UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" Campus de Guaratinguetá, Departamento de Energia

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" Campus de Guaratinguetá, Departamento de Energia Disciplina: Laboratório de Sistemas Térmicos Professor: José Alexandre Matelli LEVANTAMENTO DO COP DO SISTEMA DE AR CONDICIONADO CONSIDERANDO A VARIAÇÃO DO VOLUME DE AR 1 Objetivos: Obter e compara os coeficientes de desempenho (COP), em regime permanente, de um sistema de ar condicionado acionado por compressor hermético para quatro diferentes vazões de ar. Obter as curvas de temperatura do ar refrigerado em função do tempo para identificar os transientes da partida e das mudanças na vazão de ar. 2 Materiais e métodos: Neste ensaio serão construídas duas curvas. A primeira é em regime permanente e correlaciona o coeficiente de desempenho (COP) em função da vazão de ar. A segunda curva correlaciona a temperatura do ar refrigerado com o tempo do experimento Materiais utilizados: 01 Inversorr de freqüência da marca WEG, modelo CFW-08, com porta MODBUS; 01 CLP da marca Schneider Electric, família TWIDO com cartão ethernet, serial, fonte de alimentação, 16 entradas e 8 saídas, com porta MODBUS; 01 Medidor de Energia multifunção, da marca ABB, com protocolo MODBUS;

2 01 Motor trifásico Assíncrono da marca WEG, 2 pólos, 1 ½ CV, 220/380V - tipo alto rendimento; 01 Damper elétrico, fabricante TROX do Brasil, modelo Varicontrol, código:tvr-easy, compatível com a vazão e pressão dos ventiladores, variação de 0 a 100%, com indicação da posição atual na tela do software supervisório; 01 Transdutor de velocidade do ar, fabricante Tecnovip, código TEC- CVT-200-HO300, 0 20 m/s, Faixa de temperatura: 0º 50º C, Saída analógica 4-20mA, Exatidão 0,1 m/s + 2%, Alimentação 24 Vcc, Proteção IP65, Conexão com parafusos 1,5 mm 2 ; 01 Transmissor de Pressão manométrico tipo capacitivo,fabricante Siemens, com corpo de aço inox, Faixa de pressão: 0 a 300 PSI, Alimentação: 24 VDC, Precisão: 0,5%, Proteção: IP 65, compatível com a tubulação, pressão e potência; com cabo de saída 2 metros; sinal de saída 4 a 20 ma, com indicação local digital, TAG PIT-01; 01 Transmissor de Pressão manométrico tipo capacitivo, fabricante Siemens, com corpo de aço inox, Faixa de pressão: PSI, Alimentação: 24 VDC, Precisão: 0,5%, Proteção: IP 65, compatível com a tubulação, pressão e potência; com cabo de saída 2 metros; sinal de saída 4 a 20 ma, com indicação local digital, TAG PIT-02; 02 Pressostatos manométricos, fabricante Danfoss, com contato reversível 5A, faixa de 0 a 100 PSIG, TAG-PSL-01 e PSL-02; 02 Pressostatos manométricos, fabricante Danfoss com contato reversível 5A, faixa de 0 a 485 PSIG, TAG-PSH-01 e PSH-02; 01 Compressor de ar condicionado, fabricante Emerson Climate Technologies, modelo CR, código CR 24KQ TF5 240BN, tipo hermético a pistão, com capacidade de BTUh, motor trifásico de 2 KW, vazão mínima de 44 cm cúbicos por rotação, para gás refrigerante R-22; 02 Transmissores de temperatura, fabricante Impac, código HD988TR2, com indicador local, faixa de 0 a 200ºC, sinal de entrada tipo PT 100 e sinal de saída de 4 a 20 ma, TAG TIT-01 e TIT-02;

3 01 Unidade Condensadora, fabricante Carrier, BTU, compatível com o sistema; 01 Evaporador, fabricante Carrier BTU, compatible com o sistema; 01 Fluxômetro OMEL Modelo 4N7, fabricante Emerson Climate Technologies; 01 Válvula de expansão, fabricante Emerson Climate Technologies, compatível com o sistema Métodos O experimento deve rodar por quinze minutos para cada vazão de ar. São quatro vazões diferentes, correspondentes às velocidades de 20%, 40%, 60% e 80%, respectivamente, da rotação nominal do motor. A cada três minutos, devem ser medidos os seguintes parâmetros: 1. Temperaturas de bulbo seco e úmido do ar ambiente ( C); 2. Temperaturas de bulbo seco e úmido do ar refrigerado ( C); 3. Velocidade do ar (m/s); 4. Potência requerida pelo ventilador do condensador (kw); 5. Potência requerida pelo ventilador centrífugo (kw); 6. Potência requerida pelo compressor (kw); 3 Memorial de cálculo Equação 1: O calor transferido do ar para o fluido refrigerante é calculado através da

4 Q ar m ar h e - h e (1) As entalpias da Equação 1 se referem ao ar úmido e devem ser determinadas a partir dos valores medidos de TBS e TBU através de carta psicrométrica ou software apropriado (p. ex. EES). A vazão mássica é determinada pela Equação 2: m ar VA (2) onde V é a velocidade medida do ar e A é a área transversal do duto (também medida). A massa específica deve ser determinada para a TBS e TBU do local onde a medição de velocidade foi feita (carta psicrométrica ou software). A potência total requerida pelo sistema é dada pela Equação 3, que representa a soma de todas as potências requeridas (e medidas) pelo sistema: W t W cp W vc W cd (3) Finalmente, o COP é calculado pela Equação 4: Q ar (4) W t

5 4 Dados medidos em laboratório Tempo ar ambiente ar refrigerado potência TBS TBU TBS TBU V comp. cond. vent. (min) ( C) ( C) ( C) ( C) (m/s) (kw) (kw) (kw) Resultados e discussão 5.1. Faça a curva que relaciona o tempo com a TBS do ar refrigerado; 5.2. Identifique nessa curva os regimes transiente e permanente; 5.3. Para as regiões de regime permanente, calcule a vazão mássica do ar, o calor transferido do ar e o COP utilizando a média das propriedades medidas; 5.4. Faça a curva que relaciona a vazão de ar com o COP; 5.5. Discuta os resultados obtidos.