4.1 Requisitos gerais
Este método se aplica a ambientes naturalmente condicionados, onde as janelas podem ser operadas e
ajustadas pelos ocupantes de acordo com suas necessidades. A utilização deste método deve seguir os
seguintes critérios:
5.4.1.1 Não deve existir nenhum tipo de sistema de condicionamento artificial mecânico operando
durante todas as horas de ocupação.
5.4.1.2 Os ocupantes devem desenvolver atividades sedentárias com taxas metabólicas entre 1,0 e 1,3
met. (Ver Anexo A para estimativas de taxas metabólicas).
5.4.1.3 Os ocupantes podem variar a sua vestimenta em uma faixa de 0,5 – 1,0 clo (Ver Anexo B para
estimativa de isolamento de vestimentas).
5.4.1.4 A temperatura média predominante do ar externo deve estar dentro do intervalo de 10 °C e
33,5 °C.
5.4.2 Método de avaliação
5.4.2.1 A temperatura operativa interna admissível deve ser determinada pela Figura 5 utilizando os
limites de 80 % de aceitabilidade. Os limites de 90 % de aceitabilidade estão inclusos na Figura 5
apenas para informação.
5.4.2.2 Podem-se utilizar as seguintes equações, que correspondem à faixa de temperatura operativa
aceitável da Figura 5:
Limite superior de 80 % de aceitabilidade (°C) = 0,31 tpma (ext) + 21,3;
Limite inferior de 80 % de aceitabilidade (°C) = 0,31 tpma (ext) + 14,3.
5.4.2.3 Os efeitos de desconforto térmico local, roupa, atividade metabólica, umidade e velocidade do ar
não precisam ser analisadas isoladamente, pois já foram considerados na Figura 5.
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Figura 5 Faixa de temperatura operativa aceitável para ambientes naturalmente condicionados
Nota Os limites de 80 % são normativos e os limites de 90 % informativos.
No entanto, se a temperatura operativa for superior a 25 °C, o ajuste dos limites superiores de
aceitabilidade térmica da Figura 5 deve ser permitido, de acordo com o Δt0 da Tabela 4.
Tabela 4 Aumento nos limites de temperatura operativa aceitável (Δt0) em ambientes
naturalmente condicionados (Figura 5) resultantes de velocidades do ar acima de
0,3 m/s.
Velocidade do ar
0,6 m/s
Velocidade do ar
0,9 m/s
Velocidade do ar
1,2 m/s
1,2 °C 1,8 °C 2,2 °C
5.4.3 Temperaturamédia predominante do ar externo
Nos espaços que atendem os critérios estabelecidos na Seção 5.4, a faixa de temperatura operativa
permitida no interior do edifício, deve ser determinada a partir da Figura 5, sendo a temperatura média
predominante do ar externo, determinada com base nos sete últimos dias antes do dia em questão. A
temperatura média predominante do ar externo deve ser calculada através da equação:
( )
(4)
Onde
( ) é a temperatura média predominante do ar externo;
Temperatura média do ar externo predominante (°C)
5 10 15 20 25 30 35
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
Te
m
pe
ra
tu
ra
o
pe
ra
tiv
a
in
te
rn
a
(°C
)
limite 90% de aceitabilidade
limite 80% de aceitabilidade
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é a temperatura média do dia anterior ao dia em questão;
é a temperatura média do dia anterior ao dia anterior, e assim por diante.
A temperatura média do ar externo diária para cada um dos dias seqüenciais ( ; ) deve ser
uma média aritmética simples de todas as observações de temperatura de bulbo seco ao ar livre,
considerando as 24 horas do dia.
Exceção Quando os dados meteorológicos não estiverem disponíveis para o cálculo da temperatura média
predominante do ar externo, é satisfatória a utilização da temperatura média mensal publicada por estações
meteorológicas.
6 Formas de avaliar conforto térmico através de medições
A avaliação das condições de conforto térmico em um edifício pode ser feita através da consulta aos
usuários, ou, através de medições das variáveis ambientais, estimativa das variáveis pessoais e uso de
um índice de conforto. Como as condições internas podem variar em função das condições externas, é
sempre necessário dizer em quais condições o edifício foi testado ao apresentar condições de conforto
térmico.
6.1 Conforto a partir da percepção do usuário
O termo “Conforto Térmico” abrange diversos aspectos da percepção do usuário, sendo que cada um
destes aspectos é avaliado de forma diferente através de itens específicos contidos em um questionário.
A melhor maneira de se diagnosticar as condições de conforto térmico oferecidas por uma edificação, é
através de perguntas e respostas que reflitam a real percepção do usuário com relação aos parâmetros
climáticos internos (ver Anexo E com um modelo básico de questionário). As pesquisas de percepção do
usuário podem ser instantâneas (questionários aplicados ao mesmo tempo em que as variáveis
ambientais são medidas) ou longitudinais (primeiro são levantadas todas as características da
edificação, e depois os usuários são entrevistados).
6.1.1 Pesquisas de satisfação
A pesquisa de satisfação considera quão satisfeito o ocupante está com relação às condições térmicas
internas, considerando o período que os mesmos ocupam a edificação e o local de trabalho. As
pesquisas de satisfação devem utilizar uma escala sétima que varia de “satisfeito” até “insatisfeito”,
incluindo perguntas que possam levar à identificação das possíveis causas da insatisfação.
6.1.2 Pesquisa de aceitabilidade, sensação e preferência
Na pesquisa de aceitabilidade, as perguntas devem prever se o usuário considera as condições
ambientais “aceitáveis” ou “inaceitáveis. Para a verificação da sensação térmica, deve ser utilizada a
escala sétima de votos, dividida da seguinte maneira: muito frio (-3), frio (-2), levemente frio (-1), neutro
(0), levemente quente (+1), quente (+2) e muito quente (+3). Com relação à preferência, as pesquisas
devem utilizar a escala: mais aquecido, não mudar ou mais resfriado. As pesquisas devem ser aplicadas
em toda a população, ou em uma amostra representativa, considerando condições representativas dos
períodos de operação.
6.1.3 Formas de análise
O percentual de usuários insatisfeitos ou em desconforto térmico deve ser calculado e comparado com
os limites estabelecidos.
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6.1.3.1 Pesquisas de satisfação
Calcular a percentagem dos votos nas categorias de apenas “satisfeito” até “muito satisfeito” em relação
ao total dos votos. Incluir no relato as questões ligadas à insatisfação e as quantificações percentuais.
6.1.3.2 Pesquisa de aceitabilidade, sensação e preferência
Nas pesquisas de aceitabilidade devem ser calculados o percentual de usuários que consideram o
ambiente “aceitável” ou “inaceitável. O mesmo deve ser feito com os votos de preferência térmica,
respeitando a escala estipulada; (mais aquecido, não mudar, mais resfriado). Nas pesquisas de
sensação térmica os votos “+1”, “0” e “-1” devem ser considerados como confortáveis, e devem ser
divididos pelo total de votos em cada instante de medição.
6.2 Conforto a partir da medição das variáveis ambientais e estimativa das variáveis
pessoais
As quatro variáveis ambientais (temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e
umidade do ar) devem ser medidas com o auxílio de equipamentos adequados, e devidamente
calibrados. As duas variáveis pessoais (atividade metabólica e vestimenta) devem ser estimadas através
dos questionários, para que seja possível a aplicação de um índice de conforto térmico. A estimativa
das variáveis pessoais deve ser feita de acordo com os Anexos A e B desta parte da Norma. No caso do
índice PMV/PPD, são utilizadas todas as 6 variáveis. Já no caso do modelo adaptativo só serão
utilizadas a temperatura do ar, a temperatura radiante média e a velocidade do ar.
Todos os equipamentos utilizados para a medição das variáveis ambientais devem estar de acordo com
os critérios definidos na Tabela 5.
Tabela 5 Faixa de medição instrumental e precisão requerida dos equipamentos
Variável Ambiental Faixa de Medição Acuracidade
Temperatura do ar
(temperatura de bulbo seco e
bulbo úmido) 10 °C a 40 °C ± 0,2 °C
Temperatura radiante média 10 °C a 40 °C ± 1 °C
Temperatura radiante plana 0 °C a 50 °C ± 0,5 °C
Temperatura superficial 0 °C a 50 °C ± 1 °C
Umidade relativa do ar 25 % a 95 % UR ± 5 %
Velocidade do ar 0,05 a 2,0 m/s ± 0,05 m/s
Radiação direcional -35 W/m² a + 35 W/m² ± 5 W/m²
6.2.1 Medição da temperatura do ar
A temperatura do ar é determinada geralmente por medições de variáveis que são funções de volumes
de líquidos, resistências elétricas, força eletromotriz, etc. Qualquer que seja a variável com a qual está
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sendo relacionada à temperatura, a leitura do sensor corresponde somente à temperatura onde ele se
encontra, podendo diferir ou não da temperatura do fluido geral a ser medido.
Para a medição da temperatura do ar, deve ser calculado um valor médio em função da localização do
ocupante e do tempo de exposição. Para o cálculo da média espacial devem ser considerados os
valores de temperatura do ar ao nível do tornozelo, cintura e altura da cabeça, cobrindo no mínimo
pontos pré-determinados que devem ser representativos da área ocupada. Estes níveis correspondem
respectivamente a: 0,10; 0,60 e 1,10 metros para ocupantes sentados e, 0,10; 1,10 e 1,70 metros para
ocupantes em pé. Interposições com localizações igualmente espaçadas também podem ser incluídas
na média.
A média temporal é uma média que considera no mínimo 3 min. de medição, e se aplica a todas as
localizações das médias espaciais, que deve considerar a posição dos usuários no ambiente.
6.2.1.1 Tipos de sensores de temperatura do ar
a) Termômetros de expansão:
termômetrosde expansão de líquidos (mercúrio, etc.), termômetros de expansão de sólidos;
b) Termômetros elétricos:
termômetros de resistência variada (resistor de platina, termistor), termômetros baseados em
geração de força eletromotriz (termopares).
6.2.1.2 Precauções a serem tomadas na durante a medição da temperatura do ar
Redução do efeito da radiação:
Devem ser tomados cuidados para se proteger o sensor contra os efeitos da radiação proveniente de
superfícies vizinhas; caso contrário, o valor medido não será o valor correto da temperatura do ar, e sim
um valor intermediário entre a temperatura do ar e a temperatura radiante média. Estes cuidados podem
ser efetivados de diferentes maneiras:
a) reduzindo a emissividade do sensor, utilizando um sensor polido quando o mesmo for de metal, ou
utilizando-se um sensor coberto por tinta reflexiva quando o mesmo for do tipo isolante;
b) reduzindo a diferença de temperatura entre o sensor e as paredes adjacentes a ele. Quando essa
redução não for possível, deve ser utilizada uma barreira radiante entre o sensor e o ambiente (uma ou
mais telas ou chapas refletivas finas, por exemplo, de alumínio de 0,1 a 0,2 mm). Deve ser deixado um
espaço entre a proteção e o sensor, para que haja convecção natural;
c) aumentando o coeficiente de convecção através de um aumento da velocidade do ar, utilizando-se
ventilação forçada e reduzindo-se o tamanho do sensor;
d) inércia térmica do sensor:
O sensor requer um determinado tempo para indicar a temperatura correta, já que a leitura não é
instantânea. Uma medição não deve ser concretizada em um período menor que 1,5 vezes o tempo de
resposta (90 %) do sensor. Um sensor responderá mais rapidamente: quanto menor a temperatura do
sensor e mais baixo seu calor específico e, quanto melhor forem as trocas térmicas com o ambiente.
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6.2.1.3 Temperatura local do ar
A temperatura local do ar é definida da mesma forma que a temperatura do ar, exceto por se referir a um
mesmo nível (por exemplo, o nível da cabeça). É necessária pelo menos uma localização neste nível.
Para determinar uma melhor média, é aceitável incluir diversos pontos ao redor do corpo.
6.2.2 Medição da temperatura radiante média
A temperatura radiante média é definida como a temperatura uniforme de um compartimento negro (no
sentido físico radiante) que troca com um ocupante a mesma quantidade de radiação térmica que um
ambiente real trocaria. É um valor único para todo o corpo, podendo ser considerado como uma média
espacial das superfícies circundantes, ponderada por seus respectivos fatores de forma com relação ao
ocupante. O montante de calor radiante ganho ou perdido pelo corpo pode ser considerado como a
soma algébrica de todos os fluxos radiantes trocados por suas partes expostas com as várias fontes de
calor a seu redor. A radiação a que está sujeita uma pessoa no interior de um ambiente pode ser
determinada através das dimensões do ambiente, suas características térmicas e a localização da
pessoa no ambiente. Este método pode, porém, ser complexo e bastante trabalhoso, uma vez que pode
haver várias fontes emissoras de radiação e de variados tipos.
Para fins da Seção 5, a temperatura radiante média também deve ser calculada em função do tempo. A
média temporal deve ser calculada da mesma forma que a temperatura do ar, mas apenas na região da
altura referente à cintura (0,6 m do chão para pessoas sentadas, e a 1,1 m do chão para pessoas em
pé).
Basicamente, a temperatura radiante média pode ser medida com o auxílio de um termômetro de globo
negro, que possui em seu centro um sensor de temperatura do tipo “bulbo de mercúrio”, “termopar” ou
“resistor”. Existem globos de diversos diâmetros, mas para facilitar o cálculo utilizando uma fórmula
padrão (que depende do diâmetro), é recomendada a medição utilizando um globo de 15 cm. Quanto
menor o diâmetro do globo, maior será o efeito da temperatura e da velocidade do ar, o que pode levar a
imprecisões dos resultados.
Como a superfície externa do globo deve absorver a radiação proveniente das paredes do ambiente, sua
superfície deve ser negra ou com cobertura eletroquímica, ou pintura com tinta negra.
6.2.2.1 Princípios de medição e cálculo
O globo situado em um ambiente tende a um balanço térmico sob os efeitos das trocas térmicas devido
à radiação (proveniente de diferentes fontes do ambiente) e devido aos efeitos da convecção. Nas
medições de conforto térmico é necessário primeiramente determinar o coeficiente de troca de calor por
convecção do globo (Equações 5 e 6), para depois adotar a equação mais adequada (Equação 7 ou 8),
que deve ser aquela representada pelo coeficiente de maior valor. A verificação do coeficiente de
convecção deve ser feita a partir das seguintes equações:
a) convecção natural:
√
(5)
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b) convecção forçada:
(6)
onde
coeficiente de troca de calor por convecção do globo;
∆T diferença de temperatura (tg - ta);
D diâmetro do globo (normalmente 15 cm);
V velocidade do ar (m/s).
Determinado o maior coeficiente de convecção, as equações a serem adotadas são:
a) convecção natural
√( )
( ) √| |
( )
(7)
b) convecção forçada
√( )
( ) ( )
(8)
6.2.2.2 Precauções a serem tomadas quando se utiliza o globo negro
Como a radiação em um ambiente é um dos principais fatores causadores de desconforto localizado, a
determinação incorreta da temperatura radiante média pode resultar em grandes erros de medições.
Assim, as seguintes precauções devem então ser tomadas:
O tempo de resposta do termômetro de globo é de aproximadamente 20/30 minutos, de acordo com
as características do globo e condições ambientais. Leituras sucessivas permitirão que o equilíbrio seja
alcançado de maneira mais eficaz. Em ambientes com variações rápidas de temperatura, radiação e
velocidade do ar, o termômetro de globo não é considerado o instrumento mais adequado para a
medição devido à sua alta inércia térmica;
A precisão da medição da temperatura radiante média pode variar de acordo com as precisões dos
outros parâmetros ambientais medidos. A precisão com a qual está se trabalhando deve ser sempre
indicada;
O uso do termômetro de globo representa uma aproximação da temperatura radiante média à que
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está sujeita uma pessoa devido à sua forma esférica, que não corresponde a real forma do corpo
humano. Em casos particulares de medição da radiação proveniente do teto ou do piso, os valores
medidos com o globo são geralmente superestimados quando relacionados aos reais sentidos pelo
usuário;
A utilização do termômetro de globo quando exposto à radiação de ondas curtas (sol, por exemplo)
requer uma pintura que apresente a mesma absortividade para ondas curtas que as superfícies das
roupas (cinza médio, por exemplo). Uma possível alternativa é a realização do cálculo considerando a
absortividade da roupa utilizada pelo usuário.
6.2.3 Medição de velocidade do ar
A velocidade do ar é um parâmetro que deve ser levado em consideração quando se analisam as trocas
de calor por convecção e evaporação. É um parâmetro com grandes dificuldades na medição devido às
constantes flutuações em intensidade e direção no tempo e espaço. É importante notar que em estudos
de conforto térmicoas flutuações da velocidade do ar têm bastante efeito na sensação subjetiva da
corrente de ar.
Durante a medição da velocidade do ar deve-se atentar à sensitividade do sensor com relação à direção
do fluxo e às flutuações na intensidade. Para a avaliação de conforto térmico deve ser utilizado um valor
médio de velocidade do ar, medido ao longo de um intervalo de 1 a 3 min. As variações que ocorrem
durante um período maior que 3 minutos devem ser tratadas como múltiplos valores de velocidade do ar.
O termo “velocidade média do ar” também incorpora a variação média espacial de medições realizadas
nos 3 níveis prescritos, para pessoas sentadas ou em pé. O cálculo da média pode ser ponderado pelo
pesquisador/projetista da seguinte maneira:
O modelo termo-fisiológico SET se baseia na suposição de que o corpo está exposto a uma velocidade
do ar uniforme; no entanto, os espaços com sistemas ativos ou passivos que promovem condições não
uniformes de velocidade do ar podem promover de maneira mais eficaz a perda de calor sobre a
superfície da pele, o que pode não acontecer em espaços onde a velocidade do ar é uniforme; portanto,
o pesquisador/projetista deve decidir um valor médio apropriado de velocidade do ar para ser utilizado
no Método Gráfico (figuras da Seção 5.2.3). Uma média adequada deve incluir velocidades do ar
incidentes em partes despidas do corpo (por exemplo, a cabeça), já que tais partes possuem um maior
potencial de resfriamento e de desconforto localizado.
6.2.3.1 Tipos de sensores de velocidade do ar e medição
De uma maneira geral, a velocidade do ar pode ser determinada:
Através da utilização de um instrumento omnidirecional, sensível à magnitude da velocidade do ar,
independente da sua direção (esfera aquecida);
Sensor unidirecional, desde que a direção predominante da velocidade do ar seja determinada
previamente às medições. Tal procedimento pode ser realizado através de sticks de fumaça sem
nenhum tipo de odor.
6.2.3.2 Precauções a serem tomadas na medição da velocidade do ar
Para a medição da velocidade do ar devem ser levados em consideração os seguintes fatores: a
calibração do instrumento, o tempo de resposta de sensor e o período de medição (tempo).
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Fluxos de ar com alta turbulência e baixa frequência das flutuações das velocidades necessitam de
períodos de medição maiores que os fluxos com baixa intensidade de turbulência e alta frequência das
flutuações das velocidades.
6.2.4 Medição da umidade do ar
A umidade do ar é um valor geral de referência para descrever o teor de umidade no ar. Este valor é
expresso em diversas variáveis termodinâmicas, incluindo a pressão de vapor, temperatura de ponto de
orvalho, e razão de umidade específica. A alta umidade do ar reduz a evaporação do suor e conduz ao
estresse térmico. No que se refere às trocas por evaporação entre a pessoa e o ambiente, a umidade
específica do ar é o parâmetro que deve ser levado em consideração, e é frequentemente expressa sob
a forma de pressão parcial de vapor de água. A pressão parcial de vapor de água de uma mistura de ar
úmido é a pressão que o vapor d’água contido nesta mistura exerceria se ocupasse sozinho o volume
ocupado pelo ar úmido, à mesma temperatura.
A umidade específica pode ser determinada diretamente (instrumentos de ponto de orvalho ou
instrumentos eletrolíticos), ou indiretamente, através da medição de diversos outros parâmetros medidos
simultaneamente (umidade relativa do ar e temperatura do ar, temperatura de bulbo úmido e bulbo seco
através da utilização de um psicrômetro). O psicrômetro giratório é um aparelho comumente utilizado
para a medição de umidade, permitindo que a determinação ocorra através da diferença entre um valor
de medição da temperatura do ar (ta) e temperatura úmida psicrométrica (tbu). A rotação do equipamento
faz com que a velocidade do ar provoque a evaporação da água contida na mecha de algodão do sensor
de bulbo úmido, provocando uma queda na temperatura deste sensor. A evaporação depende da
saturação de vapor de água da atmosfera.
A precisão de medição do equipamento utilizado deve estar de acordo com a Tabela 5 desta parte da
Norma.
Assim, a umidade relativa e absoluta do ar é caracterizada pela razão de umidade ou pressão parcial de
vapor d’água, podendo ser determinada pela carta psicrométrica ou por relações analíticas de
psicrometria. A umidade relativa (e) é a razão entre a pressão do vapor de água (pa) do ar úmido, e a
pressão de vapor saturado (pas) para uma mesma temperatura e mesma pressão atmosférica total, sendo
definida através da equação:
Como a umidade relativa do ar é expressa em porcentagem, escreve-se:
(9)
6.2.4.1 Precauções a serem tomadas na medição da umidade relativa do ar
O termômetro de bulbo úmido deve ser suficientemente ventilado, considerando uma velocidade do
ar entre 4 e 5 m/s;
Os termômetros de bulbo seco e úmido devem ser protegidos da radiação por algum tipo de
barreira;
A mecha ao redor do termômetro de bulbo úmido deve se extender além da parte sensitiva do
bulbo, eliminando os erros que ocorrem devido à condução térmica no termômetro;
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A água para umidificar a mecha deve ser destilada, considerando que a pressão de vapor d’água
no caso de soluções salinas é menor quando comparada à soluções puras;
A mecha do termômetro de bulbo úmido deve permitir que a água circule facilmente por atração
capilar, principalmente em situações onde a umidade específica do ar é baixa.
6.2.5 Posição espacial para medição das variáveis
6.2.5.1 Localização das medições
As medições das variáveis devem ser feitas em locais ocupados, que sejam representativos de onde os
usuários costumam ficar. Caso o local de ocupação não seja conhecido, as medições devem incluir pelo
menos os seguintes pontos: o centro da zona e 1,0 m adentro do centro de cada parede externa com
janela, centralizado a partir do meio da maior janela.
Medições também devem ser feitas em localizações que resultem em situações críticas como perto de
janelas, perto de saídas de difusores de ar, cantos e recessos.
6.2.5.2 Altura das medições
Temperatura do ar e velocidade do ar devem ser medidas a 0,1, 0,6, e 1,1 m de altura para ocupantes
sentados e a 0,1, 1,1, e 1,7 m de altura para ocupantes em pé. A temperatura operativa ou o PMV/PPD
devem ser medidos ou calculados a 0,6 m do chão para ocupantes sentados ou 1,1 m para ocupantes
em pé. Caso seja detectada alguma forma de desconforto localizado, as alturas a serem utilizadas são
as mesmas especificadas na Seção 5.2.4.
6.2.6 Frequência das medições
A frequência das medições deve representar uma amostra das horas ocupadas em um dado período
(ano, estação ou dia típico), ou, devem ser feitas em períodos onde acontecimentos críticos são
esperados.
Se existem mudanças significativas na temperatura do ar, as medições devem ser feitas a cada 5 min.
por pelo menos duas horas para verificar o atendimento dos limites especificados por esta parte da
Norma.
6.2.7 Medições simplificadas utilizando os sistemas de automação predial
Como grande parte dos edifícios novos possui sistema de automação, deve-se prever a aquisição e
armazenamento dos dados de temperatura (com precisão superior a 0,5 °C) em intervalos de 10 a 30
min.
6.3 Índices de conforto
Dois índices de conforto podem ser utilizados:
O PMV deve ser utilizado em ambientes continuamente condicionados, sendo que os limites
estabelecidos na Seção 5 estabelecem a zona de conforto para 2 tipos de vestimenta. O movimento doar pode modificar a zona de conforto como estabelecido em 5.2.3.
A temperatura operativa deve ser utilizada no modelo adaptativo descrito na Seção 5.4, em ambientes
não condicionados. O movimento do ar pode modificar a zona de conforto como descrito na Tabela 4.
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Tanto a temperatura operativa como o PMV devem ser calculados ou medidos nas alturas de 0,6 m
para pessoas sentadas e 1,1 m para pessoas de pé.
A temperatura operativa deve ser determinada de acordo com o método proposto pelo ASHRAE
Handbook – Fundamentals (2013), Capítulo “Thermal Comfort”. Seu cálculo leva em consideração a
temperatura do ar e a temperatura radiante média, utilizando a seguinte equação:
( )
(10)
onde
to é a temperatura operativa;
ta é a temperatura do ar;
tr a temperatura radiante média.
O valor de A é determinado em função da velocidade do ar (va), de acordo com a Tabela 6.
Tabela 6 Velocidade do ar
< 0,2 m/s 0,2 até 0,6 m/s 0,6 até 1,0 m/s
A 0,5 0,6 0,7
Na maioria dos casos onde a velocidade relativa do ar é baixa (< 0,2 m/s) ou onde a diferença entre a
temperatura radiante média e a do ar é pequena (< 4°C), a temperatura operativa pode ser calculada
como a média entre a temperatura do ar e a temperatura radiante média. Neste caso, é imprenscidínvel
que os ocupantes estejam realizando atividades físicas sedentárias (com taxas metabólicas entre 1,0 e
1,3 met), e não estejam expostos à luz solar direta.
6.3.1 Avaliações em um instante de tempo
Estas avaliações podem ser feitas em condições de carga máxima, condições semelhantes à de projeto,
eventos especiais ou diagnostico de falhas ou reclamações.
6.3.2 Avaliações em um intervalo de tempo
Caso existam dados de um período de tempo (dia, estação ou ano) deve-se usar para o cálculo do
número de horas excedidas em que as condições ambientais estão fora da zona de conforto. O número
de horas excedidas (EH), ou horas de desconforto, é calculado para o PMV ou método adaptativo como
segue:
Para aceitabilidade, sensação e preferencia, usar o EH:
Para o PMV:
EH = Σ Hdisc, onde Hdisc = 1 se o |PMV| estiver fora do intervalo de ± 0,5; e 0 se o oposto ocorrer.
Neste caso, Hdisc representa as horas de desconforto.
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Para o modelo adaptativo:
EH = Σ (H > limite superior + H < limite inferior),
onde
H > limite superior = 1, se Top > T limite superior; e 0 se o oposto ocorrer;
H > limite inferior = 1 se Top < T limite inferior; e 0 se o oposto ocorrer.
O desconforto por calor, ou por frio, pode ser quantificado da seguinte forma:
Quando o valor de H se localizar acima do limite superior da zona de aceitabilidade da Figura 5 ,
ocorre o desconforto por calor;
Quando o valor de H se localizar abaixo do limite inferior da zona de aceitabilidade da Figura 5,
ocorre o desconforto por frio.
É permitido quantificar um limite para o número de horas de desconforto térmico, taxas de variação
excedidas, e horas de desconforto localizado excedidas a partir de um período de tempo de interesse.
7 Comprovação de atendimento à Norma na etapa do projeto
7.1 Projeto
Os edifícios e seus sistemas de condicionamento e controle devem ser projetados para que as
condições de conforto térmico, sob condições climáticas referenciais, sejam mantidas. Esta Norma não
trata do projeto destes sistemas, tratando apenas dos requisitos de conforto térmico aceitáveis para a
maioria das pessoas. Deve-se estabelecer o percentual previsto de insatisfeitos ou em desconforto
térmico, e o número de horas excedidas utilizando os anos climáticos de referência ou típicos (TRY,
TMY) em climas com grandes variações anuais, ou dias típicos para climas com pequenas variações.
7.2 Documentação
O método e as condições de projeto para o uso do edifico devem ser selecionados e documentados
como segue:
Nota Alguns dos requisitos nos itens 1 e 3 abaixo não se aplicam em ambientes naturalmente condicionados ou
mistos.
1. A temperatura operativa e a umidade (incluindo tolerâncias), as temperaturas externas de projeto
(ver a versão de 2013 do ASHRAE Handbook— Fundamentals, Chapter 14, ―Climatic Design
Information”), e as cargas internas devem ser listadas. As horas e condições de não atendimento aos
requisitos de projeto estabelecidos na Seção 5 devem ser documentadas. Em edifícios complexos e
passivos, as horas de não atendimento talvez tenham que ser calculadas com uso de simulação
dinâmica horária durante um ano.
2. Os valores assumidos no projeto, como isolamento da vestimenta (clo) e o nível de atividade
metabólica (met), devem ser documentados, incluindo suas eventuais variações sazonais.
3. O desconforto térmico local pode ser um fator de difícil análise, devido às limitações das ferramentas
de simulação. Neste caso, uma narrativa sobre sua consideração na análise deve ser incluída. Quando
existirem janelas com área superior a 50 % da área de fachada, a velocidade do ar mais alta e
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estratificação no deslocamento de ar, devem ser apresentados os cálculos que demonstrem que o
desconforto local se encontra dentro dos limites estipulados na Seção 5.2.4.2.
Os limites a serem usados no cumprimento desta Norma são:
a) para edifícios continuamente condicionados devem-se considerar os limites de PMV +/- 0,5 ou os
limites da Seção 5.3, apresentando o número de horas de desconforto excedidas (EH);
b) para edifícios sem condicionamento artificial, deve-se considerar os limites da Seção 5.4,
apresentando número de horas de desconforto excedidas (EH).
8 Comprovação de atendimento à norma de edificações existentes
Em edifícios existentes a comprovação pode ser feita para um dia crítico ou para um período crítico.
Deve-se estabelecer o percentual previsto de insatisfeitos ou em desconforto térmico, o número de horas
excedidas e a média ponderada do grau de severidade das horas excedidas, utilizando os dados
disponíveis. Em climas com grandes variações anuais, a análise deve cobrir períodos representativos
destas variações; e em climas com pequenas variações, é possível utilizar apenas os dias típicos.
8.1 Através da sensação dos usuários
O limite a ser usado no cumprimento desta Norma é o EH, conforme Seção 6.3.2.
8.2 Através de índices de conforto
Os limites a serem usados no cumprimento desta Norma são:
a) para edifícios continuamente condicionados deve-se considerar os limites de PMV +/- 0.5 ou os
limites da Seção 5.3 (Método para determinação das condições térmicas aceitáveis em ambientes
ocupados), apresentando o número de horas excedidas (EH);
b) para edifícios sem climatização artificial, os limites da Seção 5.4 (Método para determinação das
condições térmicas aceitáveis em ambientes naturalmente condicionados controlados pelos usuários)
devem se considerados, apresentando o número de horas excedidas (EH).
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Anexo A
(Normativo)
Níveis de atividade metabólica
A.1 Utilização dos dados de taxa metabólica
Os dados apresentados na Tabela A.1 foram reproduzidos do capítulo 9 da versão 2013 do ASHRAE
Handbook-Fundamentals³. Os valores representam as taxas típicas de metabolismo por unidade de área
de superfície corporal de um adulto médio (área de DuBois = 1,8m2), considerando as atividades
desenvolvidas de modo contínuo. Este capítulo do Handbook fornece informações adicionais paraestimar e medir os níveis de atividade. A seguir, orientações gerais para o uso destes dados.
Nem todas as atividades que podem ser consideradas de interesse estão inclusas na Tabela. Os
usuários desta parte da Norma devem utilizar seu próprio julgamento para combinar as atividades a
serem consideradas com aquelas atividades similares encontradas na tabela. Alguns dos dados
apresentados nesta tabela são descritos em forma de intervalo, e outros como um valor único. O formato
para uma determinada entrada baseia-se na fonte de dados original, não sendo uma indicação de
quando um intervalo de valores deve ou não ser utilizado. Para qualquer atividade, com exceção das
atividades sedentárias, a taxa metabólica pode variar dependendo da maneira como o indivíduo executa
a tarefa, e das circunstâncias em que a tarefa é executada.
É permitido utilizar uma taxa metabólica média ponderada por um intervalo de tempo considerando a
atividade executada, que pode variar ao longo de um período de uma hora ou menos. Por exemplo, uma
pessoa que dentro de 1 hora costuma passar 30 minutos “levantando/embalando”, 15 min.
“arquivando/de pé” e 15 min. “caminhando pelo ambiente” tem uma taxa metabólica média de: 0,50 × 2,1
+ 0,25 × 1,4 + 0,25 × 1,7 = 1,8 met. Tal cálculo para encontrar o valor médio não deve ser aplicado
quando o período de variação for maior que uma hora. Por exemplo, uma pessoa que está
“levantando/embalando” durante uma hora, e então “arquivando/de pé” durante mais uma hora, deve ser
considerada como alguém que exerce duas atividades metabólicas distintas.
À medida que a taxa metabólica supera a marca de 1,0 met, a evaporação do suor se torna
crescentemente importante para atingir conforto térmico. O método do PMV não é adequado para este
tipo de análise, e esta parte da norma não deve ser aplicada durante situações onde a taxa metabólica
média ponderada por um intervalo de tempo ultrapassa 2,0 met.
A taxa metabólica média ponderada por um intervalo de tempo só se aplica a um indivíduo. A taxa
metabólica associada à atividade de um grupo de indivíduos dentro de um espaço não pode ser
ponderada para encontrar um valor único médio a ser aplicado em todo o espaço. A gama de atividades
de diferentes indivíduos em um espaço, e as condições ambientais necessárias àquelas atividades, deve
ser considerada na aplicação desta parte da Norma. Por exemplo, os clientes de um restaurante podem
ter uma taxa metabólica próxima de 1,0 met, enquanto os garçons podem ter uma taxa metabólica
próxima de 2,0 met. Cada um destes grupos de ocupantes devem ser considerados separadamente
quando forem determinadas as condições requeridas de conforto térmico do espaço. Em alguns casos
não será possível promover um nível aceitável ou o mesmo padrão de conforto para todos os grupos de
ocupantes (por exemplo, os clientes de um restaurante e os garçons).
Os valores das taxas metabólicas desta tabela foram determinados nos períodos em que a sensação
térmica dos indivíduos avaliados estava próxima de neutra. Ainda não é conhecida a correta proporção
em que as pessoas possam modificar sua taxa metabólica de maneira que o desconforto por calor possa
ser amenizado.
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Tabela A.1 Taxas Metabólicas para atividades típicas
Atividade
Taxa Metabólica
Unidade Met W/m
2
Descansando
Dormindo 0,7 40
Deitado 0,8 45
Sentado, quieto 1,0 60
De pé, relaxado 1,2 70
Caminhando (em uma superfície plana)
0,9 m/s; 3,2 km/h; 2,0 115
1.2 m/s, 4.3 km/h, 2,6 150
1.8 m/s, 6.8 km/h, 3,8 220
Atividades de Escritório
Lendo, sentado 1,0 55
Escrevendo 1,0 60
Digitando 1,1 65
Arquivando, sentado 1,2 70
Arquivando, de pé 1,4 80
Caminhando pelo ambiente 1,7 100
Levantando/empacotando 2,1 120
Dirigindo/ Voando
Automóvel 1,0 - 2,0 60 - 115
Aeronaves, rotina 1,2 70
Aeronaves, aterrisagem com instrumentos 1,8 105
Aeronaves, combate 2,4 140
Veículos 3,2 185
Atividades Ocupacionais Diversas
Cozinhando 1,6 - 2,0 95 - 115
Limpando a casa 2,0 - 3,4 115 - 200
Sentado, movimento pesado dos membros 2,2 130
Trabalho de Máquina serrando
(serra de mesa)
1,8 105
Luz (indústria elétrica) 2,0 - 2,4 115 - 140
Pesado 4,0 235
Manipulação, sacos de 50 kg 4,0 235
Trabalhos com picareta e pá 4,0 - 4,8 235 - 280
Atividades diversas de Lazer
Dançando, social 2,4 - 4,4 140 - 255
Musculação 3,0 - 4,0 175 - 235
Tênis, individual 3,6 - 4,0 210 - 270
Basquetebol 5,0 - 7,6 290 - 440
Luta livre, competição 7,0 - 8,7 410 - 505
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Anexo B
(Normativo)
Isolamento da vestimenta
O montante de isolamento térmico que uma pessoa veste tem um impacto significativo no conforto
térmico, sendo uma variável importante para a aplicação desta parte da norma. O isolamento da
vestimenta pode ser expresso de diversas maneiras. Nesta parte da norma, o isolamento corporal
proveniente de um conjunto de roupas é expresso em um valor de “clo” (Icl ). Para maiores informações,
usuários não familiarizados com a terminologia do isolamento da vestimenta devem procurar a referência
ao termo no Capítulo 9 da versão 2013 do ASHRAE Handbook – Fundamentals³.
O isolamento proveniente da roupa pode ser determinado através de diversos meios, e se dados
precisos puderem ser encontrados através de outras fontes – tais como as medições com manequins
térmicos – eles podem ser considerados aceitáveis para o uso. Quando tal informação não está
disponível, é permitido utilizar os valores das tabelas deste apêndice para estimar o isolamento da
vestimenta valendo-se de um dos métodos descritos logo abaixo. Independente da fonte do valor do
isolamento da roupa, esta parte da norma não deve ser utilizada para conjuntos de roupa com isolamento
superior a 1,5 clo. Esta parte da norma não deve ser utilizada com roupas altamente impermeáveis à
passagem da umidade (por exemplo, roupas com proteção química ou à chuva).
Três métodos para a estimativa do isolamento da vestimenta são apresentados. Os métodos estão
listados em ordem de acuracidade, e devem ser utilizados em ordem de preferência.
Método 1 A Tabela B.1 lista o isolamento proveniente de uma variedade de conjuntos de roupas
comuns. Se o conjunto considerado corresponder razoavelmente bem a um dos conjuntos desta Tabela,
então o valor de Icl indicado deve ser usado.
Método 2 A Tabela B.2 apresenta o isolamento da vestimenta de uma variedade de peças individuais
de roupa. É aceitável adicionar ou subtrair peças de roupas dos conjuntos da Tabela B.1; por exemplo,
se roupas íntimas longas (ceroulas) forem adicionadas ao conjunto 5 da Tabela B1, o isolamento
resultante do conjunto será: Icl = 1,01 + 0,15 = 1,16 clo.
Método 3 É aceitável definir um conjunto completo de vestimenta utilizando uma combinação de roupas
listada na tabela B.2. O isolamento de um conjunto é estimado através do somatório de valores
individuais listados na Tabela B.2; por exemplo, o isolamento estimado de um conjunto composto por um
macacão com camisa de flanela, camiseta (T-shirt), cueca, botas e meias de comprimento médio, será:
Icl = 0,30 + 0,34 + 0,08 + 0,04 + 0,10 + 0,03 = 0,89 clo.
As Tabelas B.1 e B.2 se aplicam para uma pessoa de pé. Uma postura sentada resulta em um
decréscimo no isolamento térmico da vestimenta devido à compressão das camadas de ar na roupa.
Este decréscimo pode ser compensado pelo isolamento proporcionado pela cadeira. A tabela B.3
apresenta o efeito causado pelo isolamento da cadeira no montante do isolamentode um conjunto de
vestimentas. Este método é aceitável para ajustar o valor da vestimenta em qualquer um dos 3 métodos
citados acima.
Por exemplo, o isolamento da vestimenta de uma pessoa vestindo o conjunto 3 da Tabela B.1, sentada
em uma cadeira executiva é de: 0,96 + 0,15 = 1,11 clo. Em muitas cadeiras, o efeito do “sentar”
corresponde à uma mudança mínima no isolamento da vestimenta. Por esta razão, não é recomendado
nenhum ajuste no clo quando existe alguma incerteza com relação ao tipo da cadeira e/ou se a atividade
do indivíduo incluir ambos: sentar e ficar de pé. As Tabelas B.1 e B.2 são para pessoas que não estão se
movendo.
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O movimento do corpo diminui o isolamento de um conjunto de vestimenta através de um movimento do
ar pelas aberturas das roupas, fazendo com que o ar circule. Este efeito pode variar significativamente, o
que depende da natureza do movimento (por exemplo, caminhar x levantar), e também da natureza da
roupa (uma roupa confortável e mais maleável ao corpo x uma roupa dura e solta). Por causa dessa
variação, a acuracidade no isolamento da vestimenta de uma pessoa ativa se torna difícil, não se
encontrando facilmente disponíveis, a não ser que medições específicas sejam feitas para as condições
em questão (por exemplo, com um manequim se movimentando). Uma estimativa grosseira para o
isolamento da vestimenta de uma pessoa se movimentando pode ser feita através da seguinte
expressão:
( )
(B.1)
onde
M é a taxa metabólica em unidades de met;
Icl é o isolamento da vestimenta sem a atividade física.
Para taxas metabólicas inferiores a 1,2 met, nenhum ajuste é recomendado.
Quando uma pessoa está dormindo ou descansando em uma postura reclinada, a cama e as roupas de
cama podem proporcionar um isolamento térmico considerável. Não é possível determinar o isolamento
térmico para a maioria das situações onde uma pessoa está dormindo ou descansando, a não ser que o
indivíduo esteja imóvel. Cada pessoa ajusta sua vestimenta para dormir ou descansar de acordo com a
sua preferência. As condições ambientais e a vestimenta adequada ao sono e/ou descanso variam
consideravelmente de pessoa para pessoa e, portanto, não podem ser determinadas através dos
métodos inclusos nesta parte da norma.
A variabilidade das roupas entre os ocupantes em um mesmo espaço é uma consideração importante na
aplicação desta parte da norma. Esta variabilidade assume duas formas; na primeira forma, indivíduos
diferentes utilizam vestimentas diferentes, independentemente das condições térmicas (exemplos
incluem as preferências pessoais entre homens e mulheres, escritórios onde os gerentes usam ternos e
os outros funcionários podem usar camisa de mangas curtas); na segunda forma, a variabilidade entre as
roupas é resultado da adaptação às diferenças individuais em resposta ao ambiente térmico (por
exemplo, algumas pessoas estão vestindo blusas com mangas compridas enquanto outras podem estar
vestindo camisetas - dentro de um mesmo ambiente, desde que não existam restrições limitantes com
relação à vestimenta). A primeira forma de variabilidade pode resultar em diferenças nos requisitos de
conforto térmico entre diferentes ocupantes, e estas diferenças devem ser abordadas durante a aplicação
desta parte da norma. Nesta situação, não é aceitável definir uma média de isolamento da vestimenta de
vários grupos de ocupantes para determinar as condições do ambiente necessárias para todos os
ocupantes. Cada grupo deve ser considerado separadamente. Quando a variabilidade entre os grupos
segue a segunda forma, e é resultado apenas de indivíduos que fazem ajustes na roupa livremente para
atender suas preferências térmicas, é aceitável a reprodução de um único valor médio que representa o
isolamento da vestimenta de todo o grupo.
Para atividades quase sedentárias onde a taxa metabólica é de aproximadamente 1,2 met, o efeito da
mudança de roupa no valor da temperatura operativa ótima é de aproximadamente 6 °C para cada
unidade de clo. Por exemplo, a Tabela B.2 indica que ao adicionar um suéter fino manga longa em um
conjunto de roupas, deve-se considerar aproximadamente um adicional de 0,25 clo.
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A adição deste isolamento deve reduzir a temperatura operativa ótima em cerca de:
6 °C/clo × 0,25 clo = 1,5 °C. O efeito é maior quando a taxa de metabolismo é maior.
Tabela B.1 Isolamento da Vestimenta
Valores para Conjuntos de Roupas Típicosa
Descrição da Vestimenta Roupas Inclusas
b
Icl
(clo)
Calças Calça + Camisa manga curta 0,57
Calça + Camisa manga longa 0,61
#2 + Paletó 0,96
#2 + Paletó + Colete + Camiseta 1,14
#2 + Suéter manga longa + Camiseta 1,01
#5 + Paletó + Ceroula 1,30
Saias/ Vestidos Saia na altura dos joelhos + Camisa manga curta (sandálias) 0,54
Saia na altura dos joelhos + Camisa manga longa + Combinação
íntima
0,67
Saia na altura dos joelhos + Camisa manga comprida + Meia
combinação
íntima + Suéter manga comprida
1,10
Saia na altura dos joelhos + Camisa manga longa + Meia
combinação
íntima + Paletó
1,04
Saia no comprimento do tornozelo + Camisa manga comprida +
Paletó
1,10
Shorts Shorts + Camisa manga curta 0,36
Macacões Macacão manga comprida + Camiseta 0,72
Macacão + Camisa manga comprida + Camiseta 0,89
Macacão isotérmico + Roupa íntima comprida (térmico–corpo todo) 1,37
Atlética Calça de moleton + Blusa de moleton manga longa 0,74
Pijamas
Camisa manga longa de pijama + Calça de pijama + Roupão ¾
(Chinelos, sem meias)
0,96
a
Dados provenientes do Capítulo 9 da versão de 2013 do ASHRAE Handbook - Fundamentals.
b
Todos os conjuntos de roupa, exceto onde indicado entre parênteses, incluem sapatos, meias, calcinhas
ou cuecas. Todos os conjuntos de saias/vestidos incluem meia-calça, sem meias adicionais.
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Tabela B.2 Isolamento das roupasa
Descrição da Roupa
b
Iclu
(clo)
Descrição da Roupa
b
Iclu
(clo)
Roupas Íntimas Vestidos e Saias
c
Sutiã 0,01 Saia (fina) 0,14
Calcinha 0,03 Saia (grossa) 0,23
Cueca Masculina 0,04 Vestido fino, sem mangas 0,23
Camiseta 0,08 Vestido de malha, com mangas 0,27
Meia combinação Íntima 0,14 Vestido curto de algodão (estilo camisa) 0,29
Roupa Íntima Longa (Ceroulas) 0,15 Vestido comprido com mangas (fino) 0,33
Combinação Íntima 0,16 Vestido comprido com mangas (grosso) 0,47
Ceroula Completa (corpo todo) 0,20 Suéters
Calçados Colete/Suéter sem mangas (fino)
d
0,13
Meia Soquetes 0,02 Colete/Suéter sem mangas (grosso)
d
0,22
Meia-calça fina/Meias 7/8 0,02 Suéter manga longa (fino) 0,25
Sandálias/Chinelos 0,02 Suéter manga longa (grosso) 0,36
Sapatos 0,02 Paletós e Coletes
Sapatos semi abertos (pantufas,
sapatos de couro)
0,03 Colete (fino) 0,10
Meias médias (algodão) 0,03 Colete (grosso) 0,17
Meias compridas (algodão) 0,06 Paletó (fino) 0,36
Botas 0,10 Paletó (grosso) 0,44
Camisas e Blusas Paletó fechado (fino) 0,42
Blusa sem mangas 0,12 Paletó fechado (grosso) 0,48
Camisa manga curta esportiva
(estilo pólo)
0,17 Pijamas e Robes
Camisa social manga curta 0,19 Camisola curta, sem mangas (fino) 0,18
Camisa social manga longa 0,25 Camisola comprida, sem mangas(fino) 0,20
Camisa de flanela manga longa 0,34 Vestido manga curta de hospital 0,31
Moleton manga longa 0,34 Roupão de verão curto (fino) 0,34
Calças e Macacões Pijama manga curta (fino) 0,42
Shorts curto 0,06 Camisola de inverno comprida (grosso) 0,46
Shorts comprido 0,08 Robe manga longa de verão 0,48
Calça (fina) 0,15 Pijama de manda comprida (grosso) 0,57
Calça (grossa) 0,24 Robe manga comprida de inverno 0,69
Calça Moleton 0,28
Macacão (jardineira) 0,30
Macacão (fechado) 0,49
a
Dados provenientes do Capítulo 9 da versão de 2013 do ASHRAE Handbook – Fundamentals
b
“Fino” se refere às roupas feitas com tecido fino/leve, utilizadas normalmente durante o verão.
“Grosso” se refere às roupas feitas com tecido grosso/pesado, utilizado normalmente durante o inverno.
c
Saias no comprimento do joelho.
d
Coletes forrados.
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Tabela B.3 Adição típica à vestimenta quando o usuário está sentado em uma cadeira
(Válido para conjuntos de roupa com isolamento variando entre 0,5 clo < Icl < 1,2 clo)
Cadeira simples
a
0,00 clo
Cadeira metálica 0,00 clo
Cadeira de madeira com braços
b
0,00 clo
Banco de madeira +0,01 clo
Cadeira de escritório padrão +0,10 clo
Cadeira executiva +0,15 clo
a
Cadeira feita com cordas finas espaçadas que não oferecem isolamento térmico. Incluída nesta
lista apenas para fins comparativos.
b
Cadeira usada na maior parte dos estudos básicos de conforto térmico que deram origem ao
índice.
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Anexo C
(Normativo)
Programa computacional para cálculo do PMV/PPD
As equações a seguir computam de forma básica os valores de PMV e o PPD para um dado conjunto de
variáveis. Diferentes linguagens de programação podem ser utilizadas, mas os dados de saída devem
ser verificados utilizando os valores de referência dados na Tabela C.1.
Variáveis Siglas no programa
Isolamento da roupa, clo CLO
Metabolismo, met MET
Trabalho, met WME
Temperatura do Ar, °C TA
Temperatura Média Radiante, °C TR
Velocidade Relativa do Ar, m/s VEL
Umidade Relativa, % RH
Pressão parcial de vapor d’água, Pa PA
Equações básicas para o cálculo do Voto Médio Predito (PMV) e Percentagem de Insatisfeitos (PPD)
com base nas equações da versão de 2009 do ASHARE Fundamentals Handbook e equações da
ISO 7730 (2005)
Dados de entrada Unidade
1. Vestimenta clo
2. Taxa metabólica met
3. Trabalho met
4. Temperatura do ar °C
5. Temperatura radiante média °C
6. Velocidade relativa do ar m/s
7. Umidade relativa do ar %
8. Pressão de vapor d’água Pa
9. (
)
= pressão de vapor d’água saturado
10. = isolamento térmico da vestimenta em m² K/W
11. = taxa metabólica em W/m²
12. Se , então
13. Se outro,
14.
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15.
16.
17. Cálculo da temperatura da superfície da roupa através de iteração
18.
( )
(( ( ))
19.
20.
21.
22.
23. (
)
24.
25.
26.
27.
28.
29. Enquanto ( )
30.
( )
31.
32.
33. Se , então
34. Se outro,
35.
( ( ) )
( )
36.
37.
38. Componentes da perda de calor
39. Diferença perda de calor através da pele:
40. ( )
41. Perda de calor através do suor:
42. Se , então ( )
43. Se outro,
44. Perda de calor latente através da respiração:
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45. ( )
46. Perda de calor sensível através da respiração:
47. ( )
48. Perda de calor por radiação:
49. ( (
)
50. Perda de calor por convecção:
51. ( (
)
)
52. Dados de Saída PMV e PPD
53. Coeficiente de Sensação Térmica
54. ( )
55. Se , então
56. Se , então
57. Se outro,
58. ( )
59.
Tabela C.1 Exemplo de dados de Entrada/Saída
Exemplo Valores utilizados para gerar conforto na edificação da Figura 3.
Run Temp. Ar RH Temp. Radiante Vel. Ar
Met. CLO PMV
PPD
%
# °C % °C m/s
1 19,6 86 19,6 0,10 1,1 1 -0,5 10
2 23,9 66 23,9 0,10 1,1 1 0,5 10
3 25,7 15 25,7 0,10 1,1 1 0,5 10
4 21,2 20 21,2 0,10 1,1 1 -0,5 10
5 23,6 67 23,6 0,10 1,1 0,5 -0,5 10
6 26,8 56 26,8 0,10 1,1 0,5 0,5 10
7 27,9 13 27,9 0,10 1,1 0,5 0,5 10
8 24,7 16 24,7 0,10 1,1 0,5 -0,5 10
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Anexo D
(Informativo)
Desconforto térmico localizado
Evitar o desconforto térmico local de ocupantes, muitas vezes causados por uma diferença na
temperatura no sentido vertical entre a cabeça e os pés, ou por um campo de assimetria radiante,
resfriamento local convectivo (correntes de ar), ou pelo contato da pele com um piso frio ou quente, é
essencial para promover conforto térmico.
Os requisitos especificados na Seção 6.2.4 desta parte da norma se aplicam diretamente às pessoas com
baixo isolamento da vestimenta (clo entre 0,5 e 0,7), e que desenvolvem atividades próximas ao nível
“sedentário” de taxa metabólica (met entre 1,0 e 1,3). Quando a taxa metabólica é superior a este
intervalo, os ocupantes apresentam menor sensibilidade térmica, e consequentemente, o risco de
desconforto térmico local é menor. No entanto, é aceitável utilizar os limites aqui estabelecidos, para taxas
metabólicas maiores e isolamentos de vestimenta maiores, desde que os valores dos limites sejam mais
conservativos. É importante frisar que as pessoas são mais sensíveis ao desconforto local quando o corpo
está mais frio que o neutro, e menos sensíveis quando o corpo estiver mais quente que o neutro. Os
requisitos desta seção estão baseados em temperaturas mais próximas do centro dazona de conforto. Os
requisitos se aplicam a toda zona, mas serão mais conservativos perto dos limites superiores de
temperatura da zona de conforto, podendo subestimar perto dos limites inferiores de temperatura da zona
de conforto.
A Tabela D.1 especifica o percentual esperado de insatisfeitos (PPDL) para cada tipo de desconforto
térmico local descrito nas Seções 5.2.4.1 até a 5.2.4.4. Todos os critérios de desconforto térmico local da
Tabela D devem ser atendidos simultaneamente para que o ambiente atenda a esta parte da norma.
Tabela D.1 Percentagem limite de insatisfeitos (PPDL) devido ao desconforto local
PPD L
devido à convecção localizada para
temperaturas operativas abaixo de 22,5
PPD L
devido ao gradiente na
temperatura vertical
PPD L
devido aos pisos
quentes ou frios
PPD L
devido à assimetria no
campo radiante
< 20 % < 5 % < 10 %
< 5 %
D.1 Assimetria da temperatura radiante
O campo radiante ao redor de uma pessoa pode ser assimétrico devido às superfícies frias ou quentes, ou
radiação solar direta. Esta assimetria pode causar desconforto localizado e reduzir a aceitabilidade
térmica do ambiente. Em geral, as pessoas são mais sensíveis às assimetrias causadas por tetos quentes
do que às paredes quentes ou frias. A figura D.1 apresenta os valores percentuais de ocupantes
insatisfeitos em função da assimetria na temperatura radiante causada por tetos quentes, paredes frias,
tetos frios e paredes quentes.
Os limites para assimetria na temperatura radiante são especificados na Tabela D.2.
Alternativamente, pode-se usar a Figura D.1 em conjunto com os limites de PPDL da Tabela D.1 para
determinação da assimetria permitida.
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Figura D.1 Desconforto térmico local causado pela assimetria na temperatura radiante
Tabela D.2 Assimetria máxima permitida na temperatura radiante
Assimetria na temperatura radiante
(°C)
Teto quente Parede fria Teto frio Parede quente
< 5 < 10 < 14 < 23
D.2 Convecção localizada
O resfriamento localizado causado pelo deslocamento do ar quando o corpo está abaixo da temperatura
neutra pode causar desconforto. Este desconforto depende da velocidade do ar, temperatura do ar,
atividade e vestimenta. A sensitividade é maior onde a pele não tiver cobertura da vestimenta (cabeça e
pescoço).
Para temperaturas operativas abaixo de 22,5 °C a velocidade máxima do ar para a zona de conforto não
deve exceder 0,15 m/s em qualquer local do corpo. Este limite se aplica ao deslocamento do ar causado
por janelas e sistema de ar condicionado. É aceitável que a velocidade do ar exceda estes limites, desde
que os ocupantes tenham controle local, como estabelecido na Seção 5.2.3.1.
D.3 Gradiente vertical de temperatura
A estratificação térmica, que resultante de valores de na temperatura mais alta ao nível da cabeça que
dos tornozelos, podendo causar desconforto térmico localizado. A Figura D.2 apresenta o percentual
predito de insatisfeitos em função da diferença de temperatura do ar entre a cabeça e os tornozelos.
Temperaturas mais baixas ao nível da cabeça são raras, e percebidas como favoráveis pelos usuários,
mas não são utilizadas nesta parte da Norma.
ASSIMETRIA DE TEMPERATURA RADIANTE (°C)
IN
S
AT
IS
FE
IT
O
S
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1
2
4
6
8
10
20
40
60
80
%
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
PELA ASSIMETRIA DE RADIAÇÃO
PAREDES FRIAS
PAREDES QUENTES
TETOS FRIOS
TETOS QUENTES
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Existem duas opções para determinar a diferença aceitável entre a temperatura no nível da cabeça e dos
tornozelos: utilizando-se a Tabela D.3, ou a Figura D.2 em conjunto com a Tabela D.1.
Figura D.2 Desconforto térmico local causado pelo gradiente de temperatura vertical
Tabela D.3 Gradiente de temperatura vertical permitido entre cabeça e tornozelos
Gradiente de temperatura vertical
(°C)
< 3
D.4 Temperatura superficial do piso
As pessoas podem sentir desconforto devido ao contato com pisos muito quentes ou muito frios. A
temperatura do piso (e não o material do piso) é o fator mais importante para o conforto térmico dos pés
de pessoas que estão utilizando calçados. A Figura D.3 mostra a percentagem de pessoas insatisfeitas
em função da temperatura do piso.
O critério desta Seção se baseia nas pessoas utilizando calçados leves. É aceitável usar este critério
para pessoas usando calçados mais pesados, de uso típico no exterior, o que seria mais conservativo.
Esta parte da Norma não se aplica a pessoas descalças nem sentadas no piso.
Os limites para temperatura do piso são especificados na Tabela D.3, mas alternativamente, pode-se
utilizar a Figura D.3 em conjunto com a Tabela D.1 para determinação da faixa de temperatura aceitável.
IN
SA
TI
SF
EI
TO
S
DIFERENÇA DE TEMPERATURA DO AR ENTRE A CABEÇA E OS PÉS (°C)
0 2 4 6 8 10
1
2
4
6
8
10
20
40
60
80
%
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
PELO GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA
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Figura D.3 Desconforto térmico local causado por pisos quentes ou frios
Tabela D.3 Faixa de temperaturas permitidas
Faixa de temperaturas permitidas no piso
(°C)
19 – 29
TEMPERATURA DO PISO (°C)
IN
SA
TI
SF
E
IT
O
S
2
1
4
6
8
10
20
40
60
80
%
5 10 15 20 25 30 35 40 45
DESCONFORTO TÉRMICO LOCAL CAUSADO
POR PISOS QUENTES OU FRIOS
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Anexo E
(Informativo)
Levantamento e questionário para avaliação do ambiente térmico
A utilização de questionários nas pesquisas de conforto térmico é uma forma aceitável de avaliação para
que se alcancem os limites de aceitabilidade discutidos nesta parte da Norma. Através destas pesquisas
é possível prever a porcentagem de ocupantes que estão “satisfeitos” ou que consideram o ambiente
aceitável e/ou confortável. Através da aplicação de questionários é possível se obterem resultados mais
reais do que aqueles obtidos através dos modelos de conforto. No entanto, estas pesquisas não podem
ser feitas em todos os casos por exigirem tempo, planejamento prévio e abordagem de comunicação.
Uma boa pesquisa de campo deve pesar a quantidade de tempo e freqüência de medição.
As pesquisas devem buscar uma amostra de tamanho significativo, com uma taxa de resposta de no
mínimo 50 %, buscando refletir todo o espaço ocupado do edifício. Uma boa amostragem combinada a
uma taxa de resposta adequada (≅ 75 %) ajuda a diminuir o risco de generalização quando o
levantamento é feito em uma edificação com diversas instalações. Embora nenhuma taxa de resposta
seja especificada nesta parte da norma, deve-se garantir que as respostas venham de ocupantes
representativos de toda a população de interesse.
Pesquisas de satisfação com relação ao ambiente térmico são ferramentas de grande valor na avaliação
de edifícios e instalações existentes, funcionando como uma espécie de diagnóstico (voz do edifício),
cujo objetivo é trazer ao projetista uma visão detalhada do que acontece dentro da edificação no seu
dia-a-dia, valendo-se da opinião (feedback) dos ocupantes.
Existem dois tipos de pesquisas relacionadas ao ambiente térmico como se observa logo abaixo. Em
ambos ostipos as principais perguntas estão ligadas ao conforto térmico, mas existem outras perguntas
que podem ajudar a identificar problemas e formular possíveis respostas.
1. As pesquisas “instantâneas” ou “point-in-time” são utilizadas para avaliação da sensação térmica
dos ocupantes em determinado ponto no tempo. Alguns pesquisadores têm utilizado esse tipo de
levantamento para correlacionar conforto térmico com os fatores ambientais do PMV/PPD: taxa
metabólica, a vestimenta, temperatura do ar, temperatura radiante, velocidade do ar e umidade.
Uma amostra do questionário utilizado neste tipo de pesquisa está inclusa neste Anexo.
O documento busca avaliar a sensação térmica dos ocupantes com base na escala de sete pontos da
ASHRAE (“muito quente” até “muito frio”). A sensação de conforto ou a porcentagem predita de
insatisfeitos (PPD) não levantados diretamente pode ser extrapolada a partir dos votos de sensação
térmica. É possível, no entanto, perguntar diretamente ao ocupante: “Este ambiente é termicamente
aceitável?” utilizando a escala “aceitável” ou “inaceitável”, ou até mesmo: “Este ambiente é termicamente
confortável?”. Por vezes, as escalas de preferência para temperatura e velocidade do ar são também
utilizadas, sendo comumente encontradas na base de dados do RP- 884 da ASHRAE: “Você prefere
estar: mais resfriado/não mudar/ mais aquecido” ou “Você prefere: menos velocidade de ar/não mudar/
mais velocidade do ar”.
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Para que os resultados da pesquisa sejam aplicáveis para a análise de intervalos de aceitabilidade, é
necessária a implementação do método sob várias condições térmicas, ao longo do tempo e em
diferentes modos de operação do edifício. A dificuldade na organização de um número grande de dados
provenientes da medição instantânea em ambientes de trabalho normalmente limita a utilização deste
método, o que pode mudar com o advento de questionários online e aplicativos.
2. As pesquisas de “satisfação” são utilizadas para avaliar as respostas dos ocupantes com relação ao
espaço em geral dentro de um intervalo de tempo determinado. Ao invés de avaliar as sensações
térmicas junto às medições das variáveis ambientais (e indiretamente a porcentagem de pessoas
insatisfeitas), este tipo de pesquisa foca nas respostas de satisfação com relação ao ambiente térmico e
instrumentos de controle.
Um modelo de questionário utilizado nas pesquisas de satisfação é apresentado no Anexo E, nele, os
ocupantes são solicitados a avaliar o ambiente térmico (com respostas que variam entre “satisfeito” a
“insatisfeito”) considerando uma escala de sete pontos de satisfação. A aceitabilidade é determinada
através da porcentagem de ocupantes que assinalaram sua resposta no intervalo que vai de “neutro” até
“satisfeito”.
A premissa básica deste tipo de pesquisa é a natureza das respostas dos ocupantes, podendo recordar
períodos ou casos de desconforto térmico, identificando padrões de operação dos sistemas de
climatização e envoltória. Desta maneira, os ocupantes fornecem informações “globais” ou “gerais” de
voto com relação ao conforto térmico em seu ambiente. O inspetor que realiza a pesquisa deve indicar
um espaço de tempo para que os entrevistados considerem em suas respostas. Os resultados de uma
pesquisa realizada sob um modo de operação do edifício, ou em determinada estação do ano, não
devem ser extrapolados ou generalizados para diferentes modos de operação ou ano.
Por considerar determinados “espaços de tempo”, esse tipo de pesquisa deve ser realizada
periodicamente, podendo ser feita a cada seis meses ou repetida nas estações de aquecimento ou
resfriamento. É recomendado que a primeira pesquisa de satisfação seja feita pelo menos seis meses
após a ocupação do edifício para que sejam identificados, e assim evitados, os problemas e as
reclamações decorrentes.
Nota Quanto mais longo for o período coberto pela pesquisa, menor é a precisão dos resultados. Os ocupantes são
solicitados a recordar suas experiências anteriores, sendo suas respostas geralmente ponderadas pelas suas
experiências mais recentes.
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E.1 Modelo de questionário para as pesquisas de conforto térmico instantâneas
Data: Hora:
1. Registre os seguintes dados pessoais:
Sexo: Feminino Masculino Idade:
Peso: Altura:
2. Qual tipo de atividade você exerce neste ambiente, e por quanto tempo?
3. Qual é a sua sensação térmica neste momento? (Assinale a alternativa mais apropriada)
Nota: Esta escala deve ser utilizada para que o padrão desta parte da norma seja mantido.
Com muito calor
Com calor
Levemente com calor
Neutro
Levemente com frio
Com frio
Com muito frio
4. Você preferiria estar:
Mais aquecido Assim mesmo Mais resfriado
5. Para você este ambiente térmico é:
Aceitável Inaceitável
6. Como você se sente com relação ao movimento do ar neste momento? (Assinale apenas
uma alternativa, considerando a aceitabilidade ou não da velocidade do ar)
Inaceitável
Pouco movimento do ar
Muito movimento do ar
Aceitável
Pouco movimento do ar
Movimento do ar suficiente
Muito movimento do ar
7. Considerando sua resposta anterior, qual a sua preferência com relação ao movimento
do ar neste momento?
Mais movimento do ar Não mudar Menos movimento do ar
8. Marque com um X:
(a) o local mais apropriado onde você passa a maior parte do seu tempo:
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Nota Deve ser fornecido um desenho em
planta que demonstre adequadamente o
espaço da pesquisa ou a edificação em
questão.
(b) o local que melhor descreve a área da edificação onde você passa mais tempo:
Norte Sul Leste Oeste Central Não sei
9. Em qual andar da edificação seu local de trabalho está localizado?
1° Andar 2° Andar 3 ° Andar Outro. Especifique:
10. Você está próximo(a) de uma parede externa? (aprox.3 metros).
Sim Não
11. Você está próximo(a) de uma janela com abertura externa? (aprox. 3 metros).
Sim Não
12. Utilizando a relação abaixo, assinale cada item de roupa que você está usando agora:
Nota: Esta lista pode ser ajustada de acordo com a necessidade.
Camisa manga curta Vestido social Macacão
Camisa manga longa Saia curta (joelho) Calcinha + Sutiã
Camiseta/Camisa Polo Saia longa (canela) Cueca
Suéter manga longa Shorts/Bermuda Meias de nylon
Suéter manga curta Calça Jeans Meias esportivas
Jaqueta/paletó fino Calça Social Botas
Jaqueta/Paletó grosso Calça moleton Tênis/Sapato
Colete Blusa moleton Sandálias
Outros. Especifique:
13. Qual o seu nível de atividade neste momento? (assinale a opção mais apropriada)
Sentado, atividade leve (relaxado, lendo)
Sentado, atividade moderada (digitando, arquivando)
Em pé, relaxado
Atividade leve em pé
Atividade moderada em pé
Atividade pesada
Outra. Especifique:
Amostra
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14. Dentre as opções abaixo, quais estão disponíveis para o ajuste/controle pessoal da
temperatura neste momento?
Nota Esta lista pode ser ajustada de acordo com a necessidade.
Cortinas ou persianas Ar condicionado Aquecedor Portátil
Porta para interior Porta para exterior Ventilador de teto
Ventilador portátil Janelas operáveis Termostato
Saidade ar ajustável (chão, parede ou teto) Nenhuma das opções
Outras. Especifique:
E.2 Modelo de questionário para pesquisas de satisfação com relação ao ambiente
térmico
Data: Hora:
1. Registre os seguintes dados pessoais:
Sexo: Feminino Masculino Idade:
Peso: Altura:
2. Qual tipo de atividade você exerce neste ambiente, e por quanto tempo?
3. Marque com um X:
(a) o local mais apropriado onde você passa a maior parte do seu tempo:
Nota Deve ser fornecido um desenho em
planta que demonstre adequadamente o
espaço da pesquisa ou a edificação em
questão.
(b) o local que melhor descreve a área da edificação onde você passa mais tempo:
Norte Sul Leste Oeste Central Não sei
4. Em qual andar da edificação seu local de trabalho está localizado?
1° Andar 2° Andar 3 ° Andar Outro. Especifique:
5. Você está próximo(a) de uma parede externa? (aprox. 3 metros).
Sim Não
6. Você está próximo(a) de uma janela com abertura externa? (aprox. 3 metros).
Sim Não
7. Dentre as opções abaixo, quais estão disponíveis para o ajuste/controle pessoal da
temperatura no seu local de trabalho?
Nota Esta lista pode ser ajustada de acordo com a necessidade.
Amostra
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Cortinas ou persianas Ar condicionado Aquecedor Portátil
Porta para interior Porta para exterior Ventilador de teto
Ventilador portátil Janelas operáveis Termostato
Saida de ar ajustável (chão, parede ou teto) Nenhuma das opções
Outras. Especifique:
Por favor responda as próximas perguntas com base na sua experiência neste local de
trabalho considerando os últimos meses (considerar os 6 últimos meses ou o intervalo de
tempo entre esta e a última pesquisa realizada).
Nota Modificar a afirmação acima de acordo com o período mais adequado de tempo
8. Quão satisfeito você está com a temperatura no seu local de trabalho? (assinale no local
mais apropriado utilizando a escala abaixo e considerando o quadrado central como
“neutro”).
Satisfeito Insatisfeito
9. Se você está instatisfeito com a temperatura no seu local de trabalho, qual das seguintes
alternativas contribui para a sua insatisfação?
a) Durante os meses/estações mais quentes, a temperatura no meu local de trabalho é:
Ocasionalmente fria Diversas vezes fria Sempre fria
Ocasional. quente Div. vezes quente Sempre quente
b) Durante os meses/estações mais frias, a temperatura no meu local de trabalho é:
Ocasionalmente muito fria Diversas vezes muito fria Sempre muito fria
Ocasional. muito quente Div. vezes muito quente Sempre muito quente
10. Em qual horário do dia este problema ocorre com maior frequência?
Pela manhã (antes das
11h)
Meio-dia (entre 11 e 14h) Tarde (entre 14 e 18h)
Noite (após as 18h) Fins de semana/Feriados O tempo todo
Segunda-feira pela manhã Não existe hora certa Outra:
11. Qual(is) alternativa(s) melhor descreve a fonte deste desconforto? Marque mais de uma
opção, se necessário.
Nota Esta lista pode ser ajustada de acordo com a necessidade.
Umidade muito alta (úmido) Umidade muito baixa (seco)
Muita ventilação (velocidade do ar) Pouca ventilação (velocidade do ar)
Incidência de luz solar direta Calor proveniente de equipamentos
Corrente de ar proveniente das janelas Corrente de ar prov. de ventiladores
Meu espaço é mais quente/frio que os outros Janela é inoperável
Termostato ajustado por outra pessoa Termostato é inacessível
Uniforme (roupa) não pode ser ajustado Sistema de climatização deficiente
Outros. Especifique:
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12. Por favor descreva qualquer outro problema com relação à temperatura no seu local de
trabalho:
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Anexo F
(Informativo)
Modelo de documentação para avaliação de conformidade na etapa de projeto
F.1 Comum a todos os tipos de projeto
Valores de variáveis subjetivas pressupostos para cada tipo de espaço,
categoria de uso e estação
Tipos de Espaço
(escritórios, recepção, espera, etc.)
Nível de
Vestimenta
(CLO) Taxa Metabólica
(MET)
Verão Inverno
F.2 Complete esta seção se o projeto utilizar o método relativo à Seção 5.3.3 desta parte
da Norma (PMV/PPD)
1. Dados climáticos uilizados para os cálculos do projeto: __________________________
2. Condições climáticas de projeto utilizadas para o cálculo das cargas de pico (0,5 %, 1 %, etc.)
Resfriamento: ________________ Aquecimento: ________________
3. Horas de um ano típico em que a temperatura externa excede as condições de projeto:
Resfriamento: ________________ Aquecimento: ________________
Tabela F.1 Modo de resfriamento
M
o
d
o
d
e
R
e
s
fr
ia
m
e
n
to
Tipos de Espaço
(escritório, recepção,
espera, etc.)
Temperatura Operativa de
Projeto
Umidade Máxima de
Projeto
Velocidade Média
do Ar
Verão Inverno Verão Inverno Verão Inverno
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Tabela F.2 Modo de aquecimento
M
o
d
o
d
e
A
q
u
e
c
im
e
n
to
Tipos de Espaço
(escritórios,
recepção, espera,
etc.)
Temperatura
Operativa de Projeto
Umidade Máxima
de Projeto
Velocidade Média
do Ar
Verão Inverno Verão Inverno Verão
Inverno
4. Verificar se as combinações de fatores pessoais, temperatura operativa assumida, velocidade do ar e
umidade relativa detalhados acima resultam em Votos Médios Estimados (PMV) dentro do intervalo de ±
0,5. (Inclui documentação de apoio com o cálculo de PMV/PPD, resultados e ferramentas utilizadas e/ou
gráfico da zona de conforto psicrométrica do modelo).
5. Velocidade do ar elevada: Quando a velocidade média do ar das condições especificadas em projeto
excederem 0,20 m/s:
a) verificar se a velocidade média do ar atende os parâmetros especificados pelos limites da Figura 1
quando os ocupantes não têm o controle da velocidade do ar.
b) verificar se a velocidade média do ar atende aos parâmetros especificados pelos limites da Figura 1
quando os ocupantes detém o controle da velocidade do ar, e se estes são separados a cada 84 m² ou
um controle a cada 6 ocupantes.
6. Efeitos de desconforto térmico localizado
Verificar se os efeitos de desconforto localizado foram considerados, e não são susceptíveis a exceder
os limites descritos na Seção 5.2.4 desta parte da Norma. Quando os efeitos de desconforto térmico
localizado são susceptíveis de ocorrência, verificar se os cálculos foram realizados de forma a incluir os
valores previstos dentro do intervalo permitido pela Seção 5.2.4 desta Norma.
Tabela F.3 Efeitos de desconforto
Efeitos de desconforto localizado
Não são
susceptíveis
Cálculos foram
efetivados
Assimetria de Temperatura Radiante
Diferenças de Temperatura no sentido Vertical
Temperatura Superficial do Piso
Correntes de Ar
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F.3 Complete esta seção se o projeto utilizará o método relativo à Seção 5.4 destaparte
da Norma
F.3.1 Modelo adaptativo para ambientes naturalmente ventilados e controlados pelos ocupantes
1. Verificar se cada espaço condicionado naturalmente controlado pelo ocupante atende a todos os
critérios especificados pela Seção 5.4 desta parte da Norma.
a) os espaços possuem janelas operáveis com abertura para o exterior, prontamente ajustáveis pelos
ocupantes;
b) não existe nenhum tipo de sistema mecânico de condicionamento ambiental instalado
(condicionamento artificial, resfriamento por radiação, ou resfriamento com desumidificadores). Não
existe sistema de aquecimento artificial em operação;
c) os ocupantes desenvolvem atividades sedentárias, com baixa taxa de metabolismo entre 1,0 e 1,3
met;
d) os ocupantes podem adaptar a sua vestimenta de acordo com as condições térmicas internas ou
externas, dentro de um intervalo de no mínimo 0,5 a 1,0 clo;
e) a temperatura média predominante do ar externo é superior a 10 °C, e inferior a 33,5 °C.
2. Arquivo climático utilizado para o cálculo da temperatura média mensal.
3. Verificar o valor da velocidade do ar; se elevada, verificar o ajuste incremental no limite superior da
zona de aceitabilidade térmica da Figura 5, em conjunto com a Tabela 4.
4. Verificar se a temperatura operativa foi predita para respeitar o limite de 80% de aceitabilidade da
Figura 5 desta parte da Norma, incluindo os ajustes no limite causado pelo incremento da velocidade do
ar.
Nota Fornecer documentação de apoio que comprovem os dados de entrada e os resultados de cálculo e
simulação. Incluir os piores casos de condições externas de projeto e o pior caso de condições internas de
temperatura preditas para cada mês.
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Bibliografia
[1] Software da ASHRAE Thermal Comfort Tools;
Conforto Térmico 2014
140527 REVISÃO ABNT NBR 16401_Formatado