Este documento apresenta conceitos fundamentais sobre ventilação geral. Aborda objetivos da ventilação, classificação de sistemas, poluentes do ar, efeitos do movimento de ar no conforto humano, tipos de ventilação natural e cálculo de vazão de ar. A bibliografia lista 4 referências sobre ventilação industrial.

1. Ventilação Geral
Profa. Dra. Telma Nagano de Moura

2. Apostila 01 – Introdução
• Ementa:
• Conceitos Fundamentais; Psicrometria aplicada a ventilação; Ventilação Geral;
Ventilação Diluidora; Classificação dos sistemas de ventilação; Tipos de
Ventilação; Ventiladores e Exaustores; Principais tipos de coletores; Noções
sobre transporte pneumático; Cálculo de dutos; Detalhes de projetos.
• Bibliografia:
• MACINTYRE, A. J., Ventilação industrial e controle da poluição, Rio de Janeiro,
LTC, 1990.
• MESQUITA, A. L. S., GUIMARÃES, F. A. e NEFUSSI, N., engenharia de ventilação
industrial, São Paulo, Edgard Blucher/CETESB, 1985.
• BIRD, S. L., Fenômenos de transporte, 2ª Ed., LTC, 2002.
• CLEZAR, C. A., NOGUEIRA, A. C. R., Ventilação industrial, São Paulo, 1996.

3. Conceitos Fundamentais

4. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Objetivo geral da Ventilação;
• Objetivos específicos da Ventilação;
• Classificação sumária dos sistemas de ventilação;
• Principais poluentes do ar;
• Efeitos do movimento do ar sobre o conforto humano;

5. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Objetivo geral da Ventilação:
• Controlar a qualidade do ar de um recinto fechado.
• Objetivos específicos da Ventilação:
a) Manter o conforto e a eficiência do homem – realizando:
- O restabelecimento das condições ambientais do ar;
- O condicionamento térmico do ambiente;
- O controle da umidade do ar.
b) Manter a saúde e a segurança do homem – visando:
- Reduzir a concentração de aerodispersóides e particulados nocivos (legislação);
- Impedir que a concentração de gases, vapores e poeiras inflamáveis ou explosivas
ultrapasse os limites de segurança;
c) Conservar em bom estado materiais e equipamentos.

6. Apotila 01 – Conceitos Fundamentais
• Classificação sumária dos sistemas de ventilação:
1) Sistemas de ventilação geral - Natural
- Geral diluidora - insuflação
- exaustão
- Natura: quando não são empregados recursos mecânicos para promover o
deslocamento do ar. A movimentação natural do ar se faz através de portas, janelas
e aberturas específicas.
- Geral diluidora: quando se empregam recursos mecânicos para promover o
deslocamento de ar. É realizada por meio de insuflação, exaustão ou a combinação
dos dois.

7. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
2) Sistemas de ventilação local exaustora
Realiza-se com um equipamento captor de ar junto à fonte
poluidora, de modo a remover ou tratar o poluente de modo
conveniente sem riscos ao ambiente.

8. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Principais poluentes do ar
• Poluentes são substâncias que acima de certas concentrações podem ocasionar
prejuízos à saúde humana, à equipamentos e processos e ao meio ambiente.
Podem ser divididos em: Aerossóis, Gases e Vapores.
• Aerossóis
• Sistema constituído por meios de dispersão gasosa onde se encontram
partículas sólidas, líquidas ou micro-organismos.
• Gás e Vapor
• Gás = é o estado fluído da matéria. Para que seja liquefeito é necessário que
simultaneamente se diminua a temperatura e aumente a pressão.

9. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Gás e Vapor
• Vapor = se refere à matéria no estado gasoso em equilíbrio com seu líquido ou
sólido. Para que retornar ao estado líquido é necessário apenas diminuir a
temperatura, ou então aumentar a pressão.
• Exemplo: o vapor de água, que está presente no ar, volta ao estado líquido
simplesmente ao entrar em contato com um recipiente que está com a
temperatura mais baixa.
Assim, a bolha
do refrigerante é
de gás e a bolha
do aquecimento
da água é de
vapor

10. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Gases e Vapores (visão termodinâmica)
• Gás: é a substância na fase gasosa a uma temperatura superior à temperatura
crítica. Mantida constante a temperatura, o gás não pode ser condensado por
aumento de pressão;
• Vapor: é a substância na fase gasosa a uma temperatura igual ou inferior à
temperatura crítica. O vapor pode ser condensado, ou seja, transformado em
líquido; ou cristalizado, transformado em sólido, por aumento de pressão,
mantida constante a temperatura;

11. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Gases e Vapores: Temperatura crítica
• Em resumo, sendo Tc a temperatura crítica da substância, na fase
gasosa, e T a temperatura em que ela se encontra, teremos:
• T < Tc = vapor – condensa-se por compressão isotérmica
• T > Tc = gás – não se condensa por compressão isotérmica

12. Apostila 01 – Conceitos Fundamentais
• Gases e Vapores: Temperatura crítica
• Exemplos de diagramas de fases

13. Movimentação do ar

14. • Conforto humano:
O conforto humano é afetado por fatores como temperatura,
humidade, vento, radiação, ruídos e poluição.

15. • Conforto humano e conforto térmico
O conforto térmico num determinado ambiente pode ser definido
como a sensação de bem-estar experimentada por uma pessoa, como
resultado da combinação satisfatória, nesse ambiente, da temperatura
radiante média (trm), umidade relativa (UR), temperatura do ambiente
(ta) e velocidade relativa do ar (vr) com a atividade lá desenvolvida e
com a vestimenta usada pelas pessoas.

16. • Índice de conforto térmico
• A sensação de temperatura que o corpo humano sente é frequentemente
afetada por vários fatores.
• O corpo humano é uma máquina térmica que constantemente libera energia e
qualquer fator que interfira na taxa de perda de calor do corpo afeta sua
sensação de temperatura.
• Outros fatores significativos que controlam o conforto térmico do corpo
humano são: umidade relativa, vento e radiação solar.
• O índice de temperatura-umidade (ITU) é um avaliador do conforto humano
para o verão ou inverno e é baseado em condições de temperatura e
umidade. (Universidade Federal do Parana UFPR)
T é a temperatura dada em graus Celsius e UR é a umidade relativa dada em fração decimal.

17. • Índice de conforto térmico - Verão
No verão a sensação de conforto térmico é
afetada principalmente pela UR

18. • Índice de conforto térmico - Inverno
No inverno a sensação de
conforto térmico é afetada
principalmente pela
velocidade do vento
A temperatura equivalente "windchill" ou índice "windchill"
ilustra os efeitos do vento

19. • Movimento do ar sobre o conforto humano:
O movimento do ar tem por efeito:
a) Acelerar a perda de calor por convecção;
b) Auxiliar o corpo a dissipar o calor fornecido por condução na camada de ar
superficial da pele;
c) Auxiliar a perda de calor por evaporação – transpiração ;
• Convecção: é a transferência de calor de um local para outro pelo movimento
de fluidos;
• Condução: é a transferência de energia térmica entre átomos e/ou moléculas
vizinhas em uma substância devido a um gradiente de temperatura;
• Evaporação – transpiração: utilização do calor latente (requerido para mudança
de estado sem alteração de temperatura). Lembrar que calor sensível é aquele
observado pela variação de temperatura.

20. • Principais processos de troca de calor do ser humano com o ambiente
• Radiação: propaga-se por ondas eletromagnéticas e não necessita de um meio
intermediário.
Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/a-perda-calor-no-organismo-
humano.htm

21. Ventilação Geral

22. • Ventilação Geral: consiste na movimentação de quantidades
relativamente grandes de ar através de espaços confinados;
• Ventilação Natural: sem uso de equipamentos mecânicos, ocorre por
aberturas como portas, janelas e lanternins.
• O fluxo de ar que entra ou sai pelas aberturas depende:
a) Da diferença entre as pressões existentes no exterior e no interior do
prédio ou recinto;
b) Da resistência oferecida à passagem do ar pelas aberturas

23. Ação dinâmica provocada pelo vento que ao contornar uma edificação cria
distribuições não uniformes de pressões com especial importância nas aberturas
onde as diferenças de pressões promovem escoamentos no sentido das altas para
as baixas pressões.

24. • Aproveitamento do Movimento do ar:
• As posturas municipais estabelecem exigências mínimas para a
orientação do projeto, por ex.:
1 – superfície iluminante natural dos locais de trabalho deve ser
no mínimo (1/6 ou 1/5) do total da área do piso;
2 – a área de Ventilação Geral Natural - VGN deve ser no mínimo
(2/3) da superfície iluminante natural.
• Com isso podemos projetar:
• Aberturas de entrada de ar voltadas para o lado dos ventos predominantes
(zona de pressão (+));
• As saídas de ar devem estar nas regiões de baixa pressão exterior (paredes
laterais e opostas aquela que recebe o vento predominante);
• Lanternins e claraboias ventiladas no telhado onde a pressão é baixa.

25. • Fluxos de Ar através dos Recintos
1) Posições e dimensões das aberturas exercem grande influência na
qualidade e quantidade da ventilação interna. Exemplos:

27. 2) Influência da disposição das aberturas de Entrada/Saída do ar em
fachadas opostas(em corte).

28. 3) Influência da vegetação externa na ventilação do recinto.

29. • Casos típicos de ventilação natural em galpões.

30. 4) Efeitos da distância entre obstáculo e edificação com relação ao
sentido da Ventilação Natural

31. Para que a edificação seja ventilada devido à diferença de pressão provocada pelo vento não basta que a
mesma seja simplesmente exposta ao vento. É necessário que os ambientes sejam atravessados
transversalmente pelo fluxo de ar, como mostra a figura abaixo.
A ventilação cruzada ocorre, essencialmente, devido à existência de zonas com diferentes pressões, ou seja, na
face de incidência do vento existe uma zona de alta pressão e na face oposta, uma zona de baixa pressão.

32. 5) Torres de vento
São captadores altos, adequados para as casas de tijolos ou blocos. Funciona
também quando não há brisa, porque a temperatura dentro da torre é
diferente da temperatura externa, e o ar quente da casa sempre circula.
Com o vento entrando por um lado da torre e saindo pelo outro, o ar quente
dos quartos é sugado até a torre, fazendo com que o ar fresco entre pelas
janelas. No inverno, se fecham as aberturas entre a torre e os cômodos.
São construídas normalmente de tijolos e as aberturas devem ficar acima
das portas ou janelas.
A circulação de ar fresco é regulada através das portas entre a torre e os
cômodos e das janelas das paredes externas .

33. Torres de vento

35. 6) Ventilação unilateral
No caso de ambientes sem abertura para saída do vento, tem-se
a ventilação unilateral. Uma janela que funciona bem cumpre os
seguintes requisitos:

36. 6) Ventilação unilateral
Para os cálculos de estimativa de vazão de ar, em ventilação
unilateral devemos utilizar a fórmula geral da vazão com alguns “itens”
de correção, pois a fórmula geral foi empiricamente modificada para se
aproximar mais da realidade.
Formula geral Q = v . A
Fórmula modificada Q = φ . v . A

37. • Estimativa do Fluxo de Ventilação gerada por ação direta dos Ventos:
• O uso dos ventos para produção de ventilação deve considerar:
• Velocidade média do vento;
• Direção predominante;
• Variações diárias e sazonais;
• Interferências locais por obstruções.
• Como base de cálculo, dimensiona-se para uma velocidade de 50% do valor
da velocidade média sazonal local.
• Conhecendo-se a velocidade média sazonal* dos ventos (v) a área das
aberturas (A) pode-se calcular a vazão de ar que entra em um recinto
pela fórmula:
* Dados obtidos pelo INPE (http://www.cptec.inpe.br/)
𝑄 = 𝜑 . 𝐴 . 𝑣

38. • Onde:
• Q = vazão (ft3/min)
• ϕ = fator de aberturas (coeficiente de eficiência das aberturas)
• ϕ = 0,5 a 0,6 considerando ventos perpendiculares à parede onde estão as
aberturas;
• ϕ = 0,25 a 0,35 quando os ventos forem diagonais em relação às aberturas.
• v = velocidade média sazonal
• A = abertura de área total(ft2)
• Exercício:
Qual a vazão de ar que entra num recinto perpendicularmente a
uma parede onde há 4 aberturas de (4m x 1,50m) sendo a velocidade
média sazonal do vento de 2m/s?
𝑄 = 𝜑 . 𝐴 . 𝑣 (premissa de ventilação unilateral)

39. EXERCÍCIOS
1) Qual a vazão de ar que entra num recinto perpendicularmente a uma parede onde há 4 aberturas de (4m x
1,50m) sendo a velocidade média sazonal do vento de 2m/s?
2) Calcular a vazão que entra pelas aberturas de 3 janelas sabendo que a direção principal dos ventos é diagonal
com velocidade média de 2,4 m/s.

40. Ventilação “cruzada”

41. • No exercício anterior utilizamos a premissa de ventilação unilateral, ou seja, o ar
entra e sai pelas 4 janelas.
• Mas quando temos janelas de tamanhos diferentes para a entrada e para a saída, ou
ainda, janelas e portas com tamanhos diferentes localizados em “paredes”
diferentes?
• Caso de aberturas de tamanhos diferentes (localizadas em “paredes
diferentes)
• Neste caso devemos fazer uma correção considerando-se a menor das áreas de
passagem do ar e acrescentar um aumento de vazão que pode ser obtido com
consulta ao gráfico de correção.
• 𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟 = 𝑓𝑎𝑡. 𝜑 . 𝑣 . 𝐴
• onde fat = fator de correção; φ = direção do vento; v = velocidade media sazonal e A = menor área.

42. • Gráfico de correção de aberturas
Fonte: R. Jorgensen, Fan Engineering
𝐴>
𝐴<

43. • Exercício 3
• Utilizando o enunciado anterior, refaça o exercício agora utilizando 2
janelas de (4x1,5) e uma porta padrão situada em uma parede oposta
às janelas.
• Movimento do ar nos recintos em virtude da diferença de
temperaturas (Qc)

44. Efeito da Δt na vazão (Qc)

45. • Movimento do ar nos recintos em virtude da diferença de
temperaturas (Qc)
• A menor densidade do ar quente faz com que o mesmo se eleve e
tenda a escapar por aberturas colocadas nas partes elevadas. Esse
escoamento se realiza pelo chamado efeito chaminé e proporciona
uma vazão dada pela fórmula:
• Onde:
• Qc = vazão de ar (ft3/min)
• A = área livre das entradas ou saídas supostas iguais (ft2)
• h = distância vertical entre as aberturas de entrada e saída = diferença de alturas (ft)
• Ti = temperatura média do ar interior à altura das aberturas de saída (°F)
• Te = temperatura do ar exterior (°F)
• 9,4 = constante de proporcionalidade para unidades britânicas.
𝑄𝑐 = 9,4 . 𝐴 . ℎ(𝑇𝑖 − 𝑇𝑒

46. Utiliza-se 9,4 para condições favoráveis e 7,2 para condições não favoráveis
Para a fórmula de Qc em unidades SI temos:
• Qc = vazão de ar (m3/s)
• A = área livre das entradas ou saídas supostas iguais (m2)
• h = distância vertical entre as aberturas de entrada e saída = diferença de alturas (m)
• Ti = temperatura média do ar interior à altura das aberturas de saída (°C)
• Te = temperatura do ar exterior (°C)
• Cd = constante de proporcionalidade para unidades SI.
𝑄𝑐 = 9,4 . 𝐴 . ℎ(𝑇𝑖 − 𝑇𝑒 𝑄𝑐 = Cd . 𝐴 . ℎ(𝑇𝑖 − 𝑇𝑒

47. • Exercícios
4) Determinar a vazão devido as diferenças de temperatura que ocorre
em uma sala contendo Ae = 5 m2; As = 10 m2; h = 1m; Te = 25 ⁰C; Ti =
27 ⁰C.
5) Determinar a vazão de ar devido a diferenças de temperatura no
recinto sabendo-se que: Ae = 6,5 m2 e As = 1,5 m2; Ti = 22 ⁰C; Te = 30
⁰C; h = 1,2 m.

48. Efeito combinado Qv + Qt

49. • Combinação dos efeitos da ação do vento com o efeito chaminé
• A vazão total QT = Q + Qc (Q = vazão devido ao vento e Qc = vazão devido a ΔT)
• Em alguns livros pode ser escrita como QT = Qv + Qt (Qv = vazão devido ao
vento e Qt = vazão devido a ΔT)
• Porém a combinação dos efeitos calculados acima é teórica e podemos
calcular a Vazão Total Real pelo uso do gráfico de correção para efeitos
combinados.

50. Fonte: R. Jorgensen, Fan Engineering
Gráfico para cálculo da
Vazão Total Real dos
efeitos combinados da
ação do vento e do efeito
chaminé QTR

51. • Cálculo do efeito combinado
1) Calcular a vazão devido ao vento Qv;
2) Calcular a vazão devido à ΔT Qt;
3) Somar Qv + Qt e obter QT → QT = Qv + Qt
4) Obter a razão
𝑄𝑡
𝑄𝑇
e inserir o valor na abcissa do gráfico;
5) Ler o valor de ϕ;
6) Obter o valor de QTR
= ϕ . Qt

52. • Exercício:
Em uma pequena fábrica medindo 30 m x 10 m x 5 m existem
equipamentos dissipando uma quantidade igual a 3.000 Btu/min, em
uma operação industrial. A temperatura exterior é de 26,7 °C e a interior
deve ser mantida a 32,8 °C. A área das aberturas de entrada é de 7 m2 e
a das aberturas de saída é de 12 m2. O vento sopra, perpendicularmente
à fachada com uma velocidade de 3 km/h.
Pergunta-se:
a) Qual a vazão Q necessária para a remoção do calor gerado no
ambiente?
b) Quais as vazões correspondentes à ação do vento Qv e à diferença
da temperaturas Qt?

53. Aula 01 – Ventilação Geral Natural
c) Qual a vazão correspondente à ação simultânea do vento e da
diferença de temperatura QT?
d) Qual a vazão total real QTR?
e) A ação combinada do vento com a da variação de temperatura será
suficiente para remover a quantidade de calor produzida?
Dado: Q = vazão para remover o calor de um ambiente
𝑄 =
𝐶𝑟
𝐶𝑝 . 𝜌 . 60 (𝑇𝑖 − 𝑇𝑒
Onde:
Cp = calor específico a
pressão constante;
Cr = quantidade de calor a
ser removida;
ρ = massa específica do ar
= 0,075 lb/ft3

54. Cp = 0,2375 Btu/ lb . °F
ρ = 0,075 lb/ft3

55. Anexos
Rosa dos Ventos - exemplo
Obtenção de dados sobre a predominância dos ventos em São Paulo
Utilização da ventilação para conforto ambiental

56. Exemplo de “Rosa
dos ventos”

57. • Atlas do Potencial Eólico Brasileiro
• http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=publicacoes&task=livro&cid=1
• Capitulo 4: 4.1 Regime de Ventos sobre o Brasil
• http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=atlas_eolico& (2015)
• Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais – ventos em
aeroportos
• http://sonda.ccst.inpe.br/basedados/vento_aeroportos.html

58. • Direção e intensidade dos ventos
• http://www.climatempo.com.br/vento/cidade/558/saopaulo-sp

59. Utilização de ventilação para conforto ambiental

60. Utilização de ventilação para conforto ambiental