LABORATÓRIO DE REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO. Profº Panesi

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1 LABORATÓRIO DE REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO Profº Panesi São Paulo 2017

2 ATIVIDADE 1 Objetivo Calcular a carga térmica de câmara frigorífica pelo método tradicional e computacional INTRODUÇÃO A colheita de frutos e hortaliças interrompe o suprimento de água para o órgão vegetal, e assim a perda de água determina a perda das qualidades desses produtos com aparecimento de enrugamentos e murchamentos. Uma das leis da química diz que a taxa de reação de órgãos vivos é afetada pela temperatura. Dessa forma, o frio pode ser uma ótima técnica de combater a deterioração desses alimentos. RESPIRAÇÃO A respiração tem sido o item mais adequado para expressar a atividade fisiológica e também o potencial de armazenamento de perecíveis. Uma equação química da respiração pode ser escrita como: (C6H12O6) + 6O2 6C02 + 6H2O + calor O processo é oposto a fotossíntese, ou seja: A quantidade do calor liberado é vital para a estimativa das necessidades de refrigeração e ventilação. Os frutos e hortaliças perdem água diminuindo seu volume durante os períodos secos e quentes do dia mas, se ainda estiver preso a árvore, recuperará a umidade durante a noite. Depois da colheita o processo de transpiração continua, porém não há como recuperar a água. O peso perdido durante o armazenamento dependerá do tipo, do tamanho, da temperatura do fruto e ainda da temperatura, umidade relativa e velocidade do ar de armazenamento. A tabela 1 mostra a perda aproximada de peso para algumas frutas, em condições recomendadas de armazenagem. Para retardar a perda de umidade, os produtos perecíveis devem ser rapidamente resfriados até próximo da temperatura de armazenagem. Assim como a temperatura, a umidade relativa do ar tem efeitos diretos na qualidade do produto, se for muito baixa, provavelmente ocorrerá murchamento e enrugamento, e se for muito alta, favorecerá o desenvolvimento de microorganismos e induzirá o enraizamento, principalmente em cebola e alho. Como apresentado na tabela 1, umidades relativas entre 85 e 95% são recomendadas para a maioria das frutas e hortaliças; o alho e a cebola entretanto, devem ser armazenados em câmaras com umidade relativa em torno de 65 a 75%. 1

3 Tabela 1. PRÉ- RESFRIAMENTO Essencial para a maioria dos produtos perecíveis, o pré-resfriamento é a rápida remoção do calor antes que o produto seja transportado, armazenado ou levado ao processamento. Vários métodos de pré-resfriamento vem sendo empregados para resfriar rapidamente o produto antes que ele seja introduzido na câmara refrigerada para armazenamento prolongado. A tabela 2 mostra os valores de temperatura e umidade relativa recomendados para armazenamento a frio, o tempo máximo de armazenamento e de préresfriamento. Tabela 2. 2

4 O correto dimensionamento e seleção do equipamento de refrigeração ou ar condicionado são de importância fundamental no que se refere à eficiência energética. Se um equipamento for subdimensionado ou superdimensionado consumirá energia desnecessária contribuindo dessa forma com a escassez dos recursos energéticos da natureza. A informação nesse caso chave para o início do dimensionamento é o conhecimento da carga térmica a ser extraída do compartimento refrigerado, ou seja, descobriremos quanto de calor precisa ser retirado do ambiente ou em linguagem mais técnica a capacidade frigorífica do equipamento. Como exemplo considere a câmara frigorífica indicada na figura a seguir. Conhecendo-se qual o produto e sua quantidade em quilograma que vai ser colocado dentro dessa câmara para ser preservado, poderemos estimar qual a quantidade de calor a ser extraída de seu interior. Para isso precisamos saber as principais informações Unidades utilizadas Energia: kcal, kj Potência: kcal/h, J/s (W), BTU/h, TR Conversão de kcal para kj: 1kcal = 4,18kJ Conversão de W para BTU/h: 1W = 3,412BTU/h Conversão de W para TR: 1TR = 3516,8W Dimensões da Câmara A dimensão de uma câmara frigorífica deve levar em conta a quantidade de produto a ser armazenado, espaço para circulação, altura do empilhamento e espaço ocupado pelos evaporadores, prateleiras, ganchos, etc. Como valores de referência, de forma a uma primeira orientação para se determinar as dimensões da câmara, pode-se utilizar a densidade de armazenagem indicada na (tab. 3). 3

5 Tabela 3: Densidade de armazenagem de alguns produtos Produto Quantidade kg/m 3 Carne refrigerada pendurada (porco) 80 Carne refrigerada pendurada (peça grande) 100 Carne congelada com osso 250 Carne congelada sem osso 530 Sorvetes 180 Ovas em caixa/prateleira (4340) 260 Verduras Doce 330 Frango 380 Ovos resfriados 400 Frutas em caixa 440 Massas 500 Manteiga 500 Congelados 540 CARGA TÉRMICA A Carga térmica de refrigeração de uma instalação frigorífica é composta pela soma de diversas cargas térmicas, a saber: a. Condução e irradiação através das paredes, teto e piso; b. Infiltração e circulação de ar através das portas quando abertas ou mesmo frestas; c. Calor cedido pelo produto armazenado quando sua temperatura é reduzida ao nível desejado; d. Calor cedido pelas pessoas que circulam no espaço refrigerado; e. Calor cedido por equipamentos e iluminação que gerem calor dentro do espaço refrigerado. Calor transmitido através das paredes Devido à diferença de temperatura entre o interior da câmara frigorífica e o meio externo haverá um fluxo de calor através das paredes, teto e piso, caracterizando uma carga térmica que deverá ser compensada pelo equipamento. O calor transmitido através das paredes, teto e piso depende da diferença de temperatura, do tipo de isolamento, da superfície externa das paredes e do efeito da irradiação solar, calculado através da seguinte expressão: Q 1 = 86,4. A. U [ kj 24h ] 4

6 onde Q1 = Calor transmitido através das paredes, piso ou teto, em kj/24h; A = soma das áreas das parede, piso e teto, em m 2 ; U = Coeficiente global de transmissão de calor (Tab. 4) Te = Temperatura externa da câmara frigorífica, em C; Ti = Temperatura interna da câmara frigorífica, em C; Tabela 4: Coeficiente global de transmissão de calor para alguns materiais Calor devido à infiltração A cada vez que a porta é aberta o ar externo penetra no interior da câmara, representando uma carga térmica adicional, porém a determinação exata deste volume é muito difícil, sendo adotados valores aproximados para o número de trocas por dia. O calor devido à infiltração pode ser calculado através da seguinte equação: onde Q 2 = V i. n. (h e h i ) Q2 = Calor devido à infiltração, em kj/24h; Vi = Volume interno da câmara frigorífica, em m 3 ; n = Número de trocas de ar por 24 horas (tab. 5); 5

7 he = Entalpia do ar externo (Tab. 6), em kj/m 3 ; hi = Entalpia do ar interno da câmara frigorífica (Tab 6), em kj/m 3. Tabela 5: Número de trocas de ar Volume Temperatura na câmara Volume Temperatura na câmara Volume Temperatura na câmara Vi (m 3 ) Ti < 0 C Ti 0 C Vi (m 3 ) Ti < 0 C Ti 0 C Vi (m 3 ) Ti < 0 C Ti 0 C 5 36, ,00 10, ,90 2, , ,00 9, ,70 2, , ,00 8, ,50 2, , ,50 7, ,30 1, , ,50 6, ,10 1, , ,70 5, ,10 1, , ,20 4, ,00 1, ,80 3, ,80 0, ,30 3, ,80 0,90 Tabela 6: Entalpia do ar úmido, em kj/m 3 Temperatura ( C) Umidade Relativa 90% 80% 70% 60% 50% 40% 45,0 69,92 69,92 69,92 69,92 69,92 69,92 47,5 65,31 65,31 65,31 65,31 65,31 65,31 40,0 60,71 60,71 60,71 60,71 60,71 60,71 37,5 56,10 56,10 56,10 56,10 56,10 56,10 35,0 51,50 51,50 51,50 51,50 51,50 51,50 32,5 46,89 46,89 47,31 47,31 47,73 47,73 30,0 42,71 42,71 43,12 43,12 43,54 43,54 27,5 38,52 38,52 38,94 38,94 39,36 39,36 25,0 34,33 34,33 34,75 34,75 35,17 35,17 22,5 30,14 30,14 30,56 30,56 30,98 30,98 20,0 25,96 25,96 26,38 26,38 26,80 26,80 17,5 21,77 21,77 22,19 22,61 23,03 23,03 15,0 17,58 17,58 18,00 18,42 18,84 19,26 12,5 12,98 13,40 13,82 14,24 14,65 15,49 10,0 8,79 9,21 9,63 10,05 10,47 11,30 7,50 4,19 4,61 5,44 5,86 6,70 7,12 5,00 0,84 0,00 0,84 1,67 2,51 3,35 2,50 5,86 5,02 3,77 2,93 1,67 0,84 0,00 11,30 10,05 8,79 7,54 6,28 5,02 2,50 16,75 15,07 13,82 12,14 10,89 9,21 5,00 22,19 20,52 18,84 17,17 15,07 13,40 7,50 28,05 26,38 24,28 22,19 19,68 17,58 10,0 34,33 32,24 29,73 27,21 24,70 22,19 12,5 41,45 38,52 35,59 32,66 29,73 26,80 15,0 48,99 45,22 41,87 38,52 35,17 31,82 17,5 56,52 52,34 48,57 44,80 41,03 36,84 20,0 64,90 60,29 56,10 51,50 46,89 42,29 22,5 74,11 69,08 64,06 58,62 53,17 48,15 25,0 84,57 78,71 72,43 66,15 59,87 54,01 27,5 95,88 88,76 81,64 74,53 67,41 68,66 6

8 30,0 108,44 100,06 91,69 83,32 75,36 66,99 32,5 121,84 112,21 102,58 92,95 83,74 74,11 35,0 136,91 125,60 115,14 103,83 92,95 82,06 37,5 153,24 140,26 128,12 115,56 102,58 90,43 40,0 171,24 156,17 141,93 127,70 113,04 99,23 42,5 191,34 173,75 157,42 141,10 124,77 108,44 45,0 212,69 192,59 174,17 156,17 137,75 118,91 Calor devido ao produto e embalagem A carga térmica do produto a ser conduzido e conservado para o interior da câmara é composto da retirada de calor para reduzir sua temperatura até o nível desejado e da geração de calor durante a estocagem, como no caso de frutas e verduras. A quantidade de calor a ser removida pode ser calculada conhecendo-se o produto, seu estado inicial, massa, calor específico acima e abaixo do congelamento e calor latente. Para o caso do congelamento do produto na própria câmara, o cálculo da quantidade de calor a ser removida envolve as seguintes etapas: Onde: a. Calor removido antes do congelamento Q 3a = m p. c 1. (T p T c ) b. Calor latente de congelamento Q 3b = m p. L c. Calor removido após o congelamento Q 3c = m p. c 2. (T c T i ) Q3a = Calor removido do produto no processo de resfriamento, em kj/24h; Q3b = Calor devido ao produto durante o congelamento, em kj/24h; Q3c = Calor devido ao produto após o congelamento, em kj/24h; mp = Massa diária de produto (caixas cheias), em kg/24h; c1 = Calor específico do produto antes do congelamento (Tab. 7), em kj/kgk; c2 = Calor específico do produto depois do congelamento (Tab. 7), em kj/kgk; Tp = Temperatura inicial do produto, em C; Tc = Temperatura de congelamento, em C; Ti = Temperatura interna da câmara frigorífica, em C; L = Calor latente de congelamento do produto em kj/kg. Quando se deseja somente resfriar o produto sem congelá-lo, é calculado somente o calor removido antes do congelamento ou quando o produto já entra congelado dentro da câmara será calculado somente o calor após o congelamento. CALOR DE RESPIRAÇÃO Onde: Q 3r = m a. R Q3r = Calor devido à respiração do produto, em kj/24h; ma = Massa de produto armazenado, em kg; R = Calor de respiração do produto (Tab. 8), em kj/kg.24h 7

9 CARGA TÉRMICA DA EMBALAGEM onde Q 3e = m e. c e. (T p T i ) Q3e = Calor devido à embalagem, kj/24h; me = Massa diária de embalagem, kg/24h; ce = Calor específico da embalagem, (2,8 p/ madeira e 1,88 p/ papelão), kj/kgk; Tp = Temperatura inicial da embalagem, em C; Ti = Temperatura interna da câmara frigorífica, em C. Tabela 7: Dados de alguns produtos PRODUTO T i φ T c c 1 c 2 L R t Abacate 7,0 a 13,0 85 a 90 2,7 3,81 2,05 318, Alface 0,0 90 a 95 0,4 4,02 2,01 318,20 2,721 90/120 Aves frescas 0,0 85 a 90-3, Aves congeladas 29,0 90 a 95 2,8-1,55 247,02-270/300 Carne de vaca fresca 1,0 a 1,0 88 a 92-3, a 42 Carne de vaca cong. 15,0 90 a 95 1,7-1,67 234,46-180/270 Cebola 0,0 70 a 75 1,0 3,77 1,93 288,89 1, /240 Laranjas 0,0 a 1,0 85 a 90 2,2 3,77 1,93 288,89 0,921 56/84 Maçãs 1,0 a 0,0 85 a 90 2,0 3,60 1,88 280,52 1,047 60/180 Morango fresco 0,5 a 0,0 85 a 90-3, ,391 7 a 10 Peixe congelado 18,0 85 a 90 1,7-1,88 284,70-90/120 Pêssegos 0,5 a 0,0 85 a 90-3, ,298 14/28 onde na (Tab. 7): Ti = Temperatura de conservação, em C; φ = Umidade relativa, em %; Tc = Ponto de congelamento, em C; c1 = Calor específico antes do congelamento, kj/kgk; c2 = Calor específico depois do congelamento, kj/kgk; L = Calor latente de congelamento, em kj/kg; t = Tempo aproximado de conservação, em dias; R = Calor de respiração a 0 C, em kj/kg.24h. Calor cedido por pessoas Os funcionários e demais pessoas que entram na câmara frigorífica também fornecem uma carga térmica que deve ser retirada pelo sistema, e é calculada por: Onde: Q 4 = n. q. n p Q4 = Calor emitido pelas pessoas, em kj/24h; n = Número de pessoas que circulam na câmara frigorífica; q = Calor gerado por pessoa (Tab. 8), em kj/h; np = Número médio de horas que cada pessoa permanece na câmara, em h/24h. 8

10 Tabela 8: Calor gerado por pessoas Temperatura da câmara, em C Calor cedido pela iluminação Calor equivalente por pessoa, em kj/h , , , , , , ,05 As lâmpadas da câmara também se caracterizam como uma carga térmica que deve ser removida pelo sistema de refrigeração. Q 5 = P. n i. 3,6 Onde: Q5 = Calor emitido pela iluminação, kj/24h P = Potência das lâmpadas, W ni = Número de horas de funcionamento da iluminação, h/24h Calor cedido pelos motores Os motores dos ventiladores, dos transportadores motorizados dissipam calor. a. Quando o motor estiver trabalhando dentro da câmara frigorífica: Q 6 = P. n m. 3,6 η b. Quando o motor estiver trabalhando fora da câmara frigorífica: Q 6 = P. n m. 3,6 c. Quando o motor estiver trabalhando dentro da câmara frigorífica, porém dissipando calor fora da mesma: Q 6 = P. n m. (1 η). 3,6 η Onde: Q6 = Calor emitido pelos motores, em kj/24h; P = Potência dos motores, em W; nm = Número de horas de funcionamento do motor, em h/24h; η = Rendimento aproximado do motor (Tab. 9). Tabela 9: Rendimento dos motores Potência do motor (W) η < 368 0, a , a ,85 9

11 Carga térmica total O Cálculo da carga térmica é feito normalmente para 24 horas, no entanto, o equipamento de refrigeração não deve funcionar 24 horas por dia a fim de permitir a manutenção e o descongelamento diário do evaporador. O gelo formado tende a isolar a serpentina evaporadora reduzindo sua capacidade de refrigeração. Assim sendo, a carga térmica deve ser distribuída ao longo de um número de horas menor, representando o tempo de funcionamento diário do equipamento que varia de 16 a 20h/dia. Nestas condições podemos calcular a carga térmica total da instalação frigorífica somando-se Q1 a Q6 obtendo-se a carga térmica diária em kj/24horas, que dividida pelo tempo de funcionamento diário do equipamento fornece a carga térmica em kw. Este resultado permitirá a escolha adequada dos equipamentos para a referida instalação frigorífica. ( n=6 n=1 Q n ) Q t = tempo de funcionamento diário em segundos [kw] É possível, ainda, prever um acréscimo de até 10% para segurança, na hora da escolha do sistema. Exemplo errados: 10

12 Exemplo de cálculo Determinar o tamanho de uma câmara para preservação de laranjas como também a sua carga térmica para as seguintes condições: a. Condições externas: TBS = 29 C, φ = 60%; b. Iluminação: Fluorescente especial p/ baixas temperaturas 5 W/m 2 (8h/24h) c. Tempo de funcionamento diário da máquina de refrigeração: 20h/24h d. Pessoas: 2 pessoas trabalhando 8h/dia. e. Motores internos: 1000 W, funcionamento 18h/24h. f. Carga total do produto:5000kg g. Pesos: 22,65kg/caixa de madeira cheias onde cada caixa pesa 2,72kg h. Condições internas (temperatura de estocagem e umidade relativa): consultar tabela 8 i. Movimentação diária: 200 caixas/24h j. Isolante utilizado: placas de poliuretano com 50mm de espessura k. Temperatura de entrada do produto: 28 C Solução Cálculo do volume da câmara: Pela tabela 3 frutas em caixa possui 400kg/m 3 então para 5000kg de laranjas temos: 12,5m 3 Adotando um pé direito de 3m, a área será: A = V h = 12,5 3 = 4,166m 2 Adotando-se um comprimento de 2,5m a largura L será: L = 4,166 2,5 = 1,66m Adotando-se folgas de 1m nas dimensões do comprimento e largura teremos as seguintes medidas mínimas da câmara: Medidas da câmara : 3,5x2,66x3m = 28m 3 Cálculo da carga térmica Calor transmitido através das paredes Q 1 = 86,4. A. U [ kj 24h ] 11

13 A = 2 x (3,5m x 2,66m) + 2 x (3,5m x 3m) + 2 x (2,66m x 3m) = 55,5m² Fator U tabela 4: Para laranjas tabela 7 a temperatura de armazenamento é 0 a 1, escolhe-se 0 C ΔT = 29 0 = 29 C U = 275kcal/m 2 C Q 1 = 86,4.55,5.275 = [ kj 24h ] Calor devido à infiltração Q 2 = V i. n. (h e h i ) Pela tabela 5 n = 17 trocas de ar/24h he = 78,64kJ/m 3 hi = 7,54kJ/m Q 2 = 28.17(78,64 7,54) = 33843,60kJ/24h Calor devido ao produto e embalagem Para temperatura de armazenamento positiva ( 0) emprega-se apenas a expressão: Q 3a = m p. c 1. (T p T c ) Q 3a = ,77. (28 0) = kJ/24h O mesmo procedimento para a embalagem: Q 3e = m e. c e. (T p T i ) Q 3e = 544.2,8. (28 0) = 42649,6kJ/24h Calor de respiração Q 3r = m a. R = ,921 = 4172kJ/24h Calor cedido por pessoas Q 4 = n. q. n p Q 4 = 2.976,92.8 = 15630,7kJ/24h Calor cedido pela iluminação Q 5 = P. n i. 3,6 Q 5 = 5W m 2. 9,31m2. 8h. 3,6 = 1340,64kJ/24h 12

14 Calor cedido pelos motores Q 6 = P. n m. 3,6 η Q 6 = ,6 = 95294kJ/24h 0,68 Carga térmica total Q t = ( n=6 n=1 Q n ) tempo de funcionamento diário [kw] Q t = ,82 20h = 97897, s = 27.10% = 30[kW] 41CV ATIVIDADE INDIVIDUAL Determinar o tamanho de uma câmara para preservação de aves congeladas como também a sua carga térmica para as seguintes condições: a. Condições externas: TBS = 30 C, φ = 80%; b. Iluminação: Fluorescente especial p/ baixas temperaturas 20 W/m 2 (8h/24h) c. Tempo de funcionamento diário da máquina de refrigeração: 18h/24h d. Pessoas: 4 pessoas trabalhando 8h/dia. e. Motores internos: 1500 W, funcionamento 8h/24h. f. Carga total do produto:10000kg g. Pesos: 20kg/caixa de papelão cheias onde cada caixa pesa 0,65kg h. Condições internas: temperatura de estocagem -29 C e umidade relativa de 90% i. Movimentação diária: 400 caixas/24h j. Temperatura de entrada do produto: 30 C k. Isolante utilizado: painel de poliuretano com 50mm de espessura l. Adotar pé direito de 4m Entregar em folha sulfite ou almaço mostrando todos os cálculos e etapas. Comparar o resultado da carga térmica com o método computacional registrando o valor encontrado e o percentual de diferença. Valores da atividade: Tamanho da câmara: 3P; Carga térmica da câmara calculado: 5P; Carga térmica da câmara computador: 2P 13

15 ATIVIDADE 2 Objetivo Calcular carga térmica em sistemas de ar condicionado de pequeno porte (ACJ ou minsplit) O cálculo de carga térmica para fins de resfriamento consiste em determinar a quantidade de calor que deverá ser retirada de um ambiente, dando-lhe condições climáticas ideais para o conforto humano. Este cálculo normalmente é realizado conforme a norma NB-5858 da ABNT, a qual prevê uma forma simplificada e com constantes já definidas para os valores a serem considerados. O preenchimento correto do formulário simplificado indicará o número de condicionadores de ar a serem utilizados no recinto. PROCEDIMENTOS Levantar as seguintes informações de uma sala onde pretende-se instalar equipamento de ar condicionado: Área do piso e do teto Área das janelas Potência total de equipamentos elétricos Potência total de lâmpadas Número máximo de pessoas 14

16 Esboce a planta da sala indicando os pontos cardeais (2P) Transfira as informações para a planilha de cálculo de carga térmica indicando o resultado encontrado em BTU/h e quantos aparelhos escolhidos. Questões a responder 1) Em posse do valor encontrado pesquise na internet dois tipos de equipamentos: ACJ e mini split levantando os preços e a potência elétrica de cada um. (2P) 2) Calcule a eficiência (COP) de cada um como sendo o valor em BTU/h (transformado para W) do modelo escolhido dividido pela potência elétrica em W. (2P) 15

17 3) Calcule a energia consumida mensal para cada aparelho supondo que em média um aparelho de ar condicionado funcione 6h por dia e cuja tarifa de energia seja de R$ 0,238/kWh. (2P) 4) Calcule o tempo de retorno (Tr) ou Payback do investimento caso decida substituir os aparelhos por um COP superior ao escolhido pela seguinte expressão (2P): Onde: Preencha a seguinte tabela: Potência (W) Consumo (kwh/ano) Preço (R$) Tarifa de energia (R$/kWh) Convencional Eficiente 16

18 ATIVIDADE 3 Objetivo Trabalhar com cartas psicrométricas para sistemas de ar condicionado INTRODUÇÃO CARTA PSICROMÉTRICA É um diagrama que permite representar graficamente as evoluções do ar úmido, cada ponto da carta representa uma combinação de ar seco e vapor d água. A carta psicrométrica é geralmente baseada na pressão atmosférica ao nível do mar que é de 101,325 kpa, pode ser usada sem correção até 300 m de altitude, constitui uma excelente ferramenta de trabalho para analisar os diversos processos para tratamento do ar. A figura ilustra a carta psicrométrica com as diversas propriedades que podem ser determinadas através do cruzamento de no mínimo duas informações conhecidas. Onde: W = umidade absoluta, kg de água/kg de ar seco h = entalpia do ar em kj/kg T bu = temperatura de bulbo úmido em ºC T bs = temperatura de bulbo seco em ºC T o = temperatura ponto de orvalho em ºC P o = ponto de orvalho V e = volume específico do ar em m 3 /kg de ar seco = umidade relativa do ar no ponto P em % 17

19 Materiais utilizados Software de carta psicrométrica. Exemplo de Construção para um ponto: 1) Uma sala situada em São Paulo possui em um determinado período do dia 25ºC de TBS e 50% de umidade relativa. Para a mistura ar-vapor, determine: a) temperatura de bulbo úmido (TBU) b) umidade absoluta c) entalpia d) temperatura de orvalho e) volume específico Construção para dois pontos: Em sistemas de ar condicionado é de fundamental importância a distribuição correta da ventilação para os critérios de conforto e saúde dos usuários. A figura representa uma distribuição típica de ventilação, onde o ar é circulado e recirculado por meio de dutos sofrendo resfriamento ou aquecimento. O ar de renovação possui uma carga térmica que é determinada por: Q Sren = m arcp ar (T externa T interna ) Q Lren = m arh lv (w externa w interna ) Onde cp ar = 1kJ/kg C h lv = 2450kJ/kg 18

20 A figura anterior representa o esquema de transferência de energia associada ao volume de controle do espaço que se deseja climatizar. Onde Q S e Q L são a parcela de calor sensível e latente respectivamente necessária para retirar do espaço e m ar, h e w são a vazão de ar em massa, a entalpia e a umidade absoluta do ar de entrada e saída respectivamente. Aplicando o balanço de massa e energia para sistema permanente na figura obtemos: E e = E s m arh 1 + Q S +Q L = m arh 2 Onde Q S + Q L + Q Sren + Q Lren = Q Total Q Total = m ar(h 2 h 1 ) Onde h é dado em kj/kg Q S e Q L correspondem a quantidade de calor extraída do cálculo de carga térmica, assim, a vazão de ar insuflado pelo fancoil pode ser determinada de forma mais completa por: m ar = Q Total / (h 2 h 1 ) em (kg/s) 19

21 ATIVIDADE INDIVIDUAL Considere uma sala em São Paulo para as seguintes condições: Condições recomendadas para a sala: TBS de 24 e UR de 60% Condições do ar externo: 30 C e 70% UR Qs = 100kW QL = 50KW Vazão de ar de renovação recomendada: 36m 3 /h por pessoa (ANSI/ASHRAE) considere 50 pessoas no ambiente DETERMINAR: a) O calor sensível de renovação (3P); b) O calor latente de renovação (3P); c) A vazão mínima do fancoil em m 3 /h (4P). Considere a seguinte expressão para a mudança de unidade de vazão: 1 v ear = vazão mássica ( kg s ) vazão volumétrica ( m3 s ) Entregar em folha sulfite ou almaço mostrando todos os cálculos e etapas. Consulte um catálogo de fabricante e escolha algum modelo que se enquadre nos valores calculados para os valores encontrados de vazão do fancoil e carga térmica total. 20