Sistemas e Componentes II

Sistemas e Componentes II Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 1

Serpentina de resfriamento e desumidificação Zona simples Serpentina de aquecimento Ventilador de insuflamento 1 2 3 4 Umidificador T U RECINTO CONDICIONADO Ventilador de retorno Ar de retorno Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 2

Sistemas de Volume de Ar Constante - Varia a temperatura da água que circula nas serpentinas (sistemas centrais) ou em sistemas de expansão direta (acionamento do compressor) - Mantém vazão de ar insuflado constante (externo + recirculação) - Necessário um fan-coil por zona, ou o uso de resistências para reaquecimento terminal nas bocas de insuflação - Pequenas reduções no consumo de energia Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 3

Zona múltiplas - Volume constante: reaquecimento terminal Serpentina de resfriamento e desumidificação 13 ºC Serpentina de aquecimento T ZONA 1 T ZONA 2 Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 4

Zona múltiplas - Volume constante: duplo duto Serpentina de aquecimento Caixa de mistura 34-45 ºC T ZONA 1 T ZONA 2 13 ºC Serpentina de resfriamento Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 5

Zona múltiplas - Volume de ar variável Serpentina de resfriamento e desumidificação 13 ºC Serpentina de aquecimento T ZONA 1 T ZONA 1 Caixas de VAV Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 6

- Mantém a temperatura de insuflação constante - Reduz a vazão de ar insuflado (externo e recirculado); - Boa técnica para controle de várias zonas; - Pequenas reduções no consumo de energia; Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 7

Caixa de VAV Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 8

Sistemas Ar-Água Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 9

Torre de resfriamento ou condensadores a ar Ar de retorno Ar externo Ar de retorno Ar externo Ar de retorno Ar externo 28 a 29ºC 35 a 36ºC CHILLER 5 a 7ºC 12 a 13ºC Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 10

Sistema de distribuição de água Dois tubos - Alimentação de serpentinas simples - Não permite aquecimento e resfriamento simultâneo de zonas distintas Quatro tubos - Alimentação de serpentinas dupla (aquecimento e resfriamento) - Permite aquecimento e resfriamento simultâneo de zonas distintas Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 11

Sistema de 4 tubos Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 12

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- Necessidade de rejeição de calor para o meio externo - Processo combinado de transferência de calor e massa - Possibilidade de manter temperaturas de condensação mais baixo que no processo de resfriamento a ar Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 14

Dois processos ocorrem simultaneamente: 1) Resfriamento: redução da temperatura da água 2) Aproximação: modificação da temperatura de bulbo úmido do ar Combinação dos processo fornece o potencial entálpico da torre q h c da ( h c i h) pu Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 17

Torre de resfriamento de contrafluxo - Fluxo de água descendente e fluxo de ar ascendente Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 18

dq Gdh ar L*4,19 kj kg *K *dt dq h c C da p h i h ar 4,19* T T e s h i dt h ar A h c C da 0 p h c C A p Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 19

Inclinação da linha de operação do ar = 4,19 L/G Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 20

- Integração por passos para definir estado final da água e do ar 1 4,19*L* T h h C i ar p m h c A - Fabricantes utilizam NUT (número de unidades de transferência ) para o termo h c A/C p - Variações de temperatura típicos : 5 a 7 ºC Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 21

Torre de resfriamento de fluxo cruzado Perfil menor : mais interessante do ponto de vista arquitetônico Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 23

Condensadores e resfriadores evaporativos - Combina função de torre de resfriamento e condensador de refrigeração Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 24

Processo de transferência de calor e massa: 1) Condensação do vapor de refrigerante no interior dos tubos 2) Condução através das paredes dos tubos 3) Convecção e condução no filme de água que recobre os tubos 4) Troca de calor e massa na superfície molhada com os o fluxo de ar Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 25

Torre de resfriamento X condensador evaporativo - Ambos permitem temperatura de condensação mais baixas - Torre e condensador: custo de manutenção maior que o condensador a ar (tratamento de água) - Problemas de congelamento da água - Uso mais recomendado em sistemas de grande porte para condicionamento de ar - Condensador evaporativo é mais comum no setor de refrigeração industrial. Nas épocas frias, o condensador trabalha seco Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 27

Sistema de Absorção Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 28

Coeficiente de Eficiência (CDE) CDE = Taxa de refrigeração Taxa de adição de calor = Taxa de refrigeração Trabalho Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 30

Energia na forma de trabalho tem maior valor agregado que na forma de calor CDE 0,6 3,0 Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 31

Ciclo de potência q gerador W T s T s T a Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 32

Ciclo de refrigeração q evaporador W T r T r T a Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 33

CDE q evaporador T r T s T a q gerador T s T a T r T s ou T r CDE T a CDE Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 34

Princípio de funcionamento Variação da concentração de solução salina: LiBr (brometo de lítio) e água Na presença de vapor d água: a solução absorve o vapor diminuindo a sua concentração Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 35

Ciclo de absorção com trocador de calor Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 36

Configuração de uma unidade ideal Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 37

Configuração de uma unidade ideal Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 38

Cristalização Deve-se evitar entrar na condição de cristalização pois isto bloquearia o escoamento no sistema, interrompendo a operação do ciclo Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 39

Controle de capacidade Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 40

Controle de capacidade Redução da vazão no ponto 1 Redução da temperatura do gerador Aumento da temperatura de condensação Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 41

Redução da vazão no ponto 1 Exemplo : redução da vazão de 0,6 kg/s para 0,4 kg/s (30%) Redução de 30% na vazão no condensador e no evaporador - Válido se as concentrações permaneçam constantes - Método mais usual em instalações comerciais - Pode ser combinada com redução da temperatura do gerador ou da temperatura de condensação para evitar possível cristalização Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 42

Redução da temperatura do gerador 1) Estrangulamento do vapor entrando no gerador 2) Redução da vazão de água quente Depende da fonte de calor do gerador Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 43

Redução da temperatura do gerador Redução na vazão de refrigeração Redução na Temperatura de condensação (mantidas a vazão e temperatura da água de resfriamento do condensador Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 44

Aumento da temperatura de condensação Aumento da temperatura da água de resfriamento do condensador Efeito semelhante conseguido com a redução da temperatura do gerador Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 45

Sistema de duplo efeito Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 46

Sistema de duplo efeito - Incorporação de um segundo gerador: uso do vapor d água condensada no gerador I - Três níveis de pressão em cada vaso - Operação com CDE maior que o simples estágio Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 47

Combinação do Sistema de Compressão com o de Absorção Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 48

Sistema Água (H 2 O) e Amônia (NH 3 ) Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 49

Comparação de sistemas com Amônia (NH 3 ) e Brometo de Lítio (LiBr) H 2 O-NH 3 H 2 O-Libr CDE Temperatura de evaporação 0,5 a 0,8 0,5 a 0,8 < 0ºC > 3ºC Componentes extras SIM NÃO Pressão de operação > P atmosférica < P atmosférica (infiltrações indesejáveis purga periódica Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 50

Aplicações em refrigeradores domésticos(querosene) e instalações industrias Aumento do custo da energia Calor rejeitado a baixa temperatura pode se aproveitado Combinação de sistema de absorção com cogeração e/ou compressão a vapor podem ser bastante atrativas do ponto de vista técnico e econômico Alberto Hernandez Neto -Direitos autorais reservados - É proibida a reprodução deste material sem a autorização expressa do autor 51