Apostila Refrigeracao e Ar Condicionado (2011 II)

8/10/2019 Apostila Refrigeracao e Ar Condicionado (2011 II)

1/163

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

Faculdade de Engenharia e Arquitetura

Prof. Eng . MILTON SERPA MENEZES

Passo Fundo - RS, maro/2011.


2/163

2

SUMRIO

SUMRIO ...................................................................................................................................... 21. APLICAES DE REFRIGERAO: ................................................................................... 5

1.1 Atuao do engenheiro ..................................................................................................... 51.2 Aplicaes da Refrigerao e Ar Condicionado ................................................................ 5

1.3 Noes Bsicas ................................................................................................................ 52 PSICROMETRIA : .................................................................................................................. 82.1 CARTA PSICROMETRICA: ........................................................................................... 82.2 LINHA DE SATURAO: ............................................................................................. 82.3 UMIDADE RELATIVA: ................................................................................................. 82.4 UMIDADE ABSOLUTA OU ESPECFICA: ................................................................... 92.5 ENTALPIA: ....................................................................................................................102.6 VOLUME ESPECFICO: ...............................................................................................102.7 TEMPERATURA DO BULBO MIDO :.......................................................................102.8 FATOR DE CALOR SENSVEL: ...................................................................................112.9 PROCESSOS: .................................................................................................................11

3 ISOLAMENTO TRMICO: ...................................................................................................153.1 Propriedades ...................................................................................................................153.2 Isolantes Comerciais .......................................................................................................153.3 Clculo da Espessura do Isolamento ................................................................................153.4 Isolamento de Equipamentos e Canalizaes: ..................................................................163.5 Espessura Econmica de Isolamento ...............................................................................17

4 CARGA TRMICA: ..............................................................................................................18Carga Trmica de Refrigerao: (Sistemas de Refrigerao - Cmaras Frigorficas ) .................18Condicionamento de Ar ..............................................................................................................19Carga trmica de Aquecimentos: ................................................................................................194.1 Carga trmica pelo fechamento opaco .............................................................................20

4.2 Carga de conduo pelo fechamento transparente (vidro) ................................................204.3 Carga devido a irradiao solar pelo vidro: ......................................................................204.4 Carga trmica devido pessoas: ......................................................................................204.5 Carga trmica devido a iluminao: .................................................................................204.6 Carga trmica devido aos equipamentos ..........................................................................214.7 Carga devido ao ar exterior: ............................................................................................214.8 Carga trmica devido ao produto: ....................................................................................21

5 REFRIGERAO: .................................................................................................................455.1 Refrigerante: ...................................................................................................................455.2 Funcionamento :..............................................................................................................455.3 Propriedades dos Refrigerantes: ......................................................................................46

5.4 Ciclo Bsico e Diagrama Presso x Entalpia:..................................................................465.5 Parmetros Mais Importantes: .........................................................................................475.6 Cclos frigorficos com trocadores de calor:....................................................................495.7 Ciclo Real de Compresso a Vapor: ................................................................................505.8 Exemplos de sistemas frigorficos ...................................................................................50

6 COMPRESSORES: ................................................................................................................636.1 Tipos de compressores: ...................................................................................................636.2 Compressores Alternativos: .............................................................................................636.3 Compressores Rotativos ou de Palheta: ...........................................................................67


3/163

3

6.4 Compressores de Parafuso: ..............................................................................................686.5 Compressores Centrfugos: .............................................................................................686.6 Compressores Scroll: ......................................................................................................70

7 CONDENSADORES:.............................................................................................................747.1 Capacidade dos Condensadores: ......................................................................................747.2 Tipos de Condensadores: .................................................................................................74

7.3 Coeficiente Mdio de Transferncia de Calor: .................................................................767.4 Coeficiente Global de Transferncia de Calor: ................................................................777.5 Diferena Mdia Logartmica de temperatura: .................................................................777.6 Dimensionamento de Condensadores: .............................................................................77

8 EVAPORADORES: ...............................................................................................................798.1 Evaporadores de Expanso Direta: ..................................................................................798.2 Evaporadores de Expanso Indireta: ................................................................................818.3 Dimensionamento de um Evaporador: .............................................................................818.4 Lavadores de Ar: .............................................................................................................81

9 DISPOSITIVOS DE EXPANO : .......................................................................................829.1 Tubos Capilares: .............................................................................................................82

9.2 Vlvula de Expanso Termosttica ..................................................................................839.3 Vlvula Manual ...............................................................................................................859.4 Vlvula de Expanso Constante ou Automtica: .............................................................859.5 Vlvulas de Bia: ...........................................................................................................859.6 Vlvulas de Expanso Eltrica: .......................................................................................869.7 Pistes: ...........................................................................................................................86

10 REFRIGERANTES: ...........................................................................................................8710.1 Compostos Halocarbnicos: ............................................................................................8710.2 Compostos Inorgnicos ...................................................................................................8710.3 Hidrocarbonetos: .............................................................................................................8710.4 Azeotropos: .....................................................................................................................87

10.5 Caractersticas Termodinmicas: .....................................................................................8810.6 Propriedades Fsicas e Qumicas: ....................................................................................8810.7 Escolha de Refrigerantes: ................................................................................................8810.8 Fludos Alternativos: .......................................................................................................8910.9 Refrigerantes Secundrios : .............................................................................................90

11 SISTEMAS MULTI PRESSO: .........................................................................................9111.1 Separador de Lquidos: ....................................................................................................9111.2 Resfriamento Intermedirio: ............................................................................................9111.3 Sistema com Um Evaporador e Um Compressor: ............................................................9211.4 Sistema com Dois Evaporadores e Um Compressor: .......................................................9211.5 Sistema com Dois Compressores e Um Evaporador: .......................................................93

11.6 Sistema de Dois Compressores e Dois Evaporadores: ......................................................9311.7 Ciclo Binrio ou em Cascata: ..........................................................................................9412 TUBULAES DE REFRIGERANTE: .............................................................................96

12.1 Movimento do leo: .......................................................................................................9612.2 Sistema com Compressores com Modulao de Capacidade:...........................................9712.3 Linha de descarga: ..........................................................................................................9712.4 Linha de lquido: .............................................................................................................9712.5 Linha de suco: .............................................................................................................98

13 TORRES DE ARREFECIMENTO E CONDENSADORES EVAPORATIVOS: .............. 106


4/163

4

13.1 Torres de Arrefecimento: .............................................................................................. 10613.2 Condensadores Evaporativos: ....................................................................................... 108

14 OUTROS ELEMENTOS DE REFRIGERAO:............................................................. 11015 AR CONDICIONADO: .................................................................................................... 113

15.1 Conforto Trmico:......................................................................................................... 11315.2 Condies de Projeto: ................................................................................................... 119

15.3 Tratamento do Ar: ......................................................................................................... 11915.4 Sistema de Condicionamento de Ar: .............................................................................. 11915.5 Projeto de instalao de ar condicionado: ...................................................................... 12115.6 Dados prticos............................................................................................................... 124

16 VENTILAO: ............................................................................................................... 12716.1 Composio do Ar: ....................................................................................................... 12716.2 Quantidade de Ar Necessrio a Ventilao: ................................................................... 12716.3 Tipos de Ventilao: ..................................................................................................... 12816.4 Distribuio do ar em recinto: ...................................................................................... 13016.5 Perda de carga em dutos: ............................................................................................... 13016.6 6.6. Dimensionamento dos Dutos: ................................................................................ 133

16.7 BOCAS DE INSUFLAMENTO: ................................................................................... 13716.8 Filtros: .......................................................................................................................... 14316.9 Ventiladores. ................................................................................................................. 146

17 OUTROS SISTEMAS DE REFRIGERAO: ................................................................. 14717.1 Refrigerao por Absoro: ........................................................................................... 14717.2 Refrigerao Termoeltrica: .......................................................................................... 15317.3 Refrigerao por Adsoro: ........................................................................................... 153

18 SISTEMA DE CALEFAO : ......................................................................................... 15418.1 Calefao Local: ........................................................................................................... 15418.2 Calefao Central por Meio de gua Quente: ................................................................ 15518.3 Elementos de uma instalao de calefao central por meio de gua quente: ................. 157

18.4 Circulao da gua : ..................................................................................................... 15818.5 Calefao Central por Meio de Ar Quente: ................................................................... 15818.6 gua Quente para Consumo: ......................................................................................... 15818.7 Aquecimento Solar de gua: ......................................................................................... 159

19 OPERAO DE SISTEMAS FRIGORFICOS: ............................................................... 160


5/163

5

1. APLICAES DE REFRIGERAO:

1.1 A tu ao do eng enh eiro

Pesquisa Desenvolvimento Aplicao de Equipamentos

1.2 Apl icaes da Refr ige rao e Ar Cond ic ionado Ar Condicionado Armazenamento e Distribuio de Alimentos Processamento de Alimentos Indstrias Qumicas e de Processos Outras Aplicaes

1.3 Noes Bsic as

Energia - Capacidade de produzir trabalho-Formas de Energia (kgm, J, kcal, BTU) Trabalho - o produto da fora pela (distncia) deslocamento produzido por esta fora.

Potncia - Quantidade de energia utilizada ou um trabalho realizado em um perodo detempo. (W, Cv, HP) Temperatura- Medida do estado de agitao molecular de um corpo. (intensidade de calor) Escalas Relativas: Celcius -Fahrehneit Escalas Absolutas: No zero absoluto cessa o movimento vibratrio molecular e as partculas

esto mais prximas.

Converso de Unidades:5

273

9

32

5

kfc TTT

Calor: uma forma de energia J kcal BTU Frio: uma relativa ausncia de calor Transmisso de calor: O calor sempre flui do corpo mais quente p/ o mais frio.

o Conduo: Transmisso de partcula em partcula.o Conveco: Transferncia atravs de um fluido (conveco forada ou natural)o Radiao: Transferncia em forma de ondas.

Calor Especfico: a energia necessria para elevar em 1 oK (ou oC) a temperatura de 1g deuma substncia.

Entalpia: uma propriedade das substncias que indica sua quantidade de calor. Entropia: a medida das trocas de energia de um sistema com o meio. a medida do grau

em que energia de um sistema imprestvel. Calor Sensvel: Calor que varia a temperatura. Calor Latente: Calor que varia o estado.

Medida de calor Sensvel e Latente:Ex.: Clculo das quantidades de calor necessrio para o aquecimento de 1 kg de gua a 20 oCat vapor a 150 oC.gua de 20 a 100 oC Qs = 1.1.80 = 80 kcalgua/Vapor Ql = 1.(370-101,8) = 268,3 kcalVapor a 100 oC at vapor a 150 oC Qs= 1.0,5.50 = 25 kcal

Mudana de Estado:

Solidifica

Slido GasosoLquidoFuso Evaporao

Li uefa o

Sublima o


6/163

6

Curva De Saturao

Ttulo: a frao de vapor na mistura lquida + vapor. Vazo: Vazo mssica: a vazo em massa na unidade de tempo. Ex.: kg/s

Vazo volumtrica: a vazo em volume na unidade de tempo. Ex.: m3/s Arrefecimento Diminuio da temperatura at a temperatura ambiente. Resfriamento Diminuio da temperatura at antes da temperatura de

congelamento. Congelamento Diminuio da temperatura at abaixo da temperatura de

congelamento. Tonelada de Refrigerao (TR)Quantidade de calor necessrio para transformar uma

tonelada de gelo a 0 C em gua a 0 C. Densidade e Volume Especfico: A densidade de um Fluido a massa que ocupa uma

unidade de volume. O volume especfico o volume ocupado pela unidade de massa. Lei dos Gases Perfeitos: pv=RT

Mistura de Gases:o Em uma mistura de gases, desde que no haja afinidade qumica entre os

componentes, cada gs segue a prpria equao de estado fsico, independente dapresena dos demais.

o A presso total de uma mistura de gases igual a soma das presses parciais de seuscomponentes.

o Em uma mistura de gases, a soma tanto dos pesos como dos volumes de seuscomponentes igual, respectivamente, ao peso e ao volume da mistura.

P = Presso absoluta (Pa)v = Volume especfico (m3/Kg)R = Constante do gs = 287 J/Kg.K para o ar e 462 J/Kg.K para a gua

T= Temperatura Absoluta

Mistura

Lquido +Vapor

Lquido

Ponto Crtico

Va or

1oBolha ltimaGota

P1


7/163

7

1 TR = 3.024 kcal1TR = 12.000 BTU1TR = 3.516 kW


8/163

8

2 PSICROMETRIA :Psicrometria o estudo das misturas de ar e vapor de gua. O ar ambiente uma mistura

mecnica de gases e vapor de gua, resultando da a importncia da psicrometria. Em algunsprocessos a gua deve ser removida do ar, e em outros adicionada.

2.1 CARTA PSICROMETRICA:

A carta Psicromtrica inter-relaciona inmeras grandezas da mistura de ar e de vapor degua de grande aplicao em clculo de refrigerao e ar condicionado. O uso destes diagramaspermite a anlise grfica de dados e processos psicromtricos facilitando assim a soluo de muitosproblemas prticos referentes ao Ar, que de outro modo requerem solues matemticas maisdifceis.

2.2 LINHA DE SATURA O:

As Cartas Psicromtricas apresentam como coordenadas a temperatura t, no eixo das abcissase a presso de saturao do vapor da gua Ps (provisoriamente) no eixo das ordenadas.

A presena de Ar no vapor de gua no altera o comportamento deste. A regio deimportncia da carta ser aquela limitada pelo eixos de coordenadas e a linha de saturao. Se oestado da mistura se d sobre a linha de saturao o ardiz-se saturado, significando que uma reduo adicionalda temperatura causar uma condensao do vapor dagua do Ar. direita da linha de saturao o Ar no saturado. Se o ponto A representa o estado do Ar, a

temperatura da mistura dever ser reduzida at atemperatura B para que a condensao tenha incio.Diz-se que o Ar no estado A tem uma temperatura deorvalho B.

2.3 UMIDADE RELATIVA:

A umidade relativa, definida como sendo arazo entre a frao molar do vapor de gua no Armido e a frao do vapor de gua no Ar saturado amesma temperatura ou ainda pela frmula

A

B

Linha desaturao Vapor

Tem eratura, c

res

so

de

vapor

de

gua

KPa


9/163

9

ratemperatumesmaapuraaguadesaturacaodePressao

aguadevapordoparcialPressao

2.4 UMIDADE AB SOLUTA OU ESPECFICA:

A umidade absoluta, a massa de gua contida em um kg de ar. A determinao da umidadeabsoluta pode ser feita com a equao dos gases perfeitos:

R.T

V.Pm

st

s

ast

ss

aa

ss

aa

ss

PP

P

RPP

RPW

RP

RP

TRVP

TRVPW

461,5

287W

:teremosValoresosdoIntroduzin

(K)AbsolutaTemperatuaT

J/Kg.K)(461,5VapordoGsdeConstanteRJ/Kg.K)(287SecoardoGsdeConstanteR

(Pa)VapordoParcialPressoP

(Pa)SecoArdoParcialPressoP

(Pa)aAtmosfricPressoP

)(mMisturadaVolumeV

)/Kg(KgAbsolutaUmidadeW

:Onde

/)(

/

P-P=P

PPPComo/

/

/

/

m

m

s

a

s

a

t

3

Ardevaporde

sta

satsecoar

aguadevapor


10/163

102.5 ENTALPIA:

A entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de gua a soma das Entalpias doscomponentes.

h c T Whp g

. (kJ / kg)

c Calor especifico a pressao constante do ar seco = 1,0 kJ / kg.K

T = Temperatura da misturah Entalpia do vapor saturado a temperatura da mistura kJ / kg

p

g

2.6 VOLUME ESPECFICO:

A equao dos gases perfeitos pode ser utilizada para a obteno de volume especfico e definido como o volume em m3de mistura porkg de Ar, ou ainda, como sendo o volume emm3de Ar seco por kg de Ar seco, uma vez queos volumes ocupados pelas substnciasindividualmente so:

v R T

P

R T

P Pkga

a

a

t s

. ./ )(m3

2.7 TEMPERATURA DO BULBOMIDO :

A temperatura do Bulbo mido depende da temperatura do bulbo seco e da umidade relativa

do Ar, pois a medida da relao entre as temperaturas de bulbo seco e a temperatura do orvalho doAr.

Quando o Ar nosaturado entra em contatocom a gua, esta evaporarno Ar a uma taxa proporcional diferena de presso entre a presso de vapor da gua, e a pressodo vapor do vapor de gua no Ar. Por isso, quando um termmetro de bulbo mido movimentadono Ar, a gua evaporar do feltro refrigerando assim a gua remanescente no mesmo e o bulbo dotermmetro, a alguma temperatura abaixo da temperatura do bulbo seco do Ar.


11/163

112.8 FATOR DE CALOR SENSVEL :

O Fator de Calor Sensvel a relao entre o calor sensvel e o calor total do processo.Obtm-se a linha do fator sensvel traando uma linha paralela a linha FCS.

2.9 PROCESSOS:

Os processos com ar mido podem ser representados graficamente em uma cartaPsicromtrica, onde podem ser facilmente interpretadas. Da mesma forma a carta pode ser utilizadana determinao da variao de propriedades tais como temperatura, umidade absoluta e entalpia

que ocorre em processos, os processos mais comuns so:

AOUmidificao sem Aquecimento: Se obtm atravs da injeo de vapor saturado.

OB - Umidificao com Aquecimento:Se obtm com a injeo de vapor superaquecido.

OC - Aquecimento Sensvel: Pode ser obtido com a passagem do ar atravs de uma serpentinaquente, resistncias eltricas aletadas, serpentina de ar condicionado funcionando em ciclo reverso,estufas, etc.

OD - Desumidificao Qumica: O vapor de gua absorvido ou absorvido por uma substnciahigroscpica.

OE - Desumidificao: obtido com a combinao de dois processos OF e OC, ou seja, obtm-seatravs da passagem do ar em uma serpentina com temperatura inferior ao ponto de orvalho eposterior passagem em uma serpentina quente.

OF - Resfriamento com Desumidificao: Pode ser obtida atravs da passagem do ar em umasuperfcie (serpentina) com temperatura inferior ao ponto de orvalho.

OG - Resfriamento Sensvel: Se obtm com da passagem do ar em uma serpentina comtemperatura superior ao ponto de orvalho (antes do incio da condensao).

OH - Umidificao Adiabtica: obtido com a injeo de gotculas de gua em um sistemaisolado, com a temperatura da gua a temperatura de saturao Adiabtica - Cmara de Asperso.

OI - Umidificao com Aquecimento: obtido com a injeo de gotculas de gua.

W

T

AB

C

DE

F

G

H

O

H


12/163

12

Mistura de Duas Correntes de Ar:

Um dos processos Psicromtricos mais freqentemente encontrado, a mistura de duas oumais correntes de Ar com condies iniciais diferentes, em tais casos, a condio da misturaresultante prontamente determinada atravs do uso de uma simples comparao massa energia.

Por exemplo na figura abaixo mostrada a mistura de m1kg/s de Ar no estado 1 com m2kg/s de Ar no estado 2.

A mistura resultante encontra - se no estado 3, mostrado na carta Psicromrtrica abaixo.

Aplicando-se as equaes de conservao de energia e de massa m1h1+ m2h2= (m1+ m2) h3mostraque a entalpia a mdia ponderada das entalpias que se misturam. Para as demais propriedadessegue a mesma regra da conservao de massa do qual se obtm:m1w1+ m2w2= (m1+ m2) w3m1T1+ m2T2= (m1+ m2) T3

W

T

m1 +m2


13/163

13


14/163

14

EXERCCIOS1) Determine a umidade absoluta de ar com 60% de umidade relativa e uma temperatura de 30 0C,

para uma presso baromtrica padro de 101,3 kpa.

2) Determine o ponto sobre a linha isoentlpica de 95 kJ/kg correspondente a uma temperatura de50

0C.

3) Qual o volume especfico de uma mistura ar-vapor de gua cuja temperatura de 24 oC e aumidade relativa de 20%, presso baromtrica padro?

4) Uma amostra de ar apresenta uma temperatura de bulbo seco de 30 0C e uma temperatura debulbo mido de 250C. A presso baromtrica de 101 kpa. Usando as tabelas de vapor e asEquaes determine: (a) a umidade absoluta se o ar saturado adiabaticamente, (b) a entalpia doar se este adiabaticamente saturado; (c) a umidade absoluta da amostra e (d) a umidaderelativa.Resp.: (a) 0,0201 kg/kg, (b) 76,2 kJ/kg, (c) 0,0180 kg/kg; (d) 67%.

5) Em um sistema de ar condicionado uma corrente de ar externo misturada a outra de ar deretorno presso atmosfrica de 101 kPa. A vazo de ar externo de 2kg/s e suas temperaturasde bulbo seco e de bulbo mido so iguais a 35 oCe 25 oC. O ar de retorno, a 24 0C e 50% deumidade relativa, apresenta uma vazo de 3kg/s. Determine (a) a entalpia da mistura, (b) a

umidade absoluta da mistura, (c) a temperatura de bulbo seco da mistura.Resp.(a) 59,lkJ/kg; (b)0,01198 kg/kg; (~ 28,60C ).

6) Um ar temperatura TBS = 2 oC e umidade relativa de 60% aquecido atravs da passagem emuma bobina para TBS = 350C (Acrscimo de calor sensvel). Achar: para TBS = 350C, atemperatura TBU e a umidade relativa, bem como a quantidade de calor adicionada ao ar por kgde ar fluente.

7) Um ar temperatura TBS = 280C e UR = 50% resfriado at a temperatura TBS= 12oC e TBU=11 oC.

Achar:(a) o calor total removido;

(b) a umidade total removida;(c) a razo de calor sensvel no processo

8) Num ambiente Condicionado, o ar deve permanecer a 26 o C e a Umidade relativa a 45 %.Determinar a temperatura que o ar deixa o evaporador, supondo-se que seja saturado.

9) Em uma instalao de ar condicionado temos a seguintes condies:Internas: TBS= 25,5 oC e umidade relativa = 50 %Externas TBS= 34 oC e TBU= 27,2 oCA percentagem do ar exterior 20% do total. Quais as temperatura TBS e TBU da mistura?

10)As condies do ar exterior so: TBS 340C e umidade relativa 65%. . As condies a seremmantidas no recinto so TBS = 260C e umidade. relativa 45%. Se a vazo de ar de 125 m 3,

queremos saber a umidade que precisa ser eliminada dos equipamentos de refrigerao e acapacidade deste equipamento.

11)Uma sala tem um ganho de calor sensvel de 3,6 kw e um ganho de calor latente de 1,2 kw. Acheo fator de calor sensvel.


15/163

15

3 ISOLAMENTO TRMICO:

Isolantes so materiais de baixo coeficiente de condutividade trmica. Geralmente somateriais porosos, cuja elevada resistncia trmica se deve baixa condutividade de ar contido emseus vazios. Diante disto quanto menor a densidade do material e maior os poros, maior o poder deisolamento.

A finalidade do isolamento do frio, ou calor, reduzir as trocas trmicas indesejveis e,

manter a temperatura da parede externa do recinto isolada, prxima a do ambiente, afim de evitarproblemas de condensao, no caso de ambientes frios.

3.1 Propriedades

Um bom isolante deve apresentar as seguintes qualidades: ter baixa condutividade trmica; ter boa resistncia mecnica; no sofrer fisicamente, influncia da temperatura em que aplicado; no ser combustvel; ser imputrescvel e inatacvel por pragas, ratos e etc.;

ser abundante e barato; ter baixa permeabilidade ao vapor dgua.

3.2 Iso lantes Com erciais

A tabela baixo relaciona alguns materiais isolantes usados na refrigerao, com asrespectivas propriedades.

Propriedades de alguns Isolantes trmicos

Isolante CortiaFibra de

VidroPoliesturenoexpandido

Poliuretanoexpandido

Densidade (Kg/m3) 100-150 20-80 10-30 40

Condutibilidade trmica(Kcal/mhC)

0,032 0,030 0,030 0,020

Resistncia passagem de gua Regular Nenhuma Boa Boa

Resistncia difuso de vapor,em relao ao ar parado

20 1,5 70 100

Segurana ao fogo Pobre Boa Pobre Pobre

Resistncia compresso(Kgf/m2)

5.000 Nenhuma 2.000 3.000

CustoRelativamente

altoBaixo Relativamente alto Alto

3.3 Clcu lo da Espessu ra do Isolamento

A espessura do isolamento, a adotar numa instalao frigorfica, normalmente calculada apartir da expresso da resistncia trmica.

Assim para o caso de uma parede plana teremos:

SkS

l

SKSQ

TR

t

21

111


16/163

16

Os coeficientes 21 e correspondem transmisso de calor entre a parede e o ar e,podem ser tomadas como:

ChmKcala oerior2

)(int1 /157 (Dependendo da movimentao do ar)

ChmKcal oexterir2

)(2 /25

O T a diferena de temperatura entre o ambiente refrigerado e o exterior.Uma soluo rpida para o clculo da espessura do isolamento, consiste em considerar com

efetiva apenas a camada isolante, desprezando-se a favor da segurana as demais resistnciastrmicas (paredes de alvenaria, etc.).

Nestas condies a expresso da resistncia trmica global da parede, torna-se:

Donde:K

kT

S

Q

kl iii

Adota-se como orientao definir valores de TKS

Q , que classifica-se de acordo com a

qualidade de isolamento:

Visando evitar a condensao superficial a temperatura externa da parede no deve serinferior a temperatura de orvalho do ambiente.Conhecendo-se a temperatura a isolar e a temperatura do ambiente,

pode-se equacionar o problema como segue:

)()(/

TT

SQ

kTT

sQ

kl a

i

o

i

i

3.4 Isolam ent o de Equ ipam ento s e Canalizaes:

Todos os equipamentos e canalizaes de uma instalao de refrigerao ou ar condicionado,que funcionam a uma temperatura inferior a do ambiente, devem ser isoladas, sobretudo paraimpedir a condensao do vapor dgua do ar.

Sk

l

KSQ

TR

i

i

t

1


17/163

17Alm da espessura adequada de isolante o isolamento dos equipamentos e canalizaes

frios, deve apresentar impermeabilizao perfeita e contnua contra a penetrao da umidade(barreira de vapor). O clculo do isolante para tubos cilndricos pode ser orientado com segue:

c

ea

LRQ

TT

22

1

1

2ln2 1 RR

LkQ

TT

i

e

)(2 2

eae TTLR

Q

S

Q

Estes valores obedecem com aproximao a equao prtica: 312 3,23,410 mmDT

RR

3.5 Espess ura Econmica de Isolament o

A medida que aumentarmos a espessura do isolamento, as perdas trmicas diminuem, mas o

custo do isolamento aumenta.A espessura econmica do isolamento ser para a qual a soma do custo das perdas trmicas e

do custo de amortizao do material isolante um mnimo (ver figura abaixo).

R1

R2

Ki

TeTa

T


18/163

18

4 CARGA TRMICA:

Carga trmica a quantidade de calor que deve ser retirada ou fornecida a um local ou sistema,na unidade de tempo, objetivando a manuteno de determinadas condies trmicas.

Carga Trm ica de Ref ri gerao: (Si st emas d e Refr ig erao - Cmaras Fri go rfi cas )

Conduo ou penetrao

Infiltrao de ar Produto Iluminao Motores e equipamentos Pessoas


19/163

19Condic ionamento d e Ar

Insolao Conduo Pessoas

Infiltrao de Ar Renovao de ar Iluminao Equipamento

Carg a trm ica d e Aq uec imento s:

Conduo Infiltrao de Ar

Parcela a Diminuir PessoasIluminacao

Equipamentos

(Que Ajudam noAquecimento)


20/163

20

4.1 Carga trm ica pelo fechamento opaco

Esta uma parcela de calor sensvel transmitido atravs das superfcies opacas que limitam oambiente por conduo e insolao.

FOFOFO AqQ Onde

]/[)..( 2mWTRIUq seFO 2memopacasuperfciedatotalreaFOA

4.2 Carga de cond uo pelo fecham ento transparent e (vid ro )

Esta uma parcela de calor sensvel transmitido atravs das superfcies que limitam oambiente por conduo.

AAA AqQ Onde:

]/[2

mWTUqA 2memVidrodeAberturasdetotalreaAA

4.3 Carga dev ido a irrad iao solar pelo vid ro :

Esta uma parcela de calor sensvel devido a energia de radiao solar ganho pelo vidro.

SSS AqQ Onde:

]/[ 2mWIFq SS 2meminsolaorecebequeVidrodeAberturasdetotalreaSA

4.4 Carga trm ic a devi do pess oas :

Parcela de calor sensvel e calor latente liberada pelos ocupantes do ambiente e que variamcom a temperatura e a atividade do indivduo.

nqQ oO n node ocupantes do ambiente (densidade de ocupao indicada na Tab. 2

da Parte 3 da NBR-16401).qocalor liberado por pessoa e p/ hora (Tab. B.1 parte 1 da NBR-16401).

4.5 Carga trm ic a dev ido a ilum in ao :

Calor dissipado pelas luminrias. No caso da lmpadas incandescentes s somar a carga totalinstalada de lmpadas. J para as lmpadas fluorescentes deve ser usado as seguintes frmulas.

lrI QQQ Onde:

zqQ rr 01CTaver tabelreatores,nosenergiadePerdarq reatoresdeNmeroz

xqQ ll LmpadasdasPotncialq lmpadasdeNmerox

(A Tab. B.2 da NBR-16401 traz taxas tpicas de dissipao de calor pela iluminao para ambientes)


21/163

214.6 Carga trm ica dev ido aos equ ipam ento s

A parcela de calor devido aos equipamentos realizada somando-se a potncia dosequipamentos instalados (em W) e que normalmente permanecem ligados.

nE qqqQ ...21

(Ver Tabelas B.3 a B.10 da NBR-16401).

4.7 Carga devid o ao ar exterior:

a parcela de calor trocado devido ao ar exterior que se introduz no ambiente atravs dasfrestas; portas ou para renovao do ar no ambiente, sendo uma parte calor sensvel e outra latente.

h.. VQIA Para ar condicionado a Portaria no 3523/98 do Ministrio da Sade fixa renovao de arexterior em 27 m3/pessoa. Ver Tabela 1 da Parte 3 da NBR-16401;Peso especfico do ar 1,2 kg /m3

h a diferena de entalpia do ar exterior e o ar interior do ambiente (atravs da cartapsicromtrica)Para cmara frigorfica:Vvolume de ar que se introduz no ambiente em m3/h.

Para cmaras frigorficas V = Vc.. n onde Vc = volume da cmaran = Tab. 2 - em funo do tamanho daCmara

4.8 Carga trm ica dev ido ao pr oduto :

No caso de cmaras frigorficas ou outros conjuntos ou espaos destinados a resfriamento oucongelamento de algum produto teremos a carga trmica do produto que aquela formada pelo calorque deve ser retirado do produto a ser refrigerado e pode ser constituda pelas seguintes parcelas:

Calor sensvel de refrigerao antes do congelamento. Calor latente de congelamento. Calor sensvel de refrigerao aps o congelamento. Calor vital (para os vegetais).

Os trs (03) primeiros podem ser englobados na expresso:

Qp1= G[c(Ti- To) + r + c(To- Tf) ]

G - Peso do produto em trnsito p/ unidade de tempoTi- Tempo inicial do produtoTo- Temperatura de congelamento do produto (Tab. 4)Tf- Temperatura final do produtor - Calor Latente de congelamento do produto (Tab. 4)c - Calor especfico do produto antes do congelamentoc- Calor especfico do produto aps o congelamento

Qp2- O calor vital que resulta do metabolismo dos vegetais, onde consomem O 2e produzem CO2 evapor de gua encontrado em tabelas (Tab. 4).

CARGA TRMICA TOTAL

A carga trmica total do ambiente ser :

21 QpQpQQQQQQQCT IAEIOSAFO


22/163

22


23/163

23

-20

-20


24/163

24


25/163


26/163

26


27/163

27Parmetros de conforto fixados pela NBR 16401 Ar CondicionadoVero (roupa tpica 0,5 clo)Temperatura operativa e umidade relativa dentro da zona delimitada por :

22,5 C a 25,5 C e umidade relativa de 65 %


A velocidade mdia do ar (no direcional) na zona de ocupao no deve ultrapassar:

0,20 m/s para distribuio de ar convencional (grau de turbulncia 30 % a 50%)

0,25 m/s para distribuio de ar por sistema de fluxo de deslocamento (grau de turbulncia inferior a 10 %)

Inverno (roupa tpica 0,9 clo)

Temperatura operativa e umidade relativa dentro da zona delimitada por :

21,0 C a 23,5 C e umidade relativade 60 %


A velocidade mdia do ar (no direcional) na zona de ocupao no deve ultrapassar:

0,15 m/s para distribuio de ar convencional (grau de turbulncia 30 % a 50 %)

0,20 m/s para distribuio de arpor sistema de fluxo de deslocamento (grau de turbulncia inferior a 10 %)


28/163

28

Tabela D.3 - Transmitncia, capacidade trmica e atraso trmico para algumas paredes.Parede Descrio U [W/(m2.K)] CT

[kJ/(m2.K)][horas]

Parede de concreto macioEspessura total da parede: 5,0 cm

5,04 120 1,3

Parede de concreto macioEspessura total da parede: 10,0 cm

4,40 240 2,7

Parede de tijolos macios aparentesDimens. tijolo: 10,0x6,0x22,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura total da parede: 10,0 cm 3,70 149 2,4

Parede de tijolos 6 furos quadrados,assentados na menor dimensoDimens. tijolo: 9,0x14,0x19,0 cm

Espessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 14,0 cm

2,48 159 3,3

Parede de tijolos 8 furos quadrados,assentados na menor dimensoDimens. tijolo: 9,0x19,0x19,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 14,0 cm

2,49 158 3,3


29/163

29Tabela D.3 - Transmitncia, capacidade trmica e atraso trmico para algumas paredes.

Parede Descrio U [W/(m2.K)] CT[kJ/(m2.K)]

[horas]

Parede de tijolos de 8 furoscirculares, assentados na menordimensoDimens. tijolo: 10,0x20,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cm

Espessura total da parede: 15,0 cm

2,24 167 3,7

Parede de tijolos de 6 furoscirculares, assentados na menordimensoDimens. tijolo: 10,0x15,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 15,0 cm

2,28 168 3,7

Parede com 4 furos circularesDimenses do tijolo: 9,5x9,5x20,0

cmEspessura arg. de assentamento: 1,0cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 14,5 cm

2,49 186 3,7

Parede de blocos cermicos de 3furosDimenses do bloco:13,0x28,0x18,5 cmEspessura arg. assentam.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 18,0 cm

2,43 192 3,8

Parede de tijolos macios,assentados na menor dimensoDimenses do tijolo: 10,0x6,0x22,0cmEspessura arg. de assentamento: 1,0cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 15,0 cm

3,13 255 3,8

Parede de blocos cermicos de 2furosDimenses do bloco:14,0x29,5x19,0 cmEspessura arg. de assentamento: 1,0

cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 19,0 cm

2,45 203 4,0

Parede de tijolos com 2 furoscircularesDimenses do tijolo: 12,5x6,3x22,5cmEspessura arg. de assentamento: 1,0cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 17,5 cm

2,43 220 4,2

continua


30/163



[horas]

Parede de tijolos de 6 furosquadrados, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 9,0x14,0x19,0 cmEspessura arg. assentam.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cm


2,02 192 4,5

Parede de tijolos de 21 furoscirculares, assentados na menordimensoDimens. tijolo: 12,0x11,0x25,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 17,0 cm

2,31 227 4,5

Parede de tijolos de 6 furoscirculares, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 10,0x15,0x20,0 cm

Espessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 20,0 cm

1,92 202 4,8

Parede de tijolos de 8 furosquadrados, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 9,0x19,0x19,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 24,0 cm

1,80 231 5,5

Parede de tijolos de 8 furos

circulares, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 10,0x20,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 25,0 cm

1,61 232 5,9

Parede dupla de tijolos de 6 furoscirculares, assentados na menordimensoDimens. tijolo: 10,0x15,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cm


1,52 248 6,5

Parede dupla de tijolos macios,assentados na menor dimensoDimens. tijolo: 10,0x6,0x22,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 26,0 cm

2,30 430 6,6

continua


31/163



[horas]

Parede de tijolos macios,assentados na maior dimensoDimens. tijolo: 10,0x6,0x22,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 27,0 cm

2,25 445 6,8

Parede dupla de tijolos de 21 furoscirculares, assentados na menordimensoDimens. tijolo: 12,0x11,0x25,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 30,0 cm

1,54 368 8,1

Parede dupla de tijolos de 6 furoscirculares, assentados na maiordimenso

Dimens. tijolo: 10,0x15,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 36,0 cm

1,21 312 8,6

Parede dupla de tijolos de 8 furosquadrados, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 9,0x19,0x19,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 44,0 cm

1,12 364 9,9

Parede dupla de tijolos de 8 furoscirculares, assentados na maiordimensoDimens. tijolo: 10,0x20,0x20,0 cmEspessura arg. de assent.: 1,0 cmEspessura arg. de emboo: 2,5 cmEspessura total da parede: 46,0 cm

0,98 368 10,8


32/163

32

Tabela D.4 - Transmitncia, capacidade trmica e atraso trmico para algumas coberturas

Cobertura Descrio U [W/(m2.K)] CT[kJ/(m2.K)] [horas]

Cobertura de telha de barro semforroEspessura da telha: 1,0 cm

4,55 18 0,3

Cobertura de telha de fibro-cimento

sem forroEspessura da telha: 0,7 cm 4,60 11 0,2

Cobertura de telha de barro comforro de madeiraEspessura da telha: 1,0 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

2,00 32 1,3

Cobertura de telha de fibro-cimentocom forro de madeiraEspessura da telha: 0,7 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

2,00 25 1,3

Cobertura de telha de barro comforro de concretoEspessura da telha: 1,0 cm

Espessura do concreto: 3,0 cm

2,24 84 2,6

Cobertura de telha de fibro-cimentocom forro de concretoEspessura da telha: 0,7 cmEspessura do concreto: 3,0 cm

2,25 77 2,6

Cobertura de telha de barro comforro de laje mistaEspessura da telha: 1,0 cmEspessura da laje: 12,0 cmRt(laje)= 0,0900 (m

2.K/W)CT(laje)= 95 kJ/(m

2.K)

1,92 113 3,6

Cobertura de telha de fibro-cimentocom forro de laje mista

Espessura da telha: 0,7 cmEspessura da laje: 12,0 cmRt(laje)= 0,0900 (m


2.K)

1,93 106 3,6

Cobertura de telha de barro comlaje de concreto de 20 cmEspessura da telha: 1,0 cm

1,84 458 8,0

Cobertura de telha de fibro-cimentocom laje de concreto de 20 cmEspessura da telha: 0,7 cm

1,99 451 7,9

Cobertura de telha de barro comlaje de concreto de 25 cmEspessura da telha: 1,0 cm

1,75 568 9,3

Cobertura de telha de fibro-cimentocom laje de concreto de 25 cmEspessura da telha: 0,7 cm

1,75 561 9,2

Cobertura de telha de barro, lminade alumnio polido e forro demadeiraEspessura da telha: 1,0 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

1,11 32 2,0

continua


33/163

33Tabela D.4 - Transmitncia, capacidade trmica e atraso trmico para algumas coberturas

Cobertura Descrio U [W/(m2.K)] CT[kJ/(m2.K)] [horas]

Cobertura de telha de fibro-cimento, lmina de alumnio polidoe forro de madeiraEspessura da telha: 0,7 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

1,16 25 2,0

Cobertura de telha de barro, lmina

de alumnio polido e forro deconcretoEspessura da telha: 1,0 cmEspessura do concreto: 3,0 cm

1,18 84 4,2

Cobertura de telha de fibro-cimento, lmina de alumnio polidoe forro de concretoEspessura da telha: 0,7 cmEspessura do concreto: 3,0 cm

1,18 77 4,2

Cobertura de telha de barro, lminade alumnio polido e forro de lajemistaEspessura da telha: 1,0 cm

Espessura da laje: 12,0 cmRt(laje)= 0,0900 (m2.K/W)

CT(laje)= 95 kJ/(m2.K)

1,09 113 5,4

Cobertura de telha de fibro-cimento, lmina de alumnio polidoe forro de laje mistaEspessura da telha: 0,7 cmEspessura da laje: 12,0 cmRt(laje)= 0,0900 (m


2.K)

1,09 106 5,4

Cobertura de telha de barro, lminade alumnio polido e laje deconcreto de 20 cm

Espessura da telha: 1,0 cm

1,06 458 11,8

Cobertura de telha de fibro-cimento, lmina de alumnio polidoe laje de concreto de 20 cmEspessura da telha: 0,7 cm

1,06 451 11,8

Cobertura de telha de barro, lminade alumnio polido e laje deconcreto de 25 cmEspessura da telha: 1,0 cm

1,03 568 13,4

Cobertura de telha de fibro-cimento, lmina de alumnio polidoe laje de concreto de 25 cmEspessura da telha: 0,7 cm

1,03 561 13,4

Cobertura de telha de barro com 2,5cm de l de vidro sobre o forro demadeiraEspessura da telha: 1,0 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

0,95 33 2,3

Cobertura de telha de barro com 5,0cm de l de vidro sobre o forro demadeiraEspessura da telha: 1,0 cmEspessura da madeira: 1,0 cm

0,62 34 3,1


34/163

34Notas:1) As transmitncias trmicas e os atrasos trmicos das coberturas so calculados para condies de vero (fluxo trmico descendente).

2) Deve-se atentar que, apesar da semelhana entre a transmitncia trmica da cobertura com telhas de barro e aquela com telhas defibrocimento, o desempenho trmico proporcionado por estas duas coberturas significativamente diferente pois as telhas de barro so

porosas e permitem a absoro de gua (de chuva ou de condensao). Este fenmeno contribui para a reduo do fluxo de calor para ointerior da edificao, pois parte deste calor ser dissipado no aquecimento e evaporao da gua contida nos poros da telha. Destaforma, sugere-se a utilizao de telhas de barro em seu estado natural, ou seja, isentas de quaisquer tratamentos que impeam aabsoro de gua.

------------------------------------------------------------


35/163

35


36/163

36


37/163

37


38/163

38


39/163

39


40/163

40


41/163

41


42/163

42


43/163

43

Tabela CT 01Perda de Energia em Reatores


44/163

44


45/163

45

5 REFRIGERAO:

Def in io: a transferncia de calor de um lugar onde no desejado para um lugar onde nosofre objees.Refrigerao mecnica por meio de vapores:Consiste na alimentao contnua de lquidofrigorgeno, o qual por vaporizao retira calor do meio a refrigerar.

5.1 Refrigerante:

Na prtica um refrigerante um fluido que absorve calor evaporando-se a baixa temperatura epresso e cede calor condensando-se a uma alta temperatura e presso. A cincia da refrigerao baseia-se no fato de que um lquido pode vaporizar a qualquer

temperatura que se deseje, alternando-se a presso que sobre ele se exerce.A gua ferve a presso atmosfrica: 101,325 kPa 100 C

7,3874kPa 40 C0,872kPa 5 C200 kPa 120 C

Os lquidos que fervem a temperaturas baixas constituem o meio mais conveniente para removercalor. Quando lquidos so evaporados, so absorvidas grandes quantidades de calor. Muitos lquidos utilizados como refrigerantes fervem a temperaturas inferiores -20 0C as

condies de presso atmosfrica. Ex.:Cloreto de Metla: - 23,8 C

Refrigerante 12: - 29,8 CAmnia: - 33,3 C

refrigeraoRefrigerante 22: - 40,8 C

Cantil - o sistema de refrigerao mais elementar

que existe. Similarmente temos um sistema de, quandopermitimos que um lquido refrigerante (sob presso)saia de um recipiente e se vaporiza dentro de umaserpentina.Este seria um Sistema Ineficiente e impraticvel,

apenas tem o objetivo de mostrar de maneira simples derefrigerao.

5.2 Funcionamento :

O refrigerante deve ser fornecido a um evaporador ou serpentina no estado lquido porque sa evaporao pode absorver grande quantidade de calor. O refrigerante na forma de vapor dever serreduzido a lquido antes de ser utilizado de novo.

Assim deve-se condensar o vapor de refrigerante, transferindo-se para qualquer outro meio(gua ou ar) o calor Latente fornecido pelo vapor durante a condensao. No caso a gua ou ardevem estar a temperatura inferior temperatura de condensao do refrigerante. Como astemperaturas de condensao e vaporizao so as mesmas e geralmente baixas, deve-se entoaumentar a sua presso de modo tal que sua temperatura de condensao seja superior a temperaturada gua ou ar disponvel. Para este fim h a necessidade de um compressor

Vlvula


46/163

46

5.3 Prop riedades do s Refrigerantes:As propriedades dos diferentes refrigerantes podem ser relacionados em tabelas ou

diagramas. Desta forma com duas variveis termodinmicas podero ser encontrados todas as outras

propriedades.

5.4 Ciclo Bsic o e Diagram a Presso x Entalpia:

Este diagrama muito til no estudo de ciclos de refrigerao, onde so indicadosgraficamente valores de diversas tabelas, sendo assim fcil de visualizar as variaes que ocorremquando o refrigerante passa de uma parte do ciclo para outra.


47/163

47So apresentados neste diagrama linhas de vapor e lquido saturado, linhas isotrmicas,

isoentrpicas de volume especfico constante.

Processos Termodinmicos:1-2Compresso isoentrpica2-3De 2 a X: resfriamento isobrico, de X a 3: condensao isobrica e isotrmica3-4Expanso adiabtica ou isoentalpica4-1Evaporao isobrica e isotrmica.

5.5 Parmetro s Mais Imp ortan tes:

Trabalho de compresso: a variao de entalpia no processo 1-2.

Taxa de rejeio do calor: o calor transferido do refrigerante no processo 2-3.

Efeito de refrigerao: a quantidade que cada kg de refrigerante absorve ao passar peloevaporador ou seja no processo 4-1.

W = h1- h2

RC = h3- h2

E= h1- h4

x


48/163

48

Coeficiente de eficcia ou Coeficiente de performance (Coeficient of Performance):a razo entre o efeito de refrigerao e o trabalho de compresso.

Potncia de refrigerao: o inverso do coeficiente de eficcia.

P.R.

2 1

1 4

h hh h

KwKw

Vazo de refrigerante:

Vazo Volumtrica: o produto entre a vazo mssica e o volume especfico.

Capacidade de refrigerao:

Potncia do compressor: o produto do trabalho de compresso p/ vazo de refrigerante (emkW)

P = W . m

(Kg/s)E

C

)(aorefrigeracdeefeito

aorefrigeracdecapacidade

41hm

h

)/(m. 3m svV

(kW).mEC

12

41

hh

hhCOP


49/163


50/163

505.7 Ciclo Real de Com pr esso a Vapo r:

Na verdade o Ciclo Real apresenta algumas ineficincias com relao ao ciclo padro. Asprincipais diferenas encontradas neste ciclo esto nas perdas de carga no evaporador econdensador, no sub-resfriamento do lquido que deixa o condensador e no superaquecimento dovapor na aspirao do compressor.

5.8 Exemp los de sistem as frigo rficos

Cmara Frigorfica


51/163

51

Frezer

Refrigerador Domstico

Refrigerador Comercial


52/163

52

Exerccios:

1) Um ciclo padro de compresso a vapor, utilizando refrigerante 22, desenvolve 50 kw de refrigerao,operando a uma temperatura de condensao de 350C e uma temperatura de evaporao de -100C.Determine (a) o efeito de refrigerao, em kJ/kg, (b) a vazo de refrigerante, em kg/s, (c) a potnciado compressor, em kW, (d) o coeficiente de eficcia, (e) a vazo em volume medida na suco docompressor, (f)a potncia por kW de refrigerao e (g) a temperatura de descarga no compressor.

Resp: (f) 0,212 kW/kW

2) Faa um diagrama esquemtico de um ciclo padro de compresso a vapor operando com refrigerante22, para uma temperatura de evaporao de -50C e uma condensao de 300C, e calcule (a) otrabalho do compressor, (b) o efeito de refrigerao, (c) o calor rejeitado no condensador, todos emkJ/kg e (d) o coeficiente de eficcia.

3) Um sistema frigorfico, operando com refrigerante 22, deve apresentar uma capacidade derefrigerao de 80 kW. O ciclo o padro de compresso a vapor, com temperatura de evaporaode -80C e de condensao de 420C.

(a) Determine a vazo em volume de refrigerante em metros cbicos por segundo referida aspirao

do compressor.(b) Calcule a potncia do compressor necessria.

(c) Qual a frao de vapor na mistura na entrada do evaporador, expressa na razo em massa e emvolume?Resp.: (c) 0,292; 0,971.

4) Um sistema de compresso a vapor, usando refrigerante 22, utiliza um trocador de calor entre o gs deaspirao e o lquido, o qual aquece o vapor saturado do evaporador de -10 a 50C com lquido docondensador a 300C. A compresso isoentrpica para os casos a seguir.

(a) Calcule o coeficiente de eficcia do sistema sem trocador de calor, com temperatura decondensao de 300C e temperatura de evaporao de -100C.Resp.: 5,46.

(b) Calcule o coeficiente de eficcia do sistema com trocador de calor.Resp.: 5,37.

(c) Qual a capacidade de refrigerao do sistema sem trocador de calor se o compressor bombeia12,0 L/s, referidos ao estado do vapor na aspirao do compressor? Resp.:30,3kW.

(d) Qual a capacidade de refrigerao do sistema com trocador de calor para um compressor com amesma capacidade do caso (c)? Resp.: 29,9 kW

5) Uma Instalao de condicionamento de ar com capacidade de 352 kW de refrigerao, usaRefrigerante 12 e tem temperaturas de evaporao e condensao de 0 oC e 35 oC respectivamente.Que massa deve ser circulada por segundo?

Qual a vazo volumtrica na suco?Qual o trabalho de compresso isoentrpico?Determine a quantidade total de calor dissipado no condensador?Calcule o Coeficiente de Eficcia


53/163

53


54/163

54


55/163

55

Dia rama PresoEntal ia do refri erante R-22


56/163

56


57/163

57


58/163

58


59/163

59

Diagrama Preso Entalpia do refrigerante R-134a


60/163

60


61/163

61


62/163

62

Diagrama Preso Entalpia do refrigerante R-717


63/163

63

6 COMPRESSORES:

Funo:O Compressor toma o vapor do refrigerante a uma baixa presso e temperatura, eleva-o auma alta presso e temperatura. Assim pode-se afirmar que ele (1) Reduz a presso e a temperaturado refrigerante no evaporador, permitindo absorver calor das redondezas; (2) Aumenta a presso e a

temperatura do refrigerante no condensador o suficiente para permitir que dissipe calor para o ar ougua a temperatura existente; (3) Movimenta o fluido refrigerante atravs da tubulao ecomponentes do sistema.

6.1 Tipos de com pressores:

Compressores AlternativosCompressores de PalhetasCompressores CentrfugosCompressores de ParafusoCompressores Scroll

6.2 Comp ressores Al ternat ivos:

Sem dvida os compressores alternativos so os mais utilizados, abrangendo a maioria dasaplicaes de refrigerao e ar condicionado.So especialmente recomendados para sistemas com refrigerantes que requerem pequena vazo ecom condensao e presso relativamente altas.

Compressor Alternativo Hermtico Compressor Alternativo Aberto Compressor Alternativo Semi-hermtico Compressor Scroll

Sistema com Compressor de Parafuso Compressor de Palheta Compressor Centrfugo


64/163

64

Os compressores Alternativos podem mono ou multicilindros.Durante a descida do mbolo o refrigerante aspirado p/ vlvula de aspirao, e durante a subida opisto comprime o refrigerante e posteriormente o empurra p/ fora atravs da vlvula de descarga.

Ciclo de compresso: Presso x Volume:

VolumeDeslocado S Z n D2

. . .4

Ddimetro do cilindroScurso do pistonrotao do compressorZquantidade de pistesH perdas


65/163

65

Eficincia volumtrica efetiva

.100(teorico)deslocadoVolume

RealVazaove

Eficincia volumtrica de espao nocivo:

P

Pd

Ps

1 4

32

V1 V2 V3 Vol. Cilindro


66/163

11

13

23vn

vvsesomando

.100vv

vv

ou.100vv

vv100.100

vv

vvvv

13

21

13

2113

vn

1

2vn v

1vf100

.100vv

vfonde

13

1

1100

desc

asp

vnv

vf

Taxa de compresso:

asp

desc

P

Pi

succaodepressao

descargadepressao

Essa taxa de compresso no deve ser superior a dez para um estgio de compresso.

Potncia do compressor:

aspv

100/deslocado.volume=onde vnm

Eficincia do compressor:

compressaoderealTrabalho

coisoentropicompressaodetrabalhoc

Trabalho de compresso Isoentrpico = h2- h1

Trabalho real de compresso =

A potncia exigida pelo compressor, de uma maneira geral aumenta com a temperatura

Potencia do compressor

Vazao de refrigerante

v1= Vol. de espao nocivo (PMS)v2= Vol. ocupado pelo gs retido aps a expanso.v3= Volume mximo do cilindro (PMI)

Fra o de es a o

Onde:asp = Vol. especfico do valor admitido no compressor.

desc= Vol. especfico do vapor aps a compresso isoentrpica.

kj/kgcaisoentropicompressaoTrab.=hi

emVazao

kWemPotenciaP

m kg/s hi.P m


67/163

67

Controle de capacidade:

Para satisfazer a carga reduzida sem uma reduo excessiva na temperatura deevaporao a capacidade do compressor pode ser reduzida, existe vrias maneiras de realizaristo.1 - Controle ON - OFF (liga desliga) utilizado para pequenos sistema, e onde no ocorramflutuaes rpidas na carga.

2 - Vlvula reguladora de presso antes do compressorineficiente.3 - By-Pass de gs da descarga do compressor para a linha de aspirao.4 - Tirar de uso cilindros com compressores multicilindros.5 - Compressores de vrias velocidades.6 - By-Pass para a entrada do evaporador.

Tipos de compressores Alternativos:

Compressores Abertos: motor externo a carcaaCompressores Hermticos: o motor opera em contato com o refrigeranteCompressores Semi-Hermticos: semelhantes aos Hermticos, apenas com cabeotes removvel.

6.3 Compresso res Rotat ivos ou de Palheta:

Existem dois tipos bsicos de compressores de palhetas: o de palhetas simples e o demltiplas palhetas.

No compressor de palheta simples. A linha de centro do eixo de acionamento coincide coma do cilindro mas excntrica com relao ao rotor. De modo que este compressor apresenta um

diviso atuado por mola, dividindo as cmaras de aspirao e descarga.

No compressor de mltiplas palhetas o rotor gira em torno do seu prprio eixo, que nocoincide com o do cilindro. O rotor provido de palhetas que se mantm permanentemente emcontato com a superfcie do cilindro pela fora centrfuga.

Nestes compressores no h necessidade de vlvulas de aspirao.So utilizados principalmente em geladeiras, congeladores, condicionadores de ar,

competindo com os comp.ressores Alternativos.


68/163

686.4 Compresso res de Parafuso :

No compressor de parafuso a compresso obtida pelo engrenamento de 2 rotoresconjugados, dispostos em um cilindro apropriado, equipado com orifcio de entrada e sada. Orotor macho normalmente o rotor de acionamento e consiste de uma srie de ressaltos ao longo

do comprimento do rotor que se engrenam com os sulcos helicoidais correspondentes, formadode modo semelhante no rotor fmea, comprimindo o refrigerante. Na regio de aspirao docompressor produzido vcuo, induzindo a entrada do vapor de refrigerante.

A utilizao deste tipo de compressor se d na faixa de 300 500 kW de refrigerao,normalmente para resfriamento da gua.

O centro de capacidade realizado pelo uso de uma vlvula corredia que localizada nacarcaa do compressor. Quando a vlvula est aberta, ocorre um retardamento do incio decompresso. A capacidade pode ser modulada at 10% da capacidade mxima.

6.5 Compr ess or es Cent rfugo s:

No compressor centrfugo o fluido penetra pela abertura central do rotor e pela ao dafora centrfuga desloca-se para a periferia. Assim, os ps imprimem uma grande velocidade aogs e elevam sua presso. O gs se dirige para o invlucro da p ou voluta que converte a

presso dinmica do vapor que sai do rotor em presso esttica.


69/163


70/163

70A potncia ideal tambm pode ser dado pelo produto da vazo pelo trabalho de

compresso. P m hi 1000

comparando as duas equaes de potncia temos

6.6 Compresso res Scrol l :

O conceito bsico do compressor scroll (espiral) existe desde1886, quando uma patente italiana foi requerida. Devido a problemas deestanqueidade, a aplicao do mesmo foi retardada. Hoje, a novatecnologia de mquinas operadoras e processos de manufatura tornou

possvel a soluo deste problema. A partir da ltima dcada. ocompressor scroll passou a participar das linhas de produo seriada.sendo instalado em condicionadores de ar e resfriadores de lquido (fig.1)

O compressor scroll oferece muitos benefcios aos usurios de

sistemas de ar condicionado:- em mdia 5% a 10% mais eficiente que um compressor

recproco de igual capacidade;- no possui vlvulas. sendo extremamente resistente a

golpes de liquido;- possui 64% menos partes mveis que um compressor recproco de igual ca-

pacidade;- operao extremamente suave e silenciosa, comparvel de um compressor

centrfugo;- baixa variao de torque, o que propicia um aumento na vida til do motor, re-

duzindo a sua vibrao;- o resfriamento do motor feito pelo refrigerante na forma gasosa resulta em baixa

temperatura dos enrolamentos do motor, o que aumenta a sua eficincia econfiabilidade.

Funcionamento:

O compressor scroll utiliza duas peas em forma de espiral para realizar o trabalho dacompresso do gs (fig.2)

As espirais esto acasaladasface a face. A espiral superior aespiral fixa onde est a abertura dedescarga do gs. A espiral inferior a espiral acionada pelo motor(fig. 3).

A suco do refrigerante naforma gasosa acontece na orlaexterna do conjunto da espiral e adescarga acontece atravs daabertura existente no centro da espiral estacionria

v22 =1000 hi

4


71/163

71da espiral oposta. Eles atuam de forma semelhante aos anis do pisto de um compressor al-

ternativo, lacrando o refrigerante na forma gasosa. entre as superfcies em contato.O centro do mancal do eixo da espiral e o centro do eixo do motor do conjunto deacionamento tm um recuo. Este recuo permite um movimento excntrico ou orbitante para aespiral conduzida (fig. 4).

Vamos mostrar que a rotao do eixo do motor causa na espiral um movimento orbital -no circular - ao redor do centro do eixo (fig. 5).

O movimento orbital faz com que o par de scrolls forme bolsas de refrigerante na formagasosa. Como este movimento contnuo, o movimento relativo entre a espiral orbitante e aespiral fixa faz com que as bolsas se desloquem para a abertura de descarga situada no centro doconjunto, com um decrscimo constante de volume (fig. 6).

Por exemplo, durante a primeira volta do eixo, ou fase de suco, a parte da superfcielateral da espiral permite a entrada do refrigerante na forma gasosa, succionando o mesmo (fig.7).

Ao completar uma volta, as superfcies das espirais novamente se encontram formandobolsas (fig. 8).

Durante a segunda volta do eixo, ou fase de compresso, o volume das bolsas comrefrigerante na forma gasosa progressivamente reduzido (fig. 9).

Completando a segunda volta chega-se mxima compresso (fig. 10).

Durante a terceira volta, ou fase de descarga, a parte final da espiral libera o refrigerantena forma gasosa, comprimido-o atravs da abertura de descarga (fig. 11)

Finalmente, ao completar a volta, o volume da bolsa reduzido a zero, comprimindo orefrigerante na forma gasosa remanescente na espiral (fig. 12).

Veja o final do ciclo e observe as trs fases:sendo que a compresso e descarga acontecem simultaneamente em uma seqncia continua (fig.13).


72/163

72Vamos analisar como funciona o conjunto orbitante, unio oscilante, que protege o

compressor contra golpes de lquido (fig. 14).

A unio oscilante gira no pino da manivela. O total do deslocamento limitado por umpino de ajuste que est situado em uma ranhura no lado oposto do mesmo (fig. 15).

A unio oscilante funciona para proporcionar urna melhor fora de contato balanceadaentre as superfcies laterais das espirais fixa e orbitante. Alm disso, ela permite a separao dosespirais no caso de alguma quantidade de leo ou refrigerante liquido entrar no conjunto deespirais.

Por exemplo, assumimos que uma pequena quantidade de leo liquido entrou no conjuntode espirais. Como o lquido no compressvel, acontece uma excessiva presso entre asmesmas. A componente lateral desta presso atua para separar as duas espirais (fig. 16).

Esta fora faz com que a unio oscilante gire sobre o pino da manivela, que por sua vezmuda a posio da espiral orbitante (fig. 17).

A mudana de posio faz com que as espirais se separem momentaneamente. Aseparao tambm permite que o refrigerante pressurizado na forma gasosa seja liberado para asuco, limpando as espirais do leo lquido

LUBRIFICAO

O leo se movimenta em sentido ascendente atravs de uma passagem existente nointerior do eixo do motor Isto permite a passagem do leo para lubrificar os mancais superior einferior do eixo atravs de orifcios existentes em sua parede. Finalmente, o leo sai pela partesuperior da passagem para lubrificar o mancal da extremidade da espiral orbitante.


73/163

73

Exerccios sobre Compressores:

1) Dados de catlogo para um compressor de seis cilindros, operando com refrigerante 22 e 29rps, indicam uma capacidade de refrigerao de 96,4 kW potncia de 28,9 kW para umatemperatura de evaporao de 5 oC e uma temperatura de condensao de 50 oC. Odesempenho baseado em 3 oC de sub-resfriamento do lquido e 8oC de superaquecimento dogs de aspirao no compressor. O dimetro do cilindro de 67 mm e o percurso de 57 mm.

Calcule (a) a eficincia volumtrica de espao nocivo se a frao deste espao 4,8, (b) aeficincia volumtrica efetiva e (c) a eficincia de compresso.

2) Um compressor de amnia com 5% de frao de espao nocivo e uma taxa de deslocamentode 80 L/s, opera a uma temperatura de condensao de 40 oC. Admitindo a eficinciavolumtrica de espao nocivo, determine a vazo de refrigerante para as temperaturas deevaporao de - 10oC e 10oC.

3) Um catlogo mostra uma capacidade de refrigerao de 115 kW para um compressorhermtico de quatro cilindros, rotao de 29 rps e operando com refrigerante 22 stemperaturas de evaporao e condensao de -4 oC e 40 oC. Nesse ponto de operao, o

motor, cuja eficincia de 90 % , exige 34,5 kW. O dimetro do cilindro de 87 mm e odeslocamento do mbolo de 70 mm entre pontos mortos. Os dados de desempenho sobaseados em 8 oC de sub-resfriamento do lquido que deixa o condensador. Determine (a) aeficincia volumtrica efetiva e (b) a eficincia de compresso.

4) Estime qual deve ser a potncia de compresso entre as temperaturas de evaporao e decondensao, respectivamente de -24 oC (11,2 F) e 15 oC (59.0 F) desenvolvida por umcompressor de amnia cuja capacidade de refrigerao de 163 kW (46,3 TR).

5) Qual deve ser a mxima diferena entre as temperaturas de saturao na descarga e naaspirao de um compressor de R-22, para o qual a diferena de presso deve ser limitada a

1.500 kPa ( 218 Psi)? As seguintes temperaturas de evaporao devem ser adotadas:a) - 10 oCb) 20oC

4) O catlogo de um fabricante especifica que o desempenho de um compressor de amnia foilevantado para condies de lquido saturado na sada do condensador e de vapor saturado naaspirao do compressor. Para temperaturas de evaporao e de condensao de -10oC (14 F)e 30 oC ( 86 F), respectivamente, qual dever ser a variao percentual da capacidade derefrigerao e da potncia em relao aos valores de catlogo se:a) o refrigerante deixa o condensador 5oC (9 F) sub-resfriado.

o vapor que deixa o evaporador e entra no compressor apresenta 10 oC (18 F) de

superaquecimento.


74/163

74

7 CONDENSADORES:

Os condensadores so trocadores de calor onde ocorre a condensao do refrigerante. Todosos ganhos de calor de um sistema de refrigerao devem ser rejeitados no condensador. Sendo

portanto sua funo bsica liquefazer o fluido refrigerante.

7.1 Capacidade dos Cond ensadores:

O calor total a ser rejeitado pelocondensador consiste no calor ganho no

processo de refrigerao mais o caloradicionado ao refrigerante pela operao doequipamento frigorfico . O calor gerado emcumprir o gs refrigerante, o calor de fricodo compressor e no caso de compressorhermtico e semi-hermtico o calor gerado

pelos enrolamentos do motor.

A seleo consiste em escolher umcondensador com capacidade de rejeio decalor total do sistema. Desde que a rejeiovaria conforme o compressor recomenda-seque as curvas de capacidades do fabricantesejam utilizados quando possvel para adeterminao da relao de rejeio de calor.

Na falta destes dados utilize o grficoa baixo, o qual apresenta os valores tpicos darelao de rejeio de Calor no condensadorem funo das temperaturas de condensao eevaporao. O grfico vlido pararefrigerantes R-12 e R-22.

Da mesma forma podero ser utilizadas frmulas prticas para se determinar o calor totala ser rejeitado

kW)

BHP

.P(kcal/h) +Q

).P(kcal/h) +Q

tr

tr

(

(

860compressordocapacidade

641compressordocapacidade

7.2 Tipos de Cond ensadores:

Os trs tipos de condensadores em uso na refrigerao industrial e no condicionamento de arso:

- Resfriados a gua- Resfriados a ar- Evaporativo

A gua utilizada nos condensadores deve ser limpa e no corrosiva. Para garantir essascondies e evitar estragos no equipamento, recomenda-se filtrar e tratar quimicamente a gua.

Os tipos principais de condensadores a gua so:- Duplo tubo- "Shell and tube"- "Shell and Coil"

evaporadornoabsorvidoCalor

rcondensadonorejeitadoCalorCalordeRejeiodeRelao


75/163

75

Condensadores resfriados a gua de Duplo Tubo:

O duplo tubo usado para sistemas at 7,5 TR (toneladas de refrigerao). Oscondensadores desse tipo so fabricados com tubos de cobre ou ao. O duplo tubo consiste numtubo dentro do outro. Normalmente agua corre no tubo de menordimetro. No outro corre o refrigerante.

Condensadores resfriados guade Carcaa e Tubo (Shell andTube):

Este tipo de condensador usado somente para grandes instalaes frigorficas. Consistenum recipiente cilndrico, no qual circula gua atravs de uma tubulao em forma de serpentina.A gua, ao circular, retira o calor do fluido, condensando-o.

Condensadores resfriados gua de Carcaa e Serpentina (Shell and Coil)

Um condensador de carcaa e serpentina no mais do que uma serpentina de cobre montadadentro de uma carcaa de ao. A gua passa atravsda serpentina e o gs refrigerante vindo docompressor descarregado dentro da carcaa para secondensar no exterior dos tubos frios. Em muitos

projetos, a carcaa serve tambm como receptor delquido.

Quanti dade de gua em Ci rculao:

T

Qm

T,Q=m.

19,4

194:aguaaresfriadorcondensadoNum

m

Q

massa de agua kg / h

calor transferido da refrigerante para agua

T = diferenca da temperatura da agua na entrada e saida do condensador


76/163

76

Condensadores a ar

Os condensadores a ar podem ser de dois tipos: com ou sem circulao forada a ar.Consiste em tubos de cobre ou de ao aletados, no interior dos quais circula o refrigerante.O ar ambiente, circulando atravs do mesmo, troca calor com o refrigerante,

condensando-o (fig. 4).Uma grande vantagem desses condensadores a de dispensarem a gua. Outrasvantagens:

a) Custo inicial baixo;b) Reduzido custo de manuteno.Desvantagens:a) Necessitam de grandes volumes de ar, cuja movimentao produz muito rudo;b) Custo operacional elevado, pois o compressor absorve mais energia;c) A eficincia diminui quando a temperatura ambiente aumenta;d) Problemas de funcionamento inicial nos climas frios. comum o equipamento

desarmar por baixa presso, devido ao excesso de condensao.

7.3 Coefic ien te Mdio de Tran sfe rnci a de Calo r:

O coeficiente de transfer6encia de calor mdio, extensivo a superfcie

(m)verticaistubosdosDimetroD

tubosdenmero

)(placadasuperfcieaevapordorastemperatuasentrediferenaT

(Pa.s)condensadododinmicaeviscosidad

)(W/mcondensadodotrmicaadecondutividk

(KJ/Kg)vapordoovaporizadelatentecalorh

)(Kg/moocondensaddensidadedm/s9,81gravidadedeaceleraog

)(W/mmdiocalordenciatransferdeecoeficient

o

o

lv

3

2

o2

N

C

C

Chc

4/132

943,0

TND

khgh lvc


77/163

77

7.4 Coeficien te Glob al de Trans fernc ia de Calor:

O coeficiente global de transferncia de calor para um condensador a constante deproporcionalidade que quando multiplicada pela rea de troca de calor e pela diferenamdia de temperatura entre os fluidos fornece a taxa de troca de calor. As expresses para

o coeficiente global de transferncia de calor so:

7.5 Di fer ena Mdia Lo gartm ic a de tempera tu ra:

A distribuio de temperatura ao longo do condensador relativamente complexa,em virtude do ocorrncia de regies em que o refrigerante se encontra no estado de vaporsuperaquecido e de lquido condensado subresfriado. Para se obter a diferena detemperatura mais prximo do real, calcula-se a diferena mdia logartmica de temperatura:

ec

ic

ecic

tttt

TTTTDMLT

ln

7.6 Dimension amento de Condensado res:

Geralmente seleciona-se um condensador a partir de um catlogo de fabricante, masalgumas vezes temos que dimension-lo. Ento as frmulas a seguir podem serutilizadas para determinar a rea do condensador:

T

K

QA TR (frmula prtica)

iimeeiie

ieii

ieee

AHkA

x

AhAUA

TTAUq

TTAUq

111

U

1

interno)(

externo)(

e

).(W/mtubodointernasuperfcienacalordeenciatransfer6deecoeficient

)(mtubodointernarea

)(mtubodomdiancialcircunfererea

)(guadaaTemperaturT

(m)tubodoespessurax(W/m.K)tubodotrmicaidadecondutibil

)(terefrigerandoratemperatu

)(mtubodoexternareaA

)(W/mtubodoexternsuperfcenacalordetrocadeecoeficienth

(W)calordenciatransferetaxaq

2

2

2

oi

o

2e

2e

Kh

A

A

C

K

CT

i

i

m

e

Tc=Temperatura condensaoTi =Temperatura entrada do fluido deresfriamentoTe =Temperatura de sada do fluido deresfriamento

DMLTU

qA

e


78/163

78


79/163

8 EVAPORADORES:

So trocadores de calor onde ocorre a evaporao do refrigerante, ou seja, onde o lquidorefrigerante evapora, absorvendo calor com esta mudana de estado. Na maioria dosevaporadores utilizados em refrigerao o refrigerante muda de fase ocorre nos tubos e refrigerao fludo que passa por fora dos tubos.

Evaporador de Expanso direta a retirada de calor e feita diretamente pelo fluidofrigorgeno

Ebulio na carcaaa retirada de calor e realizada indiretamente por meio de um fluidointermedirio.

8.1 Evapo rado res de Expanso Direta:

Evaporador inundado aquele no qual mantido determinado nvel de

liquido no seu interior, por meio de uma vlvula de bia.Funcionamento - a vlvula de bia mantm

constante o nvel do refrigerante no interior do evapora-dor, em outras palavras, quando parte do lquido evapora,

mais liquido admitido pela vlvula. Isto resulta que ointerior do evaporador fica cheio de liquido at o nveldeterminado pela bia; a circulao do refrigeranteatravs do evaporador feita por gravidade. O gsevaporado aspirado ento pelo compressor

Evaporador seco:Neste tipo, a admisso de refrigerante feita por meio de

uma vlvula de expanso ou de um tubo capilar. A vlvula deexpanso termosttica permite passar apenas a quantidade derefrigerante requerida.

Evaporador de tubos lisos

So fabricados em ao ou em cobre. Os fabricantes comtubos de ao so empregados em grandes instalaes,

principalmente com amnia. Os construdos com tubos decobre prestam-se principalmente para resfriamento delquidos.

Evaporador de tubos alhetados

So fabricados com tubos de cobre ou ao. Estes tubos

recebem alhetas que tm a funo de aumentar a eficinciada troca de calor entre o evaporador e o fludo a serresfriado. As alhetas so de cobre, alumnio ou ao. Asalhetas podem ser soldadas aos tubos ou ento so juntadasaos tubos e estes sofrem uma expanso, permitindo um

perfeito contato do tubo com alheta.Importante - o evaporador que estiver com as alhetas

frouxas, isto , sem um bom contato com o tubo, est traba-lhando com baixa eficincia. Deve ser reparadoimediatamente.


80/163

80

Evaporador tipo Tubo e Carcaa (Casco Tubo):

So semelhantes aos condensadores deste tipo. Podem ser tipo seco ou inundado.

Evaporador de placas

Como exemplo podemos citar o evaporador de uma geladeira domstica. Consistem em 2 placasque so unidas de forma a permitir o fluxo do refrigerante entre elas.- Evaporadores de placas de pequena capacidade.- Evaporadores de placas de grande capacidade.


81/163

818.2 Evapo rado res de Expanso Ind ireta:

Estes evaporadores so semelhantes aos de expanso direta , apenas resfriam fludosintermedirios (salmoras), os quais so circulados em trocadores de calores que estodiretamente nos ambientes a serem refrigerados.

8.3 Dimensio namento de um Evaporado r:

A seleo de um evaporador se faz em funo da carga trmica e do T (diferena detemperatura do ar ambiente e temperatura de evaporao do refrigerante fixado no projeto).Podem seu utilizadas as mesmas frmulas utilizadas para dimensionamento de um Condensador,simplesmente considerando as diferenas.

Usualmente se utiliza um T igual a 6 oC para evaporadores com ventilao forada e de12 a 18oC para evaporadores estticos.

Quanto maior o T menores os nveis de umidade dentro do ambiente refrigerado.Quando a temperatura da superfcie de um evaporador que resfria ar se estiver a uma

temperatura abaixo de 0 oC ocorrer a formao de gelo na superfcie do mesmo, atuando comisolamento trmico e reduzindo a circulao de ar. Neste caso recomenda- se adotar um sistemade degelo.

8.4 Lavado res de Ar:

Uma figura esquemtica de um lavador de ar est mostrada na figura a baixo. Oslavadores de ar so utilizados para umidificar e limpar o ar.

Essencialmente um lavador de ar consiste de uma cmara de asperso na qual umanuvem densa de gua em asperso finamente dividida conseguida bombeando gua pelos

bocais. Em sua trajetria o ar passa primeiro por uma matriz de placas defletoras ou uma telametlica perfurada, para garantir uma distribuio uniforme do escoamento do ar sobre a seco

transversal do lavador e impea que qualquer umidade penetre no duto.


82/163

82

9 DISPOSITIVOS DE EXPANO :

A funo dos dispositivos de expanso reduzir a presso no sistema entre omaior valor no condensador e menor valor no evaporador de modo que possa ser obtidouma baixa temperatura no evaporador e regular a vazo que entra no evaporador.

9.1 Tubo s Capi lares:

So usados em sistemas frigorficos pequenos (at 10 kW). Tubo capilar umtubo de 1 a 6m de comprimento e dimetro interno variando de 0,5 a 2 mm. Orefrigerante lquido que entra no tubo perde presso a medida que escoa por ele, emvirtude do atrito e da a

Apostila Refrigeracao e Ar Condicionado (2011 II)

Documents

Transcript of Apostila Refrigeracao e Ar Condicionado (2011 II)