José Carlos Lima
AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DA INFLUÊNCIA DO
REVESTIMENTO DE ASSENTOS AUTOMOTIVOS
NO CONFORTO TÉRMICO
Trabalho de final de curso apresentado à
Escola Politécnica da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de Mestre
em Engenharia Automotiva (Mestrado
Profissionalizante)
São Paulo
2006
ii
José Carlos Lima
AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DA INFLUÊNCIA DO
REVESTIMENTO DE ASSENTOS AUTOMOTIVOS
NO CONFORTO TÉRMICO
Trabalho de final de curso apresentado à
Escola Politécnica da Universidade de São
Paulo para obtenção do título de Mestre
em Engenharia
Área de Concentração:
Engenharia Automotiva
(Mestrado Profissionalizante)
Orientador:
Arlindo Tribess
São Paulo
2006
iii
À Fátima, Vinícius e Matheus
pela participação e estímulo em todos os momentos
Aos meus pais Nelson (póstuma) e Emília,
pelo apoio em toda minha formação acadêmica.
.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Prof. Dr. Arlindo Tribess, pelo suporte, confiança, paciência e
cooperação na realização deste trabalho.
Ao colega do Mestrado em Engenharia Mecânica da EPUSP, Victor Barbosa Felix, pela
imensa ajuda prestada durante os ensaios em laboratório e em campo.
Aos professores da Escola Politécnica da USP e colegas, pelos momentos de troca de
conhecimento em muitos momentos do curso.
Aos colegas de trabalho e profissionais da área por cada contribuição ao longo desta
jornada.
A todos que, direta ou indiretamente, colaboraram na execução deste trabalho.
A todos vocês, muito obrigado!
v
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
1
1.1 Objeto do trabalho e objeto de estudo
5
1.2 Estrutura do trabalho
6
2. CONFORTO TÉRMICO
7
2.1 Fisiologia do corpo humano
7
2.2 Conforto térmico
8
2.2.1 Condições de conforto de Fanger
9
2.2.2 Desconforto térmico local
13
2.3 Avaliação de conforto térmico em veículos automotivos
13
3. UTILIZAÇÃO DE TEMPERATURAS EQUIVALENTES NA AVALIAÇÃO
15
DE CONFORTO TÉRMICO EM AUTOMÓVEIS
3.1 Temperatura equivalente
15
3.2 Determinação da tempeteratura equivalente
15
3.3 Manequins
19
3.3.1 Tipos de Manequim quanto à forma
21
3.3.2 Manequim com temperatura superficial constante
21
3.3.3 Manequim com fluxo de calor constante
23
3.3.4 Manequim NREL
24
3.4 Procedimento de calibração do Manequim
25
4. TECNOLOGIA DE ASSENTOS AUTOMOTIVOS
27
4.1 Revestimentos
27
4.1.1 Couro sintético ou laminado vinílico
27
4.1.2 Tecidos
31
4 .1.3 Couro bovino
37
vi
4.2 Almofadas
42
4.2.1 Espumas
42
4.2.2 Fibra de coco
45
4.3 Tecnologias de assentos para melhorar condições de conforto térmico
48
4.3.1 Assentos ventilados e com resfriamento forçado
49
5. PROCEDIMENTOS DE ENSAIO E TESTES REALIZADOS
52
5.1 Assentos avaliados
52
5.1.1 Recobrimento final
52
5.1.2 Acoplamento
53
5.1.3 Amofadas
54
5.1.4 Testes
55
5.2 Veículo de teste
56
5.3 Local e período de testes
57
5.4. Procedimentos de ensaio utilizando manequim
57
5.4.1 Descrição do manequim
57
5.4.2 Calibração do manequim
60
5.5 Procedimento de ensaio em campo
61
5.5.1 Detalhamento do procedimento de ensaio
61
6. RESULTADOS DOS ENSAIOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS
65
6.1 Condições de ensaio
65
6.11 Características do ambiente interrno do veículo
65
6.1.2 Características do ambiente externo
69
6.2 Resultados dos testes
70
6.3 Condições de conforto térmico
72
6.4 Análise de resultados
74
vii
6.4.1 Condições de ensaio
74
6.4.2 Ensaios realizados
76
7. CONCLUSÕES
78
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
80
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1
Condições não homogêneas e assimétricas em um veículo
1
automotivo
Figura 1.2
Gradientes de temperatura em superfície de contato de assento
2
automotivo
Figura 1.3
Campo típico de velocidades do ar em veículo dotado de sistema
3
HVAC
Figura 1.4
Distribuição de temperatura do ar no habitáculo de veiculo com
3
sistema HVAC em dia de verão sem incidência solar direta
Figura 1.5
Percntual de veículos com HVAC em diferentes mercado
4
Figura 2.1
Esquema simplificado do sistema termoregulador do corpo
8
humano
Figura 2.2
Diagram psicromérico com a indicaçaõ da zona de conorto
12
segundo a norma ASHRAE 55: 2005
Figura 3.1
Diagrama de sensação térmica em condições de verão, com
18
roupas adequadas , 0,6 clo, para avaliação de condiçoes de
conforto térmico utilizando temperaturas equivalentes (ISO 14
505:2 2004)
Figura 3,2
Diagrama de sensação térmica em condições de inverno
19
(aquecimento), com roupas adequadas 1.0 clo, para avaliação de
condições de conforto térmico utilizando temperaturas
equivalentes (ISSO 14505:2 -2004)
Figura3.3
Correlação entre a temperatura equivalente calculada e avaliação
20
subjetiva conforme ISO 14505:3 – 2004 (Han e Huang, 2004)
Figura 3.4
Tipos de manequins: (a) flatman, (b) Eva (feminino) com 16
22
segmento, (c) Aiman (masculino) com 32 segmentos
Figura 3.5
Manequim com temeperatura superficial constante (manequim
23
ix
térmico)
Figura 3.6
Manequim com 16 sensores aquecidos
24
Figura 3.7
Manequim NREL com suas principais fumções
25
Figura 4.1
Processos de fabricação dos laminado vinilicos
27
Figura 4.2
Composto “Plastisol” antes e no processo de homogeneizaçãono
28
“dissolver”
Fifura 4.3
Representação esquemática do processo de espalmagem
29
Figura 4.4
Detalhes das camdas depositadas para composição do laminado
29
vinílico
Figura 4.5
Detalhe da garvação mecânica (textura) no laminado Vinílico
30
Figura 4.6
Laminado vinílico acabado
30
Figura 4.7
Fluxograma do procsso de produção de tecidos
31
Figura 4.8
Equipamento de produção e tear plano
32
Figura 4.9
Equipamento de produção e tear jaquards
32
Figura 4.10
Equipamento e produção e tecido de malharia circular aveludado
33
Figura 4.11
Operação de abertura de rolos de malharia
33
Figura 4.12
Tecidos raschel amtes e depois da abertura
34
Figura 4.13
Operação de navalhagem em duas etapas
35
Figura 4.14
Descarga das peles após operações de remolho, encalagem e
37
depilação
Figura 4.15
Operação de descarne da pele para remoção de restos de carnes e
38
gorduras
Figura 4.16
Operação de curtimento em “fulões”
38
Figura 4.17
Operação de remolho em equipamento cntínuo chamado charuro
39
Figura 4.18
Oeração de rebaixamento do couro e controle dimensional
39
Figura 4.19
Oepração de tingimento em “fulão”
40
Figura 4.20
Operação de secagem em couro em câmaras climatizadas
40
x
Figura 4.21
Operação de amaciamento mecânico
40
Figura 4.22
Gravação mecânica da Textura no couro
41
Figura 4.23
Produto couro acabado
41
Figura 4.24
Comparação entre o efeito mol e histerese
42
Figura4.25
Ilustração das reações polimerização de isoscianto e poliol
43
Figura 4.26
Operação de vazamento ou “pouring” executada por robô
44
Figura 4.27
Sistems de moldes aquecidos em carrossel com movimento
44
contínuo
Figura 4.28
Recebimento de fardos de fibra de coco
45
Figura 4.29
Transformação da fibra de coco em cordas
46
Figura 4.30
Picotagem e dispersão das fibras com posterior aplicação de látex 46
Figura 4.31
Corte em prensa e facas das placas de fibra de coco
47
Figura 4.32
Fira de coco / látex sobre o molde antes e após operação de
47
prensgem a quente
Figura 4.33
Operações de rebarbação, vulcanização e estoque de produto
47
acabado
Figura 4.34
Dispersão térmica causada pelo contato com passageiro
48
Figura 4.35
Dispersão térmica causada pelo contato com passageiro otimizada 48
pela presença de canais, furos e exaustão de ar
Figura 4.36
Formas superficiais de espumas privilegiando a troca de calor
49
com o passageiro
Figura 4.37
Sistema de aquecimento e exaustão nos assentos
49
Figura 4.38
Sistema de insuflamento de ar em assentos automotivos
50
Figura 4.39
Diferentes sistemas de insuflamento/ exaustão e distribuição de ar 50
Figura 5.1
Assentos confeccionados com revestimentos em vinil, couro e
53
tecido
Figura 5.2
Tecidos com acoplagem de espumas com diferentes espessuras
54
xi
Figura 5.3
Assentos confeccionados com revstimento em tecidos com
54
acoplagem de 10 e 5 mm
Figura 5.4
Assentos com almofadas de fibra de coco e espumas de
55
poliuretano
Figura 5.5
Manequim com sensores aquecidos utilizados nos ensaios
58
Figura 5.6
Modelo “B” de controle de potência e conexão des sensores para
58
levantamento de dados ambientais
Figura 5.7
Modelo “A” de aquisição de sinais
58
Figura 5.8
Software de aquisição do sistema SimTer
59
Figura 5.9
Posicionamento do manequim sentado em assento automotivo na
60
câmara de calibração
Figura 5.10
Disposição do manequim dentro do veículo na coleta de dados
62
Figura 5.11
Disposição do sensor de temperatura na altura dos pés
63
Figura 5.12
Disposição do sensor de temperatura na altura dos peito
63
Figura 5.13
Disposição do sensor de temperatura na altura do teto
64
Figura 5.14
Disposição do sensor de temperatura no painel
64
Figura 5.15
Posicionamento do sistema de aquisição de dados no veículo
64
Figura 6.1
Temperatura do ar para o ensaio com assento de espuma/ vinil
65
Figura 6.2
Temperatura do ar para o ensaio com assento de espuma/ couro
66
Figura 6.3
Temperatura do ar para o ensaio com assento de espuma sem
66
revestimento
Figura 6.4
Temperatura do ar para o ensaio com assento de espuma/ tecido 5 67
mm
Figura 6.5
Temperatura do ar para o ensaio com assento de fibra de coco
67
sem revestimento
Figura 6.6
Temperatura do ar para o ensaio com assento de fibra de coco/
68
tecido 5 mm
Figura 6.7
Temperatura do ar para o ensaio com assento de espuma/ tecido
68
xii
10 mm
Figura 6.8
Valores da temperatura do ar no interior do veículo
70
Figura 6.9
Valores da temperatura do ar no interior do veículo na altura do
70
peito
Figura 6.10
Valores de temperaturas superficiais de assentos após exposição
71
de 1 hora ao sol e na sombra
Figura 6.11
Valores de temperatura superficiais do manequim nas regiões em
72
contato com o assento
Figura 6.12
Temperaturas equivalente dos segmentos das superficies de
73
contato entreo manequim e o assento para as diferentes amostras
em diagrama de sensação térmica (ISO 14505:2 -2004)
Figura 6.13
Temperaturas Equivalentes dos assentos das superfícies de
contato entre manequim e assento para diferentes amostras (idem
a figura 6.12 sem coloração)
74
xiii
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1
Metabolismos para diferentes atividades
10
Tabela 2.2
Escala de sensação térmica da ASHRAE
10
Tabela 2.3
Determinação do voto médio estimado – PMV
11
Tabela 3.1
Escala de sensação térmica da norma ISO 14505-2.
19
Tabela 4.1
Quadro comparativo: vantagens e desvantagens dos tecidos do
36
tear e malharia
Tabela 5.1
Comparação entre materiais de revestimentopara assentos
52
automotivos
Tabela 5.2
Tabela com descrição das amostras para realização dos testes
56
Tabela 5.3
Comparação dos instrumentos de medição do sistema SimTer
60
Tabela 5.4
Valores de coeficiente calibrado de hcal obtidos nos ensaios em
61
câmara climatizada
Tabela 6.1
Parâmtros coltados no interior do veículo
69
Tabela 6.2
Parâmtros coltados no exterior do veículo
71
Tabela 6.3
Classe para distribuição de notas para as temperaturas coletadas
75
Tabela 6.4
Matriz de causa/efeito na Classificação ambientais de cada teste
75
xiv
LISTA DE SÍMBOLOS
C
Calor Perdido pela Pele por Convecção
CR
Calor Convectivo Perdido pela Respiração
CFD
Computacional Fluid Dynamics
Edif
Calor Perdido pela Pele por Difusão de Vapor D’água
Ees
Calor Perdido por Evaporação de Suor
ER
Calor Evaporativo Perdido pela Respiração
EHT
Equivalent Homogeneous Temperature
ELT
Equivalent Living-room Temperature
h
Coeficiente de troca de calor combinado, convecção e radiação
hcal
Coeficiente de troca de calor calibrado
hc
Coeficiente de Transferência de Calor por Condução
hr
Coeficiente de Transferência de Calor por Radiação
IR
Resistência Térmica da Roupa
M
Metabolismo
pvar
Pressão Parcial do Vapor D’água no Ambiente
PD
Percentage os Dissatisfied
PMV
Predicted Mean Vote
PPD
Predicted Percentage of Dissatisfied
Q
Perda de Calor por Radiação e Convecção
Qpele
Calor Total Perdido pela Pele
xv
Qrespirção
Calor Total Perdido pela Respiração
R
Calor Perdido pela Pele por Radiação
Tar
Temperatura do Ar
teq
Temperatura Equivalente
To
Temperatura Operativa
Tp
Temperatura de Pele
Tr
Temperatura Radiante Média
Ts
Temperatura de Superfície do Manequim
&
U
Taxa de Variação de energia Interna
Var
Velocidade do Ar
ω
Umidade Absoluta
W
Trabalho Externo
Φ
Umidade Relativa do Ar
xvi
RESUMO
A utilização de veículos passou a ser uma necessidade básica para quem reside nos grandes
centros urbanos. Por outro lado, as condições ambientais tais como a poluição sonora,
poluição do ar e os aspectos de segurança, também levam as pessoas a cada vez mais
desejarem um ambiente termicamente confortável dentro de seus veículos quando estão
conduzindo.
Para a obtenção de condições de conforto térmico em climas tropicais há a necessidade de
sistema de ar condicionado no veículo para melhorar as condições de troca de calor do
corpo da pessoa com o ar. Ao se ligar o sistema de ar condicionado ocorre uma rápida
troca de calor na parte frontal do corpo, enquanto a superfície de contato dos assentos atua
como isolamento térmico, causando um retardamento do processo de resfriamento da parte
posterior do corpo, podendo levar o ocupante ao desconforto térmico.
No presente trabalho foi realizada avaliação experimental da influência de diferentes tipos
de materiais de revestimento de assentos automotivos no conforto térmico em veículo com
ar condicionado. Foi utilizada metodologia recomendada na norma ISO 14505-2:2004, de
análise de condições de conforto térmico por meio da utilização de manequim com
sensores aquecidos. Os testes foram realizados em veículo modelo station wagon, na
cidade de Salvador-BA, com temperaturas médias de outono atingindo 31 ºC durante o dia.
Mesmo com a dificuldade de se conseguir condições internas iguais nos diferentes dias de
ensaio (função de variações nas temperaturas externas), os resultados dos ensaios
realizados em condições de insolação ao redor de 800 W/m2 permitiram uma análise
qualitativa da influência dos materiais no conforto térmico. Verificou-se que o couro e o
vinil promovem desconforto (temperatura equivalente na zona muito quente no digrama de
sensação térmica) na maior parte das regiões de contato com o corpo, independentemente
das condições do ambiente. Também verificou-se que os tecidos propiciaram as melhores
condições de conforto, independentemente da espessura de acoplagem e da utilização de
espuma ou fibra de coco.
xvii
ABSTRACT
The use of vehicles became a basic need for those who live in great urban centers. On the
other hand, environmental conditions such as noise and air pollution and safety aspects,
also lead people more and more to look for thermal comfortable environments inside their
vehicles when driving.
In order to obtain thermal comfort conditions, in tropical climates, air conditioning systems
in vehicles are required to improve heat exchange conditions of the body of a person with
the air. When the Heating Ventilating and Air Conditioning (HVAC) is on, it occurs a
rapid heat exchange in the frontal part of the body, while the seat contact surfaces act as
thermal insulation. It causes delay in the cooling process of the back parts of the body,
what could cause thermal discomfort to the occupant.
The present work paper comprises the experimental analysis that was carried out to
understand the influence of seat covers and pads raw material on thermal comfort
conditions, considering a vehicle with HVAC system. It was applied the methodology
recommended by ISO 14505-2:2004 standard, regarding the analysis of thermal comfort
conditions by using sensor-heated-mannequin. The tests were carried out in a station
wagon model, in the city of Salvador, state of Bahia, with fall average temperatures
reaching 31ºC during the day.
Although it was difficult to have similar internal conditions throughout the different test
days (due to external temperature variations), the results of tests carried out under
insulation conditions around 800 W/m2, allowed the qualitative analysis of influence of
raw materials in thermal comfort conditions. It was noticed that leather and vinyl materials
promote discomfort (equivalent temperature in very hot area in the diagram of thermal
sensation) in the majority of areas of contact with the body, regardless the environmental
conditions. It was also verified that fabrics granted the best comfort conditions, regardless
the coupling thickness or even the usage of foam or coconut fiber pads.
Key-words: Heating ventilating and Air conditioning, Automotive Seats, Thermal comfort
INTRODUÇÃO
As pessoas passam cada vez mais tempo dentro de veículos automotivos e seja qual for a
razão e a utilização destes, transcendeu a do lazer, passando a ser uma necessidade básica
de quem reside nos grandes centros urbanos. Por outro lado, as condições ambientais tais
como a poluição sonora, poluição do ar e os aspectos de segurança, também levam as
pessoas a cada vez mais desejarem um ambiente confortável dentro de seus veículos
quando estão conduzindo.
Assim, os critérios de seleção para a compra de veículos têm incluído de forma crescente o
conforto geral e os aspectos de segurança que estes podem oferecer. A busca por melhoria
de conforto dos passageiros tem sido uma constante na indústria automobilística,
juntamente com a busca de uma metodologia de avaliação objetiva e adequada.
As condições térmicas nos veículos automotivos (figura 1.1) são muito frequentemente
diferentes das condições em edifícios, devido à assimetria de radiação, à não uniformidade
nos campos de temperatura e de velocidade do ar, o comportamento extremamente
dinâmico na variação das condições externas, o pequeno espaço confinado e o isolamento
térmico dos assentos. Estes fatos aumentam bastante a complexidade da avaliação do
conforto térmico em veículos quando comparado às metodologias bastante difundidas para
aplicações em edificações.
text= 35 0C
tar= 22 0C
tr= 26 0C
tar= 15 0C
Var= 0,2 m/s
Isolamento
térmico
Figura 1.1 – Condições não homogêneas e assimétricas em um veículo automotivo.
Numa situação rotineira em cidades de países tropicais o usuário é exposto frequentemente
a condições de desconforto térmico, seja ao estacionar seu veículo ao sol ou por trafegar
2
em condições de baixas velocidades em dias com condições de insolação muito elevada,
estando sujeito a grandes transientes térmicos. Estudos mostram que 85% da utilização de
veículos de passeio envolvem um percurso médio menor que 18 km e com uma duração de
15 a 30 minutos (Cisternino, 1999).
O usuário que estaciona seu veículo por algum tempo ao sol ao retornar gostaria de
encontrar um ambiente interno confortável. Para se obter o conforto térmico nestas
condições há a necessidade de se ajustar os fatores dentro de padrões pré-determinados,
adotando-se sistemas de climatização (HVAC - Heating, Ventilating and Air
Conditioning).
Então este usuário liga o sistema de ar condicionado na condição de máxima refrigeração e
maior fluxo de ar possível ocorrendo uma rápida troca de calor na parte frontal do corpo,
enquanto a superfície de contato dos assentos (figura 1.1) atua como isolamento térmico,
causando um retardamento do processo de resfriamento da parte posterior do corpo,
podendo levar o ocupante ao desconforto térmico.
Para exemplificar a absorção de calor em assentos, na Figura 1.2 são apresentados
resultados de distribuição de temperaturas logo após a retirada de objetos aquecidos que
foram colocados sobre o assento durante 15 minutos, em um laboratório a 22 ºC.
Figura 1.2 – Gradientes de temperatura em superfície de contato de assento automotivo.
Também a posição das janelas no veículo, por exemplo, resulta em insolação elevada na
cabeça e no nível da caixa toráxica, enquanto os pés e as pernas ficam protegidos na
sombra, ao mesmo tempo em que as áreas pequenas de passagem de ar nos difusores do
sistema de HVAC geram velocidades e flutuações elevadas do ar no habitáculo (figura
1.3). Um campo típico de temperaturas do ar no habitáculo pode ser observado em uma
3
condição de verão (sem radiação solar), onde se pode atingir mais de 10 °C de diferença
entre as temperaturas mais elevadas e as mais baixas (figura 1.4), principalmente nos
assentos traseiros. A assimetria horizontal é frequentemente um problema para táxis na
condição do verão quando o teto do carro é aquecido pelo sol (Cisternino, 1999).
Figura 1.3 – Campo típico de velocidades do ar em veículo dotado de sistema HVAC
Figura 1.4 – Distribuição de temperaturas do ar no habitáculo de veículo com sistema
HVAC em dia de verão sem incidência solar direta
Uma outra situação típica é representada pela fonte altamente radiante do painel de
instrumentos quando aquecido pelo sol através do pára-brisa, podendo alcançar
temperaturas de superfície da ordem de 80°-100°C, especialmente durante a condição do
estacionamento (Cisternino, 1999).
4
A produção de veículos com sistemas de HVAC apresenta crescimento com uma tendência
exponencial no Brasil e na Europa e com mercado já consolidado no Japão e USA (figura
1.5).
100
80
Brasil
Europa
Japão
USA
60
40
20
0
1965
1975
1985
1995
2005
Figura 1.5 – Percentual de veículos com HVAC em diferentes mercados
O fato do veículo ser dotado de sistema HVAC, em muitos casos, também reduz o stress
do motorista e evita o embaçamento de vidros, contribuindo com os aspectos de segurança
veicular.
De fato o objetivo do sistema HVAC de um veículo automotivo é criar condições de
conforto térmico para os ocupantes, independentemente das condições climáticas
exteriores, e de manter as condições de conforto térmico durante todo o período de
utilização do sistema (Gomes, 2005).
A demanda crescente do mercado por sistemas eficazes de climatização para aplicações
automotivas determinou um grande impulso na pesquisa e no desenvolvimento de métodos
inovadores de avaliação, assim como de ferramentas capazes de predizerem a sensação
térmica dos passageiros já na fase inicial do projeto.
Outro fato a ser considerado é a freqüência de lançamentos de veículos automotivos,
exigindo diminuição no tempo de projeto do veículo. Para tanto se utilizam sistemas CAE
(Computer Aided Engineering) capazes de prever o conforto térmico dentro de um veículo.
(Brown e, Jones, 1997). Na implementação de sistemas CAE com o objetivo de se alcançar
o conforto térmico no interior de veículos são necessárias três condições básicas (Hosni et
al., 2003b):
5
a) Modelos para simulação e previsão dos ambientes térmicos em veículos e a resposta do
ser humano a estas condições: modelos de conforto térmico.
b) Normas para os métodos de avaliação do conforto térmico em veículos automotivos.
c) Sistemas de controle de HVAC para atingir condições de conforto térmico no interior de
veículos.
A indústria automobilística tem buscado na melhoria de conforto dos passageiros o seu
grande apelo de marketing e para isso a pesquisa de satisfação de seus consumidores no
período pós-vendas tem se tornado uma importante ferramenta de análise, permitindo
ações corretivas a serem aplicadas nas modificações anuais da série.
Várias melhorias em projeto têm sido alcançadas neste segmento de mercado,
principalmente em quesitos de segurança e de motorização. Nos critérios de conforto
térmico, contudo, ainda se destacam avaliações subjetivas que nem sempre conseguem
traduzir as condições normais de uso, causando grandes transtornos aos usuários e imensos
desperdícios em correção ou em projetos muito robustos (Nilsson, 2004).
A indústria automobilística tem executado as suas avaliações em ambientes com condições
controladas utilizando protótipos e túneis de vento e os resultados são validados
posteriormente por diferentes metodologias:
a) Montadoras norte-americanas utilizam critérios subjetivos, regulamentados por meio da
norma ISO 14505:2004 - Parte 3, que trata da avaliação do veículo em condições reais
de uso por uma equipe independente.
b) Montadoras européias tendem a utilizar a temperatura equivalente regulamentada na
ISO 14505:2004 - Parte 2, por meio de ensaios em veículos com manequim com
sensores aquecidos e de manequim aquecido.
1.1 OBJETIVO DO TRABALHO E OBJETO DE ESTUDO
Pretende-se com o desenvolvimento deste trabalho analisar a influência de diferentes
materiais utilizados na confecção de assentos automotivos, submetidos a condições de
insolação em dias tipicamente de verão, no conforto térmico dos usuários de veículos de
passeio.
Para o estudo foram consideradas condições de conforto do passageiro no assento dianteiro
direito de um veículo de passeio de médio porte, com sistema de HVAC ligado na
condição de máxima refrigeração e ventilação.
6
Para avaliar as condições de conforto térmico foram realizadas medições de temperaturas
em superfícies de contato entre os assentos e os sensores aquecidos de um manequim
instrumentado, na obtenção de temperaturas direcionais segmentadas, e posterior análise
de condições de conforto térmico em diagrama de sensação térmica (ISO 14505:2004 –
Parte 2).
Espera-se com o desenvolvimento deste trabalho fornecer às principais montadoras uma
abordagem técnica e científica a ser utilizada na seleção de materiais, principalmente no
revestimento dos assentos, assim como uma metodologia de ensaio com aplicação direta e
simples.
1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO
No capítulo 2 é apresentada uma revisão teórica do conforto térmico e os métodos de
avaliação em ambientes homogêneos e não homogêneos. O método de avaliação de
condições de conforto térmico utilizando temperaturas equivalentes é apresentado.
No capítulo 3 é discutida a avaliação de conforto térmico em automóveis utilizando
manequins térmicos e manequins com sensores aquecidos e o procedimento para
determinação de temperaturas equivalentes utilizando manequins, previsto na norma ISO
14505:2004 - Parte 2.
No capitulo 4 são apresentadas as diversas tecnologias utilizadas na fabricação de
assentos, principalmente de capas e de almofadas, e as soluções recentemente adotadas
na indústria automobilística de resfriamento de assentos, com a utilização de sistemas de
exaustão para auxiliar na troca de calor do assento.
No capítulo 5 são apresentados os procedimentos de ensaio utilizando manequim com
sensores aquecidos. Inicialmente é feita a descrição do manequim utilizado nos ensaios.
Em seguida são apresentados os procedimentos de calibração do manequim e os
procedimentos de ensaio na avaliação de condições de conforto térmico.
No capítulo 6 são apresentados os resultados dos ensaios e a análise dos resultados e,
finalmente, no capítulo 7 são apresentadas as conclusões do trabalho.
7
CAPÍTULO 2
CONFORTO TÉRMICO
2.1 FISIOLOGIA DO CORPO HUMANO
Os seres humanos têm que enfrentar o clima diariamente buscando, freqüentemente,
proteção nas condições micro climáticas: sombra no verão e radiação solar direta durante
dias frios de inverno. Assim como os movimentos produzem calor no frio, as reduções de
atividades físicas são observadas nos períodos mais quentes do dia.
Enquanto a temperatura interna do corpo humano (retal, esofágica ou do tímpano) é
geralmente perto de 37°C, podendo variar entre 36°C durante a noite a 39°C quando em
atividades físicas pesadas, a temperatura da pele humana é mais suscetível às condições
externas; por exemplo, a temperatura do pé pode ser de 30°C quando a temperatura da
testa for de 34°C. Milhões de sensores cutâneos mantêm informado o sistema nervoso
central (SNC), do estado térmico de todas as partes do corpo. Estes sensores são sensíveis
tanto ao nível da temperatura (condição estática) quanto às mudanças térmicas (condições
dinâmicas) (HENSEL, 1952).
O sistema nervoso central (SNC) possui duas funções básicas:
!
A de estimar o estado térmico global do corpo executada pelo hipotálamo, funcionando
como um termostato (Hammel et al., 1963) , com set point de 37°C para a temperatura
interna e 33°C para a pele,
!
A de desencadear as sensações térmicas conhecidas executadas pelo córtex.
Quando o SNC é informado de variações em comparação com estes valores de referência,
reações são desencadeadas:
!
Reações comportamentais: mudanças repentinas de temperatura de pele implicam
respostas rápidas (afastar-se de superfícies quentes, colocar roupa no caso de frio,
etc...) visando preservar a integridade.
!
Reações fisiológicas: as variações de temperatura podem induzir à hipotermia (queda
da
temperatura) ou à hipertermia (aumento da temperatura). O sistema termo-
regulador reage então contra o desequilíbrio do balanço térmico atuando na dilatação
ou contração dos vasos sanguíneos para aumentar ou diminuir o fluxo de calor através
da superfície da pele, atividades musculares que ao contraírem os músculos produzem
8
calor (tiritar) ou ainda as glândulas sudoríparas são estimuladas para secreção do suor.
resfriando a pele através da evaporação.
Em atividade sedentária a atividade metabólica resulta em cerca de 100W de calor a ser
dissipado ao ambiente por condução, convecção, radiação e evaporação. Se a vestimenta e
as condições do ambiente estiverem adequadas, a mesma quantidade de calor será perdida
ao ambiente. Ocorrerá um balanço de calor adequado para o corpo como um todo e a
pessoa se sentirá termicamente neutra. Nesta condição a temperatura do núcleo do corpo
humano será de aproximadamente 37°C e a temperatura da pele será de 34,1 ºC (Fanger,
1972). Fora desta condição o organismo atua para manter a temperatura no caso das perdas
de calor serem maiores do que a produção de calor ou para reduzir o aumento de
temperatura provocado por estresse de calor. Para simplificar, uma representação
esquemática dos mecanismos fisiológicos do corpo humano é apresentada na figura 2.1,
(Vitor, 1999). Uma revisão muito boa do assunto pode ser encontrada em Ferreira (1997)
e Ferreira (2001).
Figura 2.1 Esquema simplificado do sistema termorregulador do corpo humano
2.2 CONFORTO TÉRMICO
Admite-se que o conforto térmico corresponde ao estado de espírito em que os
indivíduos expressam satisfação com o ambiente (ASHRAE 55:2004). Em muitas
situações as pessoas são expostas a ambientes térmicos criados artificialmente
(climatizados) para que se sintam em conforto e possam produzir melhor as suas
tarefas. Se o objetivo é atingido, a pessoa tem uma sensação de bem estar, expressa
9
pela sua satisfação com aquele ambiente térmico.
Sabe-se que o estado térmico geral e as sensações locais estão intimamente ligadas com
o grau de conforto ou desconforto. A exposição excessiva a um ambiente quente ou
frio pode levar ao estresse térmico (ISO 7243:1989; ISO 7933:1989), proveniente de
condições micro-climáticas desfavoráveis que requerem a intervenção excessiva do
sistema termorregulador.
Na segurança veicular o conforto térmico é um aspecto importante, pois motoristas
sonolentos devido ao calor, ou com sinais de hipotermia devido ao frio, estão mais
sujeitos a sofrerem ou causarem acidentes. Conforme apresentado em Ávila (2001),
pesquisa realizada pelo Departamento de Psicologia da Universidade de Amsterdam,
mostra que as melhores temperaturas do ar para quem está dirigindo um automóvel
vestido “normalmente” se situam entre 18,5ºC ≤ Ta ≤ 21,5ºC. Nesta faixa de
temperaturas, abaixo da condição de conforto, o motorista fica mais atento por estar
sentindo um pouco de frio.
2.2.1 Condições de conforto de Fanger
A partir do balanço térmico do corpo humano, Fanger (1972) mostra que o conforto
térmico depende de:
a) parâmetros pessoais: a taxa de metabolismo, função do nível de atividade física da
pessoa, (MET)1, e o tipo de vestimenta (CLO)1,
b) parâmetros ambientais: a temperatura do ar, Ta, a temperatura média radiante, T r ,
a velocidade do ar, Va, e a umidade relativa do ar, φ. Na Tabela 2.1 são
apresentados valores de metabolismo para diferentes atividades.
Por meio de medições dos parâmetros de conforto térmico e de ensaios realizados com
estudantes norte-americanos, Fanger (1972) concebeu um modelo de conforto térmico
baseado no voto médio estimado (PMV- Predicted Mean Vote), que varia de muito frio
(-3) a muito quente (+3). Além disto, Fanger (1972) estabeleceu uma relação entre o
PMV e o percentual de pessoas insatisfeitas PPD – Predicted Percentage of
Dissatisfied, apresentada no tabela 2.2.
1
1 clo = 0,155 m2 C/W (vestimenta típica de inverno, pesada)
10
Tabela 2.1 – Metabolismos para diferentes atividades (www.hku.hk/bse/bbse3004/)
Atividade
Taxa metabólica
46 W/m2
0,8 met
2
1,0 met
2
1,1 met
2
1,2 met
Dirigindo automóvel
2
80 W/m
1,4 met
Em pé, atividade leve
93 W/m2
1,6 met
Sentado reclinado
Sentado relaxado
58 W/m
Reparador de relógios
65 W/m
Em pé relaxado
70 W/m
Caminhando horizontalmente (2 km/h)
2
110 W/m
1,9 met
Em pé, atividades moderadas (trabalho doméstico)
116 W/m2
2,0 met
2
3,4 met
2
275 W/m
4,7 met
2
9,5 met
Caminhando horizontalmente, 5 km/h
200 W/m
Trabalhadores da construção civil
Esportes – correndo a 15 km/h
550W/m
Tabela 2.2 – Escala de sensação térmica
Escala de sensação térmica
–3
–2
PMV
muito
frio
frio
PPD
100%
78%
–1
0
leve sensação neutro
de frio
26%
5%
1
2
3
muito
leve
quent
quente
sensação de e
calor
26%
78%
100%
Observa-se na tabela 2.2 que, mesmo na condição de neutralidade térmica (PMV igual
a zero), existem 5% de insatisfeitos. O trabalho de Fanger (1972) é a base da norma
ISO 7730:1994 de conforto térmico.
O cálculo do voto médio estimado é relativamente trabalhoso, razão pela qual Fanger
(1972) e a ISO 7730:1994 apresentam uma rotina para utilização em microcomputador
e tabelas, como aquela apresentada na tabela. 2.3, que permitem determinar o PMV
para diferentes atividades, tipos de vestimenta e condições ambientais.
A ASHRAE 55:2004 também apresenta gráficos para a determinação das condições de
conforto térmico em ambientes condicionados - as Cartas de Conforto da ASHRAE. A
figura 2.3 mostra uma carta psicrométrica com a zona de conforto representada pela
11
área hachurada.
Tabela 2.3 Determinação do voto médio estimado - PMV (ISO 7730, 1994)
Atividade sedentária (MET=1.0) e umidade relativa do ar de 50%
Vestimenta
CLO
Temperatu
ra
m2ºC Operativa < 0.10
W
ºC
Velocidade Relativa do ar – m/s
0.10
0.15
0.20
0.30
0.40
0.50
1.00
0
0
26
27
28
29
30
31
32
33
– 1.62
– 1.00
– 0.39
0.21
0.80
1.39
1.96
2.50
– 1.62
– 1.00
– 0.42
0.13
0.68
1.25
1.83
2.41
– 1.96
– 1.36
– 0.76
– 0.15
0.45
1.08
1.71
2.34
– 2.34
– 1.69
– 1.05
– 0.39
0.26
0.94
1.61
2.29
0.25
0.039
24
25
26
27
28
29
30
31
– 1.52
– 1.05
– 0.58
– 0.12
0.34
0.80
1.25
1.71
– 1.52
– 1.05
– 0.61
– 0.17
0.27
0.71
1.15
1.61
– 1.80
– 1.33
– 0.87
– 0.40
0.07
0.54
1.02
1.51
– 2.06
– 1.57
– 1.08
– 0.58
– 0.09
0.41
0.91
1.43
– 2.47
– 1.94
– 1.41
– 0.87
– 0.34
0.20
0.74
1.30
– 2.24
– 1.67
– 1.10
– 0.53
0.04
0.61
1.20
– 2.48
– 1.89
– 1.29
– 0.70
– 0.10
0.50
1.12
– 2.66
– 1.97
– 1.28
– 0.58
0.11
0.83
23
24
25
26
27
28
29
30
– 1.10
– 0.72
– 0.34
0.04
0.42
0.80
1.17
1.54
– 1.10
– 0.74
– 0.38
– 0.01
0.35
0.72
1.08
1.45
– 1.33
– 0.95
– 0.56
– 0.18
0.20
0.59
0.98
1.37
– 1.51
– 1.11
– 0.71
– 0.31
0.09
0.49
0.90
1.30
– 1.78
– 1.36
– 0.94
– 0.51
– 0.08
0.34
0.77
1.20
– 1.99
– 1.55
– 1.11
– 0.66
– 0.22
0.23
0.68
1.13
– 2.16
– 1.70
– 1.25
– 0.79
– 0.33
0.14
0.60
1.06
– 2.22
– 1.71
– 1.19
– 0.68
– 0.17
0.34
0.86
0.50
0.078
0.75
0.118
21
22
23
24
25
26
27
28
– 1.11
– 0.79
– 0.47
– 0.15
0.17
0.49
0.81
1.12
– 1.11
– 0.81
– 0.50
– 0.19
0.12
0.43
0.74
1.05
– 1.30
– 0.96
– 0.66
– 0.33
– 0.01
0.31
0.64
0.96
– 1.44
– 1.11
– 0.78
– 0.44
– 0.11
0.23
0.56
0.90
– 1.66
– 1.31
– 0.96
– 0.61
– 0.28
0.09
0.45
0.80
– 1.82
– 1.46
– 1.09
– 0.73
– 0.37
0.00
0.36
0.73
– 1.95
– 1.58
– 1.20
– 0.83
– 0.46
– 0.08
0.29
0.67
– 2.36
– 1.95
– 1.55
– 1.14
– 0.74
– 0.33
0.08
0.48
1.00
0.155
20
21
22
23
24
25
26
27
– 0.85
– 0.57
– 0.30
– 0.02
0.26
0.53
0.81
1.08
– 0.87
– 0.60
– 0.33
– 0.07
0.20
0.48
0.75
1.02
– 1.02
– 0.74
– 0.46
– 0.18
0.10
0.38
0.66
0.95
– 1.13
– 0.84
– 0.55
– 0.27
0.02
0.31
0.60
0.89
– 1.29
– 0.99
– 0.69
– 0.39
– 0.09
0.21
0.51
0.81
– 1.41
– 1.11
– 0.80
– 0.49
– 0.18
0.13
0.44
0.75
– 1.51
– 1.19
– 0.88
– 0.56
– 0.25
0.07
0.39
0.71
– 1.81
– 1.47
– 1.13
– 0.79
– 0.46
– 0.12
0.22
0.56
1.50
0.233
14
16
18
20
22
24
26
28
– 1.36
– 0.94
– 0.52
– 0.09
0.35
0.79
1.23
1.67
– 1.36
– 0.95
– 0.54
– 0.13
0.30
0.74
1.18
1.62
– 1.48
– 1.07
– 0.64
– 0.22
0.23
0.68
1.13
1.56
– 1.58
– 1.15
– 0.72
– 0.28
0.18
0.63
1.09
1.56
– 1.72
– 1.27
– 0.82
– 0.37
0.10
0.57
1.04
1.52
– 1.82
– 1.36
– 0.90
– 0.44
0.04
0.52
1.01
1.48
– 1.89
– 1.43
– 0.96
– 0.49
0.00
0.49
0.98
1.47
– 2.12
– 1.63
– 1.14
– 0.65
– 0.14
0.37
0.89
1.40
2.00
0.310
10
12
14
16
18
20
22
24
– 1.38
– 1.03
– 0.68
– 0.32
0.03
0.40
0.76
1.13
– 1.39
– 1.05
– 0.70
– 0.35
– 0.00
0.36
0.72
1.09
– 1.49
– 1.14
– 0.79
– 0.43
– 0.07
0.30
0.67
1.05
– 1.56
– 1.21
– 0.85
– 0.48
– 0.11
0.26
0.54
1.02
– 1.67
– 1.30
– 0.93
– 0.56
– 0.18
0.20
0.59
0.98
– 1.74
– 1.37
– 0.99
– 0.61
– 0.23
0.16
0.55
0.95
– 1.80
– 1.42
– 1.04
– 0.65
– 0.26
0.13
0.53
0.93
– 1.96
– 1.57
– 1.17
– 0.77
– 0.37
0.04
0.45
0.87
OBS: 1) Valores de PMV em torno de zero indicam condições de conforto térmico.
2) Valores de CLO igual a 0,5 representam uma vestimenta leve de verão (calça
comprida com camisa de mangas curtas), enquanto valores de CLO igual a 1,0
12
representam uma vestimenta pesada de inverno.
Bulbo úmido
g
Bulbo úmido
Figura 2.2 Diagrama psicrométrico com a indicação da zona de conforto segundo a
norma ASHRAE 55:2004.
Verifica-se na tabela 2.2 e na figura 2.2 que os resultados são apresentados em função
da temperatura operativa, To2, que é uma função da temperatura média radiante, T r , e
da temperatura do ar, Ta , dado pela equação3:
To = a ⋅ Ta + (1 − a ) ⋅ T r
(2.1)
onde a constante a varia de acordo com a velocidade do ar (Va):
Va (m/s)
a
0 – 0,2
0,5
0,2 – 0,6
0,6
0,6 – 1,0
0,7
A norma ISO 7726:1998 apresenta procedimentos de medição e métodos para a
obtenção das variáveis ambientais: velocidade média do ar, Va, temperatura média
radiante, T r , da temperatura do ar, Ta e umidade do ar: umidade absoluta, ω, e
2
To = temperatura operativa (ºC): a temperatura de um meio imaginário (envolvendo ar
e superfícies) com o qual a pessoa troca a mesma quantidade de calor por convecção
e radiação que aquela trocada com o meio real.
13
umidade relativa, φ.
2.2.2 Desconforto térmico local
O método de Fanger (1972) determina condições de conforto térmico para o corpo
como um todo. Assim, uma pessoa pode estar em neutralidade térmica para o corpo
como um todo (PMV = 0), mas pode não estar confortável se existirem variações em
partes do corpo. Portanto, o conforto também requer que não haja desconforto local
(quente ou frio) para qualquer parte do corpo.
Este desconforto local pode ser causado por:
!
Assimetria de radiação;
!
Diferença de temperatura do ar vertical entre os pés e a cabeça;
!
Correntes de ar (“draft” ou “draught”).
!
Diferença de temperatura entre os pés e o piso.
Nas normas ASHRAE 55:2004 e ISO 7730:2004 são previstos limites máximos para cada
uma das causas de desconforto acima. A exemplo do trabalho de Fanger (1972), os limites
de desconforto local foram obtidos em ensaios realizados em câmaras climatizadas para
condições de trocas de calor em edificações, isto é, para ambientes que podem ser
considerados homogêneos ou próximos de homogêneos.
2.3 AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO EM VEÍCULOS
AUTOMOTIVOS
Para ambientes não homogêneos, onde diferentes partes do corpo experimentam diferentes
condições térmicas, o conceito mais amplamente utilizado (Nilsson, 2004) é o de
temperatura equivalente (teq), definida como sendo a temperatura uniforme de um ambiente
imaginário com velocidade do ar igual a zero, no qual a pessoa troca a mesma quantidade
de calor sensível, por radiação e convecção, que no ambiente real.
A aplicação do conceito de temperatura equivalente é particularmente útil no espaço
confinado de compartimentos de passageiros de veículos, devido à interação complexa
dos fluxos de calor por radiação e convecção, insolação direta, grandes assimetrias de
temperatura e velocidade do ar mesmo em condições de regime permanente. O uso dos
índices PMV (ISO 7730:1994) ou das cartas da ASHRAE (ASHRAE 55:2004) nestas
condições não são os mais apropriados (Madsen et al, 1986; Gameiro da Silva, 2002;
3
ANSI/ASHRAE 55:2004 e ISO 7730:1994
14
Hosni et al, 2003; Nilsson, 2004).
A norma ISO 14505-2:2004 trata da determinação de temperaturas equivalentes, teq, na
avaliação de conforto térmico em automóveis. Esta norma prevê a utilização dos
métodos de medição da temperatura equivalente usando manequins térmicos ou
sensores aquecidos, conforme será visto no Capítulo 3.
15
CAPÍTULO 3
UTILIZAÇÃO DE TEMPERATURAS EQUIVALENTES
NA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO EM AUTOMÓVEIS
O conforto térmico em ambiente veicular tem se tornado crítico principalmente com a
tendência de maior utilização de vidros, assim como devido à restrição de economia de
combustível e de utilização de fluídos refrigerantes ambientalmente seguros. A busca
pela redução dos ganhos de calor tornou-se fator importante no desenvolvimento de
veículos, pois não se pode aumentar a capacidade do sistema de HVAC na mesma
proporção que a área envidraçada está aumentando. Assim, tornou-se necessário
desenvolver ferramentas que possam prever e avaliar o impacto de diferentes opções de
projeto no conforto térmico do usuário.
3.1 TEMPERATURA EQUIVALENTE
Conforme visto no Capítulo 2, para ambientes não homogêneos como aqueles que
ocorrem em veículos automotivos, onde diferentes partes do corpo experimentam
diferentes condições térmicas, o conceito mais amplamente utilizado para a avaliação
de condições de conforto térmico é o de temperatura equivalente (Cisternino, 1999;
Nilsson, 2004).
A utilização deste conceito na avaliação de condições de conforto térmico em
automóveis é prevista na norma ISO 14505-2:2004. Nesta norma é apresentada
metodologia para determinação da temperatura equivalente (equivalent homogeneous
temperature - EHT), utilizando manequins com temperatura constante ou com fluxo de
calor constante e avaliação de condições de conforto térmico utilizando diagramas de
sensação térmica; conforme será visto a seguir.
3.2 DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA EQUIVALENTE
A determinação de temperaturas equivalentes, EHT ou teq, é baseada na transferência
de calor por condução, convecção e radiação para manequins com vestimentas padrão
para cada tipo de ensaio: vestidos com roupas leves para ensaios em condições de
verão, 0.6 clo, e com roupas pesadas para condições de inverno, 1.0 clo.
Nos ensaios para verificação das condições de troca de calor com o ambiente utilizando
16
manequins adequadamente vestidos (roupas leves ou pesadas), as trocas de calor se
limitam às trocas de calor por radiação R e por convecção C , desprezando as trocas de
calor por condução e por evaporação pela pele, são dadas pelas equações 3.1 e 3.2:
R = hr (t s − t r )
[W/m2]
(3.1)
C = hc (t s − t ar )
[W/m2]
(3.2)
onde:
C = troca de calor por convecção
[W/m2]
R = troca de calor por radiação
[W/m2]
hr = coeficiente de transferência de calor por radiação
[W/m2ºC]
hc = coeficiente de transferência de calor por convecção
[W/m2ºC]
ts = temperatura da superfície
[ºC]
t r = temperatura radiante média
[ºC]
tar = temperatura do ar ambiente
[ºC]
Como as trocas de calor por convecção e radiação ocorrem simultaneamente, a
temperatura equivalente, teq, é dada pela equação 3.3:
t eq = t s −
Q&
h
[ºC]
(3.3)
onde:
Q& = R + C = troca de calor por radiação e convecção
[W/m2]
teq = temperatura equivalente
[ºC]
ts = temperatura da superfície
[ºC]
h = coeficiente de transferência de calor combinado (hc + hr)
[W/m2ºC]
É importante frisar que o mesmo equacionamento pode ser utilizado para avaliação de
temperaturas equivalentes nas partes do corpo em contato com superfícies, como por
exemplo, as de assentos automotivos. Embora nestes casos não ocorra transferência de
calor por convecção e radiação, e sim somente por condução, a Eq. (3.3) também se
aplica. Neste caso Q& é a troca de calor por condução e o coeficiente h será a
condutância à troca de calor por condução.
17
No presente trabalho será realizado um estudo comparativo entre diferentes materiais
utilizados na confecção de assentos automotivos no conforto térmico de passageiros nas
regiões de contato (costas, nádegas, coxas) com os assentos, em dias tipicamente de verão,
utilizando a temperatura equivalente direcional segmentada, isto é, pequenas placas
aquecidas com temperatura conhecida fixadas em um manequim
A norma ISO 14505:2 define diferentes temperaturas equivalentes (EHT) em função da
metodologia utilizada no ensaio:
!
Temperatura equivalente global: é a temperatura de um ambiente imaginário com a
mesma temperatura do ar e das superfícies vizinhas com velocidade do ar menor que
0,1 m/s, onde um manequim térmico (ou com inúmeros sensores planos aquecidos) de
mesmo porte do ser humano trocará a mesma quantidade de calor por radiação ou
convecção que em um ambiente real e não uniforme. Neste cálculo a temperatura da
pele e a troca de calor são obtidas através da média ponderada pela área das respectivas
medidas de cada segmento.
!
Temperatura equivalente segmentada: é a temperatura de um ambiente imaginário com
a mesma temperatura do ar e das superfícies vizinhas com velocidade de ar menor que
0,1 m/s, onde segmentos selecionados de um manequim térmico (ou sensores
aquecidos fixados nos segmentos selecionados)
de mesmo porte do ser humano
trocarão a mesma quantidade de calor por radiação ou convecção que um ambiente real
e não uniforme. Neste cálculo considera-se a temperatura da pele e a troca de calor dos
segmentos selecionados.
!
Temperatura equivalente direcional: é a temperatura de um ambiente imaginário com a
mesma temperatura do ar e das superfícies vizinhas com velocidade de ar menor que
0,1 m/s, onde pequenas superfícies planas aquecidas com temperatura conhecida,
trocarão a mesma quantidade de calor por radiação ou convecção que um ambiente real
e não uniforme. Neste caso, estas superfícies planas podem ser fixadas em um
manequim não aquecido ou em suportes. Pode ser interpretada como um vetor normal
ao plano estudado.
!
Temperatura equivalente omnidirecional: é a temperatura de um ambiente imaginário
com a mesma temperatura do ar e das superfícies vizinhas com velocidade de ar menor
que 0,1 m/s, onde superfícies elípticas planas aquecidas e com temperatura conhecida,
trocarão a mesma quantidade de calor por radiação ou convecção que um ambiente real
e não uniforme. Neste caso, estas superfícies planas podem ser fixadas em um
18
manequim não aquecido ou em suportes. Pode ser interpretada como um vetor normal
ao plano estudado.
A interpretação da temperatura equivalente é um indicador que mostra o quão perto ou
longe as condições térmicas do ambiente real e não uniforme encontram-se da situação
de termoneutralidade.
As condições de assimetria térmica em um compartimento veicular promovem
diferenças na expectativa da situação de termoneutralidade representadas pelas
temperaturas equivalentes segmentadas, conforme pode ser verificado nas Figuras 3.1 e
3.2. Os diagramas das Figuras 3.1 e 3.2, apresentados na norma ISO 14505-2:2004,
foram obtidos a partir de resultados de avaliações subjetivas de um conjunto de pessoas
e são utilizados para avaliação de condições de conforto térmico utilizando
temperaturas equivalentes.
Figura 3.1- Diagrama de sensação térmica em condições de verão, com roupas
adequadas 0.6 clo, para avaliação de condições de conforto térmico utilizando
temperaturas equivalentes (ISO 14505-2:2004).
Os valores das abcissas nas Figuras 3.1 e 3.2 correspondem às temperaturas
equivalentes, teq, e os valores das ordenadas aos segmentos do corpo (manequim). O
segmento 17 corresponde à teq para o corpo como um todo. Os números 1 a 5
representam as faixas de sensação térmica, conforme apresentado na Tabela 3.1.
19
Figura 3.2- Diagrama de sensação térmica em condições de inverno (aquecimento),
com roupas adequadas 1.0 clo, para avaliação de condições de conforto térmico
utilizando temperaturas equivalentes (ISO 14505-2:2004).
Tabela 3.1 Escala de sensação térmica da norma ISO 14505:2, 2004
Escala de sensação térmica
1
2
Muito frio
3
4
5
Frio/confortável Confortável Quente/confortável Muito quente
A temperatura equivalente (EHT) é um indicador capaz de avaliar preventivamente o
desempenho e impacto do sistema de climatizaçào sobre o conforto térmico do
ocupante e
mostra ter uma forte correlação com os padrões de análise subjetiva
utilizados pelas OEMs norte-americanas, conforme apresentado na Figura 3.3 (Han e
Huang, 2004).
3.3 MANEQUINS
A utilização de manequins tem aumentado a precisão dos estudos quando são avaliados
simultaneamente os efeitos da temperatura do ar local, trocas de calor por radiação do
corpo, velocidades do ar e a radiação solar em um veículo, principalmente pelas
alterações provocadas no ambiente do veículo simplesmente pela sua presença, que é
bastante similar ao do corpo humano.
20
Figura 3.3 – Correlação entre a temperatura equivalente calculada e a avaliação
subjetiva conforme ISO 14505:3- 2004 (Han e Huang, 2004).
Uma vez que os manequins atuais só permitem determinar a perda de calor sensível, em
condições ambientais onde o ser humano começaria a suar para perder calor por
evaporação haverá uma subestimação do calor total perdido. Contudo, no
desenvolvimento de atividades leves e em condições próximas à neutralidade térmica a
perda de calor por evaporação representa uma parte mínima da perda de calor total e,
portanto, não haverá um desvio muito grande (Nilsson, 2004).
Desde 1932, quando Duffon (1932) Gameiro da Silva (2002) propôs medir temperatura
equivalente utilizando manequim, modernos e sofisticados métodos de medir
temperatura equivalente têm sido propostos: Madsen (1976); Wyon et al (1985);
Madsen et al (1986) e Olesen (1988) Gameiro da Silva ( 2004).
As melhorias construtivas dos manequins ao longo dos anos buscam aproximá-los cada
vez mais da forma e condições fisiológicas do corpo humano. Atenção especial tem
sido dada aos seguintes fatores (Bohm et al. (2004)):
!
Forma e postura – O volume do manequim, assim como do corpo humano, impactam
no ambiente do veículo e nos fluxos de ar e flexibilidade é esperada para realização de
testes em condições reais.
21
!
Metodologia de controle – Destacam-se dois tipos de controle: os manequins de
temperatura constante e os de fluxo de calor constante.
!
Geometria e direção dos sensores – O posicionamento e forma dos sensores afetam
diretamente a razão entre o coeficiente de troca de calor de radiação e convecção.
Manequins com vários sensores podem detectar assimetrias térmicas em várias
direções.
!
Número de segmentos - A quantidade de segmentos ou zonas impactam nos resultados
de duas maneiras: a primeira é a resolução da temperatura equivalente global, já que
esta é uma média ponderada das áreas de cada segmento, e a segunda é que grandes
superfícies expostas a diferentes condições térmicas apresentaram desvios na
temperatura superficial. O número de segmentos normalmente aceito hoje para uma
boa resolução é de, no mínimo, de 16 zonas.
O manequim requer um determinado tempo para responder a uma alteração no equilíbrio
de troca de calor. Dependendo da construção do manequim e do sistema de regulação
utilizado, este tempo pode variar entre 20 e 30 minutos.
3.3.1 Tipos de manequim quanto à forma
Basicamente a evolução pode ser notada desde os primeiros modelos, que não apresentam
nenhuma semelhança com o corpo humano, até a utilização de manequins com porte
masculino e feminino, conforme apresentado na Figura 3.4.
3.3.2 Manequim com temperatura superficial constante
Também conhecido como manequim térmico, possui temperatura constante na superfície e
os resultados dos ensaios consistirão na medição dos fluxos de calor, ou seja, da potência
dissipada para manter a temperatura constante, previsto na norma ISO 14505-2:2004.
22
(a)
(b)
(c)
Figura 3.4 – Tipos de manequins: (a) flatman, (b) Eva (feminino) com 16 segmentos eb
(c) AIMAN (masculino) com 32 segmentos.
23
As temperaturas das zonas podem ser as mesmas ou poderão ser controladas para
diferentes valores, assim como o número de segmentos, que normalmente é de 16 ou maior
(Figura 3.5)
A maior vantagem do manequim térmico é a qualidade das respostas, isto é, permite a
determinação das trocas térmicas com o ambiente para o segmento como um todo. As
principais desvantagens são a instabilidade em função da temperatura escolhida e do
equipamento usado. Se a temperatura do ambiente estiver maior que a do manequim,
normalmente regulado para 34°C, o fluxo de calor será 0 W/ m2 ou a superfície do
manequim será aquecida (Hosni et al., 2003a; 2003b).
Figura 3.5 - Manequim com temperatura superficial constante (manequim térmico).
3.3.3 Manequim com fluxo de calor constante
Também conhecido como manequim de sensores aquecidos, trabalha com fluxo de calor
constante obtido por meio de uma fonte de aquecimento regulável para reproduzir o
metabolismo do corpo humano correspondente a uma certa atividade que se deseja ensaiar.
O resultado do ensaio consistirá na medição da temperatura de superfície ou de pele,
previsto na norma ISO 14505-2:2004. Em vez de se fazer a avaliação das trocas de calor
em diversos segmentos do corpo aquecido, são colocados sensores aquecidos nestes
segmentos do corpo, normalmente 16 ou 32 segmentos (Figura 3.6) .
24
As principais vantagens do método são a ilimitada faixa de fluxos de calor, bem como a
estabilidade e a possibilidade de medir transientes térmicos sem distúrbios do sistema de
regulagem. As desvantagens estão na possibilidade de se ter temperaturas não reais, tempo
de reação mais lento e não captar o fluxo de calor entre o corpo do manequim e o ambiente
(Bohm et al. (2004)).
No presente estudo foi utilizado um manequim com sensores aquecidos com 16 zonas e os
sensores regulados para 90 W/m2. (Figura 3.6)
Figura 3.6 - Manequim com 16 sensores aquecidos
3.3.4 Manequim NREL
A NREL (National Renewable Energy Laboratory) recentemente desenvolveu ferramentas
numéricas e experimentais que incluem um modelo de elementos finitos da fisiologia
térmica humana, um modelo psicológico de previsão de condições de conforto térmico e
desconforto local e um manequim do conforto térmico para testes reais no veículo
(McGuffinn e Burke, 2001). O manequim, apresentado na Figura 3.7, foi projetado para
possuir as seguintes capacidades gerais:
!
Elevado controle espacial (150 zonas) e rápido controle temporal da superfície de troca
de calor e índices de suor;
!
Tempo de resposta da temperatura de superfície constante, que imita a pele humana;
25
!
Geometria e peso como a do ser humano, com junções protéticas para simular
movimento;
!
Auto-restrição completa do manequim, incluindo bateria, transferência de dados sem
fio, e reservatório interno de suor por pelo menos 2 horas de uso sem conexões
externas;
!
Respiração com fluxo interno do ar ambiente e fluxo externo do ar aquecido úmido, em
taxas de respiração humana realísticas;
!
Combinação da capacidade de absorção das trocas de calor por radiação da pele do
manequim com a capacidade de absorção da pele humana;
As vantagens principais são a reprodução muito próxima do sistema termorregulador do
ser humano, bateria e reprodução do fluxo de calor por evaporação através do suor e da
respiração permitindo ensaios em condições adversas. Em contrapartida, a sua maior
desvantagem está relacionada ao custo.
Figura 3.7 - Manequim NREL com suas principais funções
3.4 Procedimento de calibração do manequim
Antes de ser utilizado, qualquer manequim deve ser calibrado em um ambiente com
condições térmicas padronizadas, cujo procedimento também é definido na norma ISO
14505-2: 2004.
Durante o processo de calibração as condições do manequim no ambiente padrão devem
reproduzir ao máximo as condições no ambiente real, tais como:
!
Estar vestido com as mesmas vestimentas (adequadas às condições de verão ou
26
inverno)
!
Permanecer na posição sentada ( semelhante à do motorista ou passageiro)
!
Fluxo de calor de todos os sensores aquecidos ajustados para condição da atividade
física do passageiro ou motorista (a norma estabelece fluxo de calor de 70 W/m2
(1,2 met) ou 90 W/m2 (1,6 met)).
O ambiente padrão homogêneo (câmara climatizada) deve ser mantido com a mesma
temperatura do ar e das superfícies , t r = tar , em 24 ºC e velocidade do ar V < 0,1 m/s, isto
é, com teq = 24 ºC
Uma vez colocado o manequim dentro da câmara climatizada, e obtidas condições de
regime permanente nas trocas de calor do manequim com o ambiente, são realizadas
leituras de temperaturas superficiais, ts, e de fluxo de calor para cada segmento do corpo e
calculados valores de coeficientes de troca de calor, hcal, que são os coeficientes de troca de
calor calibrados, dados pela equação:
hcal =
Q&
ts − teq
[W/m2 ºC]
(3.4)
Os valores de coeficientes de transferência de calor calibrados, hcal, serão os valores de
coeficientes de troca de calor, h, da Equação 3.3 no cálculo das temperaturas equivalentes
no ambiente real.
Uma vez calibrado, o manequim será posicionado no ambiente em que se deseja realizar os
ensaios, aguarda-se atingir o regime permanente nas trocas de calor entre o manequim e o
ambiente e realiza-se a medição dos fluxos de calor e das temperaturas de superfície de
cada segmento. Por meio da Equação 3.3 são determinadas as temperaturas equivalentes de
cada segmento ou zona e, conseqüentemente, a temperatura equivalente global pela média
ponderada dos valores de cada segmento.
27
CAPÍTULO 4
TECNOLOGIA DE ASSENTOS AUTOMOTIVOS
Diversos materiais são utilizados na indústria automobilística buscando conferir
durabilidade e beleza aos diversos componentes, que além de sua função principal
devem obedecer aos requisitos dos designers.
Os assentos automotivos fazem parte deste universo e o requisito de aparência é tão
importante quanto as propriedades físico-químicas exigidas por cada montadora ou por
regulamentações específicas.
Neste capítulo são descritos alguns produtos utilizados nos revestimentos de assentos
automotivos, produtos utilizados na confecção das almofadas e uma breve apresentação
de soluções encontradas pelas montadoras na melhoria do conforto térmico, tais como
assentos com ventilação/resfriamento.
4.1 REVESTIMENTOS
4.1.1 Couro sintético ou laminado vinílico
O laminado vinílico pode ser obtido por três processos distintos de fabricação:
espalmagem, calandragem ou extrusão, apresentados na figura 4.1. Neste estudo será
feita descrição do processo de espalmagem utilizado pela empresa York S.A.
Figura 4.1 Processos de fabricação dos laminados vinílicos
A base deste produto é a resina vinílica (PVC), que para ser utilizada no processo de
espalmagem necessita ser misturada a outros produtos químicos formando o composto
vinílico chamado de Plastisol. Os componentes usados são:
28
!
Resina de Policloreto de Vinila (PVC),
!
Plastificante orgânico (maleabilidade e maciez),
!
Estabilizante térmica,
!
Pigmentos,
!
Agentes anti-chama,
!
Filtro ultravioleta e
!
Expansores
A formulação depende das características desejadas, que uma vez definidas, os
componentes são misturadas e homogeneizadas em misturadores chamados de
“dissolver”, (figura 4.2).
Figura 4.2 Composto “Plastisol” antes e no processo de homogeneização no
“dissolver”
O processo de espalmagem consiste em depósitos de camadas de Plastisol
sucessivamente sobre um papel denominado “release paper” por sistema de faca contra
um cilindro (figura 4.3). Normalmente os compostos vinílicos são compostos de 4
camadas chamadas respectivamente de: top, base, adesiva e suporte têxtil (figura 4.4).
Cada camada tem uma função especifica descrita a seguir:
!
Camada top – 1a
camada depositada sobre o papel, confere ao produto suas
características visuais, tais como cor, brilho e textura, além da resistência mecânica
à costura e abrasão,
!
Camada base – 2a. camada depositada sobre a camada top, com uma estrutura mais
fechada, confere espessura, maciez e resiliência ao produto,
!
Camada adesiva – 3a camada depositada sobre a camada base, tem a função de
aderência entre a camada base e o suporte têxtil
29
!
Suporte têxtil – 4a e última camada aplicada com a função de conferir as
propriedades mecânicas de tração, rasgamento e deformação plástica.
Figura 4.3 Representação esquemática do processo de espalmagem
Figura 4.4 Detalhes das camadas depositadas para composição do laminado vinílico
Entre cada aplicação de camada o composto passa por um forno, onde sob ação de
calor ocorrem reações físico-químicas entre as moléculas do PVC e do plastificante
transformando o composto do estado pastoso para plástico em forma de filme. Esta
reação é chamada de gelificação do composto vinílico.
A próxima etapa do processo é o resfriamento seguido da separação do laminado
vinílico e do “release paper”, onde são rebobinados separadamente. Dependendo do
produto a textura final do laminado vinílico já foi conformada pelo próprio “release
paper” ou necessita de uma operação adicional chamada de gravação mecânica (figura
4.5), a qual consiste em aquecer o produto e passar por um cilindro que já possui a
textura a -20 ºC. Após a gravação, o produto está pronto para venda (figura 4.6),
sendo então inspecionado e embalado.
30
Figura 4.5 Detalhe da gravação mecânica (textura) no vinil
Figura 4.6 Laminado Vinílico acabado
O laminado vinílico é produzido segundo os requisitos dos clientes, que podem ser
divididos em três grandes grupos:
!
Físico- químicos:
!
Comportamento sob ação de calor e frio,
!
Resistência à luz ultravioleta, abrasão, fadiga por flexão e produtos de
limpeza,
!
Mecânicos:
!
Resistência à tração, rasgamento, adesão do suporte têxtil, costura, rigidez,
maciez,
!
Dimensional
31
!
Regulamentação e segurança:
!
Odor, emissão de carbono, volatilidade e substâncias tóxicas
!
Flamabilidade e flogging.
4.1.2 Tecidos
Os tecidos são utilizados na grande maioria de veículos e em todos os segmentos, dos
populares aos mais luxuosos. Os tecidos permitem um excelente acabamento, são
facilmente trabalháveis na manufatura e, com uma vasta gama de tecnologias e cores,
facilitam o trabalho dos designers na indústria automotiva. O estilo dos assentos, assim
como a escolha da tecnologia é de responsabilidade de cada montadora.
O fluxograma do processo de produção de tecidos é mostrado na figura 4.7. Fiação é a
primeira operação definida como sendo o conjunto de operações que compreendem o
tratamento dos diversos materiais fibrosos, sejam de origem natural ou química
(artificiais ou sintéticos) até sua transformação em fios. A partir de um conjunto de
fibras randômicas, sofrem paralelização, estiragem e torção até sua perfeita coesão,
passando a denominar-se “fio fiado”. A matéria prima utilizada para o tecimento do
tear ou malharia é o fio de poliéster, podendo ser “cru” ou “tingido”, com 90% de
origem importada.
FLUXO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE TECIDOS
MALAHARIA
DE URDUME
URDIMENTO
FIO
TEXTURIZAÇÃO
TINTURARIA
TEARES
MÁQUINA
MALHARIA
CIRCULAR
ROLO DE TECIDO
INSPEÇÃO
ACOPLAGEM
(FLEMING)
DIVISÃO DOS ROLOS
ACABAMENTOS
PRÉ - ACABAMENTOS
EXPEDIÇÃO
Figura 4.7 – Fluxograma do processo de produção de tecidos
32
A tecnologia aplicada ao desenvolvimento de tecimento, basicamente se subdivide em
três grupos: tear, malharia circular e malharia urdume.
!
Tear
O processo de tecimento no tear é relativamente simples, pois é o entrelaçamento entre
urdume (fios no sentido longitudinal do tecido) e a trama (fios no sentido transversal do
tecido) formando um ângulo de 90º. A trama tem o seu tamanho limitado à largura do
tear. Os tecidos produzidos nesta tecnologia são conhecidos como tecidos de cala,
devido ao movimento do urdume no tecimento.
A tecnologia dos teares se divide em: Plano e Jacquards, conforme o equipamento de
produção (figura 4,8). O tear plano tem seus desenhos limitados aos números de
quadros, geralmente são utilizados para tecido com design simples, enquanto no tear
jacquard é possível introduzir desenhos mais complexos (figura 4.9).
Na tecelagem a padronagem é basicamente feita através de ponto cruz, ou seja, em
alguns momentos o urdume aparece e em outros a trama aparece, formando assim o
desenho.
Figura 4.8 – Equipamento de produção e tecido de tear plano
Figura 4.9 – Equipamento de produção de tear Jacquards
33
!
Malharia Circular
Os tecidos provenientes dessa tecnologia têm como principal característica a sua forma
de tecimento, que é a partir de um único fio entrelaçado nele mesmo formando a malha.
Neste tipo de tecnologia os tecidos saem em forma tubular devido às máquinas serem
circulares (figura 4.10), daí o nome malharia circular, tendo que serem abertos para
serem trabalhados. A largura dos tecidos varia conforme o diâmetro das máquinas. É
nesta tecnologia que são feitos os tecidos com pêlos conhecidos como plush
(aveludado).
Assim como no tear, a malharia circular também poder ser plana ou Jacquard.
Figura 4.10 - Equipamento e tecido da Malharia Circular Aveludado
Após o processo de tecimento, os rolos de malharia são abertos em equipamentos
específicos, conforme figura 4.11.
Figura 4.11 – Operação de aberturas dos rolos de malharia
34
!
Malharia de Urdume
Na malharia de urdume a tecnologia de formação do tecido ocorre no sentido do
urdume. Basicamente, distinguem-se o Raschel (figura 4.12), onde os tecidos podem
ser duplos (dois desenhos espelhados nas duas faces) e, posteriormente são partidos, ou
Kettenstuhl, onde os tecidos possuem apenas um lado.
.
Figura 4.12 – Tecido Raschel antes e após o corte.
!
Beneficiamento têxtil (Acabamento)
O beneficiamento têxtil é um conjunto de operações que visam conferir aos artigos
têxteis características específicas tais como cor, brilho, toque e caimento; podendo ser
aplicados nas várias fases de produção dos artigos desde os fios ao tecidos.
O beneficiamento é dividido em duas fases: o beneficiamento primário e secundário
!
Beneficiamento primário: Constitui a fase inicial do processamento do material
pelo setor de acabamento. São operações realizadas como base para as operações
seguintes, como por exemplo, a navalhagem (figura 4.13).
!
Beneficiamento secundário: compreende várias etapas, das quais destacm-se:
!
Lavagem - para retirar as impurezas dos tecidos (óleo de máquinas e produtos
estáticos),
!
Pré-fixação – nesta etapa é realizada a preparação para a fixação do corante
realizado a 190º,
35
Figura 4.13 – Operação de navalhagem em duas etapas
!
Tingimento, realizado em autoclaves (chamadas de “JET”), para fios, rolos ou
malha solta. As autoclaves trabalham a uma temperatura de 135º, pressurizadas
a 3,5 atm,
!
Termofixação (Rama) - é o processo de estabilização dimensional dos tecidos
(acerto de alongamento, de largura e de comprimento). As larguras podem ser
alteradas de 1,20m para 1,60m ou de 1,60m para 1,80 m,
!
Felpagem, - operação realizada por meio de vários cilindros agulhados que
fazem o rompimento das fibras/fios, tornando o tecido aveludado. Aplicado em
tear e malhas de urdume.
!
Flame ou acoplagem de espumas ao tecido (face “A” e “B” e da espuma) – é
realizada simultaneamente no processo de acoplagem do tecido por meio de
aquecimento (~ 400ºC) da espuma e prensagem contra o tecido por meio de
rolos metálicos. O controle de temperatura e queima é realizado por meio da
velocidade de passagem da espuma.
!
Especificação técnica
Os requisitos técnicos para os tecidos seguem as solicitações das principais montadoras
Basicamente são requisitos de:
!
Desgaste,
!
Capacidade de alongamento: tear (2 a 5%) e malharia (acima de 10%),
!
Resistência à ruptura dos fios,
36
!
Flamabilidade,
!
Solidez à luz (também chamado de Xenon Test) ou envelhecimento,
!
Aderência da acoplagem da espuma ao tecido,
!
Permeabilidade ao Ar, onde se verifica a passagem de ar no tecido do apoio de
cabeça, normalmente com valores em torno 50 a 70 litros/min..
Vantagens / Desvantagens
Na tabela 4.1 é apresentado um quadro comparativo de vantagens e desvantagens dos
tecidos de tear e malharia.
Tabela 4.1 Quadro comparativo: vantagens e desvantagens dos tecidos de tear e
malharia
Tear
Malharia
Vantagens
Alta cobertura
Alta cobertura
Estabilidade Dimensional
Alongamento bidirecional
Uniformidade
Uniformidade
Durabilidade
Durabilidade
Conforto
Conforto
Rigidez
Desvantagens
Elasticidade bidirecional
Estabilidade Dimensional
Alongamento bidirecional
Restrição de design
Custo
37
4.1.3 Couro bovino
O couro é um produto utilizado na confecção de revestimentos de assento de veículos
de luxo que, além das restrições ambientais no processo de produção, possui custos
muito elevados, representando no máximo 5 % da produção total de veículos no Brasil.
O lead time de fabricação é bastante longo, exigindo um grande volume de peles
durante o processo. Neste estudo o propósito é um breve descritivo do processo de
beneficiamento, não chegando ao detalhamento no nível de produtos químicos, ciclos
térmicos ou critério de classificação.
A primeira grande atenção está na seleção do rebanho, o que pode incorrer em grandes
perdas no processo causadas por danos à pele por insetos ou pelas cercas limítrofes dos
locais de confinamento.
O processo é iniciado logo após o recebimento das peles com mergulhos destas em
produtos químicos nos tambores rotativos, chamados de “fulões”, durante 24 horas,
onde ocorrem as operações de “remolho”, “encalagem” e “depilação” (figura 4.14).
Figura 4.14 – Descarga das peles após operações de remolho, encalagem e depilação.
As peles então são aparadas e passam através de rolos com o objetivo de remover
restos de carne e gorduras na operação denominada “descarne” (figura 4.15).
Em seguida as peles são divididas em partes nobres, chamadas de flor, e raspas de
qualidade secundária. As peles voltam ao fulão (tambor rotativo), onde se dá o
“curtimento por 18 horas”com a imersão das peles em produtos químicos (figura 4.16).
A partir desta etapa do processo de beneficiamento, as peles passam a ser denominadas
couro. Após a descarga, o couro é empilhado e embalado para finalização das reações
químicas de curtimento.
38
Figura 4.15 Operação de descarne da pele para remoção de restos de carne e gorduras
Figura 4.16 Operação de curtimento de couro em fulões
Uma vez classificado, o couro passa pelo processo de “remolho” num equipamento
chamado charuto (figura 4.17), cujo objetivo é a equalização da umidade, característica
importante para operações posteriores. Enxugado em estufas horizontais do tipo esteira,
o couro passa por operações mecânicas de rebaixamento com o objetivo de
uniformização e definição de espessura (figura 4.18).
O couro então, retorna ao “fulão” para tingimento com produtos químicos (figura 4.19),
seguido de enxugamento em fornos tipo esteira para remoção do excesso de umidade e
por fim, com o couro esticado em suportes, passa-se através de câmaras climatizadas
(figura 4.20), obtendo-se a umidade desejada para a operação de amaciamento.
39
Figura 4.17 – Operação de remolho em equipamentos contínuo chamado charuto
Figura 4.18 – Operação de rebaixamento do couro e controle dimensional
O amaciamento consta de uma operação mecânica que, por meio de lubrificantes
incorporados ao couro ao longo do processo, permite conferir ao produto a maciez
desejada (figura 4.21).
A próxima operação é o processo de lixar o couro para melhorar o acabamento
superficial e classificação segundo a cor, maciez, classe do couro e espessura. Em
seguida, o couro recebe uma camada superficial de tinta para acabamento final e
procede-se posteriormente à gravação mecânica por meio de cilindros que conferem a
textura final ao couro (figura 4.22).
40
Figura 4.19 Operação de tingimento de couro em “fulão”
Figura 4.20 Operação de secagem do couro em câmaras climatizadas
Figura 4.21 Amaciamento mecânico
41
Figura 4.22 Gravação mecânica da textura no couro
A última operação é a “pulverização” de cobertura de produto à base de PVC, que
define a resistência ao uso. O produto acabado (figura 4.23) deve ser embalado e
despachado para os clientes.
Figura 4.23 Produto de couro acabado
Assim como o laminado vinílico e os produtos têxteis, os requisitos para o couro são
exigências das próprias montadoras, além de regulamentações governamentais, assim
classificados:
!
Resistência mecânica: tração, alongamento, rasgamento, fricção, adesão, flexão a
frio, envelhecimento, manchamento, solidez à cor, produtos de limpeza e pilling,
!
Regulamentações e segurança: odor, flamabilidade e emissões.
42
4.2 ALMOFADAS
4.2.1 Espumas
Com o advento da II Guerra Mundial e a conseqüente carência de materiais de
borracha, incentivou-se o desenvolvimento de produtos à base de uretana, para
aplicações como fibras, cerdas, adesivos, revestimentos, elastômeros e espumas.
Intensivos trabalhos de pesquisa e desenvolvimento foram iniciados nos Estados Unidos,
Alemanha e Inglaterra, pois a tecnologia das uretanas tornou-se mundialmente conhecida.
Em 1957 houve o aparecimento de uma variedade muito grande de polióis poliéteres,
tendo não somente vantagens de custo, mas espumas com melhores propriedades físicas,
incentivando o rápido crescimento da indústria de espumas de poliuretano.
Poliuretano flexível é geralmente utilizado para sustentação, sendo semi-rígido com pele
integral (camada superficial com características diferentes) para componentes de assentos
automotivos.
Uma das grandes vantagens da utilização da espuma de poliuretano é a sua capacidade de
combinar os efeitos de mola e histerese, que são de fundamental importância no conforto
ergonômico dos assentos em geral. No efeito mola a força exercida para compressão é
exatamente a mesma carga que a mola exerce para a descompressão, sendo diretamente
proporcional à sua deformação (constante da mola). Quando há diferenças entre a força de
compressão e descompressão se diz haver o efeito de histerese (figura 4.24).
Figura 4.24 Comparação entre efeito mola e histerese
Poliuretanos são obtidos por uma reação de polimerização de dois componentes básicos
o isocianato e o poliol. Estas reações, ilustradas na figura 4.25, ocorrem com grande
expansão volumétrica. A ordem da reação é:
43
!
Creme: é o primeiro estágio da reação onde se inicia a formação do gás e pode ser
medido por meio do tempo a contar do início da mistura até a mudança na
coloração,
!
Gel: é o período de formação da célula, que pode ser medido pelo tempo a contar
do início da mistura até a formação de um fio, quando tocada a superfície da
espuma levemente com algum objeto,
!
Crescimento: é o final da primeira etapa da formação da poliuretana, que pode ser
medida a contar do início da mistura até o final do crescimento,
!
Pega: é a etapa em que a espuma pode ser desmoldada,
!
Cura: ocorre ao longo de pelo menos por 24 horas em exposição ao ar para
finalização das reações, conferindo dureza à espuma.
Figura 4.25 Ilustração das reações de polimerização de isocianato e poliol
!
Matéria Prima
A maioria dos isocianatos usados para fazer poliuretano são compostos aromáticos,
distinguindo-se dois tipos mais comuns, o Di-isocianato de Tolueno (TDI) que
responde pela maioria da produção e o Di-isocianato Difenil Metileno (MDI), ambos
obtidos do óleo crú.
Os polióis mais usados são os polióis polieter derivados de óxido de propileno e óxido
de etileno (petroquímicos), podendo ser modificados por processos como o
44
grafitamento de outro polímero, cujo objetivo é conferir à espuma capacidade de
aumento de dureza, células mais abertas e melhora de rasgo e tensão de ruptura.
Agentes de expansão são produtos de baixo ponto de ebulição, que devido à exotermia
da reação são volatilizados. Sua função básica é conferir a densidade da espuma.
Assim, quanto mais agente de expansão presente menor será a densidade.
Alguns produtos, tais como a glicerina, são adicionados à mistura que, ao reagir com o
isocianato formando um reticulado, confere à espuma maior estabilidade e dureza.
!
Processo de Produção
As técnicas de produção mais comuns são sistemas contínuos ou de fase única,
envolvendo o bombeamento e medição simultâneos dos ingredientes, que são prépreparados em um número de componentes líquidos ou fluxos ao misturador, onde são
totalmente misturados e depois despejados em moldes aquecidos (figura 4.26 e 4.27).
Figura 4.26 Operação de vazamento ou “pouring”executada por robô.
Figura 4.27 Sistema de moldes aquecidos em carrossel com movimento contínuo
45
4.2.2 Fibra de Coco
A fibra de coco é atualmente explorada no Norte/ Nordeste do Brasil em processos
muito artesanais, com baixo nível de controle para utilização nos diversos segmentos
de mercado. No Brasil a utilização de fibra de coco em assentos automotivos teve larga
aplicação até a década de 1970, quando a espuma de poliuretano foi introduzida no
mercado. A possibilidade de um melhor controle do processo e a falsa motivação por
automação rapidamente levaram à substituição completa da fibra de coco por espuma.
No início da década atual o apelo social e o alto custo do petróleo levaram várias
montadoras a considerarem o retorno da fibra de coco nos assentos automotivos.
Contudo, os altos custos de frete, o equacionado de alguns problemas técnicos, tais
como o processo completamente artesanal e a compensação da histerese na espuma,
ainda não viabilizaram esta retomada.
O processo da fibra de coco é iniciado com o recebimento de fardos de fibra (figura
4.28), que já passaram pelo processo de descascamento da fruta e várias operações de
lavagem/ secagem na origem. A fibra segue para o processo de encordoamento, cujo
objetivo é o de realinhar as fibras e conferir memória helicoidal por meio da torção das
mesmas (figura 4.29).
Figura 4.28 Recebimento de fardos de fibra de coco
46
Figura 4.29 Transformação da fibra de coco em cordas
Uma vez em corda, a fibra é novamente picotada em tamanhos pré-determinados e
dispersada randomicamente sobre uma esteira com movimento contínuo recebendo
dispersão de látex dos dois lados. Após a aplicação do látex a placa de fibra passa por
uma prensa a quente obtendo-se resistência nas diversas direções, o que permitirá
moldagem posterior a quente (figura 4.30).
Uma vez prontas, as placas de fibra são cortadas em prensa e faca, de acordo com
máscaras definidas (figura 4.31) e levadas para o processo de moldagem a quente.
Neste processo, após o depósito da placa de fibra de coco no molde, que já possui o
formato da peça final, é adicionado o látex e os insertos necessários de acordo com
processo. O aquecimento do molde se dá por vapor de água (figura 4.32).
Figura 4.30 Picotagem e dispersão das fibras e posterior aplicação de látex .
47
Figura 4.31 Corte em prensa e com facas das placas de fibra de coco
Figura 4.32 Fibra/látex sobre o molde antes e após operação de prensagem a quente
As peças sofrem uma operação de rebarbação manual e são vulcanizadas em fornos
autoclave (figura 4.33). Terminada a vulcanização são resfriadas e dispostas para
embarque.
Figura 4.33 Operações de rebarbação, vulcanização e estoque de produto acabado.
48
4.3
TECNOLOGIAS DE ASSENTOS PARA MELHORAR CONDIÇÕES DE
CONFORTO TÉRMICO
A empresa TWE tem realizado diversas pesquisas na área de conforto térmico
buscando alternativas para propiciar uma maior eficiência na troca de calor em assentos
por meio de mudanças na forma superficial das espumas, inclusão de furos e até a
utilização de exaustão forçada de ar trazendo resultados muito positivos, não só quanto
à temperatura atingida pelo contacto com o corpo humano como também na dispersão
térmica de contato atingida (figuras 4.34 e 4.35).
Figura 4.34 Dispersão térmica causada pelo contato com passageiro
Figura 4.35 – Dispersão térmica por contato com passageiro otimizada pela presença
de canais, furos e exaustão de ar através do assento.
Baseado em estudos da forma superficial com respectivas respostas quanto à troca de
49
calor com o corpo humano (figura 4.36), há uma série de diferentes formas já sendo
aplicadas em assentos automotivos em países mais desenvolvidos, que devem ser uma
tendência para os próximos anos em nosso país também.
Figura 4.36 Formas superficiais de espumas privilegiando a troca de calor com o
passageiro.
4.3.1 Assentos ventilados e com resfriamento forçado
Os assentos com controle de micro clima são dispositivos anexados que permitem o
aquecimento e a exaustão/ventilação forçada. No caso do aquecimento, normalmente se
utilizam filmes com resistências elétricas logo abaixo da superfície e a exaustão se dá
através de furos na própria espuma (figura 4.37).
Figura 4.37 Sistema de aquecimento e exaustão nos assentos
Novas tecnologias também consideram o insuflamento de ar aquecido ou frio, por meio
de uma bomba que coleta o ar no próprio ambiente interno, por meio de bolsas ou
camadas permeáveis logo abaixo da capa (figura 4.38).
50
Figura 4.38 Sistemas de insuflamento de ar em assentos automotivos
Existem vários sistemas em produção, com diferenças desde o conceito do projeto até
as formas de fixação (figura 4.39). Embora não sejam importantes para o consumidor
final, são de extrema importância para os fabricantes de assentos, sendo um dos
critérios de escolha do fornecedor.
Figura 4.39 Diferentes sistemas de insuflamento/ exaustão e distribuição de ar
Os fabricantes destes sistemas indicam que a melhor aplicação dos assentos com ar frio
se dá em viagens longas, cidades de tráfego intenso (como São Paulo) e em horários de
maior insolação. Enfim, em países tropicais onde os dias de verão intenso ocorrem na
maior parte do ano.
51
Os aspectos positivos que podem ser mencionados na utilização destes sistemas são:
!
Diminuição do desconforto inicial,
!
Manter o motorista mais atento.
Os aspectos negativos que podem ser destacados são:
!
Custo elevado,
!
Exigência de previsão deste acessório desde o inicio do projeto,
!
Para uma boa eficiência há a necessidade que o veículo seja ligado alguns minutos
antes da utilização.
52
CAPÍTULO 5
PROCEDIMENTOS DE ENSAIO E TESTES REALIZADOS
Os procedimentos de ensaio e testes realizados se referem à avaliação comparativa da
influência de diferentes tipos de assentos no conforto térmico de uma pessoa em um
automóvel sob condições de verão, com sistema de climatização do veículo (resfriamento)
ligado. Na avaliação experimental foi utilizado um manequim com sensores aquecidos
dispostos ao longo das regiões do corpo, que simulam a troca térmica do corpo humano
com o ambiente.
5.1 ASSENTOS AVALIADOS
5.1.1 Recobrimento final
Inicialmente foram selecionados os três tipos de revestimentos mais utilizados na indústria
automotiva: tecido, couro e vinil, considerando questões de estética, aparência,
complexidade na produção (tanto na confecção do revestimento como no processo de
montagem do assento), durabilidade e custos, conforme apresentado na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 – Comparação entre materiais de revestimento para assento automotivo
Tecido
Couro
Vinil
Aparência
→
↑
↓
Durabilidade
→
↑
↓
Complexidade na manufatura
↑
↓
→
Custos
→
↑
↓
Aspectos ecológicos
↑
↓
→
NA
NA
NA
Propriedades térmicas
( ↑ ) Melhor e ( ↓ ) Pior (→) intermediário. NA – Não avaliadas
As matérias primas escolhidas foram modeladas (corte e costura) e depois montadas nas
almofadas, nas estruturas de aço e acabamento com peças plásticas (Figura 5.1).
53
Figura 5.1 – Assentos confeccionados com revestimentos em vinil, couro e tecido.
5.1.2 – Acoplamento
Todos os produtos utilizados em recobrimento de assentos recebem uma camada de
espuma de poliuretano para melhorar o acabamento estético e facilitar a montagem.
Contudo esta espuma diminui a passagem de ar, funciona como isolamento térmico e,
conseqüentemente, prejudica o conforto térmico dos passageiros em condições de verão.
No presente trabalho foram consideradas acoplagens com duas espessuras (Figuras 5.2 e
5.3).
54
10 mm
5 mm
Figura 5.2 – Tecido com acoplagem de espumas de diferentes espessuras.
Figura 5.3 – Assentos confeccionados com revestimentos em tecidos
com acoplagens de 10 e 5 mm respectivamente.
5.1.3 - Almofadas
Durante muitos anos a fibra de coco foi utilizada na confecção de almofadas para assentos
automotivos. Mas, devido ao difícil manuseio e processo de fabricação artesanal com
elevados desperdícios, este tipo de almofadas foram sendo gradativamente substituídas
pelas almofadas de poliuretano obtidas por processos de vazamentos em moldes quentes
com cura ao ar livre, com vantagens de custo.
Contudo, o aumento descontrolado do custo do petróleo e o apelo ecológico evidenciam a
necessidade de pesquisas no desenvolvimento de processos de fabricação de almofadas em
fibra de coco a partir do subproduto “corda”. Este subproduto, obtido nas primeiras fases
de beneficiamento, pode ser transportado a custos muito menores, eliminado a
desvantagem dos custos dos processos artesanais.
55
Neste caso, no projeto do assento, o efeito mola encontrado nas espumas deve ser
substituído por molas em aço, reduzindo drasticamente o volume das almofadas
melhorando ainda mais os aspectos de custo. Deve-se notar que é extremamente difícil
substituir com a mesma eficiência o efeito de histerese da espuma,
Verifica-se assim, que o material das almofadas deve ser definido na fase conceitual do
projeto, pois não há intercâmbio entre os materiais sem inclusão de novos componentes e
sem a oneração do produto.
Embora ainda não tenha sido avaliado, sabe-se que a fibra de coco permite uma maior
passagem de ar o que deve beneficiar o conforto térmico dos passageiros. Em função disto,
no presente trabalho serão comparados assentos com almofadas de poliuretano e de fibra
de coco, conforme mostrado na Figura 5.4.
Figura 5.4– Assentos com Almofadas de fibras de côco e poliuretano
5.1.4 – Testes
Para realização dos testes, as amostras foram montadas combinando algumas variáveis de
forma a não prejudicar as análises dos resultados obtidos em campo, conforme apresentado
na Tabela 5.2.
56
Tabela 5.2 – Tabela com descrição das amostras para realização dos testes.
Teste
Almofada
Material da capa
Espessura de
Acoplamento - mm
I
Espuma
Vinil
5
II
Espuma
Couro
5
III
Espuma
Não
Zero
IV
Espuma
Tecido
5
V
Fibra de côco
Tecido A
5
VI
Fibra de côco
Não
Zero
VII
Espuma
Tecido
10
5.2 – VEÍCULO DE TESTE
O veículo selecionado foi um modelo Station Wagon oriundo de uma plataforma “B”
produzido no Brasil, com as seguintes características:
a.
Veículo com motor 1.8 cc;
b. Sistema de climatização de ar tanto para condições de verão (resfriamento) como para
condições de inverno (aquecimento). O sistema de controle de temperatura opera
através de mistura de ar frio proveniente do sistema de ar condicionado e ar quente
proveniente do sistema de aquecimento do veículo. Estas misturas são obtidas por meio
das combinações de abertura de válvulas do tipo portinhola. Os sistemas podem ser
regulados para frio máximo com ar proveniente apenas do sistema de ar condicionado,
quente máximo com ar proveniente apenas do sistema de aquecimento do veículo ou
qualquer mistura de ar frio e ar quente entre estes dois pontos.
c. O sistema de climatização do veículo possui 4 diferentes velocidades de insuflamento
variando da velocidade mais baixa (1) à velocidade mais alta (4).
57
5.3 – LOCAL E PERÍODO DE TESTES
Os ensaios foram realizados na cidade de Salvador – BA que, mesmo no outono, apresenta
temperaturas próximas de 30 0C e insolação da ordem de 800 W/m2, com ausência de
nuvens.
5.4 PROCEDIMENTOS DE ENSAIO UTILIZANDO MANEQUIM
Os procedimentos de ensaio consistiram em:
a) Medição de temperaturas superficiais do manequim em condições controladas no
Laboratório de Conforto Térmico da Escola Politécnica da USP, para determinação de
coeficientes de troca de calor em ambiente padrão (calibração do manequim).
b) Medição de temperaturas superficiais do manequim e condições ambientais
(atmosféricas e no interior do veículo), em ensaios de campo, para determinação de
temperaturas equivalentes e caracterização das condições de ensaio.
c) Apresentação da variação da temperatura superficial do manequim em função das
diversas partes do corpo em contato com o assento.
d) Avaliação de condições de conforto térmico em diagrama de sensação térmica.
5.4.1. Descrição do manequim
Os ensaios foram realizados utilizando um manequim dotado de 16 sensores aquecidos
com potência de aquecimento regulável, de 40 a 120 W/m², distribuídos ao longo do corpo
do manequim (Fig. 5.5). Os sensores estão assim dispostos: um na testa, um no peito, dois
nos antebraços, dois nas mãos, dois nas coxas na parte frontal, dois nas coxas na parte
posterior, dois nas costas, dois nas nádegas, dois nos pés. Cada sensor aquecido é dotado
também de um sensor para medição de temperaturas superficiais.
O sistema de controle e aquisição de dados é composto por dois módulos que são
conectados com o manequim e sensores adicionais. O manequim é conectado a um módulo
B de controle de potência (Fig. 5.6), no qual ainda podem ser conectados 6
termoanemômetros omnidirecionais, 1 termômetro de globo e 1 sensor de temperatura.
58
Figura 5.5 -Manequim com sensores aquecidos utilizado nos ensaios
Figura 5.6 - Módulo B de controle de potência e conexão de sensores para
levantamento de dados ambientais.
O Módulo B é conectado a um módulo A de aquisição de dados (Fig. 5.7.), que por sua vez
é conectado ao microcomputador através da porta serial. O software de aquisição
(SimTer.exe) roda em sistema Windows, onde podem ser visualizados os valores de
potência dissipada em cada segmento e as respectivas temperaturas superficiais, bem como
a velocidade, temperatura do ar e a temperatura de globo do ambiente analisado.
59
Figura 5.7 - Módulo A de aquisição de sinais
Os dados podem ser registrados no disco rígido em intervalo definido pelo usuário, sendo
que os valores registrados representam as médias do período. O ambiente do software de
aquisição de dados é apresentado na Figura 5.8.
Figura 5.8 - Software de aquisição do sistema SimTer
As faixas de medição e precisão nas medições de temperaturas, velocidades e potências
são apresentadas na Tabela 53.
60
Tabela 5.3 - Características dos instrumentos de medição do sistema SimTer.
Variáveis
Faixa de medição
Precisão
Temperatura superficial
0-50 0C
± 0,3 ºC
Temperatura do ar
0-50 0C
± 0,3 ºC
Velocidade do ar
0 – 3 m/s
± 0,04 + 3% m/s
40 - 120 W/m2
3%
Potência
5.4.2 Calibração do manequim
O manequim foi vestido com roupas que simulam condições reais de uso para um país
tropical, camisa de manga comprida, calças compridas e gravata com um isolamento
térmico da ordem 0.6 “clo”, conforme tabela ASHRAE (2001).
Uma vez vestido, foi feita calibração do manequim SimTer de acordo com procedimento
previsto na norma ISO 14505-2:2004. A calibração foi realizada em uma câmara de teste,
com área de 34,8 m², climatizada sob condições controladas utilizada na avaliação de
condições de conforto térmico em ambientes (Leite, 2003). O manequim foi colocado no
ambiente climatizado em posição similar àquela em que seria posteriormente colocado no
veículo para teste (Figura 5.9). A calibração foi feita individualmente para cada amostra.
Figura 5.9 Posicionamento do manequim sentado em assentos na câmara para calibração
A temperatura da câmara e das superfícies foram monitoradas durante os ensaios, bem
como a velocidade, que permaneceram nos valores previstos na norma: em torno de 24 ºC,
com V < 0,1 m/s (em torno de 0,03 m/s), com temperatura equivalente, Teq,
correspondente de 24 ºC.
61
Uma vez atingidas condições de regime permanente (tanto do ambiente, quanto da troca de
calor no manequim), foram realizadas as medições de temperatura superficial Ts e de fluxo
de calor em cada segmento do corpo Q, correspondente à potência dissipada em cada
sensor de aproximadamente 90 W/m2 (que reproduz atividade metabólica similar a de uma
pessoa dirigindo um veículo). Com base nestes dados foram obtidos os valores de
coeficientes de troca de calor calibrados, hcal, aplicando a Eq. (5.1), tabela 5.4.
hcal = Q/(Ts-Teq)
Tabela 5.4
[W/m2 ºC]
(5.1)
Valores de coeficiente calibrado de hcal, obtidos no ensaio em câmara
climatizada.
hcal(W/m²ºC)
Espuma/
Espuma/
Tecido10mm Couro
Testa
Peito
Costas D
Costas E
A Braço D
A Braço E
Mão D
Mão E
Nádega D
Nadega E
Coxa Traseira D
Coxa Traseira E
Coxa Frontal D
Coxa Frontal E
Pé D
Pé E
15,8
11,1
13,4
13,4
17,3
15,8
20,1
20,1
14,8
15,5
13,6
14,8
15,7
15,3
15,2
15,7
15,8
11,1
12,2
12,2
17,3
15,8
20,1
20,1
15,3
15,3
14,2
14,4
15,7
15,3
15,2
15,7
Espuma /
Vinil
15,8
11,1
13,4
13,4
17,3
15,8
20,1
20,1
16,7
16,4
15,3
15,5
15,7
15,3
15,2
15,7
Espuma /
Espuma
Tecido 5 mm s/Tecido
15,8
11,1
12,5
12,5
17,3
15,8
20,1
20,1
15,3
14,3
14,1
13,6
15,7
15,3
15,2
15,7
15,8
11,1
12,5
12,5
17,3
15,8
20,1
20,1
15,3
14,8
14,1
14,1
15,7
15,3
15,2
15,7
Fibra Côco / Fibra Côcos
Tecido 5 mm s Tecido
15,8
11,1
15,3
15,3
17,3
15,8
20,1
20,1
16,4
17,3
15,4
16,5
15,7
15,3
15,2
15,7
15,8
11,1
13,4
13,4
17,3
15,8
20,1
20,1
15,8
15,5
14,5
14,8
15,7
15,3
15,2
15,7
5.5. PROCEDIMENTO DE ENSAIO EM CAMPO
Conforme citado anteriormente, os ensaios em campo foram realizados com o intuito de se
realizar estudo comparativo de sete tipos de assentos sob condições de verão com sistema
de ar condicionado ligado.
5.5.1 – Detalhamento do procedimento de ensaio
Os ensaios foram realizados em sete dias, sendo que em cada dia foi feito o teste para um
tipo de assento. Para todos os sete ensaios foram seguidos os seguintes procedimentos:
62
a) No período da manhã o veículo foi deixado sob o sol por volta de duas horas com os
vidros fechados. Sensores de temperatura eram previamente instalados no interior do
veículo e as medidas de temperatura do ar eram monitoradas. Nesse intervalo de tempo
também eram feitas medidas de temperatura externa do ar (sensor PTC), umidade
externa do ar (sensor capacitivo), temperatura da superfície externa do veículo. Ao
final desse tempo o manequim era colocado dentro do veículo na posição do passageiro
ao lado do motorista (Fig. 5.10). Em seguida o sistema de ar condicionado do veículo
era ligado e iniciava-se a aquisição de dados com os vidros fechados e o veículo sob o
sol.
b) A aquisição de dados era iniciada por volta das 12h00min e encerrada após 90 minutos
de aquisição às 13h30min.
Figura 510 Disposição do manequim dentro do veículo
c) Neste intervalo eram feitas medições das condições externas ao veículo. Os parâmetros
medidos foram: Temperatura do ar (Tar), Umidade Relativa do Ar (UR), Temperatura
de Bulbo Úmido (TBU), Umidade absoluta do ar (ω) e Temperatura superficial do
veículo (Tsup) em três locais: na lateral do veículo, no teto do veículo e nos vidros
laterais do veículo.
d) Posteriormente, foram medidos alguns parâmetros do ambiente interno do veículo:
Umidade Relativa do Ar (UR), Temperatura de Bulbo Úmido (TBU), Umidade
absoluta do ar (ω), Temperatura de insuflação do ar (Tin) e Velocidade de insuflação
do ar (Vin).
63
Os sensores utilizados para a aquisição de dados referentes à temperatura interna do
veículo foram colocados em quatro níveis:
(1) na altura dos pés do manequim (Fig 5.11),
(2) na altura do peito do manequim (Fig 5.12),
(3) na altura do teto do veículo (Fig 5.13),
(4) no painel do veículo (Fig. 5.14).
Figura 5.11 Disposição do sensor de temperatura na altura dos pés.
Figura 5.12 Disposição do sensor de temperatura na altura do peito.
64
Figura 5.13 Disposição do sensor de temperatura na altura do teto.
Figura 5.14 Disposição do sensor de temperatura no painel.
O sistema de aquisição de dados foi colocado no banco de trás do veículo (Fig. 5.15) e foi
alimentado utilizando a bateria do automóvel.
Figura 5.15 Posicionamento do sistema de aquisição de dados no veículo.
65
CAPÍTULO 6
RESULTADOS DOS ENSAIOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Neste capítulo são apresentados os resultados dos ensaios para os sete tipos de assentos
avaliados. Inicialmente, são apresentados os resultados de medição dos parâmetros que
caracterizam o ambiente tanto interno como externo e os valores medidos de temperatura
superficial do veículo em cada ensaio. Posteriormente, são apresentados os resultados de
temperaturas superficiais do manequim e dos assentos e das temperaturas equivalentes para
cada segmento de interesse de cada ensaio realizado.
6.1 CONDIÇÕES DE ENSAIO
6.1.1 Características do ambiente interno do veículo
A regulagem do sistema de controle de temperatura foi colocada no frio máximo com
recirculação de ar, o ventilador na velocidade 2 com o fluxo de ar dirigido para os
difusores do painel e pés. Uma vez regulado o sistema de controle do sistema de
climatização do veículo este não era mais alterado durante todo o ensaio.
As temperaturas do ar no interior do veículo para todos os testes são apresentadas nas
figuras 6.1 a 6.7, sendo que cada figura representa a temperatura interna do respectivo
ensaio.
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
Temperatura (ºC)
55,0
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Tempo (min)
Figura 6.1 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de espuma/vinil.
66
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
Temperatura (ºC)
55,0
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Tempo (min)
Figura 6.2 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de espuma/couro.
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
55,0
Temperatura (ºC)
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Tempo (min)
Figura 6.3 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de espuma sem
revestimento.
67
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
Temperatura (ºC)
55,0
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Tempo (min)
Figura 6.4 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de espuma/tecido 5mm.
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
55,0
Temperatura (ºC)
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10 15
20 25 30 35 40 45 50 55
60 65 70 75 80 85
Tempo (min)
Figura 6.5 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de fibra de côco sem
revestimento.
68
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
55,0
Temperatura (ºC)
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Tempo (min)
Figura 6.6 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento de fibra de côco/tecido 5
mm
Temperaturas do ar no interior do veiculo
Altura do pés
Altura do peito
Altura da cabeça
Painel
60,0
55,0
Temperatura (ºC)
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
Tempo (min)
Figura 6.7 Temperaturas do ar para o ensaio com o assento espuma/tecido 10 mm.
Na tabela 6.1 é apresentado um quadro resumo com as principais características
monitoradas do ar no interior do veículo, tais como: temperatura de bulbo seco – TBS (0
C), umidade relativa- UR (%),umidade absoluta – ω(gvapor d’água/kgar seco), velocidade de
insuflamento do ar frio - Vin (m/s) e temperatura do ar insuflado- Tin (0 C) de cada ensaio.
69
Tabela 6.1 Parâmetros medidos no interior do veículo.
ω (gvapor d’água/kgar seco) Vin (m/s)
UR (%)
TBS (ºC)
Espuma/vinil
30,0
32,0
10,4
2,3
13,0
Espuma/couro
40,0
28,0
10,5
2,3
13,0
42,0
27,0
10,8
2,3
13,0
36,0
29,0
10,4
2,3
13,0
35,0
29,0
10,3
2,3
13,0
38,0
28,0
10,3
2,3
13,0
45,0
25,5
10,2
2,3
13,0
Tipo de
Tin (ºC)
Assento
Espuma sem
revestimento
Espuma com
tecido 5 mm
Fibra de côco s/
revestimento
Fibra de côco
tecido 5 mm
Espuma com
tecido 10 mm
Na figura 6.8 são apresentados os valores das temperaturas do ar no interior do veículo
para todos os ensaios em diferentes alturas: testa, peito, painel e pés. Esses valores são
representativos do período em que as condições internas do veículo se tornaram mais
próximas do “regime permanente”, isto é, após o manequim atingir o equilíbrio térmico
com o ambiente, condição de ensaio conforme norma ISO 14505-2:2004. Os valores
apresentados para cada ensaio são aqueles da média aritmética dos valores coletados ao
longo desse período. Estes valores serão utilizados como referências comparativas das
condições entre os ensaios.
Na figura 6.9 são apresentadas as temperaturas do ar no interior do veículo na altura do
peito, que é a região de maior interesse no estudo devido a sua maior influência na zona de
contato do manequim com os assentos.
6.1.2 Características do ambiente externo
Na tabela 6.2 são apresentadas algumas características do ar no ambiente externo e valores
medidos para temperatura superficial do veículo em três locais: na lateral, no teto e nos
vidros laterais do veículo.
70
44
42
40
38
36
Espuma /Tecido 10
Espuma / Couro
Espuma / Vinil
Espuma / Tecido 5
T (ºC)
34
32
30
28
26
24
Espuma sem Tecido
Fibra Côco / Tecido 5
Altura dos
Pés
Altura do
Peito
Painel
Altura da
Cabeça
Fibra Côco
semTecido
Figura 6.8 Valores das temperaturas do ar no interior do veículo.
Temperatura do Ar - Região Peito
T (0C) 35,0
33,0
31,0
29,0
27,0
25,0
23,0
21,0
19,0
17,0
ecid
o
ido 5
Fibra
Côco
sem
T
/ Te c
Côco
Fibra
Espu
ma s
em T
ecid
o
Espu
ma /
Tecid
o5
inil
a/V
Espu
m
ouro
Espu
ma /
C
Espu
ma /T
ecid
o
10
15,0
Figura 6.9 Valores das temperaturas do ar na altura do peito.
6.2 RESULTADOS DOS TESTES
Sabendo-se que a radiação solar é uma das mais importantes fontes de calor no
compartimento do veículo, o procedimento de ensaio incluiu, inicialmente, exposição ao
sol do veículo por uma hora antes da inclusão do manequim. Para analisar o
comportamento de cada amostra relativo ao calor absorvido após uma hora de exposição
no período do dia de maior insolação, testes preliminares foram executados com os
assentos sob radiação solar direta e também na sombra. Os resultados de temperatura
superficial, medida com termômetro de mira laser, são apresentados na figura 6.10.
71
Tabela 6.2 Parâmetros medidos no exterior do veículo
TBS
UR
ω (gvapor
(ºC)
(%)
d’água/kgar seco)
Espuma/vinil
31,0
51,6
15,8
51,6
52,0
53,9
Espuma/couro
30,0
68,0
18,0
41,2
37,9
49,5
32,0
65,0
19,0
42,6
37,7
53,3
32,4
56,0
15,8
41,7
38,5
51,4
32,3
49,0
15,2
49,5
43,9
56,2
31,0
54,4
15,0
45,8
40,4
51,6
31,5
52,0
15,5
40,7
40,2
52,7
Tipo de
Tsup
Tsup
lateral (ºC) vidro (ºC)
Tsup teto
(ºC)
assento
Espuma sem
revestimento
Espuma com
tecido 5 mm
Fibra de côco
s/ revestimento
Fibra de côco
tecido 5 mm
Espuma com
tecido 10 mm
Temperatura Superficial do Assento
70
60
50
Temperatura
(0
C)
ESPUMA SEM TECIDO
ESPUMA / TECIDO 5 mm
ESPUMA / TECIDO 10 mm
ESPUMA + VINIL
ESPUMA + COURO
FIBRA CÔCO SEM TECIDO
FIBRA CÔCO + TECIDO 5 mm
40
30
20
10
0
SOL
SOMBRA
Encosto
SOL
SOMBRA
Almofada
Figura 6.10 Valores das temperaturas superficiais de assentos
após exposição de 1 hora ao sol e na sombra.
72
Considerando que o objetivo do presente trabalho é o de se comparar a influência do tipo
de material do assento nas condições de conforto térmico (função de suas respectivas
características térmicas), o principal parâmetro a ser medido durante o ensaio foi o valor da
temperatura superficial do manequim nas regiões em contato com o assento. O manequim
utilizado possui seis sensores em contato com o assento, os quais são fixados: dois nas
coxas na parte posterior, dois nas costas e dois nas nádegas. A figura 6.11 apresenta os
valores encontrados da temperatura superficial para cada uma das seis partes em contato
com os assentos ensaiados.
50 T (ºC)
48
46
44
42
Espuma /Tecido 10
Espuma / Couro
Espuma / Vinil
Espuma / Tecido 5
Fibra Côco / Tecido 5
Coxa
Traseira D
Nadega E
Nádega D
Costas E
Costas D
Fibra Côco
semTecido
Coxa
Traseira E
40
38
36
34
32
30
Espuma sem Tecido
Figura 6.11 Valores das temperaturas superficiais do manequim nas regiões em contato
com o assento.
6.3 CONDIÇÕES DE CONFORTO TÉRMICO
Uma vez obtidas as temperaturas superficiais nas zonas de contato, Tsk (apresentadas na
figura 6.11) e os fluxos de calor Q& durante os ensaios, foram determinadas as temperaturas
equivalentes, EHT, para análise de condições de conforto térmico através da equação 3.3
modificada (capítulo 3), utilizando os coeficientes de transferência de calor calibrados,
hcal, obtidos através da equação 3.4, na equação a seguir:
t eq = Ts −
Q&
hcal
(5.1)
73
Os valores dos fluxos de calor foram mantidos o mais próximo possível de 90 W/m2 com
variações máximas de 2 W/m2. Estas variações, contudo, não tiveram influência
significativa nos resultados, conforme pode ser verificado pela análise da Equação 5.1.
Com o propósito de evidenciar a influência de diferentes materiais utilizados na confecção
dos assentos no conforto térmico dos usuários de automóveis, foi executado o cálculo das
temperaturas equivalentes segmentadas, utilizando os coeficientes calibrados (hcal) obtidos
em ensaio em câmara climatizada para o assento sem revestimento (apresentados no
capítulo 5). Os resultados de temperaturas equivalentes obtidos são apresentados em
diagrama de sensação térmica na figura 6.12.
Figura 6.12 Temperaturas equivalentes dos segmentos das superfícies de contato entre o
manequim e o assento para as diferentes amostras em diagrama de sensação térmica (ISO
14505-2:2004).
O diagrama de sensação térmica (Fig. 6.12) apresenta as temperaturas equivalentes (EHT)
para todos os segmentos do manequim que permanecem em contato com o assento. O
diagrama apresenta áreas de sensação térmica diferenciadas por coloração, conforme ISO
14505:2 (2004), onde: muito frio (azul escuro), frio moderado (azul claro), neutra (branco),
quente moderado (amarelo) e muito quente (vermelho).
Para facilitar a visualização, os resultados são reapresentados na Figura 6.13 sem a
inclusão das cores relativas às sensações térmicas.
74
EHT (ºC)
50
Espuma/ Tecido10mm
Espuma/ Couro
Espuma / Vinil
40
Espuma / Tecido 5 mm
Espuma s/Tecido
30
Fibra Côco / Tecido 5 mm
Fibra Côcos s Tecido
20
Coxa
Traseira E
Coxa
Traseira D
Nadega E
Nádega D
Costas E
Costas D
10
Figura 6.13 Temperaturas equivalentes dos segmentos das superfícies de contato entre o
manequim e o assento para as diferentes amostras (idem Fig. 6.12 sem coloração).
6.4 ANÁLISE DOS RESULTADOS
6.4.1 Condições de ensaio
Verifica-se pela análise dos dados levantados que os resultados finais foram bastante
impactados pelas condições ambientais verificadas quando da realização dos ensaios.
Embora tivesse havido o cuidado de consultas regulares executadas em diversos sites de
previsão metereológica, a precisão das previsões ficou aquém da necessidade deste estudo.
Assim, para auxiliar na análise, uma matriz de causa efeito foi utilizada para classificar
qualitativamente as condições ambientais de cada ensaio em três categorias: severo, ameno
e intermediário. O procedimento usado foi constituir classes para valores de temperaturas
externas das superfícies do vidro, do teto, da lateral e do ar, como também para a
temperatura interna do ar na altura do peito. Para cada classe foi atribuída uma nota de
acordo com a tabela 6.3 e foi atribuído um peso relativo para estas variáveis em função do
impacto nos resultados dos ensaios. O produto do peso relativo com a nota, conforme
apresentado na tabela 6.4, permitiu classificar as condições de cada ensaio como:
!
!
Condições Severas
!
Espumas/vinil
!
Fibra de coco sem revestimento
Condições Intermediárias
75
!
!
Espumas sem revestimento
!
Espumas com tecidos de acoplagem 5 mm
!
Fibra de coco com tecidos de acoplagem 5 mm
Condições Amenas
!
Espuma com tecido de acoplagem 10 mm
!
Espuma com couro
Tabela 6.3 Classes para atribuição de notas para as temperaturas do ensaio
2
4
NOTAS
6
8
10
36,1-----40
40,1-----44
44,1-----48
48,1-----52
52,2-----56
25,0-----26,5
26,6-----28,0
28,1-----29,5
29,6-----31,0
31,1-----32,5
39,1-----42
42,1-----45
45,1-----48
48,1-----51
51,1-----54
48,1-----50
50,1-----52
52,1-----54
54,1-----56
56,1-----58
29,1-----30
30,1-----31
31,1-----32
32,1-----33
33,1-----34
0
Temperatura C
Superficial do Vidro
Ar na Região do Peito
Lateral do Veículo
Teto do Veiculo
Ar Externo
Tabela 6.4 Matriz de causa-efeito – Classificação das condições ambientais de cada teste
CONDIÇOES DOS TESTES
Superficial do Vidro
Ar na Região do Peito
Lateral do Veículo
Teto do Veiculo
Ar Externo
Somatória do Efeito X Peso
Peso
Relativo
10
8
6
6
4
Espuma
Espuma
sem Tecido Tecido 5
20
48
24
36
24
20
64
12
24
32
152
152
Condições Amenas
Espuma
Tecido 10
Espuma
couro
Espuma
Vinil
PRODUTO DO PESO E NOTA
40
20
80
16
64
80
12
12
60
36
12
36
24
8
16
128
116
Condições Intermediárias
272
Fibra Côco Fibra Côco
sem Tecido Tecido 5
40
64
48
60
32
40
64
36
24
16
244
180
Condições Severas
76
6.4.2 Ensaios realizados
O assento com tecido e acoplamento de espuma de 10 mm apresenta duas desvantagens em
termos de conforto térmico: a primeira é a elevada absorção de calor pela cor cinza escuro
(absortância) e a segunda é o isolamento promovido pela espessura da acoplagem, com a
temperatura superficial máxima do assento com este revestimento atingindo valores
elevados chegando a superar ao couro e vinil, conforme pode ser verificado na figura 6.10.
Contudo os revestimentos de couro e vinil apresentam temperaturas máximas superficiais
mais severas nas almofadas ao sol e na sombra, figura 6.10, o que intuitivamente é
esperado. A explicação para esta diferença de comportamento entre encosto e almofada
expostos ao sol é o ângulo de incidência da radiação.
Na mesma figura 6.10, pode ser observado o comportamento da espuma sem revestimento
que apresenta temperaturas superficiais praticamente iguais, tanto com exposição ao sol
quanto na sombra. Este efeito está ligado à absortância (cor branca) apresentando baixo
índice de absorção de calor.
Em todos os materiais utilizados a temperatura equivalente segmentada da região das
coxas traseiras quando plotada no diagrama de sensação térmica, ISO 14505-2:2004, figura
6.12, encontra-se na zona muito quente, fora do conforto térmico ou da neutralidade
térmica, causando o stress devido ao calor, gerando transpiração ao usuário.
Na figura 6.12, é observado que, com exceção do vinil, praticamente todos os materiais
propiciam temperaturas equivalentes dentro ou abaixo da
zona de sensação térmica
“quente”, nas regiões das costas e nas nádegas do lado direito. Em particular, a utilização
de espuma com revestimento de tecido com as duas opções de espessura de acoplamento
atinge a zona “neutra” nas costas esquerda e nádegas direita. A zona das costas direita e
nádega esquerda estão sendo impactadas por radiação solar através dos vidros lateral e
frontal.
O couro e o vinil propiciam qualitativamente as piores condições de conforto térmico ao
passageiro, uma vez que o vinil foi testado na condição mais severa e o couro na condição
mais amena, tabela 6.4, e ambos apresentam temperaturas equivalentes (EHT) em todos os
segmentos nos níveis mais elevados, figuras 6.12 e 6.13. Permanecendo na zona de
sensação térmica “muito quente” que causará o stress devido ao calor, gerando
transpiração ao usuário. Uma comparação entre os mesmos não pode ser executada devido
à severa condição ambiental imposta ao vinil.
77
Os assentos confeccionados com espuma e fibra de coco revestidos com tecidos acoplados
com espuma de 5 mm apresentam comportamento semelhante quanto a propiciar
condições de conforto, pois em condições ambientais equivalentes (ambientes
intermediários), tabela 6.4, apresentam temperaturas equivalentes (EHT) em patamares
muito próximos na maioria das regiões de contato das coxas e costas, figuras 6.12 e 6.13.
A comparação entre estes componentes sem revestimentos fica inviabilizada devido às
condições do ambiente do ensaio da fibra de coco ter sido muito mais severa.
78
CAPÍTULO 7
CONCLUSÕES
Na avaliação experimental realizada neste trabalho foi utilizada metodologia recomendada
na norma ISO 14505-2:2004, de análise de condições de conforto térmico por meio da
utilização de manequim com sensores aquecidos, a fim de comparar a influência de
diferentes tipos de materiais utilizados na confecção de assentos automotivos no conforto
térmico dos passageiros.
Os resultados obtidos na determinação de temperaturas equivalentes (EHT) e na utilização
de diagrama de sensação térmica permitem concluir que esta metodologia é capaz de
captar o impacto de pequenas variações nas condições ambientais, tanto do ambiente
interno quanto do externo, no conforto térmico dos passageiros
A metodologia de análise prevista na norma ISO 14505-2:2004 prevê condições de regime
permanente para a sua utilização, isto é, condições em que o manequim atinge o equilíbrio
térmico com o ambiente. No presente trabalho os ensaios não foram realizados em
condições controladas (câmaras climatizadas) e, portanto, condições de regime permanente
não foram atingidas. Contudo, foi possível obter condições estáveis de troca de calor no
ambiente quando da realização das medições (figuras 6.1 a 6.7), o que permitiu utilizar a
metodologia na realização de estudo comparativo de interesse no presente trabalho.
Ademais, o desenvolvimento de ensaios em condições mais próximas da condição real a
que os passageiros estão submetidos em veículos automotivos permite obter resultados em
condições em que o desconforto térmico é mais crítico. Acrescente-se que isto ocorre em
85% da utilização de veículos de passeio, que envolvem percurso médio menor que 18 km
e com duração de 15 a 30 minutos (Cisternino, 1999).
Os ensaios realizados em condições de verão sob insolação ao redor de 800 W/m2
permitiram realizar uma análise qualitativa da influência dos materiais no conforto
térmico. Verificou-se que o
couro e o vinil promovem desconforto (temperatura
equivalente na zona “muito quente” no digrama de sensação térmica) na maior parte das
regiões de contato, independentemente das condições do ambiente. Por outro lado, os
tecidos propiciaram as melhores condições de conforto, independentemente da espessura
de acoplagem e da utilização de espuma ou fibra de coco, sendo que em algumas regiões as
temperaturas equivalentes atingiram a zona “neutra” no diagrama de sensação térmica.
Deve ser ressaltado que tecidos com maior espessura de acoplagem de espuma elevam
79
demasiadamente a temperatura superficial intensificando o desconforto térmico localizado
em percursos curtos (menores que 30 minutos).
Uma solução para melhorar as condições de conforto térmico dos assentos seria a
utilização de assentos ventilados e/ou com resfriamento. O problema é o custo-benefício
deste acessório, pois apesar do tempo de resposta ser muito melhor que o assento simples,
exige o cuidado do motorista de ligar o veículo alguns minutos antes de sua utilização
(assim como também ocorre nos assentos com aquecimento em condições climáticas
extremamente frias). Adicionalmente, tem a questão do custo bastante elevado dos
assentos ventilados.
É importante ressaltar que existe uma grande dificuldade de se conseguir condições
externas iguais ao longo dos ensaios. Foram necessários 15 dias para realização de sete
ensaios devido à imprecisão das previsões metereológicas. Assim, deve-se buscar
alternativas para minimizar a interferência do ambiente externo/interno nos resultados
permitindo uma análise estatística da influência dos materiais no conforto térmico.
Considerando que no presente trabalho as “variáveis controláveis” foram monitoradas (uso
de um único veículo, sempre o mesmo horário de teste, sempre a mesma posição do
veículo em relação ao sol, etc.), sugere-se então, replicar os ensaios em diversos dias ou
buscar condições externas semelhantes numa câmara climática que permita simular dias de
verão com máxima insolação e em condições as mais próximas possíveis de condições
reais de tráfego. Em ambos os casos o fator custo não pode ser desprezado. Uma proposta
alternativa poderia ter sido a comparação entre duas amostras somente com 3 replicações,
já que não há conhecimento da existência de uma câmara climatizada disponível no Brasil
que satisfaça aos requisitos já mencionados.
Sugestões para os próximos trabalhos seriam o estudo da influência de materiais dois a
dois, com no mínimo três replicações, para inferir estatisticamente sobre a influência
destes materiais no conforto térmico e também avaliar quais dos parâmetros causam maior
desconforto térmico local
utilização.
na utilização de veículos nos 30 primeiros minutos de
80
CAPÍTULO 8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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