Ao longo deste capítulo são abordados os tópicos relacionados com as considerações finais, de acordo com o trabalho desenvolvido. Inicialmente, são apresentadas as conclusões do trabalho realizado, evidenciando o efeito que a radiação térmica provoca sobre o ambiente térmico no interior do habitáculo automóvel. Por fim, são apresentadas as sugestões para o desenvolvimento de futuros trabalhos nesta área
Diogo Daniel Almeida Mota
Simulação e Análise do Escoamento no Habitáculo de um Automóvel
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4.1 - Conclusões
O CT apresenta-se como um problema bastante complexo, uma vez que é influenciado por seis parâmetros principais, quatro ambientais e dois pessoais e, simultaneamente, está relacionado com elementos psicológicos e fisiológicos do CH.
Avaliar o ambiente térmico no interior de um HA não é uma tarefa fácil, já que os parâmetros ambientais podem ser variáveis ao longo do tempo e do espaço. Assim, torna-se imprescindível recorrer às ferramentas disponíveis para estudar os ambientes com condições transientes. Por conseguinte, foi utilizado o SolidWorks Flow Simulation, um software de simulação numérica, para prever os parâmetros ambientais e o escoamento de ar no interior do HA, tendo em conta o seu arrefecimento perante uma condição típica de verão.
De acordo com os resultados obtidos no primeiro estudo, foi possível demonstrar que a radiação solar influencia significativamente o ambiente térmico no interior de um automóvel. Perante as mesmas condições de fronteira e considerando a análise dos 300 pontos de medição colocados no interior do HA, o projeto realizado com influência da radiação solar apresentou um aumento de 33,8 ºC no valor médio da temperatura média radiante e de 6,8 ºC no valor médio da temperatura do ar, face ao projeto realizado sem
influênciada radiação solar. Para além disso, também se verificaram aumentos significativos
nas temperaturas médias obtidas para as superfícies, nomeadamente: 52,1 ºC no tejadilho, 62,1 ºC no tablier, 27,7 ºC nos assentos frontais, 18,7 ºC no assento traseiro e 17 ºC na chapeleira. Complementando o estudo com a inclusão de um vidro com absorção de radiação, foi possível melhorar os resultados obtidos, uma vez que foram reduzidos 4,5 ºC no valor médio da temperatura média radiante e 1 ºC no valor médio da temperatura do ar. Simultaneamente verificou-se uma diminuição significativa nas temperaturas médias das superfícies dos componentes do HA, com especial destaque para o tablier e para os assentos frontais, onde foram reduzidos 24,7 ºC e 9,6 ºC, respetivamente.
Analisando o primeiro estudo, conclui-se que perante uma condição típica de verão, a radiação solar provoca um grande aumento de temperatura no interior do HA, especialmente na zona da frente. Essa situação dificulta a obtenção de condições que proporcionem CT no interior de um HA, sendo agravada nos casos em que o habitáculo é constituído por vidro normal, sem qualquer tipo de absorção ou de reflexão de energia. De forma a verificar as condições de CT no interior do HA, realizou-se um segundo estudo. Tendo em conta a temperatura inicial definida para o interior do HA, 40 ºC, os resultados obtidos no segundo estudo demonstraram que o ambiente térmico inicial não
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garantia as condições de CT para os ocupantes, já que os valores obtidos para o PMV foram superiores a +3, tendo sido obtida uma percentagem previsível de insatisfeitos de 100 %. De acordo com a análise dos 12 pontos de medição colocados no interior do HA, a descida da temperatura do ar foi mais acentuada nos primeiros 240 s de arrefecimento, tornando-se menos significativa após os 540 s. Assim, depois dos 540 s, os valores obtidos para a temperatura do ar no interior do HA estiveram compreendidos, na sua maioria, entre os 19 ºC e os 26 ºC. É importante referir que a diferença de temperatura do ar entre o nível da cabeça e o nível dos pés foi inferior a 3 ºC, sendo que os valores obtidos para a temperatura do ar ao nível dos pés foram superiores aos registados ao nível do abdómen e ao nível da cabeça. Então, podemos concluir que o facto de não existir insuflação de ar para a zona dos pés, reduz consideravelmente a circulação de ar nessa área, dificultando a obtenção de CT. Por outro lado, os valores obtidos para a velocidade do ar estiveram compreendidos, na sua maioria, entre os 0,10 m/s e os 0,30 m/s. Destaca-se o facto das velocidades mais elevadas, superiores a 0,30 m/s, ocorrerem essencialmente junto aos assentos frontais e traseiro, devido ao posicionamento horizontal dos difusores de ar. Contrariamente, as velocidades mais reduzidas, inferiores a 0,10 m/s, foram registadas junto ao tejadilho e à zona dos pés. Através do estudo, foi possível demonstrar que a distribuição da temperatura do ar no interior do HA, importante para a obtenção de CT, está fortemente correlacionada com o escoamento de ar no seu interior. Após os 540 s de arrefecimento, os valores obtidos para a ST estiveram compreendidos, maioritariamente, entre 0 e +2 pelo que se obteve uma percentagem previsível de insatisfeitos entre os 5 % e os 50 %. No entanto, depois de determinar a temperatura equivalente, representativa do corpo como um todo, foi possível demonstrar que, independentemente da posição do ocupante no interior do HA, a ST se encontra no intervalo quente, mas confortável. Assim, podemos concluir que após o período de arrefecimento foi verificada uma melhoria significativa do CT no interior do HA, contudo os resultados obtidos poderiam ser melhorados através da introdução de insuflação de ar para a zona dos pés e para a zona traseira, uma vez que utilizando apenas a insuflação de ar frontal dificulta a obtenção de condições de CT para os ocupantes da frente e de trás.
Apesar dos valores obtidos nos dois estudos, é importante referir que os mesmos podem ser discutidos, dado que é muito difícil definir as condições de fronteira e as propriedades dos materiais simulados de forma coincidente com as condições reais. Ademais, os valores obtidos, resultantes da análise aos pontos de medição, não demonstram na íntegra os resultados ‘reais’ acerca dos valores existentes no interior do HA, contudo permitem uma previsão aproximada do ambiente térmico no interior do automóvel.
Diogo Daniel Almeida Mota
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