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AR CONDICIONADO

1 AR CONDICIONADO Processo de tratamento do ar de maneira a controlar simultaneamente a qualidade(pureza), distribuio, velocidade, temperatura e umidade do ar para o ambiente tratado.

2 AR CONDICIONADO PARA CONFORTO.O conforto trmico ou as relaes entre o ambiente e os seres humanos tm sido percebidos, avaliados e at pesquisados. O conforto trmico ou a sensao de bem estar influenciado diretamente pela : a) condies ambientais ( temperatura; umidade relativa do ar, movimento do ar )

b) tipo de roupa;

A temperatura corporal est entre 36 e 37C . Abaixo destes valores mecanismos de termo-regulao so acionados como a vaso-constrio, arrepios e aumento da taxa metablica na tentativa de se elevar a temperatura corporal.

Acima desses valores o mecanismo de termo regulao, diminui a temperatura corporal por processos como a vasodilatao (os capilares aproximam-se da superfcie cutnea, havendo uma transferncia de energia para o exterior) e a produo de suor , que evapora e diminui a temperatura ao nvel da pele.

O corpo humano gera 58,2 Watts/m2 de superficie corporal em condies de repouso. Uma pessoa adulta tem em mdia 1,8 m2 de superficie corporal o que resulta em aproximadamente 105 Watts. Essa energia tambm responsvel por manter aquecido o corpo humano. Contudo o excesso precisa ser transferido para outro meio para manter a temperatura corporal em equilibrio. Para que isso possa acontecer a temperatura desse outro meio deve ser menor para permitir o fluxo de energia.

3 RELEMBRANDO CONCEITOS DE FSICA

Condensao processo de transformao de uma substancia do estado gasoso para o estado liquido. O processo de condensao acompanhado de liberao de energia trmica pelo fludo que para condensar entrega energia ao meio . As variaes de temperatura e presso juntas ou separadamente causam a condensao. Exemplo: um copo com gua gelada ( 5C p. ex. ) em um ambiente a 25C fica suado por fora pois a umidade do ar condensa formando gotculas. Ao mesmo tempo a temperatura da gua no interior do copo comea a aumentar pois recebeu energia da condensao da gua alm da troca de calor com o ar .

Evaporao processo de transformao de uma substancia do estado liquido para o estado gasoso. O processo de evaporao acompanhado de consumo de energia trmica ou seja a substancia para evaporar absorve energia trmica do meio. As variaes de temperatura e presso juntas ou separadamente causam a evaporao.

4 CONDIES AMBIENTAIS DE CONFORTO.

Temperatura: o fator de maior influencia para que um ambiente possa estar dentro dos padres de conforto aceito pelas normas vigentes. Contudo um conceito subjetivo pois h variaes entre as percepes de bem estar de cada individuo.

Umidade: A quantidade de gua dissolvida no ar denominada Umidade Relativa (UR), ir determinar a capacidade do ar de absorver a umidade gerada pelo suor. Se a UR for alta o suor no evapora to facilmente causando desconforto pois o corpo comea a ficar molhado impregnando roupas e causando odores.

Movimento do ar: A velocidade do ar no entorno do individuo pode causar desconforto se estiver acima dos limites aceitveis influenciando diretamente nas trocas de calor. Um fluxo de ar diretamente sobre uma parte do corpo causa desconforto pela diferena de temperatura imposta ao individuo

Qualidade do ar : Ar uma mistura de gases onde predominam o Nitrogenio (78%), Oxigenio (20,9%), outros gases (1,1% - CO2-Argonio-Nenio-) e vapor de gua.A quantidade de vapor de gua depende da presso e temperatura. Em condies normais de presso e temperatura h aproximadamente 4% de vapor de gua no ar. A qualidade do ar pode ser alterada por contaminantes slidos, gasosos ou pela variao na quantidade dos gases que compem o ar natural. Por exemplo em uma sala fechada ocupada por pessoas sem renovao de ar a quantidade de CO2 aumentar tornando-se um contaminante do ar .

5 CARGA TRMICA

Definio: a quantidade de calor a ser retirada ou fornecida ao ar para manter o ambiente nas condies desejadas. A carga trmica composta pelas carga trmica gerada dentro do ambiente tratado e a carga trmica externa gerada pela diferena de temperatura interna e externa e a insolao que incide sobre as paredes e janelas.

Unidades de calor usadas - Kcal / hora - Kwatts ( SI ) - TR ( toneladas de refrigerao ) - Btu / hora

EQUIPAMENTOS PARA CONDICIONAMENTO DO AR

Anexos

1 - Composio do Ar Seco em volume porcentual: - Nitrogenio78,084- Oxigenio20,9476 - Argnio0,934- CO20,0314- Nenio0,001818- Hlio0,000524- Metano0,0002- SO20 a 0,0001- Hidrognio0,00005- Kriptnio, Xenonio, Ozona0,0002

2 Definio das unidades de medida

kcal / hora k = prefixo que representa 1000 unidades

TR Tonelada de refrigerao

3 Tratamento do ar4 Equipamentos para condicionamento do ar - ACJ- Split- Self-Multi Split-Fancoil- Filtros- renovao de ar 5 Renovao de ar 6 Equipamentos 7 Carga trmica8 -

Qual o princpio de funcionamento de um Ar Condicionado? Os Sistemas de condicionamento de ar possuem quatro componentes bsicos:1. Compressor 2. Condensador 3. Evaporador 4. Motor ventilador Principio de FuncionamentoTroca de calor por diferena de temperaturaQ = m* cp * ( t1-t2)Troca de calor por evaporao ou condensao Q = m * CL

O condicionador de ar tem como seu principal objetivo deixar ambientes em temperaturas agradveis criando uma sensao de conforto trmico (aquecendo ou refrigerando) ou at mesmo em determinados ambientes em que o seu uso indispensveis como por exemplo: CDP, Laboratrios, Hospitais, etc. O principio de funcionamento dos condicionadores de ar, nada mais do que a troca de temperatura do ambiente, atravs da passagem do ar pela serpentina do evaporador que por contato sofre queda ou aumento de temperatura, dependendo do ciclo utilizado, baixando a umidade relativa do ar. Quando alcanado a temperatura desejada se faz uma leitura atravs de um sensor localizado no evaporador que este por sua vez desliga o compressor, fazendo com que o equipamento mantenha a temperatura, qualquer variao na temperatura estipulada aciona-se novamente o compressor que responsvel pela circulao do gs refrigerante dentro do sistema. Operao de RefrigeraoNo caso da operao de refrigerao o gs sai do compressor em alta presso e alta temperatura. No caminho que percorre no condensador ele perde calor e continua perdendo no elemento de expanso (tubo carpilar e filtro secador). No evaporador, o gs j chega frio, pronto para refrigerar o ambiente interno e carregando o calor para o ambiente externo.

Operao de AquecimentoPara operao de aquecimento o princpio o mesmo. A diferena que existe uma vlvula reversora que muda o caminho que o gs vai percorrer. Ao invs de ir primeiro para o condensador como no ciclo frio, o gs vai primeiro para o evaporador. Com isso, o condensador e a evaporadora trocam de papel. Tudo funciona da mesma forma, s que inversa. Quem fica quente o evaporador (ambiente interno) e o condensador fica frio ( ambiente externo).

Clculo de BTU BTU a unidade que mede a quantidade de calor presente em um ambiente fechado e que precisa ser retirada ou adicionada para atingir um conforto trmico. A sigla BTU significa Bristish Thermal Unit ou Unidade Trmica Britnica.Para Calcular o BTU ou a quantidade de calor que precisa ser retirado de um 2. Como o ambiente recebe incidncia do sol? H sombra o dia todo; sol o dia todo ou na parte da tarde; ou na parte da manh?3. Localizao do ambiente? Regio litornea; em andar trreo; entre andares; tipo de telhado?Outras variveis que influenciam neste clculo: Nmeros de janelas Nmeros de portas Paredes externas e janelas que recebem insolao quantidade e potncia de equipamentos eltricos e lmpadas que dissipam calor Numero de pessoas no ambiente Em Mdia, utilizamos para calculo de carga trmica 600 Btus/h por metro quadrado. Por exemplo ambiente de 20m teramos: 600 x 20m = 12.000 BTU. Tipos de Ar CondicionadoJanelaSo os produtos compactos de menor valor agregado e possuem o evaporador e condensador no mesmo gabinete. Equipamento com algumas restries para instalao em determinados edifcios ou residncias, como por exemplo alterao de fachada.Split

Equipamento que possui evaporador e condensador separados; e interligados atravs de tubulaes de cobre que nos permite uma grande distncia entre as unidades e flexibilidade de instalao, proporcionando menor nvel de rudo, e uma melhor distribuio do ar devido a grande rea de insufalamento do ar, tornando-se mais econmico. Self ChillerEquipamento de grandes capacidades com necessidade de projetar e aplicaes especifica para ambientes comerciais.Outros Tipos (Variaes de Split)Existem no mercado outros tipos de modelos de split, que tem suas funcionalidades similares ao descrito acima. Os modelos comercias conhecidos so: Multi-split, split piso teto, split built-in (embutido), split teto quadrado, split cassete, etc. So modelos splits com configuraes diferentes.

MATERIAL DE APOIO AOS RELATRIOS

SISTEMAS DE CLIMATIZAO

Climatizar ambientes - processo de tratamento de ar em recintos fechados, de modo a controlar simultaneamente a sua temperatura, umidade, pureza e movimentao, para obteno de um ambiente mais agradvel.

Para que isso acontea necessrio que se coloque o ar de um recinto fechado em movimento contnuo, fazendo-o passar por elementos de tratamento de temperatura e umidade.

Sistemas de distribuio de ar:

Sistemas de distribuio de simples: que atendem a apenas um recinto.Sistemas de zonas mltiplas: como o caso do condicionamento de diversas salas com controles individuais.Sistemas de zonas simples: tem-se o controle da taxa de renovao de ar interno atravs da tomada de ar externo. Pode-se observar tambm na Figura abaixo que o ar de retorno misturado com o ar de renovao, para depois passar pelos processos de tratamento, como resfriamento, desumidificao ou aquecimento.

Aplicaes do Condicionamento de Ar

Para convenincia de nosso estudo, vamos adotar uma classificao que procura abranger de uma forma geral a grande maioria dos condicionadores de ar existentes no mercado.

Quanto capacidade, os aparelhos podem ser pequeno, mdio ou grande porte.J quanto utilizao, eles podem ser tipo residencial, comercial, hospitalar, industrial ou automotivo. Para fins de classificao tcnica, podemos dividir os sistemas de condicionamento em dois tipos: sistema de expanso direta e sistema de expanso indireta.

Sistema de expanso direta: o ar a ser climatizado entra em contato direto com o evaporador;Sistema de expanso indireta: utiliza um fluido intermedirio, geralmente gua gelada, para climatizar o ar do ambiente.

Baseado nisso, o aparelho de condicionamento deve ser instalado de forma que tenha contato com duas fontes de calor, uma fria e outra quente. Este contato pode ser direto ou indireto.Aparelhos de condicionamento de ar do tipo janela: o aparelho posicionado diretamente em contato com o ambiente externo e com o ambiente a ser condicionado. Porm, nem sempre encontramos uma parede que separe diretamente as fontes fria e quente. Pode ocorrer, em alguns casos, que as duas fontes estejam separadas por outros ambientes, no possibilitando contato direto. Para solucionar este problema utilizamos geralmente os sistemas com condensao remota como os sistemas selfs com condensao remota, splits ou fan-coil/chiller.

Tipos de Sistemas

Podemos distinguir diversos tipos de sistemas existentes no mercado, bem como as suas diversas aplicaes.

Os principais tipos so: sistema de expanso direta com condensao de ar acoplado; sistema de expanso direta com condensao a ar remota; sistema de expanso direta com condensao a gua; sistema de expanso indireta com condensao a ar acoplado; sistema expanso indireta com condensao a ar remota; sistema de expanso indireta com condensao a gua.

A seguir, vamos tratar dos principais sistemas encontrados no mercado refrigerao e do condicionamento de ar.

Condicionadores de Ar de Janela

Como o prprio nome diz, estes condicionadores geralmente so instalados em janelas ou em paredes em uma altura de 1,60 m. Apresentam capacidade de resfriamento que variam de 0,5 a 3,0 TR, sendo geralmente resfriados a ar. Na Figura abaixo ilustra-se o circuito de refrigerao de um condicionador de janela tpico.Esses condicionadores podem tambm apresentar o condensador operando como evaporador no perodo de inverno e funcionando como bomba de calor para o aquecimento. o chamado ciclo reverso. So bastante utilizados em residncias e em prdios de escritrios. No entanto, o seu uso equivocado na parte inferior das paredes muito comum em edifcios e provoca o desagradvel efeito de estratificao do ar no ambiente dificultando a uniformizao da temperatura e reduzindo a eficincia do aparelho. A Figura abaixo representa um aparelho de condicionamento comum em corte.

Vantagens: Compactos e no requerem instalao especial; Fcil manuteno; Controle e atendimento especfico de uma determinada rea; No ocupam espao interno (til); So produzidos para aquecimento por reverso de ciclo (bomba de calor).

Desvantagens: Pequena capacidade, maior nvel de rudo; No tem flexibilidade; Maior custo energtico (kW/TR), distribuio de ar a partir de ponto nico; Alteraes na fachada da edificao;

Condicionador Tipo Self-contained

Os condicionadores de ar tipo self-contained so destinados a usos domsticos ou comerciais e podem ser fornecidos com condensao a ar ou a gua. Atendem a uma ampla faixa de possibilidades de aplicao: instalaes em lojas, restaurantes, centros de computao, em edifcios industriais, bancos, em grandes residncias, etc.

Podem ser encontrados com capacidades variando entre 5 e 30 TR.

O condicionador de ar tipo sef-contained, com condensao a ar acoplado, utiliza ventilador centrfugo para movimentar o ar entre as aletas do condensador e para retirar o calor do fluido refrigerante. Este fluido passa do estado de vapor para o de lquido no prprio condensador.

SELF AMBIENTE SELF TETO

Os condicionadores de ar tipo self-contained podem ser instalados diretamente no recinto a receber o ar-condicionado ou nas casas de mquinas, podendo desta forma conter dutos de insuflamento. Na Figura abaixo ilustra-se um self-contained tpico com condensao a ar remoto. Neste sistema, a unidade evaporadora instalada, nas proximidades ou no prprio local a ser condicionado e a unidade condensadora instalada externamente ao ambiente. A interligao destas unidades feita por tubulaes de cobre devidamente isolada para circulao do fluido refrigerante.

O condicionador de ar do tipo self-contained com condensao a gua precisa de uma torre para resfriamento da gua para o seu funcionamento. A gua que sai do condensador, aquecida, movimentada at a torre de resfriamento por uma bomba, para liberar o calor retirado do fluido refrigerante para o ar atmosfrico. A Figura abaixo ilustra este sistema:

Vantagens: Maior simplicidade de instalao; Em geral menor custo por TR; Fabricao seriada com aprimoramentos tcnicos constantes; Garantia de desempenho por testes de fbrica; Manuteno e reposio de peas mais eficientes e econmicas; Maior rapidez de instalao; Grande versatilidade para projetos (zoneamentos, variaes de demanda), etc.Desvantagens: No so produzidos para operar como bomba de calor; Os equipamentos divididos requerem procedimentos habituais de vcuo e carga de gs;Compressor junto da unidade evaporadora (maior nvel de rudo comparado com o sistema tipo split).

Sistemas tipo splits

Os splits so equipamentos bastante adaptveis ao ambiente em termos estticos e funcionamcom baixo nvel de rudo, uma vez que seu compressor fica na parte externa junto ao condensador. Sua aplicao pode ser feita junto ao piso, ao teto e at de forma embutida no forro. So aparelhos bastante versteis, sendo produzidos com capacidades que variam de 7.500 a 60.000 Btu/h. Podem ser aplicados a uma diversidade de aplicaes, sendo muitas vezes utilizados de forma inapropriada tamanha sua facilidade de instalao.

Na Figura abaixo, ilustra-se a situao em que o ambiente no poderia ser climatizado por um aparelho de janela. Nos sistemas tipo splits, o evaporador conectado por tubulaes de cobre aos sistemas de compresso e condensao, localizadas na parte externa construo.Este sistema pode ser simples com 1 evaporador e 1 condensador ou ainda complexo com 1 condensador atendendo diversos evaporadores.

Vantagens: Baixo custo do equipamento e de instalao; Baixo nvel de rudo (compressor e condensador localizados na parte externa); Facilidade e rapidez de instalao; Dispensa instalao de sistemas de gua gelada e rede de dutos; No so necessrios grandes trabalhos em alvenaria para a instalao, quando comparados aos aparelhos de janela; Permite a correta instalao do evaporador no ambiente a ser condicionado j que esta unidade remota e pode-se trabalhar com grandes distncias de tubulao entre as unidades; Possibilidade de realocao e remoo do equipamento para outros ambientes.

Desvantagens: Por outro lado, desaconselhado o uso desse sistema em ambientes que exijam controle de umidade e temperaturas, em condies especiais, alta taxa de ar exterior, como salas limpas, cirrgicas e demais ambientes que exijam alto grau de filtragem do ar ambiente; Procedimentos de vcuo e carga no campo; No devem ser instalados nos locais onde no exista qualquer possibilidade de se acomodar adequadamente a unidade condensadora, para garantir o rendimento do sistema e a vila til do equipamento;Em hiptese alguma a condensadora pode ficar enclausurada. Ela deve ficar preferencialmente em local externo, de forma a realizar eficazmente a sua funo de expulsar o ar quente do ambiente.

Sistemas tipo fan-coil/chiller

Dentre os sistemas de expanso indireta temos o fancoil/chiller, conforme ilustrado na Figura abaixo. Sua condensao pode ser gua ou a ar. Nestes sistemas o ambiente a ser climatizado troca calor com um equipamento composto por uma serpentina e um ventilador (fan-coil). Pela serpentina tem-se gua fria em circulao, proveniente do chiller.

Geralmente, a gua entra no fan-coil a uma temperatura de 7C e sai a uma temperatura de 12C. O calor retirado do ambiente climatizado e levado atravs da gua em circulao trocado com o fluido refrigerante no evaporador do chiller. Este fluido refrigerante condensado atravs do uso de um fluxo de gua, que circula atravs entre torre de arrefecimento e o condensador.

Num sistema de expanso indireta com condensao a gua, tem-se como caracterstica o fato de que o condensador troca calor com a gua e esta utilizar um outro trocador, geralmente uma torre de resfriamento, para transferir o calor para o ar.

Termoacumulador de gelo: Uma composio tpica envolvendo este sistema e termoacumulador de gelo bastante utilizada para economizar energia nos horrios de pico de consumo de energia eltrica.

Termoacumulador de gelo: O sistema usado para fabricar gelo durante a madrugada a um custo de energia mais baixo. A gua gelada proveniente do fan-coil desviada para atravessar os tanques de gelo,fazendo com que estes exeram papel do chiller no final da tarde e incio da noite.

Unidades fan-coil so equipadas com filtros lavveis e removveis que devem ser limpos ou trocados quando apresentarem acmulo de sujeira. Uma boa manuteno nos filtros garante higiene no ambiente e fluxo de ar satisfatrio, possibilitando ao fan-coil desenvolver total capacidade de resfriamento.

Vantagens: A maior vantagem desses sistemas, sem dvida, a facilidade de distribuio (tubulao versus dutos), que requer menor espao de construo.

Desvantagem: Em relao aos demais sistemas, requerem uma manuteno mais especializada, principalmente se a central (resfriador de lquido - chiller) opera com baixas temperaturas, exigindo controle da quantidade de aditivos anticongelantes (polipropileno glicol).