Intensidade. Depósito de Água. A altura do tanque é a diferença de potencial e podemos dar o nome. em

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1 Capítulo 1- Electricidade 1.1. Noções Básicas de Electricidade A electricidade é uma forma de energia conseguida através da estrutura mais pequena da matéria; ou seja através do fluxo de electrões (componentes dos átomos) activados através de campos magnéticos. Como se sabe, os ímans (matéria magnética) têm um Norte e um Sul, ou seja um (+) e um (-). O mecanismo comporta-se exactamente como um circuito de água. Vejamos: Intensidade Mais Voltagem Depósito de Água Menos Válvula Turbina A altura do tanque é a diferença de potencial e podemos dar o nome. em electricidade de VOLTAGEM. A base do tanque representa a INTENSIDADE em termos eléctricos. Quanto maior a altura maior a VOLTAGEM. Quanto maior a base maior a INTENSIDADE. Se aumentássemos a larguraa do tanque mais água haveria para mover a turbina. Por outro lado, se aumentássemos a altura iríamos ter uma pressão mais elevada. Se multiplicarmos a base pela altura iríamos ter a POTÊNCIA do tanque. Por outro lado, se diminuirmos a voltagem e aumentarmos a intensidade na mesma proporção teremos sempre a mesma POTÊNCIA. pág. 6

2 Sabendo que : P = V x I [Watt = Volt x Ampéres] Então : P = 230 V x 10 A = W é igual a : P = 10 V x 230 A = W Finalmente encontramos sempre uma RESISTÊNCIA da água quer nas paredes do tanque, quer na tubagem e na válvula. Em electricidade passa-se a mesma situação. Como se sabe existem materiais condutores e os não condutores; os primeiros são aqueles cuja resistência é suficientemente pequena para deixar passar a electricidade enquanto os segundos a sua resistência é tão grande que a electricidade não consegue passar. Hoje em dia os aquecedores, fornos eléctricos, etc., são constituídos por RESISTÊNCIAS. A electricidade consegue passar mas, fazendo um grande esforço libertando calor. A este fenómeno se chama EFEITO DE JOULE. Assim, encontramos as seguintes unidades eléctricas: VOLTAGEM INTENSIDADE - medida em AMPERÍMETRO. POTÊNCIA - medida em V (Volts) pelo VOLTÍMETRO - medida em KW (kilowatt) RESISTÊNCIA - medida em (ohm) pelo OHMÍMETRO A (Amperes) por isso também se chama AMPERAGEM pelo A electricidade pode ser fornecida sob 2 formas: - CONTINUA - ALTERNA A máquina que produz electricidade continua chama-se DÍNAMO. A máquina que produz electricidade alterna chama-se ALTERNADORR A corrente continua foi inicialmente a primeira forma de produção eléctrica. Posteriormente apareceu a corrente alterna por necessidades de TRANSFORMAÇÃO pois a corrente continua não se pode transformar o que dificultava muito a sua distribuição. pág. 7

3 Actualmente as Centrais Eléctricas produzem electricidade a uma altíssima voltagem para conseguirem baixos valores intensidade. Assim o transporte é feito por cabos com diâmetro reduzidos - isto seria impossível na corrente contínua. A electricidade é transformada através de TRANSFORMADORES. Como o nome indica, a corrente alterna tem um movimento movimento chama-se FREQUÊNCIA. ondulatório. Este Assim encontramos mais uma unidade eléctrica: FREQUÊNCIA - medida em Hz (Hertz). A corrente alterna doméstica e semi-industrial é fornecida de 1 a 3 fases com as voltagens de, respectivamente, 220 Volts e 380 Volts. Na corrente alterna existem os seguintes cabos: - 1 cabo de Fase (3 cabos na trifásica ) - ( cor preta e/ou castanha ) - 1 cabo do Neutro (cor azul) - 1 cabo de Terra (cor verde e amarela) Na corrente continua existem os seguintes cabos: - 1 cabo do MAIS (+) (cor preta e/ou castanha) - 1 cabo do MENOS (-) (cor azul ) - 1 cabo de Terra ( cor verde e amarela ) pág. 8

4 As grandes vantagens da corrente alterna são: - Pode ser transformada - Pode ser mais facilmente transportada - Em caso de contacto tende a repelir o corpo enquanto a corrente contínua atrai. As grandes vantagens da corrente continua são: - Pode ser mais bem controlada em termos de fluxo pelo que é fundamental em sistemas de precisão. - Anda só num sentido (do mais para o menos) pelo que imprescindível na electrónica. - Pode ser armazenadaa e a alterna não. Ex.. Baterias, pilhas. etc. Existem fórmulas fundamentais em electricidade. 1) Como dito atrás, para uma mesma voltagem se aumentarmos a INTENSIDADE diminui, assim: RESISTÊNCIA a V = R x I LEI DE OHM 2) No caso do tanque se multiplicarmos a altura pela largura vamos ter uma área que representa a POTÊNCIA. P = V x I 3) Na Corrente Alterna Monofásica a Potência será : P = V x I x cos ϕ 4) Na Corrente Alterna Trifásica a Potência será : P = 3 x V x I x cos ϕ pág. 9

5 1.2. Fornecimento Eléctrico MT e BTE O fornecimento habitual de energia eléctrica para os empreendimentos turísticos pode ser, normalmente, de 2 formas: Em Baixa Tensão Especial - BTE Em Média Tensão - MT Um empreendimento em BTE significa que: Não possui PT (posto de transformação). Ele pertence ao fornecedor de energia eléctrica. Não possui técnico responsável pelo PT (obrigatoriedade legal conforme descrito em capítulo posterior) A energia é mais caraa do que nas situações de MT. Um empreendimento em MT significa que: Possui PT (posto de transformação). Possui técnico responsável pelo PT / QGBT (quadro geral de baixa tensão) / Instalações Eléctrica. Se existir gerador ou geradores este técnico também será o responsável pelo(s) equipamento(s). A energia é mais barata do que nas situações de BTE. É da responsabilidadee do cliente a limpeza e manutenção dos equipamentos. O técnico responsável tem que ser formado na área de engª electrotécnica e reconhecido pela DGEG O técnico responsável tem que visitar a instalação 2 vezes por ano sendo que na 2ª visita terá que efectuar medições eléctricas e emitir um relatório de acordo com formulário específico e que consta na lei em vigor. pág. 10

6 Capítulo 2- Refrigeração e Ar Condicionado 2.1. Conceitos Básico Devido à necessidade do Homem em armazenar os seus alimentos o mais naturalmente possível este recorreu à produção artificial de frio pois verificou-se que em ambientes refrigerados isso acontecia em boas condições. Para a compreensão do Ciclo de Refrigerarão é necessário ter conhecimentoo de alguns pontos fundamentais. São eles: Não existem máquinas que produzem frio! Existem sim, equipamentos que conseguem retirar calor de um espaço ou corpo e TRANSFERI-LO para outro local. Assim o frio aparece num determinado espaço ou corpo porque lhe foi retirado esse calor. Calor - é uma forma de energia devido ao movimento das moléculas de que são compostas as substancias. Quando dizemos que se acrescentou calor a essa substância significa que aumentámos a velocidade dessas moléculas aumentando consequentemente a energia destas. 0 calor, como todas as outras situações físicas também tem que ser medido. Na Europa usamos a CALORIA. Caloria - uma caloria é a quantidade de calor necessária para aumentar de 1 ºC a temperatura de 1 grama de água. Usa-se normalmente a KILOCALORIA = 1000 calorias. Q = m.c.(t 2 -t 1 ) Em que = Q = cal m = massa em gr c = calor específico (água = 1= t2 = temperatura final em ºC. t1 = temperatura inicial em ºC pág. 11

7 Na Grã-Bretanha e Estados Unidos usam-se. os "BTU's". - 1 Kcal = 3,968 Btu - 1 Kw = 860 Kcal Temperatura - é uma medida da intensidade de calor de uma substância e da sua capacidade para transmitir o calor que contém a qualquer objecto que se encontra na sua vizinhança a uma temperatura inferior à sua. A temperatura é medida pelos termómetros, termóstatos, térmicos, pirómetros, etc., através de, usualmente 2 unidades de temperatura. - Grau Centígrado - Grau Fahrenheit A relação que existe entre ambos é: - 1 ºF = (9/5 x ºC) ºC = (ºF - 32) x 5/9 Para nós o mais importante é o Grau Celsius. Ele obtém-se da seguinte forma: Coloca-se um bolbo de mercúrio com um capilar dentro de um recipiente de água. Ao congelar essa água obtém-se o Grau "0". Depois eleva-se a temperatura da água até à ebulição; nessa altura atinge-se o Grau "100". Entalpia - é a quantidade de calor que um corpo "possui" numa determinada massa. Evaporação - chama-se evaporação à passagem de um corpo do estado líquido ao estado de vapor. Quando isso acontece a superfície onde está o liquido torna-se mais fria pois o seu calor foi aproveitado pelo liquido ao se evaporar. Se colocarmos na mão um pouco de álcool sentimos frio enquanto o álcool estiver a EVAPORAR. Quanto mais depressa o álcool evaporar mais frio sentiremos na pele. Condensação - é o fenómeno contrário à Evaporação; ou seja, é a passagem de um corpo do estado de vapor para o estado líquido. Se colocarmos um recipiente com água a aquecer esta entra em ebulição aos 100 ºC SE A PRESSÃO FOR NORMAL (760 mmhg). pág. 12

8 Se aumentarmos a pressão a água demora muito mais tempo a entrar em ebulição e se diminuirmos essa pressão até um valor negativo ( VÁCUO ) a água entraria em ebulição a uma temperatura inferior a 100 ºC. Nas nossas cozinhas utiliza-se muito a panela de pressão quando queremos acelerar a cozedura. Como a pressão aumenta os alimentos serão cozidos a uma temperatura superior a 100 ºC. Com a CONDENSAÇÃO o fenómeno é idêntico mas de sinal contrário; ou seja, conseguimos condensar uma substância evaporada com uma temperatura superior da sua temperatura de vaporização se aumentarmos a PRESSÃO dessa substância vaporizada. Potência - é a quantidade de força (energia, trabalho) aplicado durante um determinado espaço de tempo O Ciclo de Refrigeração Desde que compreendamos BEM os conceitos anteriores conseguimos produção de refrigeração, o seguinte esquema: obter, para uma Evaporador Válv. Expansôra Compressor Condensador pág. 13

9 Um líquido (REFRIGERANTE), ao passar por uma válvula expansora ou reguladora de líquido expande para um "componente" do sistema onde se irá evaporar. O Refrigerante ao evaporar vai retirar calor ao corpo (água, ar, etc.) onde esse "componente" está inserido. A este "componente" se chama EVAPORADOR. Portanto, é no Evaporador onde o efeito de arrefecimento é produzido. A partir daqui o refrigerante evaporado terá que ir libertar o calor absorvido no Evaporador noutro "componente" a fim de voltar ao estado líquido. Se o "componente" que falamos consegue passar o fluido refrigerante do estado vapor ao estado liquido, significa que estamos a falar de CONDENSAÇÃO, logo denomina-se CONDENSADOR. Aqui só poderemos condensar o refrigerante se tivermos uma temperatura inferior à de vaporização. Ora isso não fazia sentido. Assim, será necessário aquecer o vapor do fluido refrigerante através de resistências eléctricas caso minibares nos Hotéis ou mesmo por chama caso de frigoríficos a gás). No entanto, isto só funciona em sistemass de baixa potência térmica. Na esmagadora maioria dos casos a forma mais eficaz de AUMENTAR a temperatura de condensação será AUMENTAR a PRESSÃO. Para que isso aconteça temos que colocar entre o Evaporador e o Condensador um COMPRESSOR. Resumindo, um compressor remove o vapor refrigerante assim que este se forma, mantém a pressão desejada no Evaporador e aumenta a pressão do refrigerante a um nível suficientemente alto para permitir ao condensador realizar a CONDENSAÇÃO. Finalmente temos a Válvula de Expansão. A sua função consiste em controlar a velocidade a que circula o refrigerante. Esta deve ser tal que a quantidade de refrigerante a evaporar tem que ser igual a que está a condensar. For outro lado, este "componente" evita que entre refrigerante no estado líquido dentro do compressor. O "componente móvel" do Ciclo de Refrigeração chama-se : FLUIDO REFRIGERANTE ou FLUIDO FRIGORIGÉNIO Este funciona como transporte do Calor do Evaporador para o Condensador e tem como características base a sua capacidade de condensar a elevadas temperaturas e evaporar a temperaturas muito negativas. Tem como funções base servir de transporte de calor do Evaporador para o Condensador e de transportar consigo óleo lubrificante fundamental para algumas peças em movimento. pág. 14

10 Os fluidos refrigerantes compostos por cloro, fluor e metano (clorofluorocarboneto) R11, R12, R502 e R22 estão a ser eliminados até ao ano Neste momento já é proibido a fabricação de equipamentos a R11, R12 e R 502. Isto porque se afirma que que estes fluidos refrigerantes têm uma grande responsabilidade na redução da Camada de Ozono. Estão a ser substituídos por diversos fluidos refrigerantes sendo, neste momento, os mais dominantes nos sistemas de climatização: R 134-A R 407 C R 410 R 417 A ISCEON 29 ISCEON 79, etc. R-408 A (FX10): mistura de R125-R143 A-R22, substitui o R 502. R-409 A (FX 56): mistura de R142B-R 124-R22, substitui o R 12. R-409 B (MP57: mistura de R142B-R124-R22, substitui o R 500. R-401 A (MP39): mistura de R124-R152A-R22, substitui o R 12. R-401 B (MP66): mistura de R124-R152A-R22, substitui o R 500. R-401 C (MP52): mistura de R124-R152A-R22, substitui o R 12. R-402 A (HP80): mistura de propano-r125-r22, substitui o R502. R-402 B (HP81): mistura de propano-r125-r22, substitui o R 502. R-403 A (Isceon 69 S): substitui o R 502. R-403 B (Isceon 69 L): substitui o 502 y R13B Sistemas de Controlo e Segurança Todas as instalações estão protegidas com sistemas de controlo e segurança. São eles: - Pressostato de Alta Pressão - evita a danificação ou explosão do compressor quando a condensação não é suficiente. - Pressostato de Baixa Pressão - quando existe algum problema com a válvula de expansão (estrangulada) ou quando já não se verifica a evaporação este pressostato evita o aparecimento de vácuo do evaporador para o condensador. pág. 15

11 - Pressostato Diferencial - Regula as pressões de aspiração (baixa) e de compressão (alta). - Termostato - regula o funcionamento do compressor a partir de uma determinada temperatura previamente regulada no espaço a refrigerar. - Válvula de Segurança - quando o Pressostato de Alta não actua por algum motivo, este componente provoca a abertura do sistema para a atmosfera provocando a saída irreversível do refrigerante Apresentação de alguns Equipamentos A) COMPRESSORES: B) CONDENSADORES: C) EVAPORADORES: ALTERNATIVOS ROTATIVOS CENTRÍFUGOS PARAFUSO (HELICOIDAIS) ARREFECIDOS A AGUA ARREFECIDOS A AR ARREFECIDOS A ÁGUA ARREFECIDOS A AR Médias / Média alta pressão Baixa pressão Média pressão Alta pressão - TRACÇÃO FORÇADA - NATURAL (ATMOSFÉRICOS) - TRACÇÃO FORÇADA - NATURAL (ATMOSFÉRICOS) E) VÁLVULAS DE EXPANSÃO: PRESSÃO CONSTANTE (AUTOMÁTICAS) ALTA PRESSÃO BAIXA PRESSÃO CAPILAR 2.5. Coeficiente de Perfomance O Ciclo de Refrigeração tem a particularidade de, ao consumir uma unidade de energia eléctrica ou mecânica, produzir 2 a n unidades de energia térmica. Neste momento já se chegou a um valor laboratorial de 11!!! Ex.: Havendo 90 u.e. (unidades de energia) no evaporador, ela será transportada para o condensador. Este libertará essa u.e. para o ar ou outro fluido. Para que isso aconteça, será necessário que o compressor consuma cerca de 30 u.e. Ora essa energia também será libertada no condensador sendo o resultado final de 120 u.e. pág. 16

12 Esta particularidade tem sido bem aproveitada para a produção mais racional de águas quentes sanitárias, sistemass de aquecimento na indústria e sistemas de aquecimento na climatização (assunto a abordar mais adiante). 90 u.e. (passam para o condensador) entram 30 u.e. 90 u.e.+30 u.e. são dissipadas no condensador CoP = Calor libertado no Condensador / Energia consumida pelo compressor Neste exemplo, CoP = (90+30)/30 = 4 Nota : A Relação - Calor retirado no Evaporador / Energia consumida pelo compressor resulta no parâmetro E.E.R.. Este parâmetro mostra a eficiência da evaporação Ar Condicionadoo 0 Ser Humano necessita de conforto. uma determinada atmosfera para que possa viver e se sentir em Por estas razoes há a necessidade de tratar o ar CONDICIONANDO-O. Existem definições e princípios fundamentais para a compreensão do comportamento do Ar. São elas: HUMIDADE RELATIVA - é a quantidade de vapor de água, em percentagem, que um determinado ar possui. TEMPERATURA DE BOLBO SECO - é a temperatura do ar medida por um termómetro com o bolbo exposto ao ar. pág. 17

13 TEMPERATURA DE BOLBO HÚMIDO - é a temperatura do ar medida por um termómetro com o bolbo envolvido numa superfície húmida. Quanto mais seco estiver o ar mais evaporação se dá no bolbo húmido logo a sua temperatura baixará em relação ao termómetro de bolbo seco. 0 ar é composto por uma mistura de ar seco e de vapor de água. Não obstante o peso do vapor de água, mesmo nos climas mais húmidos, não atingir os 3% do peso do conjunto da mistura, a influência desse vapor no nosso bem estar e fundamental. DENSIDADE DO AR. 1,293 Kg/m3. A PSICROMETRIA é a ciência que estuda as propriedades dessa mistura ar/vapor. A Climatização e o Tratamento de Ar estão baseados nas exigências do Dec-Lei 118/13 e na sua Portaria 353A_2013. Para exemplificar mostram-se algumas tabelas que constam na referida Portaria e que balizam e parametrizam os volumes de ar necessários e sua qualidade. pág. 18

14 Existem muito mais tabelas e parâmetros que poderão ser vistos na Portaria 353A_2013 O DIAGRAMA PSICROMÉTRICO As características do ar poderão ser representadas num diagrama designadaa como Diagrama Psicrométrico pág. 19