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Ar Condicionado e Refrigeração

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CAPÍTULO 1 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS.................................................................................................................1
1.1 – Introdução .................................................................................................................................................................1
1.2 – Definições .................................................................................................................................................................1
1.3 – Propriedades Termodinâmicas de uma Substância ....................................................................................................3
1.4 – Equações de Estado...................................................................................................................................................4
1.5 – Tabelas de Propriedades Termodinâmicas dos Fluidos Frigoríficos..........................................................................5
1.6 – Diagramas de MOLLIER para Fluidos Refrigerantes.................................................................................................6
1.7 – Primeira Lei da Termodinâmica................................................................................................................................8
1.8 – Transferência de Calor. ...........................................................................................................................................10
1.8.1 – Transferência de calor por condução. ................................................................................................................11
1.8.2 – Transferência de calor por convecção................................................................................................................12
1.8.3 – Transferência de calor por radiação...................................................................................................................13
1.8.4 – Analogia entre fluxo de calor e elétrico. ............................................................................................................14
1.8.5 – Coeficiente global de transferência de calor. .....................................................................................................15
1.8.6 – Diferença de temperatura média logarítmica .....................................................................................................16
CAPÍTULO 2 – CICLOS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR.........................................................19
2.1 – Introdução ...............................................................................................................................................................19
2.2 – Ciclo Teórico de Refrigeração por Compressão de Vapor.......................................................................................20
2.3 – Ciclo Real de Compressão de Vapor........................................................................................................................21
2.4 – Balanço de Energia para o Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor .........................................................22
2.4.1 – Capacidade frigorífica.......................................................................................................................................23
2.4.2 – Potência teórica de compressão .........................................................................................................................23
2.4.3 – Calor rejeitado no condensador .........................................................................................................................24
2.4.4 – Dispositivo de expansão ...................................................................................................................................25
2.4.5 – Coeficiente de performance do ciclo .................................................................................................................25
2.5 – Parâmetros que Influenciam o COP do Ciclo de Refrigeração ................................................................................26
2.5.1 – Influência da temperatura de evaporação no COP do ciclo teórico ...................................................................26
2.5.2 – Influência da temperatura de condensação no COP do ciclo teórico.................................................................27
2.5.3 – Influência do sub-resfriamento do líquido no COP do ciclo teórico..................................................................28
2.5.4 – Influência do superaquecimento útil no COP do ciclo teórico...........................................................................29
CAPÍTULO 3 – COMPONENTES DOS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO .....................................................................32
3.1 – Compressores..........................................................................................................................................................32
3.1.1 – Introdução.........................................................................................................................................................32
3.1.2 – Compressores Alternativos ...............................................................................................................................33
3.1.3 – Compressor parafuso ........................................................................................................................................43
3.1.4 – Compressor de palhetas ....................................................................................................................................44
3.1.5 – Compressores centrífugos.................................................................................................................................46
3.1.6 – Controle de capacidade.....................................................................................................................................48
3.1.7 – Compressores Scroll .........................................................................................................................................48
3.2 Seleção do Compressor ..............................................................................................................................................51
3.3 – Condensadores ........................................................................................................................................................54
3.3.1 – Capacidade dos Condensadores........................................................................................................................54
3.3.2 – Características dos Condensadores ....................................................................................................................58
3.3.3 – Comparação entre os tipos de condensadores....................................................................................................
3.4 – Evaporadores...........................................................................................................................................................68
3.4.1 – Capacidade dos Evaporadores. ..........................................................................................................................68
3.4.2 – Classificação dos Evaporadores Quanto ao Sistema de Alimentação................................................................70
3.4.3 – Classificação dos Evaporadores Quanto ao Fluído a Resfriar. ..........................................................................72
3.5 – Dispositivos de Expansão. ......................................................................................................................................81
3.5.1 – Válvula de Expansão Termostática...................................................................................................................81
3.5.2 – Válvulas de Expansão Eletrônicas .....................................................................................................................87
3.5.3 – Válvulas de Bóia...............................................................................................................................................89
3.5.4 – Válvula de Expansão de Pressão Constante.......................................................................................................90
3.5.5 – Tubos Capilares. ...............................................................................................................................................91
3.6 – Torre de Resfriamento.............................................................................................................................................94
3.6.1 – Introdução.........................................................................................................................................................94
3.6.2 – Tipos de Torres de Resfriamento......................................................................................................................94
3.6.3 – Torres atmosféricas...........................................................................................................................................96
3.6.4 – Torres de Tiragem Mecânica .............................................................................................................................97
3.6.5 – Descrição dos sistemas vinculados a utilização de energia................................................................................99
3.7 – Acessórios .............................................................................................................................................................107
3.7.1 – Pressostatos.....................................................................................................................................................107
3.7.2 – Termostatos ....................................................................................................................................................107
3.7.3 – Filtros e Secadores..........................................................................................................................................108
3.7.4 – Separadores de óleo ........................................................................................................................................108
3.7.5 – Válvulas Solenóide .........................................................................................................................................109
3.7.6 – Visores de Líquido..........................................................................................................................................110
3.7.7 – Reservatórios de Líquidos ...............................................................................................................................111
3.8 − Fluidos Refrigerantes............................................................................................................................................111
3.8.1 − Propriedades físicas ........................................................................................................................................121
3.8.2 − Características de desempenho dos refrigerantes no ciclo de compressão a vapor..........................................122
3.8.3 − Aspectos relacionados à segurança na utilização e manuseio de refrigerantes................................................124
3.8.4 − Compatibilidade com materiais .......................................................................................................................126
3.8.5 − Interação com o óleo lubrificante ....................................................................................................................126
3.8.6 − Comparação entre amônia e refrigerantes halogenados...................................................................................128
3.8.7 − Conversões e Substituições .............................................................................................................................129
3.9 – Isolantes Térmicos ................................................................................................................................................131
3.9.1 – Principais Materiais Isolantes ..........................................................................................................................131
3.9.2 – Condutividade térmica dos isolantes. ..............................................................................................................134
3.9.3 – Resistência à Umidade....................................................................................................................................137
CAPÍTULO 4 – SISTEMAS MULTIPRESSÃO .................................................................................................................141
4.1 – Introdução .............................................................................................................................................................141
4.1.1 – Vantagens do sistema multipressão .................................................................................................................142
4.2 – Separador de Líquido ............................................................................................................................................143
4.3 – Separador-Resfriador de Líquido ...........................................................................................................................143
4.4 – Resfriamento Entre Estágios .................................................................................................................................144
4.5 – Ciclos de Compressão de Vapor Multipressão.......................................................................................................145
4.6 – Balanço de Energia Para o Sistema Multipressão ..................................................................................................147
4.6.1 – Balanço de massa e energia para o separador de líquido de baixa...................................................................149
4.6.2 – Balanço de massa e energia para o separador de líquido de alta......................................................................150
4.6.3 – Balanço de energia para os compressores........................................................................................................152
4.7 – Alguns Exemplos de Sistemas Frigoríficos............................................................................................................153
CAPÍTULO 5 – REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO DE VAPOR.................................................................................158
5.1 – Introdução .............................................................................................................................................................158
5.2 – Ciclo de Absorção.................................................................................................................................................159
CAPÍTULO 6 – CARGA TÉRMICA..................................................................................................................................161
6.1 – Introdução. ............................................................................................................................................................161
6.2 – Condições Externas de Projeto..............................................................................................................................161
6.3 – Condições Internas de Projeto...............................................................................................................................161
6.4 – Carga Térmica Devido à Transmissão de Calor.....................................................................................................162
6.5 – Carga Térmica Devido aos Produtos......................................................................................................................165
6.6 – Carga Térmica Devido à Infiltração de Ar Externo. ..............................................................................................166
6.7 – Cargas Diversas.....................................................................................................................................................167
6.8 – Carga Térmica Devido aos Motores dos Ventiladores...........................................................................................168
6.9 – Capacidade Frigorífica do Compressor..................................................................................................................169
CAPÍTULO 7 – TESTES E MANUTENÇÃO EM CIRCUITOS FRIGORÍFICOS............................................................171
7.1 – Testes de Vazamentos de Refrigerantes.................................................................................................................171
7.2 – Testes de umidade no circuito...............................................................................................................................172
7.3 – Evacuação do sistema ...........................................................................................................................................173
7.4 – Carga de óleo ........................................................................................................................................................175
7.5 – Carga de refrigerante.............................................................................................................................................176
7.6 – Medição das pressões de sucção e descarga...........................................................................................................177
7.7 – Válvulas de expansão............................................................................................................................................178
7.8 – Superaquecimento.................................................................................................................................................179
7.9 – Subresfriamento ....................................................................................................................................................179
7.10 – Filtro secador.......................................................................................................................................................180
7.11 – Recolhimento do refrigerante ("Pump down").....................................................................................................181
7.12 – Limpeza de circuitos frigoríficos .........................................................................................................................182
7.13 – Nível de óleo .......................................................................................................................................................186
7.14 – Substituição de óleo ............................................................................................................................................186
CAPÍTULO 8 – CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO............................................188
8.1 Recomendações Gerais ............................................................................................................................................189
8.2 – Analisando a Carga Térmica do Sistema ...............................................................................................................191
8.2.1 – Minimizando a carga térmica de câmaras frigoríficas. ....................................................................................191
8.3 – Aspectos Relacionados Com a Seleção do Sistema ...............................................................................................193
8.3.1 – Subresfriamento..............................................................................................................................................194
8.3.2 – Superaquecimento...........................................................................................................................................195
8.4 – Elevação de temperaturas (diferencial fundamental de temperaturas) ...................................................................196
8.4.1 – Seleção do Evaporador ...................................................................................................................................196
8.4.2 – Seleção do Condensador.................................................................................................................................197
8.5 – Degelo...................................................................................................................................................................198
8.6 – Sistemas Anticondensação Superficial...................................................................................................................199
8.7 – Controle da Pressão de Condensação....................................................................................................................199
8.8 − Avaliações Quantitativas ......................................................................................................................................200
8.8.1 − Perda Devido ao Nível Inadequado de Temperatura (Pt).................................................................................200
8.8.2 − Perda Devido ao Tipo Inadequado de Iluminação (Pil)....................................................................................201
8.8.3 − Perda Devido a Inexistência de Termostato ou Pressostato (Pit) .....................................................................201
8.8.4 − Perda Devido a Incidência Direta de Raios Solares e Isolamento Deficiente (Pirr) .........................................202
8.8.5 − Perda por vedação precária das portas e cortinas (Pved) ...................................................................................203
8.9 − Avaliações Qualitativas ........................................................................................................................................203
8.10 − Exemplo de Cálculo – 1......................................................................................................................................206
8.11 – Exemplo de cálculo – 2.......................................................................................................................................211
8.11.1 – Dados da Instalação: .....................................................................................................................................211
8.11.2 – Melhorias possíveis.......................................................................................................................................213












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