Refrigera¸
c˜
ao e Ar Condicionado
Introdu¸c˜ao `a refrigera¸c˜aoFilipe Fernandes de Paula filipe.paula@engenharia.ufjf.br
Departamento de Engenharia de Produ¸c˜ao e Mecˆanica Faculdade de Engenharia
Universidade Federal de Juiz de Fora
Engenharia Mecˆanica
Plano de Disciplina
Disciplina
I ObjetivosI Compreender os conceitos b´asicos associados `a refrigera¸c˜ao e ar
condicionado;
I Conhecer os diversos tipos de refrigera¸c˜ao e ar condicionado e suas aplica¸c˜oes;
I Ter capacidade de aplicar os conceitos aprendidos.
I Avalia¸c˜oes
I Prova - 20/11
I Trabalho 1 - 25/09 I Trabalho 2 - 20/11
I Substitutiva - 27/11
I Crit´erios de aprova¸c˜ao
I Frequˆencia ≥ 75%;
I Nota final ≥ 60 pts.
Ementa
Ementa
1. Introdu¸c˜ao;
2. Sistemas frigor´ıficos por compress˜ao de vapor;
3. Fluidos refrigerantes;
4. Sistemas frigor´ıficos por absor¸c˜ao;
5. C´alculo da carga t´ermica;
6. Cˆamaras frigor´ıficas;
7. Psicrometria;
8. Sistemas de condicionamento de ar;
9. Unidades condicionadoras de ar.
Referˆ
encias Bibliogr´
afica
I STOECKER, W. F. Refrigera¸c˜ao e ar condicionado. Editora McGraw-Hill. S˜ao Paulo, 1985.
I STOECKER, WILBERT F; JABARDO, J.M.S. REFRIGERA¸CAO INDUSTRIAL. S˜ao Paulo: EDGARD BLUCHER, 2002.
I DOSSAT, R. Princ´ıpios da Refrigerac˜ao. Editora Hemus.
Material Complementar
I
https://mecufjf.wordpress.com/
I Slides das aulas;
I listas de exerc´ıcios;
I Exerc´ıcios sugeridos;
I Formul´arios para provas.
Introdu¸
c˜
ao
Introdu¸c˜
ao
I Um sistema de refrigera¸c˜ao ´e definido como um sistema capaz de abaixar a temperatura de um corpo ou espa¸co em rela¸c˜ao a vizinhan¸ca;
I O desenvolvimento de equipamentos de refrigera¸c˜ao e ar condicionado apresentou um dos maiores avan¸cos da civiliza¸c˜ao moderna;
I O setor aliment´ıcio foi revolucionado;
I O conforto necess´ario em ambientes insalubres foi alcan¸cado;
Aplica¸c˜
oes
I As aplica¸c˜oes que envolvem a obten¸c˜ao de temperatura abaixo da temperatura atmosf´erica s˜ao in´umeras, podendo abranger:
I Ind´ustrias;
I Com´ercio;
I Residˆencias.
I A tecnologia utilizada na refrigera¸c˜ao ou no condicionamento de ar pode variar, dependendo da natureza e tamanho da aplica¸c˜ao pretendida.
Aplica¸c˜
oes
I Refrigera¸c˜ao residencial
I Apesar de ser limitada a geladeiras e congeladores, abrange uma enorme faixa do mercado.
I Condicionamento de ar residencial
I Basicamente ´e compreendido por sistemas de ar condicionados como o split e janeleiro.
Aplica¸c˜
oes
I Refrigera¸c˜ao comercial
I Abrange as aplica¸c˜oes destinadas `a conserva¸c˜ao de alimentos, como em lojas, restaurantes e etc.
Aplica¸c˜
oes
I Refrigera¸c˜ao industrial
I S˜ao as aplica¸c˜oes de refrigera¸c˜ao em processos industriais, como ind´ustria aliment´ıcia, qu´ımica e etc.
Aplica¸c˜
oes
I Condicionamento de ar industrial
I S˜ao aplica¸c˜oes destinadas `a manter as condi¸c˜oes do ar pr´oprias para determinados processos e propiciar condi¸c˜oes m´ınimas para
trabalhadores em ambientes insalubres.
Conceitos B´
asicos
I Refrigera¸c˜ao
I Consiste no processo de remo¸c˜ao de calor de um corpo ou espa¸co com o objetivo de reduzir su temperatura.
I Condicionamento de Ar
I Processo que envolve o controle da temperatura, umidade e pureza do ar no ambiente.
I Isolamento t´ermico
I Estrutura que tem como objetivo diminuir ao m´aximo a troca de calor atrav´es dela.
Hist´
orico
I Desde de ´epocas mias primitivas, observa-se o uso de refrigera¸c˜ao atrav´es de gelo natural;
I O norte-americano Oliver Evans foi o primeiro a propor a uni˜ao dos princ´ıpios de evapora¸c˜ao `a baixa press˜ao e de condensa¸c˜ao `a alta press˜ao em um sistema c´ıclico (1805);
I O primeiro refrigerador a operar foi patenteado por Jacob Perkins em 1834 no Reino Unido: ”Apparatus for producing cold and cooling fluids”. Foi baseado nas id´eias de Evans;
I O trabalho de Perkins despertou pouco interesse na ´epoca e ficou esquecido;
I O respons´avel por viabilizar o conceito desenvolvido por Perkins foi James Harrison, que obteve as Patentes Britˆanicas em 1856 e 1857.
Hist´
orico
I Equipamento de refrigera¸c˜ao de Perkins.
Hist´
orico
I Equipamento de refrigera¸c˜ao de Perkins.
Hist´
orico
I Com a chegada de energia el´etrica nos EUA, patentes de refrigeradores utilizando acionamento el´etrico come¸caram a aparecer;
I O primeiro refrigerador dom´estico comercial com acionamento el´etrico, que se chamava DOMELRE (Domestic Electric
Refrigerator), foi constru´ıdo e comercializado por Fred W. Wolf;
I Naquela ´epoca, os refrigeradores dom´esticos comerciais utilizavam, em sua maioria, o ´eter como fluido refrigerante.
Hist´
orico
I Em 1918, a Kelvinator, lan¸cou no mercado um produto revolucion´ario que utilizava um termostato para controlar a capacidade de refrigera¸c˜ao, t´ecnica ainda utilizada nos tempos atuais.
Hist´
orico
I Em 1928, os refrigerantes mais comuns em refrigeradores dom´esticos eram a amˆonia, o di´oxido de enxofre e o cloreto de metila, todos extremamente t´oxicos;
I Desta ´epoca, h´a registros de mortes de fam´ılias inteiras devidas a vazamentos em refrigeradores dom´esticos;
I Uma forte campanha surgiu, liderada pelo jornal The New York Times, para eliminar os refrigeradores dom´esticos.
I A Frigidare e a General Motors reuniram um grupo de
pesquisadores, liderados por Thomas Migley, com o intuito de identificar um novo fluido refrigerante;
I Em menos de duas semanas foram identificados os
clorofluorcarbonos (CFCs), que revolucionariam a ind´ustria de refrigera¸c˜ao.
Hist´
orico
I A introdu¸c˜ao dos refrigerantes halogenados, como os
clorofluorcarbonos (CFCs), representou uma revolu¸c˜ao na ind´ustria de refrigera¸c˜ao;
I Materiais n˜ao-ferrosos puderam ser utilizados, as v´alvulas de expans˜ao foram substitu´ıdas por tubos capilares e o compressor herm´etico tornou-se o padr˜ao.
Hist´
orico
I Em 1974, Sherwood Rowland e Mario Molina, da Universidade da Calif´ornia, escreveram um artigo alertando que a emiss˜ao de
compostos a base de cloro poderiam contribuir para a degrada¸c˜ao da camada de ozˆonio na estratosfera, que ´e respons´avel pela absor¸c˜ao da maior parte da radia¸c˜ao ultravioleta que chega na Terra;
I Particularmente os clorofluorcarbonos (CFCs) e hidroclorofluorcarbonos (HCFCs).
I Como a degrada¸c˜ao da camada de ozˆonio se tornou um problema global, foi firmado o Protocolo de Montreal em 1987, com o intuito de controlar a produ¸c˜ao e a remo¸c˜ao das substˆancias agressivas ao meio ambiente;
I Em 1996, de acordo com as metas estabelecidas pelo Protocolo de Montreal, a produ¸c˜ao de CFC deveria ser extinta nos pa´ıses desenvolvidos.
Hist´
orico
I Uma outra preocupa¸c˜ao do Protocolo de Montreal consiste na remo¸c˜ao dos HCFCs, apesar desta fam´ılia de refrigerantes representar uma amea¸ca pequena `a camada de ozˆonio, se comparada aos CFCs.