Refrigeração e Ar Condicionado

Transcrição

1 Refrigeração e Ar Condicionado Introdução à refrigeração Filipe Fernandes de Paula [email protected] Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica Faculdade de Engenharia Universidade Federal de Juiz de Fora Engenharia Mecânica 1/21

2 Plano de Disciplina 2/21

3 Disciplina Objetivos Compreender os conceitos básicos associados à refrigeração e ar condicionado; Conhecer os diversos tipos de refrigeração e ar condicionado e suas aplicações; Ter capacidade de aplicar os conceitos aprendidos. Avaliações Prova - 20/11 Trabalho 1-25/09 Trabalho 2-20/11 Substitutiva - 27/11 Critérios de aprovação Frequência 75%; Nota final 60 pts. 2/21

4 Ementa 3/21

5 Ementa 1. Introdução; 2. Sistemas frigoríficos por compressão de vapor; 3. Fluidos refrigerantes; 4. Sistemas frigoríficos por absorção; 5. Cálculo da carga térmica; 6. Câmaras frigoríficas; 7. Psicrometria; 8. Sistemas de condicionamento de ar; 9. Unidades condicionadoras de ar. 3/21

6 Referências Bibliográfica STOECKER, W. F. Refrigeração e ar condicionado. Editora McGraw-Hill. São Paulo, STOECKER, WILBERT F; JABARDO, J.M.S. REFRIGERAÇAO INDUSTRIAL. São Paulo: EDGARD BLUCHER, DOSSAT, R. Princípios da Refrigeracão. Editora Hemus. 4/21

7 Material Complementar Slides das aulas; listas de exercícios; Exercícios sugeridos; Formulários para provas. 5/21

8 Introdução 6/21

9 Introdução Um sistema de refrigeração é definido como um sistema capaz de abaixar a temperatura de um corpo ou espaço em relação a vizinhança; O desenvolvimento de equipamentos de refrigeração e ar condicionado apresentou um dos maiores avanços da civilização moderna; O setor alimentício foi revolucionado; O conforto necessário em ambientes insalubres foi alcançado; 6/21

10 Aplicações As aplicações que envolvem a obtenção de temperatura abaixo da temperatura atmosférica são inúmeras, podendo abranger: Indústrias; Comércio; Residências. A tecnologia utilizada na refrigeração ou no condicionamento de ar pode variar, dependendo da natureza e tamanho da aplicação pretendida. 7/21

11 Aplicações Refrigeração residencial Apesar de ser limitada a geladeiras e congeladores, abrange uma enorme faixa do mercado. Condicionamento de ar residencial Basicamente é compreendido por sistemas de ar condicionados como o split e janeleiro. 8/21

12 Aplicações Refrigeração comercial Abrange as aplicações destinadas à conservação de alimentos, como em lojas, restaurantes e etc. 9/21

13 Aplicações Refrigeração industrial São as aplicações de refrigeração em processos industriais, como indústria alimentícia, química e etc. 10/21

14 Aplicações Condicionamento de ar industrial São aplicações destinadas à manter as condições do ar próprias para determinados processos e propiciar condições mínimas para trabalhadores em ambientes insalubres. 11/21

15 Conceitos Básicos Refrigeração Consiste no processo de remoção de calor de um corpo ou espaço com o objetivo de reduzir su temperatura. Condicionamento de Ar Processo que envolve o controle da temperatura, umidade e pureza do ar no ambiente. Isolamento térmico Estrutura que tem como objetivo diminuir ao máximo a troca de calor através dela. 12/21

16 Histórico Desde de épocas mias primitivas, observa-se o uso de refrigeração através de gelo natural; O norte-americano Oliver Evans foi o primeiro a propor a união dos princípios de evaporação à baixa pressão e de condensação à alta pressão em um sistema cíclico (1805); O primeiro refrigerador a operar foi patenteado por Jacob Perkins em 1834 no Reino Unido: Apparatus for producing cold and cooling fluids. Foi baseado nas idéias de Evans; O trabalho de Perkins despertou pouco interesse na época e ficou esquecido; O responsável por viabilizar o conceito desenvolvido por Perkins foi James Harrison, que obteve as Patentes Britânicas em 1856 e /21

17 Histórico Equipamento de refrigeração de Perkins. 14/21

18 Histórico Equipamento de refrigeração de Perkins. 15/21

19 Histórico Com a chegada de energia elétrica nos EUA, patentes de refrigeradores utilizando acionamento elétrico começaram a aparecer; O primeiro refrigerador doméstico comercial com acionamento elétrico, que se chamava DOMELRE (Domestic Electric Refrigerator), foi construído e comercializado por Fred W. Wolf; Naquela época, os refrigeradores domésticos comerciais utilizavam, em sua maioria, o éter como fluido refrigerante. 16/21

20 Histórico Em 1918, a Kelvinator, lançou no mercado um produto revolucionário que utilizava um termostato para controlar a capacidade de refrigeração, técnica ainda utilizada nos tempos atuais. 17/21

21 Histórico Em 1928, os refrigerantes mais comuns em refrigeradores domésticos eram a amônia, o dióxido de enxofre e o cloreto de metila, todos extremamente tóxicos; Desta época, há registros de mortes de famílias inteiras devidas a vazamentos em refrigeradores domésticos; Uma forte campanha surgiu, liderada pelo jornal The New York Times, para eliminar os refrigeradores domésticos. A Frigidare e a General Motors reuniram um grupo de pesquisadores, liderados por Thomas Migley, com o intuito de identificar um novo fluido refrigerante; Em menos de duas semanas foram identificados os clorofluorcarbonos (CFCs), que revolucionariam a indústria de refrigeração. 18/21

22 Histórico A introdução dos refrigerantes halogenados, como os clorofluorcarbonos (CFCs), representou uma revolução na indústria de refrigeração; Materiais não-ferrosos puderam ser utilizados, as válvulas de expansão foram substituídas por tubos capilares e o compressor hermético tornou-se o padrão. 19/21

23 Histórico Em 1974, Sherwood Rowland e Mario Molina, da Universidade da Califórnia, escreveram um artigo alertando que a emissão de compostos a base de cloro poderiam contribuir para a degradação da camada de ozônio na estratosfera, que é responsável pela absorção da maior parte da radiação ultravioleta que chega na Terra; Particularmente os clorofluorcarbonos (CFCs) e hidroclorofluorcarbonos (HCFCs). Como a degradação da camada de ozônio se tornou um problema global, foi firmado o Protocolo de Montreal em 1987, com o intuito de controlar a produção e a remoção das substâncias agressivas ao meio ambiente; Em 1996, de acordo com as metas estabelecidas pelo Protocolo de Montreal, a produção de CFC deveria ser extinta nos países desenvolvidos. 20/21

24 Histórico Uma outra preocupação do Protocolo de Montreal consiste na remoção dos HCFCs, apesar desta família de refrigerantes representar uma ameaça pequena à camada de ozônio, se comparada aos CFCs. 21/21