O conforto térmico e a dispersão e remoção de partículas em cabine de aeronave são função, fundamentalmente, do seu sistema de ventilação e distribuição de ar. Juntamente com a análise da influência do sistema de ventilação por mistura (MV), atualmente utilizado em aviões comerciais, no presente trabalho são propostos e analisados dois novos sistemas, o sistema de distribuição de ar pelo piso (UFAD) e o sistema de ventilação por deslocamento (DV). A análise experimental de condições de desconforto térmico local e de dispersão e remoção de partículas expiratórias foi realizada em um mock-up de uma aeronave comercial com 12 assentos, com 4 assentos por fileira. Os resultados mostram forte influência da temperatura do ar insuflado na cabine, de 18 °C e 22 °C, do ponto de geração de partículas na cabine, em assento junto à fuselagem e junto ao corredor, e da faixa de tamanhos de partículas, principalmente nas faixas de 2,0 a 3,0 µm e de 3,0 a 5,0 µm, de maior interesse no presente trabalho. Por fim, os resultados mostram que o sistema UFAD apresentou o melhor desempenho, tanto quanto ao desconforto térmico devido a correntes de ar, com valores abaixo de 20 % preconizado pelas normas ISO 7730 (2005) e ASHRAE 55 (2013), quanto à menor dispersão de partículas e maior eficiência na remoção de partículas na região de respiração, com eficiência na remoção de partículas maior em até 18,8 % em relação ao sistema DV e em até 41,6 % em relação ao sistema MV. O sistema DV apresentou resultados intermediários com relação ao desconforto térmico local, com pior resultado na região dos pés com média do desconforto térmico local de 22,7 % e muito boa eficiência na remoção de partículas em relação ao sistema convencional MV maior em até 32,0 %. O sistema MV apresentou as piores condições com relação ao desconforto térmico para a região da cabeça e dos pés, com média de pessoas insatisfeitas de até 25,7 %. O sistema MV também apresentou as piores condições com relação à eficiência de remoção de partículas com a maior quantidade total de partículas na região de respiração ao longo da aeronave. / Thermal comfort and particles dispersion and removal in an aircraft cabin depend, essentially, on its ventilation and air distribution system. Together with the analysis of the influence of the mixing ventilation system (MV), used in commercial aircrafts, in the present work two new systems are proposed and analyzed, the underfloor air distribution system (UFAD) and the displacement ventilation system (DV). Experimental analysis of local thermal discomfort conditions and dispersion and removal of expiratory particles was performed in a mock-up of a commercial 12 seat aircraft with 4 seats per row. The results show a strong influence of the temperature ot the air inflated into the cabin, of 18°C and 22°C, of the point of generation of particles in the cabin, at the seat next to the fuselage and near the corridor, and of the particle size range, mainly in the bands of 2.0 to 3.0 µm and 3.0 to 5.0 µm, of greater interest in the present study. Finally, the results show that the UFAD system presented the best performance, as well as the thermal discomfort due to drafts, with values below 20% recommended by ISO 7730 (2005) and ASHRAE 55 (2013), as well as the lower dispersion of particles and greater efficiency in the removal of particles in the respiratory region, with particle removal 18.8% in relation to the DV system and by up to 41.6% in relation to the MV system. The DV system presented intermediate results in relation to the local thermal discomfort, with worse results in the feet region with a mean of the local thermal discomfort of 22.7% and very good particle removal efficiency in relation to the conventional MV system of up to 32, 0%. The MV system presented the worst conditions in relation to the thermal discomfort for the head and feet region, with an unsatisfied average of up to 25.7%. The MV system also presented the worst conditions with respect to the removal efficiency of particles with the highest total amount of particles in the breathing region along the aircraft.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-04T17:35:24Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 376390 bytes, checksum: 6d600eb348331ac146d5f8816f9ebc24 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-04T17:35:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 376390 bytes, checksum: 6d600eb348331ac146d5f8816f9ebc24 (MD5) Previous issue date: 2001-05-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Tendo em vista a necessidade de se melhorar o conforto térmico nas instalações avícolas brasileiras, devido ao incremento da densidade de alojamento, o qual visa otimizar mão-de-obra, equipamentos, transporte, assistência técnica e, especialmente, instalações e, assim, atender a demanda de carne exigida pelo mercado, objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito dos dois sistemas de ventilação positiva mais comuns nos galpões brasileiros: ventilação em modo túnel (STV) e ventilação lateral (SVL), ambos associados à nebulização interna e aspersão sobre a cobertura, em dois níveis de alta densidade de alojamento, 16 e 18 aves/m². A fase experimental foi realizada em galpão comercial de frangos de corte pertencente à GRANJA FRANBOM LTDA, situada no Município de São Pedro dos Ferros, Zona da Mata de Minas Gerais, no mês de dezembro de 1998, utilizando 32.640 aves da linhagem Hubbard, entre machos e fêmeas, com idade de 20 a 40 dias. As comparações foram feitas baseadas no conforto térmico ambiente, avaliado pelos índices de temperatura de globo negro e umidade (ITGU), carga térmica de radiação (CTR) e umidade relativa do ar (UR), e no índices de desempenho produtivo das aves, avaliados por meio de ganho de peso (GP), conversão alimentar (CA), consumo de ração (CR), peso vivo (PV) e mortalidade (MOR). Os índice ambientais foram tomados diariamente, a intervalos de duas horas, das 8 às 18 horas, nas áreas internas e externas dos galpões experimentais. O desempenho produtivo das aves foram medidos semanalmente. Os resultados foram interpretados estatisticamente por meio de análise de variância, sendo que as médias foram comparadas pelo teste f a 5% de probabilidade, e os contrastes entre médias analisados pelo teste TUKEY, ao mesmo nível de probabilidade. Concluiu-se, baseado nos índices térmicos ambientais, que não existiu diferença (P > 0,05) entre os sistemas estudados, tanto na densidade de 16 aves/m² quanto na de 18 aves/m² e, baseado nos índices de desempenho produtivo das aves que também não houve diferença estatística (P > 0,05) entre os sistemas e densidades avaliados. A criação de frangos de corte com 18 aves/m² possibilitou um incremento de produção médio da ordem de 12,5%, em relação àquela obtida na densidade de 16 aves/m² , sem comprometimento do desempenho produtivo do plantel. / In order to attend the meat market demand, Brazilian poultry buildings require an improvement in thermal comfort due to increasing poultry house population, which intend to optimize man power, equipment, transportation, technical assistance and, specially, installation. Thus the purpose of this study was to evaluate the effect of two positive ventilation systems which are frequently used in Brazilian poultry houses: Tunnel Ventilation Systems (TVS) and Lateral Ventilation System (LVS), both associated with internal nebulization and sprinkling on the roof, in two high-density levels of shelter, 16 and 18 birds/m². The experimental part of this study was carried out in a commercial broiler house belonging to the GRANJA FRANBOM LTDA, located at São Pedro dos Ferros, Zona da Mata, State of Minas Gerais, Brazil, in December 1998, using 32.640 Hubbard lineage birds, between 20 and 40 days of age. Comparisons were based on environmental thermal comfrot, evaluated by Black globe Temperature and Humidity Index (BTHI), Radiant Thermal Load (RTL), air relative humidity (RU) and on the birds productivity performance index, evaluated by weight gain (WG), feeding conversion (FC), food intake (FI), living weight (LW) and mortality (MOR). The environmental indexes was determined daily at intervals of two hours, from 8:00 h until 18:00 h, in internals and externals areas of the experimental broiler houses. The productivity performance of the birds was measured weekly. The results were interpreted statistically by variance analysis, in which means were compared using the “f” test at the 5% probability level. The differences among means were analyzed by the TUKEY test, at the same probability level. Based on environmental thermal indexes we concluded that there was no statistical difference (P > 0,05) between the studied systems, neither for the 16 birds/m² density nor for the 18 birds/m² . The productivity performance of the birds showed no statistical difference ( P > 0,05) for the two ventilation systems as well as for the two density levels. The rearing of broilers using 18 birds/m² enabled a mean production increment of 12,5% in comparison to the yield obtained with the 16 birds/m² density, with no breakdown in the production development of the lot.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 8 000384715-Texto+Completo+Anexo+A-1.pdf: 135684 bytes, checksum: 3f1cd6455544828fcadc8473fb375222 (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+B-2.pdf: 247264 bytes, checksum: aa991c048fd94c1aff13330a27b15cd6 (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+C-3.pdf: 108774 bytes, checksum: 2fa6195b7e96e67534f6750e19f60b4a (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+D-4.pdf: 1178481 bytes, checksum: 4c30991cc03b044429a6c4cb833902ae (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+E-5.pdf: 489465 bytes, checksum: de2c0e0c0ef5ac46d8ab72a9a87fc304 (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+F-6.pdf: 74791 bytes, checksum: 928f6e04449fc87a4321d0a13142a268 (MD5) 000384715-Texto+Completo+Anexo+G-7.pdf: 275028 bytes, checksum: 1272aaa95cf373c971927dda9971a231 (MD5) 000384715-Texto+Completo-0.pdf: 1956020 bytes, checksum: 3db73ba49319745144db2d25f7331e16 (MD5) Previous issue date: 2006 / The purpose of this study is to evaluate the influence of building parameters on the electrical energy demand and consumption for air-conditioning. The building parameters evaluated were: glass types and exterior colors used to cover external and internal walls. The analysis was performed using EnergyPlus, thermo-energetic simulation program, and evaluated with a method developed to determine the efficiency of the building alternatives. The evaluation was performed based on the building of the Bruno Born Hospital, in Lajeado, Rio Grande do Sul. The main objective is to minimize the electrical energy consumption of the air-conditioning system and at the same time fulfill the comfort and sterilization requirements of the thirteen hospitalization rooms of the hospital, according to temperature indexes specified in NBR-6401. With the purpose of assessing the thermal environmental conditions and energy consumption, thermal comfort indexes, internal temperature and the necessary air-conditioning power for each of the hospitalization room were evaluated. The energy consumption of the used alternatives and the cost benefit ration were assessed. Through simulation, the results showed that with the use of thermal efficient materials, temperature exchanges between internal and external areas are minimized, lowering energy consumption of the air-conditioning system. / Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência de parâmetros construtivos na demanda e consumo de energia elétrica para fins de condicionamento térmico ambiental. Os parâmetros construtivos avaliados englobam tipos de vidros, cores externas das fachadas e revestimento nas paredes internas. As análises são realizadas através do programa de simulação termoenergética EnergyPlus e avaliadas a partir de um método desenvolvido para analisar a eficácia das alternativas construtivas. As avaliações são realizadas tendo como base a edificação do Hospital Bruno Born, localizado em Lajeado, Rio Grande do Sul. A análise visa minimizar o consumo de energia elétrica no sistema de ar condicionado e atender todos os requisitos de conforto e assepsia de treze quartos de internação do estabelecimento hospitalar, de acordo com os índices de temperatura especificados na NBR-6401. Visando averiguar as condições do ambiente térmico e o consumo de energia elétrica, são avaliados os índices de conforto térmico, as temperaturas internas e a potência necessária do ar condicionado de expansão direta para cada um dos treze quartos de internação do hospital, verificando o consumo energético das alternativas utilizadas e a relação custo-benefício da melhor alternativa. Através das simulações constatou-se que com a utilização de materiais eficientes termicamente as trocas térmicas do interior com o exterior são minimizadas, diminuindo o consumo energético do sistema de ar condicionado.

O conforto térmico e a dispersão e remoção de partículas em cabine de aeronave são função, fundamentalmente, do seu sistema de ventilação e distribuição de ar. Juntamente com a análise da influência do sistema de ventilação por mistura (MV), atualmente utilizado em aviões comerciais, no presente trabalho são propostos e analisados dois novos sistemas, o sistema de distribuição de ar pelo piso (UFAD) e o sistema de ventilação por deslocamento (DV). A análise experimental de condições de desconforto térmico local e de dispersão e remoção de partículas expiratórias foi realizada em um mock-up de uma aeronave comercial com 12 assentos, com 4 assentos por fileira. Os resultados mostram forte influência da temperatura do ar insuflado na cabine, de 18 °C e 22 °C, do ponto de geração de partículas na cabine, em assento junto à fuselagem e junto ao corredor, e da faixa de tamanhos de partículas, principalmente nas faixas de 2,0 a 3,0 µm e de 3,0 a 5,0 µm, de maior interesse no presente trabalho. Por fim, os resultados mostram que o sistema UFAD apresentou o melhor desempenho, tanto quanto ao desconforto térmico devido a correntes de ar, com valores abaixo de 20 % preconizado pelas normas ISO 7730 (2005) e ASHRAE 55 (2013), quanto à menor dispersão de partículas e maior eficiência na remoção de partículas na região de respiração, com eficiência na remoção de partículas maior em até 18,8 % em relação ao sistema DV e em até 41,6 % em relação ao sistema MV. O sistema DV apresentou resultados intermediários com relação ao desconforto térmico local, com pior resultado na região dos pés com média do desconforto térmico local de 22,7 % e muito boa eficiência na remoção de partículas em relação ao sistema convencional MV maior em até 32,0 %. O sistema MV apresentou as piores condições com relação ao desconforto térmico para a região da cabeça e dos pés, com média de pessoas insatisfeitas de até 25,7 %. O sistema MV também apresentou as piores condições com relação à eficiência de remoção de partículas com a maior quantidade total de partículas na região de respiração ao longo da aeronave. / Thermal comfort and particles dispersion and removal in an aircraft cabin depend, essentially, on its ventilation and air distribution system. Together with the analysis of the influence of the mixing ventilation system (MV), used in commercial aircrafts, in the present work two new systems are proposed and analyzed, the underfloor air distribution system (UFAD) and the displacement ventilation system (DV). Experimental analysis of local thermal discomfort conditions and dispersion and removal of expiratory particles was performed in a mock-up of a commercial 12 seat aircraft with 4 seats per row. The results show a strong influence of the temperature ot the air inflated into the cabin, of 18°C and 22°C, of the point of generation of particles in the cabin, at the seat next to the fuselage and near the corridor, and of the particle size range, mainly in the bands of 2.0 to 3.0 µm and 3.0 to 5.0 µm, of greater interest in the present study. Finally, the results show that the UFAD system presented the best performance, as well as the thermal discomfort due to drafts, with values below 20% recommended by ISO 7730 (2005) and ASHRAE 55 (2013), as well as the lower dispersion of particles and greater efficiency in the removal of particles in the respiratory region, with particle removal 18.8% in relation to the DV system and by up to 41.6% in relation to the MV system. The DV system presented intermediate results in relation to the local thermal discomfort, with worse results in the feet region with a mean of the local thermal discomfort of 22.7% and very good particle removal efficiency in relation to the conventional MV system of up to 32, 0%. The MV system presented the worst conditions in relation to the thermal discomfort for the head and feet region, with an unsatisfied average of up to 25.7%. The MV system also presented the worst conditions with respect to the removal efficiency of particles with the highest total amount of particles in the breathing region along the aircraft.

The objective of the present work is to determinate the pressure drop and the heat transfer coefficients, normally applied to analytical calculations of hydrogenerators thermal design, obtained by applying numerical calculation (Computational Fluid Dynamics - CFD) and validated by experimental results and field measurements. The object of study is limited to the most important region of the ventilation system (the cooling air ducts of stator core) to get numerical results of heat transfer and pressure drop coefficients, which are impacted mostly by the entrance of air ducts. The numerical calculations considered three-dimensional, steady-state, incompressible and turbulent flow; and were based on the Finite Volume methodology. The turbulent flow computations were carried out with procedures based on RANS equations by selecting k-omega SST (Shear-Stress Transport) as turbulence model. Grid quality metrics were monitored and the uncertainties due to discretization errors were evaluated by means of a grid independence study and application of an uncertainty estimation procedure based on Richardson extrapolation. The validation of numerical method developed by the present work (specifically to simulate the flow dynamics behavior and to obtain numerically the pressure drop coefficient of the airflow to enter and pass through the Stator Core Air Duct in a hydrogenerator) is performed by comparing the numerical results to experimental data published by Wustmann (2005). The reference experimental data were obtained by a model test. The comparison between numerical and experimental results shows that the difference of pressure drop for Reynolds numbers higher than 5000 is 2% at maximum, while for lower Reynolds numbers, the difference increases significantly and reaches 10%. It is presented that the most reasonable hypothesis for higher discrepancy at lower Reynolds numbers can be assigned to the experiment\'s non-steady-state condition. It is to conclude that the proposed numerical method is validated for the upper region of the analyzed range. Additionally to the model test validation, field measurements were executed in order to confirm numerical results. Measurements of pressure drop in the stator core of a real hydrogenerator were a challenge. Nevertheless, despite all the difficulties and considerable high field measuring uncertainties, trend curves behavior are similar to numerical results. Finally, series of numerical calculation, varying geometrical parameters of the air-duct inlet design and operational data, were done in order to obtain pressure drop coefficients trend curves to be directly applied to analytical calculation routines of whole hydrogenerator ventilation systems. Parallel to it, thermal numerical calculation was executed in the prototype simulation in order to define the convective heat transfer coefficient. / O objetivo do presente trabalho é determinar os coeficientes de perda de carga e transferência de calor, normalmente aplicados nos cálculos analíticos de design térmico de hidrogeradores, obtido pela aplicação de cálculo numérico (Computacional Fluid Dynamics - CFD) e validado por resultados experimentais e medições de campo. O objeto de estudo é limitado à região mais importante do sistema de ventilação (os dutos de ar de arrefecimento do núcleo do estator) para obter resultados numéricos dos coeficientes de transferência de calor e de perda de carga, que são impactados principalmente pela entrada de dutos de ar. Os cálculos numéricos consideraram escoamentos tridimensionais, em regime permanente, incompressíveis e turbulentos; e foram baseados no método dos volumes finitos. Os cálculos de escoamento turbulento foram realizados com procedimentos baseados em equações médias (RANS), utilizando o modelo k-omega SST (Shear-Stress Transport) como modelo de turbulência. Métricas de qualidade de malha foram monitoradas e as incertezas devido à erros de discretização foram avaliadas por meio de um estudo de independência de malha e aplicação de um procedimento de estimativa de incertezas com base na extrapolação de Richardson. A validação do método numérico desenvolvido pelo presente trabalho (especificamente para simular o comportamento dinâmico do escoamento e obter numericamente o coeficiente de perda de carga do escoamento ao entrar no duto de ar e atravessar o núcleo do estator de um hidrogerador) é realizada comparando os resultados numéricos com dados experimentais publicados por Wustmann (2005). Os dados experimentais foram obtidos como referência por um teste de modelo. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais mostra que a diferença da perda de carga para números de Reynolds mais elevados do que 5000 é no máximo de 2%, enquanto que para números de Reynolds inferiores, a diferença aumenta significativamente e atinge 10%. A hipótese mais razoável para a maior discrepância para número de Reynolds menores é a possível influência de instabilidades do escoamento no experimento, fazendo com que o regime seja não-permanente. Conclui-se que o método numérico proposto é validado para a região superior do intervalo analisado. Além da validação pelo ensaio de modelo, medições de campo foram executadas, a fim de confirmar os resultados numéricos. As medições de perda de carga no núcleo do estator de um hidrogerador real era um desafio. No entanto, apesar de todas as dificuldades e consideráveis incertezas da medição campo, o comportamento das curvas de tendência ficou alinhado com resultados numéricos. Finalmente, uma série de cálculos numéricos, variando parâmetros geométricos do design da entrada do duto de ar e dados operacionais, foram executados a fim de se obter curvas de tendência para coeficientes de perda de carga (resultados deste trabalho) a serem aplicadas diretamente à rotinas de cálculos analíticos de sistemas completos de ventilação de hidrogeradores. Paralelamente à isso, o cálculo térmico numérico foi executado na simulação do protótipo, a fim de se definir o coeficiente de transferência de calor por convecção.

The objective of the present work is to determinate the pressure drop and the heat transfer coefficients, normally applied to analytical calculations of hydrogenerators thermal design, obtained by applying numerical calculation (Computational Fluid Dynamics - CFD) and validated by experimental results and field measurements. The object of study is limited to the most important region of the ventilation system (the cooling air ducts of stator core) to get numerical results of heat transfer and pressure drop coefficients, which are impacted mostly by the entrance of air ducts. The numerical calculations considered three-dimensional, steady-state, incompressible and turbulent flow; and were based on the Finite Volume methodology. The turbulent flow computations were carried out with procedures based on RANS equations by selecting k-omega SST (Shear-Stress Transport) as turbulence model. Grid quality metrics were monitored and the uncertainties due to discretization errors were evaluated by means of a grid independence study and application of an uncertainty estimation procedure based on Richardson extrapolation. The validation of numerical method developed by the present work (specifically to simulate the flow dynamics behavior and to obtain numerically the pressure drop coefficient of the airflow to enter and pass through the Stator Core Air Duct in a hydrogenerator) is performed by comparing the numerical results to experimental data published by Wustmann (2005). The reference experimental data were obtained by a model test. The comparison between numerical and experimental results shows that the difference of pressure drop for Reynolds numbers higher than 5000 is 2% at maximum, while for lower Reynolds numbers, the difference increases significantly and reaches 10%. It is presented that the most reasonable hypothesis for higher discrepancy at lower Reynolds numbers can be assigned to the experiment\'s non-steady-state condition. It is to conclude that the proposed numerical method is validated for the upper region of the analyzed range. Additionally to the model test validation, field measurements were executed in order to confirm numerical results. Measurements of pressure drop in the stator core of a real hydrogenerator were a challenge. Nevertheless, despite all the difficulties and considerable high field measuring uncertainties, trend curves behavior are similar to numerical results. Finally, series of numerical calculation, varying geometrical parameters of the air-duct inlet design and operational data, were done in order to obtain pressure drop coefficients trend curves to be directly applied to analytical calculation routines of whole hydrogenerator ventilation systems. Parallel to it, thermal numerical calculation was executed in the prototype simulation in order to define the convective heat transfer coefficient. / O objetivo do presente trabalho é determinar os coeficientes de perda de carga e transferência de calor, normalmente aplicados nos cálculos analíticos de design térmico de hidrogeradores, obtido pela aplicação de cálculo numérico (Computacional Fluid Dynamics - CFD) e validado por resultados experimentais e medições de campo. O objeto de estudo é limitado à região mais importante do sistema de ventilação (os dutos de ar de arrefecimento do núcleo do estator) para obter resultados numéricos dos coeficientes de transferência de calor e de perda de carga, que são impactados principalmente pela entrada de dutos de ar. Os cálculos numéricos consideraram escoamentos tridimensionais, em regime permanente, incompressíveis e turbulentos; e foram baseados no método dos volumes finitos. Os cálculos de escoamento turbulento foram realizados com procedimentos baseados em equações médias (RANS), utilizando o modelo k-omega SST (Shear-Stress Transport) como modelo de turbulência. Métricas de qualidade de malha foram monitoradas e as incertezas devido à erros de discretização foram avaliadas por meio de um estudo de independência de malha e aplicação de um procedimento de estimativa de incertezas com base na extrapolação de Richardson. A validação do método numérico desenvolvido pelo presente trabalho (especificamente para simular o comportamento dinâmico do escoamento e obter numericamente o coeficiente de perda de carga do escoamento ao entrar no duto de ar e atravessar o núcleo do estator de um hidrogerador) é realizada comparando os resultados numéricos com dados experimentais publicados por Wustmann (2005). Os dados experimentais foram obtidos como referência por um teste de modelo. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais mostra que a diferença da perda de carga para números de Reynolds mais elevados do que 5000 é no máximo de 2%, enquanto que para números de Reynolds inferiores, a diferença aumenta significativamente e atinge 10%. A hipótese mais razoável para a maior discrepância para número de Reynolds menores é a possível influência de instabilidades do escoamento no experimento, fazendo com que o regime seja não-permanente. Conclui-se que o método numérico proposto é validado para a região superior do intervalo analisado. Além da validação pelo ensaio de modelo, medições de campo foram executadas, a fim de confirmar os resultados numéricos. As medições de perda de carga no núcleo do estator de um hidrogerador real era um desafio. No entanto, apesar de todas as dificuldades e consideráveis incertezas da medição campo, o comportamento das curvas de tendência ficou alinhado com resultados numéricos. Finalmente, uma série de cálculos numéricos, variando parâmetros geométricos do design da entrada do duto de ar e dados operacionais, foram executados a fim de se obter curvas de tendência para coeficientes de perda de carga (resultados deste trabalho) a serem aplicadas diretamente à rotinas de cálculos analíticos de sistemas completos de ventilação de hidrogeradores. Paralelamente à isso, o cálculo térmico numérico foi executado na simulação do protótipo, a fim de se definir o coeficiente de transferência de calor por convecção.

A presente pesquisa tem como objetivo avaliar a eficiência de diferentes sistemas de ventilação no controle da transmissão aérea de agentes infecciosos em sala cirúrgica e em quarto de isolamento hospitalar. Para isso, foram desenvolvidos estudos experimentais e numéricos a partir de dados gerados em um hospital brasileiro de referência no tratamento de doenças respiratórias. Em uma sala cirúrgica, comparou-se o sistema de climatização existente (sistema de ventilação unidirecional) com um sistema split, adaptado na sala especialmente para este estudo. Em um quarto de isolamento compararam-se diferentes arranjos com ventilação natural (porta e janelas) e/ou mecânica (ventilador axial e unidade de descontaminação - filtro e exaustor). Em ambos os ambientes foram medidos parâmetros ambientais (velocidade do ar, temperatura do ar e intensidade de turbulência) e se realizou um estudo da concentração de partículas, mediante o uso de um gerador de partículas monodisperso. A partir dos dados gerados por meio desses procedimentos experimentais, para a sala cirúrgica, obteve-se o fator de proteção e, para o quarto de isolamento, a probabilidade de infecção utilizando o equacionamento proposto por Wells e Riley, bem como a taxa de decaimento de partículas. Os resultados experimentais subsidiaram a realização de um estudo numérico, que consistiu na avaliação dos campos de velocidade, temperatura e intensidade de turbulência do ar para os diferentes tipos de ventilação estudados e no estudo da dinâmica de partículas nos dois ambientes. Embora o sistema unidirecional seja, teoricamente, mais eficiente no controle das partículas, a metodologia de análise adotada evidenciou ineficiência do sistema na remoção de partículas devido a problemas na instalação e operação. Quanto ao sistema split, o presente estudo, como outros assemelhados, evidenciou a inadequação de seu uso em salas cirúrgicas. No quarto de isolamento a ventilação natural mostrou-se o método mais eficiente para a remoção de partículas e, consequentemente, o que mais reduz o risco de contaminação cruzada, conforme o equacionamento original de Wells-Riley. Para a sala cirúrgica foram obtidos valores experimentais do fator de proteção variando entre 0,10 e 0,52 e de -0,9 a +2,5 na análise numérica. Para o quarto de isolamento foram obtidos experimentalmente riscos de infecção entre 0,25 e 2,65%. Finalizando, este trabalho visa contribuir na proposição de uma metodologia experimental e numérica para a avaliação da dinâmica das partículas e, consequentemente, do risco de infecção por via aérea em ambientes hospitalares. / This research aims to evaluate the efficiency of different ventilation systems to control airborne transmission of infectious agents in a hospital operating room and isolation room. Experimental and numerical studies were carried out based on data generated in a Brazilian reference hospital for the treatment of respiratory diseases. In an operating room, an existing unidirectional air conditioning system (i. e., laminar air flow - LAF) was compared to a split system, adapted in the room especially for this study. In a respiratory isolation room, comparisons were drawn between different arrangements with natural ventilation (door and window) and/or mechanical ventilation (axial fan and decontamination unit - filter plus exhaust fan). In both rooms, environmental parameters (air speed, air temperature and turbulence intensity) were measured, and a study of particle concentration was developed employing a monodisperse aerosol generator. The data generated by these experimental procedures were used to calculate the protection factor for the operating room and the probability of infection for the isolation room, using the equation proposed by Wells and Riley, as well as the rate of particle decay. The experimental results were then used in a numerical study, which included evaluation of the fields of air velocity, temperature and turbulence intensity for different types of ventilation under study, as well as the analysis of particle dynamics in both environments. Although the unidirectional system is theoretically more effective for particle control, the methodology of analysis adopted revealed an inefficiency of this system in removing particles, due to installation and operation problems. Concerning the split system, this research - similarly to analogous studies - emphasizes the inadequacy of its use in operating rooms. In the isolation room, natural ventilation proved the most effective method for removing particles and, consequently, the one which reduces the most the risk of cross-contamination, according to the original Wells-Riley modeling. In the operating room were obtained experimental data for the protection factor ranging from 0.10 to 0.52 and from -0.9 to +2.5 in the numerical analysis. In the isolation room were obtained probabilities of infection between 0.25 and 2.65%. Finally, this work aims to contribute in proposing an experimental and numerical methodology for assessing the dynamics of particles and hence risk of airborne infection in hospital settings.

A presente pesquisa tem como objetivo avaliar a eficiência de diferentes sistemas de ventilação no controle da transmissão aérea de agentes infecciosos em sala cirúrgica e em quarto de isolamento hospitalar. Para isso, foram desenvolvidos estudos experimentais e numéricos a partir de dados gerados em um hospital brasileiro de referência no tratamento de doenças respiratórias. Em uma sala cirúrgica, comparou-se o sistema de climatização existente (sistema de ventilação unidirecional) com um sistema split, adaptado na sala especialmente para este estudo. Em um quarto de isolamento compararam-se diferentes arranjos com ventilação natural (porta e janelas) e/ou mecânica (ventilador axial e unidade de descontaminação - filtro e exaustor). Em ambos os ambientes foram medidos parâmetros ambientais (velocidade do ar, temperatura do ar e intensidade de turbulência) e se realizou um estudo da concentração de partículas, mediante o uso de um gerador de partículas monodisperso. A partir dos dados gerados por meio desses procedimentos experimentais, para a sala cirúrgica, obteve-se o fator de proteção e, para o quarto de isolamento, a probabilidade de infecção utilizando o equacionamento proposto por Wells e Riley, bem como a taxa de decaimento de partículas. Os resultados experimentais subsidiaram a realização de um estudo numérico, que consistiu na avaliação dos campos de velocidade, temperatura e intensidade de turbulência do ar para os diferentes tipos de ventilação estudados e no estudo da dinâmica de partículas nos dois ambientes. Embora o sistema unidirecional seja, teoricamente, mais eficiente no controle das partículas, a metodologia de análise adotada evidenciou ineficiência do sistema na remoção de partículas devido a problemas na instalação e operação. Quanto ao sistema split, o presente estudo, como outros assemelhados, evidenciou a inadequação de seu uso em salas cirúrgicas. No quarto de isolamento a ventilação natural mostrou-se o método mais eficiente para a remoção de partículas e, consequentemente, o que mais reduz o risco de contaminação cruzada, conforme o equacionamento original de Wells-Riley. Para a sala cirúrgica foram obtidos valores experimentais do fator de proteção variando entre 0,10 e 0,52 e de -0,9 a +2,5 na análise numérica. Para o quarto de isolamento foram obtidos experimentalmente riscos de infecção entre 0,25 e 2,65%. Finalizando, este trabalho visa contribuir na proposição de uma metodologia experimental e numérica para a avaliação da dinâmica das partículas e, consequentemente, do risco de infecção por via aérea em ambientes hospitalares. / This research aims to evaluate the efficiency of different ventilation systems to control airborne transmission of infectious agents in a hospital operating room and isolation room. Experimental and numerical studies were carried out based on data generated in a Brazilian reference hospital for the treatment of respiratory diseases. In an operating room, an existing unidirectional air conditioning system (i. e., laminar air flow - LAF) was compared to a split system, adapted in the room especially for this study. In a respiratory isolation room, comparisons were drawn between different arrangements with natural ventilation (door and window) and/or mechanical ventilation (axial fan and decontamination unit - filter plus exhaust fan). In both rooms, environmental parameters (air speed, air temperature and turbulence intensity) were measured, and a study of particle concentration was developed employing a monodisperse aerosol generator. The data generated by these experimental procedures were used to calculate the protection factor for the operating room and the probability of infection for the isolation room, using the equation proposed by Wells and Riley, as well as the rate of particle decay. The experimental results were then used in a numerical study, which included evaluation of the fields of air velocity, temperature and turbulence intensity for different types of ventilation under study, as well as the analysis of particle dynamics in both environments. Although the unidirectional system is theoretically more effective for particle control, the methodology of analysis adopted revealed an inefficiency of this system in removing particles, due to installation and operation problems. Concerning the split system, this research - similarly to analogous studies - emphasizes the inadequacy of its use in operating rooms. In the isolation room, natural ventilation proved the most effective method for removing particles and, consequently, the one which reduces the most the risk of cross-contamination, according to the original Wells-Riley modeling. In the operating room were obtained experimental data for the protection factor ranging from 0.10 to 0.52 and from -0.9 to +2.5 in the numerical analysis. In the isolation room were obtained probabilities of infection between 0.25 and 2.65%. Finally, this work aims to contribute in proposing an experimental and numerical methodology for assessing the dynamics of particles and hence risk of airborne infection in hospital settings.