Estudo da ventilação natural por efeito do vento em pavilhões industriais utilizando modelos reduzidos

Abstract

A ventilação natural pode ser promovida por dois mecanismos: o denominado efeito chaminé e o efeito dos ventos, porém também podem ocorrer os dois mecanismos simultaneamente. A determinação das vazões de ventilação por efeito do vento, em pavilhões industriais, pode ser realizada a partir de ensaios de modelos reduzidos em túnel de vento, com medição das velocidades do escoamento nas aberturas, ou então, com medição dos coeficientes de pressão em modelos fechados, nas faces onde estão localizadas as aberturas. A metodologia com medição dos coeficientes de pressão, que exige o emprego de um modelo teórico para calcular as vazões, é a forma convencional de usar o túnel de vento como ferramenta no projeto de ventilação. O objetivo deste trabalho é avaliar os procedimentos citados, para calcular as vazões de ventilação por efeito do vento em pavilhões industriais. Para atingir esse objetivo foram ensaiados em túnel de vento dois modelos reduzidos (escala geométrica 1:200) de um pavilhão industrial: um sem aberturas, para a medição dos coeficientes de pressão, e outro, com aberturas de ventilação de área variável, para a medição das velocidades do vento com anemômetro de fio quente. Além da comparação das duas metodologias para determinação das vazões de ventilação, os resultados dos ensaios foram também utilizados para analisar as alterações nas vazões de ventilação e nas velocidades do escoamento do ar decorrentes do fechamento de algumas aberturas do modelo estudado. Conclui-se que as aberturas localizadas na cumeeira e o tipo de escoamento exercem grande influência nas vazões de ventilação. A utilização da metodologia de medição direta de velocidades através de anemômetro de fio quente permite a obtenção de vazões de ventilação sem iterações, com resultados compatíveis com os modelos teóricos que se baseiam na diferença de pressões externas e internas.

Natural ventilation in industrial buildings may be promoted by two mechanisms: one due to wind effects and other called chimney effect. However, the two mechanisms may also occur simultaneously. The determination of wind induced ventilation flows in industrial buildings may be performed through wind tunnel tests, with measurement of discharge velocity at openings, or else, with measurement of the pressure coefficients at the face of the buildings, where the openings are located. The methodology which employs the pressure coefficients requires the use of a theoretical model to calculate the flows, being the conventional way of using the wind tunnel as a tool in the ventilation project. The objective of this work is to evaluate the experimental procedures previously mentioned in order to be able to calculate the wind induced ventilation flows in industrial buildings. To reach this objective, two reduced models of an industrial building were tested at a geometric scale 1:200; one without openings, for the measurement of the pressure coefficients, and the other with ventilation openings with variable area, for the measurement of the wind velocities by the use of hot-wire anemometer. Different opening combinations were also tested and the flows analyzed. It is concluded that the opening types and the different flows exert a big influence in the ventilation flows and, therefore, in the natural ventilation itself. Also, the direct velocity measurement technique, through hot-wire anemometer, allows the ventilation flows to obtained directly, without interactions, being the results compatible with the theoretical models based on pressure differences.