Refrigeração, Ventilação e Ar-condicionado-P1-2019-1

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Refrigeração, Ventilação e Ar-condicionado 
Engenharia Mecânica/ICAT/CUR/UFMT 
Avaliação P1 – 19/07/2019 
 
Nome: ____________________________________________________________________ 
RGA: 
2 0 1 6 3 1 0 
 a b c d e 
 
Instruções 
● É proibido a utilização de celular ou qualquer outro dispositivo eletrônico 
durante a prova, exceto a calculadora científica. 
● Não é permitido consulta qualquer outro material além do fornecido para a 
prova. 
● Todas as questões devem ser resolvida com explicação de cada etapa e a 
resposta deve ser transcrito para o gabarito a caneta, não será corrigido a 
resposta que estiver a lápis, respostas sem detalhamento e cálculos não 
serão corrigidos. 
● As variáveis de cada questão é calculado a partir do número do RGA 
conforme a tabela acima. 
 
1. Em uma pequena indústria, se optou por utilizar um sistema de climatização utilizando 
um chiller de ciclo de compressão a vapor operando com o fluido refrigerante R-134a. 
Este sistema fornece água gelada para os Fan Coil, no total são 4, estes resfriam o ar que 
é insuflado nos ambientes para climatização. 
(a) (2 pts) Determine a vazão mássica de água fria que alimentam os Fan coil. 
(b) (2 pts)Determine a vazão mássica do fluido refrigerante, capacidade de refrigeração, a 
potência do compressor e o COP. 
(c) (2,5 pts)Em relação a torre de resfriamento, determine a vazão volumétrico do ar, e 
água de reposição para a torre. 
(d) (1,5 pts)Em caso de substituição que o cliente opte pela substituição do chiller de 
compressão a vapor, para um chiller de ciclo de absorção amônia-água. Determine o 
calor residual necessário para o ciclo, considerando o COP=0,9. 
 
 
 
 
Dado Equação Valor 
 [kW]Qcarga térmica 1 (100+(-1)​c​*d) 
 [kW]Qcarga térmica 2 (130+(-1)​c​*e) 
 [kW]Qcarga térmica 3 (90+(-1)​c​*d) 
 [kW]Qcarga térmica 4 (80+(-1)​c​*e) 
 [°C] circuito de água T a, f ria 
fria 
(7+(-1)​c​) 
[°C] circuito deT a, f ria, retorno 
água fria 
(12+(-1)​c​) 
 [°C]T evp (0+(-1)​c​*2) 
[kPa] Pressão de altaP alta 
no ciclo 
(1000+(-1)​c​*a*200) 
 [%] rendimentoηiso 
isentrópico do compressor 
(85+(-1)**c*d) 
 [°C] saída doT água, s 
condensador 
-------------------------- 35 
 [°C] entrada noT água,e 
condensador 
(29+(-1)​c​*a) 
[°C] entrada de ar naT ar,e 
torre de resfriamento 
(20+(-1)​c​*a) 
[%] ϕar, 1 (50+(-1)​c​*e) 
[°C] saída do ar naT ar, sai 
torre de resfriamento 
(28+(-1)​c​*d) 
[%] ϕar,2 (91+(-1)​c​*d) 
[°C] TemperaturaT reposição 
da água de reposição que 
entra na torre de 
resfriamento. 
20-(e+a)/(c+1) 
 
2. (0,25 pts) Com base nas recomendações da Norma ABNT 16401 -1 -2008, analise os 
itens a seguir: 
I - Apresenta alguns critérios relacionados à carga térmica a serem adotados no projeto. 
Primeiramente, não se deve superdimensionar o sistema, o cálculo da carga térmica deve 
ser o mais exato possível, e, por isso, deve-se evitar o uso de fatores de segurança. 
II - Aponta dois métodos computacionais como referências para o cálculo de carga 
térmica, isto é, o Modelo TFM (Transfer Function Method) e o Modelo RTS (Radiant Time 
Series). 
III - Recomenda que se deva prever sistemas independentes de refrigeração para locais 
que funcionem fora do horário previsto das demais áreas comuns (como salas de 
segurança, vigia, etc.) e, finalmente, para locais que necessitem de exigências especiais 
nas condições do ar, temperatura, umidade, etc., não é recomendado que seja o mesmo 
sistema de refrigeração das demais áreas. 
IV - Faz uma série de recomendações que favorecem a conservação e o uso consciente 
de energia na seleção dos equipamentos que devem ser avaliadas pelo projetista. Sugere 
o uso de componentes de alta eficiência em qualquer carga utilizada, instalação de 
sistemas de controle, utilização de vazão variável de distribuição de ar e água, 
refrigeração por absorção e recuperação do calor rejeitado no ciclo, uso do ar externo 
para resfriamento no período noturno (quando as condições externas possibilitarem), 
termo acumulação e aproveitamento da energia solar. 
Está(ão) correto(s) o(s) item(ns) 
 
a) I 
b) I e II 
c) I, II, e IV 
d) II, III, e IV 
e) I, II, III e IV 
 
3. (0,25 pts) Indique a alternativa que apresenta a afirmação INCORRETA. 
a) Os Chillers de compressão utilizam um compressor mecânico, de forma a 
aumentar a pressão do ciclo de refrigeração. 
b) Os Chillers de absorção utilizam uma fonte quente, tais como: gases quentes, 
vapor ou água aquecida para produzir água gelada, não sendo necessária a 
utilização de compressores. 
c) A abertura da válvula de expansão termostática é comandada pelo 
grau de superaquecimento na saída do condensador. 
d) A umidade absoluta é uma medida de quantidade de vapor existente na mistura 
ar-vapor d ́água, dada em kg de vapor por kg de ar seco. 
e) Os principais tipos de condensadores existentes são resfriados a água, resfriados a 
ar e os evaporativos. 
 
4. (0,5 pts) (IFSC - 2010) Um profissional técnico tem que orientar seu cliente sobre qual 
sistema é economicamente mais viável (custo inicial e custo de energia elétrica), 
considerando um período de 5 anos de uso. A dúvida está entre instalar 10 aparelhos de 
janela de 12.000 Btu/h cada ou 10 aparelhos tipo split de 12.000 Btu/h cada. Sabe-se que 
o EER (razão de eficiência energética) do aparelho de janela é 8,0 e do split é de 10,0. O 
EER é a relação entre a capacidade fornecida pelo equipamento em Btu/h e o consumo 
de energia em watts. O custo inicial instalado de cada aparelho de janela é de R$ 800,00. 
Já cada split tem custo inicial instalado de R$ 1.500,00. Um kW.h tem custo de R$ 0,50. O 
uso dos aparelhos é de 5 horas por dia, 20 dias por mês e 10 meses por ano. 
Desconsiderar taxa de juros ou depreciação nesse período de 5 anos. Nessa situação é 
possível afirmar: 
 
a) O consumo de energia elétrica dos splits ao longo de 5 anos será de R$ 37.500,00, 
superior ao consumo do aparelho de janela que é de R$ 30.500,00, o que torna os 
split pouco atrativos economicamente. 
b) O custo inicial dos aparelhos tipo split é muito maior e isso os torna 
economicamente não competitivos. 
c) O consumo de energia elétrica dos split ao longo de 5 anos será de R$ 30.000,00, 
inferior ao consumo do aparelho de janela que é de R$ 37.500,00. Isso faz com 
que, mesmo com o custo inicial maior, seja mais viável economicamente instalar os 
10 aparelhos do tipo split. 
d) O consumo de energia elétrica dos splits ao longo de 5 anos será de R$ 7.500,00, 
inferior ao consumo dos aparelhos de janela, que é de R$ 12.500,00. Isso faz com 
que, mesmo com o custo inicial maior, seja mais interessante economicamente 
instalar os 10 aparelhos do tipo split. 
e) O consumo de energia elétrica dos splits ao longo de 1 ano será de R$ 20.000,00, 
inferior ao consumo do aparelho de janela, que é de R$ 32.500,00. Isso faz com 
que, mesmo com o custo inicial maior, seja mais interessante economicamente 
instalar os 10 aparelhos do tipo split. 
 
5. (0,25 pts) (0,25 pts)(VUNESP 2013) Os componentes básicos de um ciclo de 
refrigeração por compressão de vapor são: 
 
a) compressor, condensador, gerador, absorvedor. 
b) gerador, condensador, evaporador, compressor. 
c) gerador, condensador, dispositivode expansão, absorvedor. 
d) dispositivo de expansão, condensador, compressor, evaporador. 
e) gerador, evaporador, absorvedor, condensador. 
 
6. (0,75 pts) Um profissional de climatização precisa dimensionar a capacidade do 
equipamento para climatizar um escritório localizado em um prédio comercial. As 
condições externas de verão são normatizadas como sendo ​32°C​ e ​UR 60%​ . O escritório 
precisa ser mantido a ​25°C​. O técnico precisa fazer uma estimativa rápida para o período 
vespertino, considerada a condição mais crítica de carga térmica, utilizando os principais 
parâmetros do ambiente. Ele observou a ocupação habitual de ​10 ​pessoas no ambiente. 
Observou ainda que há ​1200 W de equipamentos instalados e ​2000 W de iluminação do 
tipo fluorescente, e que o pé-direito do escritório é de ​3 m​. A porta tem dimensões de ​1 x 
2 m e possui coeficiente global de transferência de calor ​“U”=4 W/m​2 ​°C​. Já a janela fica 
totalmente sombreada por uma marquise e tem dimensões de 6 m por 2 m e “U” de ​6 
W/m​2 °C​. As paredes são todas de alvenaria cujo “U” é de ​2,0 W/m​2 °C​. A sala fica entre 
andares climatizados e entre salas climatizadas. No entanto, a parede oeste e a porta 
recebem carga térmica de um corredor interno não climatizado, cuja temperatura é de ​29 
°C​. Uma taxa de ​27 m​3​/h de ar de renovação por pessoa deve ser considerada nessa 
estimativa. As cargas térmicas sensível e latente liberadas por cada pessoa são de ​70 W 
e ​150 W​, respectivamente. Cada ​m​3​/h de ar de renovação contribui com ​2,3 W e ​7,3 W de 
calor sensível e latente, respectivamente, para a composição da carga térmica. Considere 
que a janela, a porta e as paredes externas trocam energia apenas por transmissão e que 
não há trocas térmicas por radiação. Com base nesses parâmetros, é possível estimar 
que a carga térmica sensível, a latente e a carga térmica total do ambiente são 
aproximadamente: 
 
 
a) 3 TR; 2 TR e 60.000 Btu/h 
b) 5,4 kW; 3,5 kW e 30.000 Btu/h 
c) 4,6 kW; 2,4 kW e 23.880 Btu/h 
d) 5,4 kW; 2,0 kW e 21.150 Btu/h 
e) 2 TR; 1 TR e 36.000 Btu/h 
 
 
Gabarito 
 
 
Questão 1 a) 
b) 
c) 
d) 
Questão 2 
Questão 3 
Questão 4 
Questão 5 
Questão 6