Instituto Politécnico de Tomar Escola Superior de Tecnologia de Abrantes Curso Licenciatura em Engenharia Mecânica Ano Lectivo 2008/2009 Ficha da Unidade Curricular Unidade Curricular Climatização e Refrigeração Área Científica Tecnologias Energéticas e Fluidos Classificação curricular Opção I Semestre Curricular 5º Créditos ECTS Horas de trabalho do aluno Carga horária das sessões de ensino Natureza Colectiva (NC) Orientação Tutorial (OT) 5,5 148,5 15T+30TP+15PL 3,5 Docentes Categoria Responsável Flávio Chaves Assistente 2º Triénio Teóricas Flávio Chaves Assistente 2º Triénio Teórico-Práticas Flávio Chaves Assistente 2º Triénio Prático-Laboratorial Flávio Chaves Assistente 2º Triénio Objectivos Nesta disciplina pretende-se transmitir aos alunos os fundamentos da Climatização e da Refrigeração. Classificação dos sistemas de climatização, psicrometria, difusão de ar em espaços interiores, ventilação. Desenvolvem-se conceitos termodinâmicos associados às misturas ar-vapor de água e suas transformações, como também os conceitos associados aos ciclos de refrigeração. Dá-se especial atenção aos equipamentos e sistemas utilizados nesta área, os seus princípios de funcionamento e a adequação da sua utilização. Aplicações do frio. Sistema de compressão de vapor. Fluidos frigorigéneos. Equipamentos de uma instalação frigorífica por compressão de vapor - compressores, evaporadores, condensadores, tubagem, bombas reservatórios. Sistemas de compressão múltipla de vapor. Cálculo de cargas térmicas. Elementos para projecto de uma instalação frigorífica. Metodologia do RCCTE e RSECE. Programa Previsto CLIMATIZAÇÃO 1. PSICROMETRIA (16h NC) 1.1 AR SECO E AR ATMOSFÉRICO 1.2 HUMIDADE ABSOLUTA E RELATIVA 1.3 TEMPERATURA DE ORVALHO 1.4TEMPERATURA DE SATURAÇÃO ADIABÁTICA E TEMPERATURA DE BOLBO HÚMIDO 1.5 CARTA PSICROMÉTRICA 1.6 PROCESSOS DE CONDICIONAMENTO DE AR Ficha de Climatização e Refrigeração 1/5
2. CONFORTO TÉRMICO E ACÇÕES CLIMÁTICAS EM EDIFÍCIOS (4h NC) 2.1 NOÇÃO DE CONFORTO TERMO-HIGROMÉTRICO 2.2 CRITÉRIOS PARA O ESTABELECIMENTO DE CONDIÇÕES DE CONFORTO 2.3 EXIGÊNCIAS (REQUISITOS) DE CONFORTO TÉRMICO 2.4 ACÇÕES CLIMÁTICAS 3. CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO EM EDIFÍCIOS (4h NC) 3.1 PREVISÃO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO: DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSMISSÃO DE CALOR 3.2 BALANÇO TÉRMICO: ISOLAMENTO TÉRMICO E INÉRCIA TÉRMICA 3.3 MÉTODOS SIMPLIFICADOS DE CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO 4. COMPORTAMENTO TÉRMICO DE EDIFÍCIOS: EXIGÊNCIAS REGULAMENTARES (3h NC) 4.1 ANÁLISE DE CASOS: APLICAÇÃO DO RCCTE 5. SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO DE EDIFÍCIOS (1h NC) 5.1. SISTEMAS DE AVAC 5.1.1. Sistemas Tudo Ar 5.1.2. Sistemas Tudo Água 5.1.3. Sistemas Água-Ar 5.1.4. Sistemas com Expansão Directa dum Fluído Refrigerante 5.2 ESTIMATIVA DO NÚMERO DE PESSOAS POR RECINTO 6. DIMENSIONAMENTO DE CONDUTAS PARA AR CONDICIONADO (6h NC) 6.1 CONDUTAS DE CHAPAS METÁLICAS 6.2 MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO DE CONDUTAS 6.2.1 Método de perda de carga constante 6.2.2 Método de recuperação estática 6.2.3 Comparação do método de recuperação estática com o de perda de carga constante 6.2.4 Introdução ao software CADVENT REFRIGERAÇÃO 1. TEORIA DA REFRIGERAÇÃO (0,5h NC) CONCEITOS PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DAS MÁQUINAS FRIGORÍFICAS PARÂMETROS DE FUNCIONAMENTO 2. CICLOS DE REFRIGERAÇÃO (10h NC) CICLO TEÓRICO (CICLO DE CARNOT) CICLO DE COMPRESSÃO DE VAPOR STANDARD CICLO REAL CICLO DE REFRIGERAÇÃO EM INSTALAÇÕES COM MAIS DO QUE UM ANDAR DE PRESSÃO E COM MÚLTIPLOS EVAPORADORES 3. REFRIGERANTES (0,5h NC) PROPRIEDADES GERAIS DOS REFRIGERANTES EFEITOS NA PERFORMANCE DE UM CICLO DE REFRIGERAÇÃO REFRIGERANTES R22, R134A E R407C; OUTROS REFRIGERANTES SEGURANÇA E IMPACTO NO MEIO AMBIENTE HUMIDADE NAS INSTALAÇÕES SECAGEM EM ESTUFA E SECAGEM POR VAZIO AFINIDADE ÓLEO/REFRIGERANTE 4. ESTUDO DOS PRINCIPAIS COMPONENTES DAS INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS (0,5h NC) COMPRESSORES EVAPORADORES CONDENSADORES REDES DE FLUIDOS FRIGORIGÉNEOS INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE POTÊNCIA CIRCUITOS DE COMANDO E CONTROLO PRINCIPAIS AVARIAS NAS INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS 5. CÁLCULO DE INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS (14h NC) CARGA TOTAL DE REFRIGERAÇÃO PERDAS OBTENÇÃO DA CARGA TOTAL Ficha de Climatização e Refrigeração 2/5
SISTEMAS DE AR CONDICIONADO PRODUTOS PERECÍVEIS E SUA CONSERVAÇÃO PELO FRIO OUTRAS APLICAÇÕES DO FRIO CÁLCULO DE UMA CÂMARA FRIGORÍFICA 6. MONTAGEM DE INSTALAÇÕES FRIGORÍFICAS (0,5h NC) ACESSÓRIOS DAS INSTALAÇÕES MONTAGEM DE UMA INSTALAÇÃO PRECAUÇÕES ELEMENTARES OPERAÇÕES DE ENSAIO E DE LIGAÇÃO PARA FUNCIONAMENTO ARRANQUE E REGULAÇÃO Bibliografia Fundamental: Chaves, F., Sebenta de Climatização e Refrigeração, Escola Superior de Tecnologia de Abrantes, 2003. Pereira, N., Sebenta de Climatização I, Escola Superior de Tecnologia de Setúbal, 1998. Creus, J. Alarcon, Tratado Prático de Refrigeração Automática, Dinalivro, Lisboa. Stocker, W. F., Industrial Refrigeration Handbook, McGraw-Hill, 1998.Piedade, A., Rodrigues, A., Roriz, L., Climatização em edifícios envolvente e comportamento térmico, Edições Orion, 2000. Çengel, Y. A., Boles, Michael A., Termodinâmica, 3 rd Ed.; McGraw-Hill 2000. Wang, S. K., HandBook of Air Conditioning and Refrigeration, 2 nd Edition, McGraw- Hill, 2001. Apoio: Novais, J., Ar Comprimido Industrial, Fundação Calouste Gulbenkian, 1995. Miranda, A. L., Aire Acondicionado, Ceac, 1997. Bell Jr., A. A., HVAC Equations, Data, and Rules of Thumb, McGraw-Hill, 2000. Webgrafia Critérios de Avaliação A avaliação de conhecimentos na disciplina de Climatização e Refrigeração está dividida em duas partes distintas, sendo obrigatória a sua realização para aproveitamento na disciplina: Avaliação Final 1. Será realizada 1 (uma) prova escrita (PE) de avaliação de conhecimentos (frequência). Nota mínima de 9,5 valores (numa escala de 0 a 20 valores). Os alunos que cheguem ao fim do semestre sem aproveitamento na prova escrita terão a oportunidade de serem avaliados numa prova de avaliação final (exame). Igual critério se aplicará para a época de recurso. 2. Realização de Trabalhos práticos/experiências laboratoriais (Trab), com elaboração de relatório final e apresentação oral. A nota final de avaliação de conhecimentos na disciplina será calculada de acordo com o seguinte critério: Prova escrita 60% Trabalhos 40% Existente na Biblioteca da E.S.T.A. Ficha de Climatização e Refrigeração 3/5
NF = 0,60.PE + 0,40.Trab A classificação final poderá ser afectada por uma informação pessoal, logo subjectiva, do Professor com base nas impressões que forem recolhidas durante o período lectivo. Será usada uma escala percentual de zero a cem, e depois convertida para o sistema adoptado pela Escola. Trabalhos Práticos Os alunos irão realizar 5 trabalhos, que poderão ser realizados individualmente, ou, no máximo por grupos de 2 alunos (não serão permitidas 2 escolhas iguais, com excepção dos grupos pré-definidos): Tema 1: Aplicação do RCCTE a uma habitação. Será apresentado aos alunos uma planta de habitação, onde constem os materiais de construção aplicados e a localização geográfica. Com base no RCCTE e no cálculo da inércia térmica do edifício deverão verificar se o mesmo respeita o regulamento. E caso não o faça deverão propor medidas correctivas. Tema 2: Medições Experimentais a) Análise de um circuito de ar condicionado Com base em medições de temperaturas, os alunos deverão: fazer um esboço ilustrativo do ciclo de arrefecimento; determinar o caudal mássico, a capacidade de refrigeração, a potência de compressão e a capacidade de rejeição de calor do condensador; caracterizar o fluido refrigerante (R22) nos diversos locais do equipamento. Os dados de entrada a medir são: Temperatura de saída do evaporador e do condensador, Temperatura de entrada no condensador (medida, mas que deve ser verificada). As características gerais do equipamento encontram-se na placa de identificação. b) Caracterização do conforto térmico em espaços interiores Determinação dos índices PMV e PPD e especificação das condições de conforto térmico. Caracterização das condições de desconforto térmico localizado. Avaliação do Stress térmico e determinação da produção de calor de um indivíduo. Este trabalho poderá ter outras áreas de interesse, e logo, outros parâmetros de análise, mediante o local de análise escolhido. c) Caracterização da Qualidade do ar interior (QAI) Determinação dos níveis de CO 2 no interior de uma sala de aulas, e avaliação do caudal de infiltrações. Tema 3: Dimensionamento de condutas ou Elaboração/Aplicação de Ferramentas de cálculo Os alunos perante um exemplo de projecto deverão elaborar o dimensionamento das condutas de ventilação (insuflação e extracção). a) Folha de cálculo para câmaras frigoríficas determinação da carga de refrigeração. b) Folha de cálculo e representação do diagrama psicrométrico. c) Folha de cálculo do Conforto Térmico (aplicações diferenciadas) d) Folha de cálculo da carga de aquecimento / arrefecimento. Ficha de Climatização e Refrigeração 4/5
e) Folha de cálculo da carga térmica de insolação. f) Folha de cálculo da perda de carga em tubagens de ventilação. g) Folha de cálculo de aquecimento central piso radiante. h) Simulação da distribuição de ar no interior de uma sala; câmara frigorífica; secador de madeira; camião frigorífico. i) Folha de cálculo do RCCTE Cronograma dos trabalhos Acção: Semana: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Escolha dos Trabalhos a) Entrega do 1º Trabalho b) Entrega dos restantes Trabalhos c) a) 1 de Outubro de 2008 b) 12 de Novembro de 2008 c) 17 de Dezembro de 2008 A atribuição da classificação dos trabalhos será realizada simultaneamente com a nota da frequência. Todos os trabalhos serão entregues com relatório em formato de papel e em formato digital. Os alunos terão que apresentar oralmente todos os trabalhos realizados. Observações Estratégias pedagógicas adoptadas e sistemas de informação utilizados: Aulas teóricas Serão apresentados os conceitos teóricos da matéria a leccionar recorrendo ao retro-projector e à projecção de diapositivos. E serão resolvidos exemplos de exercícios de aplicação no quadro da sala de aulas. Aulas teórico-práticas Serão resolvidos exemplos de exercícios de aplicação prática no quadro da sala de aulas. Aulas práticas-laboratoriais Serão acompanhados os trabalhos práticos propostos aos alunos e sempre que necessário, serão realizadas experiências laboratoriais. Mecanismos de apoio e acompanhamento dos alunos: Os alunos poderão também aceder a informações diversas através da página do docente na internet. Horário de Orientação Tutorial Dia Horário Local 4ª feira 11h00-12h00 Gab. 4 DEM/ESTA Ficha de Climatização e Refrigeração 5/5