CAC - Aulas 9 e 10 - Mistura de Gases - 2018

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Universidade Federal do Pará – UFPA
Instituto de Tecnologia - ITEC
Faculdade de Engenharia Mecânica - FEM
Mistura de Gases
TE 04183 – Climatização de Ambiente Construído: Misturas de Gases – Aulas 9 e 10
eraldocs@ufpa.br
Prof. Eraldo Cruz dos Santos, Dr. Eng.
mailto:eraldocs69@oi.com.br
CICLO DE ROTINAS - UNIFEI.ppt#2. INTRODUÇÃO
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TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO
✓ INTRODUÇÃO A CLIMATIZAÇÃO;
✓ PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO;
❖ Processos Fundamentais de Condicionamento de Ar;
❖ Processos Típicos de Climatização em Regime de Inverno:
❑ Aquecimento e Resfriamento Sensível;
❑ Aquecimento Sensível com Umidificação a Vapor;
❑ Aquecimento Sensível com Umidificação a Água.
❖ Arrefecimento e Umidificação;
✓ MISTURA DE GASES;
✓ EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO;
✓ REVISÃO.
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REVISÃO
Assuntos da Aula
✓ Introdução a Climatização;
✓ Zonas Bioclimáticas;
❖ Características;
❖ Exercícios de Aplicação.
✓ Processos de Climatização;
❖ Introdução;
❖ Processos Psicrométricos;
❖ Processos de Tratamento do Ar;
❖ Condensação;
✓ Exercícios de aplicação;
✓ Revisão.
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INTRODUÇÃO
PROCESSOS DE 
CLIMATIZAÇÃO
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Processos Fundamentais de Condicionamento de Ar
A maioria dos processos de condicionamento de ar
pode ser modelada como processos em regime permanente.
Os principais processos podem ser descritos na
carta psicrométrica, aplicando as leis termodinâmicas
chega-se a:.
෍
𝑬𝒏𝒕
ሶ𝒎𝒂 =෍
𝑺𝒂𝒊
ሶ𝒎𝒂
ሶ𝒎𝑾 +෍
𝑬𝒏𝒕
ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝑾 =෍
𝑺𝒂𝒊
ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝑾
ሶ𝑸𝑬𝒏𝒕 + ሶ𝑾𝑬𝒏𝒕 + ሶ𝒎𝑾 ∙ 𝒉𝑾 +෍
𝑬𝒏𝒕
ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉 =෍
𝑺𝒂𝒊
ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉
Princípio da 
Conservação 
da Massa
Princípio da 
Conservação 
da Energia
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Processos Fundamentais de Condicionamento de Ar
Onde:
A: Umidificação sem aquecimento; E: Desumidificação;
B: Umidificação com aquecimento; F: Resfriamento e desumidificação;
C: Aquecimento sensível; G: Resfriamento sensível;
D: Desumidificação química; H: Resfriamento evaporativo.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Processos Típicos de Climatização em 
Regime de Inverno 
✓ Aquecimento Sensível;
✓ Aquecimento Sensível Seguido de
Umidificação com Vapor;
✓ Aquecimento Sensível Seguido de
Umidificação com Água;
✓ Arrefecimento e Umidificação.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível
É o fornecimento de calor a uma massa de ar
úmido sem variar o conteúdo de umidade - w, através de
resistências elétricas ou uma superfície de aquecimento a
vapor.
No processo de aquecimento, a umidade absoluta
permanece constante.
Como a TBS aumenta, a umidade relativa diminui.
W = Cte. (balanço de massa de água) 
ሶ𝑸𝑬𝒏𝒕 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 (balanço de energia) 
Como a umidade absoluta é constante, o balanço de
energia se simplifica para:
ሶ𝑸𝑬𝒏𝒕 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝑪𝑷𝒎 ∙ 𝑻𝟐 − 𝑻𝟏
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível
ሶ𝑸𝑬𝒏𝒕 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝑪𝑷𝒎 ∙ 𝑻𝟐 − 𝑻𝟏
W = Cte. (balanço de massa de água) 
ሶ𝑸𝑬𝒏𝒕 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 (balanço de energia) 
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível Seguido de Umidificação com
Vapor:
O ar úmido ao passar por um processo de
aquecimento sensível sai com a umidade relativa baixa e
alta temperatura de bulbo seco. Este processo é
utilizando em equipamentos como um umidificador de
bandeja.
Neste processo, o objetivo e aumentar a
temperatura e a umidade absoluta do ar.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível Seguido de Umidificação com Vapor:
Entre os pontos 1 e 2, só TBS aumenta e ω permanece
Constante.
Entre os pontos 2 e 3, ocorre um aumento de ω. Porém
TBS pode aumentar, diminuir ou permanecer constante,
dependendo do estado físico da água de injeção de ar:
Se a injeção for de vapor superaquecido: TBS aumenta.
Se a injeção for de água líquida: TBS diminui.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível Seguido de Umidificação com Vapor:
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 1: Uma sala de um ambiente cujas dimensões
são de 5 (m) x 5 (m) x 3 (m), contém ar nas seguintes
condições: 25 (°C), 100 (kPa) e a uma umidade
relativa de 75 (%). Determinar o que se pede e
comentar os resultados:
a) A pressão parcial do ar seco;
b) A umidade absoluta;
c) A entalpia específica e
d) As massas de ar seco e de vapor d’água na sala.
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 2: Uma mistura de ar-vapor d’água está contida em
um reservatório de pressão fechado e rígido, com um
volume de 35 (m3), a 0,15 (MPa), 120 (°C) e f = 10 (%). A
mistura é resfriada até que sua temperatura seja reduzida
para 22 (°C). Determinar a transferência de calor durante
o processo e comentar o resultado.
Exercício 3: Ar úmido saturado a TBS = 2 (°C) atravessa um
aquecedor com vazão de 3000 (m3/h). Após a serpentina de
aquecimento deseja-se obter uma temperatura de 40 (°C).
Determinar a potência térmica necessária para a fonte de
calor e comentar o resultado.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível Seguido de Umidificação com
Vapor:
Onde: MI’: Aquecimento da mistura (W = Constante);
I’I: Umidificação do ar (h = Constante.);
IS: Trajeto termodinâmico do ar na sala.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento Sensível Seguido de Umidificação
Adiabática com Pulverização de Água:
Onde: MI’: Aquecimento da mistura (W = Constante);
I’I: Umidificação do ar (h = Constante.);
IS: Trajeto termodinâmico do ar na sala;
VA = Válvula automática de controle de umidade, comandada
por um umidostato.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento e Arrefecimento Sensível
A energia transferida pode ser calculada por:
EntSaiSS hhQhhQ −=→−=

12
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Aquecimento e Arrefecimento Sensível
0
( ) ( )12,12, TTwCTTCQ vparpS −+−=
)(
)(
22222
11111
rTCwTCh
rTCwTCh
pvpa
pvpa
++=
++=
( )12, TTCQ Aps −=
ሶ𝑸𝑺 = ሶ𝒎 ∙ 𝑪𝒑𝑨 ∙ 𝑻𝟐 − 𝑻𝟏
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Arrefecimento e humidificação
21
21
−
−
==
TT
TT
SaturaçãodeEficiência S
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 4: Vapor saturado a 100 (°C) é injetado a uma
taxa de 0,01 (kg/s) em uma corrente de ar de 1,0 (kg/s)
e a 28 (°C) - TBS, e 11,9 (°C) - TBU, para a pressão
atmosférica de patm = 101,325 (kPa). Determinar o
estado do ar na saída da corrente e comentar o
resultado.
Exercício 5: Determinar a potência dissipada por uma
resistência elétrica que aquece 1,5 (m3/s) de ar úmido,
inicialmente a 21 (°C) - TBS e 15 (°C) – TBU, para uma
pressão de 101,325 (kPa) em 20 (°C) e comentar o
resultado.
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Exercício 6: Ar úmido a TBS = 30 (°C) e 50 (%) de UR
atravessa uma serpentina de resfriamento com uma
vazão de 17.000 (m3/h), sendo resfriado até uma
estado final saturado a 10 (°C). Determinar a
potência (capacidade) frigorífica do sistema de
refrigeração e comentar o resultado.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 7: Ar úmido saturado a 15 (°C) atravessa um
aquecedor com vazão de 4800 (m3/h). Após a
serpentina de aquecimento deseja-se obter uma
temperatura de 50 (°C). Determinar a potência
térmica necessária para a fonte de calor e comentar
o resultado.
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Exercício 8: Um sistema de condicionamento de ar toma ar
externo a 10 (°C) e30 (%) de umidade relativa, a uma
vazão constante de 45 (m3/min), é condicionado até
25 (°C) e 60 (%) de umidade relativa. Primeiro, o ar
externo é aquecido até 22 (°C) e, em seguida,
umidificado pela injeção de vapor d’água na seção de
umidificação. Considerando que o processo ocorra a
pressão de 100 (kPa), determinar o que se pede e
comentar os resultados:
(a) A taxa de calor fornecida ao ar na seção de
aquecimento;
(b) A vazão mássica de vapor necessária na seção de
umidificação.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Processos Típicos de Climatização em 
Regime de Verão
✓ Resfriamento;
✓ Resfriamento e Desumidificação;
✓ Resfriamento e Umidificação;
✓ Resfriamento Evaporativo;
✓ Resfriamento Adiabático.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Resfriamento
É o processo de remoção de calor de uma massa de
ar úmido sem variar o conteúdo de umidade - w, através
de absorvedores de calor, ou trocadores de calor ou uma
superfície de resfriamento.
No processo de resfriamento, a umidade absoluta
permanece constante.
Como a TBS diminui, a umidade relativa aumenta.
W = Cte. (balanço de massa de água).
ሶ𝑸𝑺𝒂𝒊 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 (balanço de energia).
Como a umidade absoluta é constante, o balanço de
energia se simplifica para:
ሶ𝑸𝑺𝒂𝒊 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝑪𝑷𝒎 ∙ 𝑻𝟐 − 𝑻𝟏
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Resfriamento
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Resfriamento e Desumidificação
Quando a mistura é resfriada ocorre a redução da
temperatura de orvalho, promove a formação de condensado.
Durante a condensação, supõe-se que o ar permaneça
saturado (umidade relativa de 100%).
ሶ𝑸𝟏−𝟐 = ሶ𝒎𝒂 ∙ 𝒉𝟏 − 𝒉𝟐 − 𝑾𝟏 −𝑾𝟐 ∙ 𝒉𝑳
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Exercício 9: Ar úmido a 35 (°C) e 60 (%) de umidade relativa
atravessa uma serpentina de resfriamento em uma vazão de
18.500 (m3/h), sendo resfriado até uma estado final
saturado a 15 (°C). Determinar a potência frigorífica
necessária para o sistema de refrigeração.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 10: Ar entra em um condicionador de ar de janela a
pressão de 1 (atm), para uma temperatura de 30 (°C), UR de
80 (%) e com uma vazão de 10 (m3/min). A temperatura de
saída do ar é 14 (°C), e parte do vapor contido no ar se
condensa e é removida a 14 (°C). Determinar as taxas de
remoção de calor e de umidade do ar do ambiente.
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Exercício 11: Ar entra em um condicionador de ar de janela a
pressão de a 1 (atm), para uma temperatura de 30 (°C),
80 (%) de umidade relativa e com uma vazão volumétrica
de 10 (m3/min). A temperatura de saída do ar é 14 (°C), e
parte do vapor contido no ar se condensa e é removida a
14 (°C). Determinar as taxas de remoção de calor e de
umidade do ar do ambiente.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 12: Determinar a quantidade total de calor retirado
de um ambiente e a vazão mássica de condensado formada
ao se resfriar ar atmosférico na temperatura de 35 (°C) e
umidade relativa de 60 (%) para 22 (°C) e umidade
relativa de 80 (%) com 30 (%) de ar de retorno.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Resfriamento Evaporativo
É um processo que se
baseia no calor latente de
vaporização da água.
A força motriz é a
diferença de umidade
absoluta entre a superfície
úmida e a corrente de ar.
Quanto maior a
diferença entre as umidades
absolutas, maior a taxa de
evaporação e maior a
quantidade de calor removida.
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PROCESSOS DE CLIMATIZAÇÃO
Resfriamento Evaporativo
O resfriamento evaporativo é utilizado para o
condicionamento de ar em climas secos.
O processo é quase idêntico ao de saturação
adiabática. Por isso, na carta psicrométrica, ele é
descrito por uma linha de TBU constante.
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Exercício 13: Um fluxo de 4800 (m3/h) de ar a temperatura
de 32 (°C) e UR de 60 (%) é misturado com um fluxo de
7200 (m3/h) de ar a uma temperatura de 25 (°C) e UR
de 50 (%). Calcular qual a condição final da mistura do
ar. Considerando a densidade do ar de cada parcela de
ar de mistura, a partir do volume específico obtido na
carta psicrométrica.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 14: O ar de uma sala atravessa uma serpentina de
resfriamento e desumidificação (SRD). Calcular qual a
capacidade da SRD se a condição de entrada for de
TBS = 30 (°C) e UR de 50 % e a de saída for de 20 (°C)
e UR de 40 %. A vazão do ar que atravessou a
serpentina foi de 7200 (m3/h).
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Exercício 15: Um fluxo de 4800 (m3/h) de ar a temperatura
de 30 (°C) e UR de 50 % é misturado comum fluxo de
10.800 (m3/h) de ar a uma temperatura de 20 (°C) e UR
de 50 %. Calcular qual a temperatura e a entalpia final
da mistura do ar. Considere a densidade do ar como
sendo 1,2 (m3/kg).
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 16: Uma vazão de 6400 (m3/h) de ar atravessa
uma serpentina elétrica que libera 12 (kW) de potência
de aquecimento. Se a temperatura de entrada do ar for
de 15 (°C) e UR de 50 %, calcular qual a TBS final e qual
a entalpia do ar na saída? Considerando que a densidade
do ar na entrada da serpentina é de 1,225 (m3/kg).
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Exercício 17: A umidade relativa e a temperatura do ar em
um ambiente são de 60 (%) e 40 (°C), respectivamente.
Se a pressão normal do ambiente é igual a
101,325 (kPa). Determinar a umidade absoluta do ar e o
grau de saturação do ambiente.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 18: Em uma casa em um ambiente frio, onde se
busca manter as seguintes condições: temperatura de
25 (°C) e 75 (%) de umidade relativa. Qual a
temperatura das janelas na qual a umidade do ar
começará a se condensar sobre as suas superfícies
internas? Considerando que a temperatura externa é
de 5 (°C).
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MISTURA DE FLUIDOS
MISTURA DE FLUXOS 
DE AR
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MISTURA DE FLUXOS DE AR
Mistura Adiabática de Duas Correntes de Ar
Em muitas instalações
de condicionamento de ar de
médio e de grande porte, é
necessário misturar correntes
de ar a diferentes condições
(processos de renovação e
reciclagem do ar).
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MISTURA DE FLUXOS DE AR
Mistura Adiabática de Duas Correntes de Ar
Supondo não haver
transferência de calor com o
meio externo, realização de
trabalho e que o processo de
mistura é em regime
permanente, tem-se:
ሶ𝒎𝒂,𝟏 + ሶ𝒎𝒂,𝟐 = ሶ𝒎𝒂,𝟑
Do Princípio de
Conservação da massa:
𝑾𝟏 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟏 +𝑾𝟐 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟐 = 𝑾𝟑 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟑
𝒉𝟏 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟏 + 𝒉𝟐 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟐 = 𝒉𝟑 ∙ ሶ𝒎𝒂,𝟑
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MISTURA DE FLUXOS DE AR
Mistura Adiabática de Duas Correntes de Ar
Eliminando ሶ𝒎𝒂,𝟑das relações
acima, tem-se:
ሶ𝒎𝒂,𝟏
ሶ𝒎𝒂,𝟐
=
𝑾𝟐 −𝑾𝟑
𝑾𝟑 −𝑾𝟏
=
𝒉𝟐 − 𝒉𝟑
𝒉𝟑 − 𝒉𝟏
Na mistura adiabática de
duas corrente 1 e 2, o estado da
corrente resultante 3 encontra-se
sobre a linha reta que une os
estados 1 e 2 na carta psicrométrica
A relação entre as vazões é
igual à relação entre as distâncias
entre os pontos.
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Exercício 19: Uma corrente de 8000 (m3/h) de ar exterior com
uma TBS de 4 (°C) e uma TBU = 2 (°C) é misturada,
adiabaticamente, com ar recirculado de um recinto em uma
vazão de atravessa uma serpentina de resfriamento a
25000 (m3/h) com TBS = 25 (°C) e UR = 50 (%).
Determinar a TBS e a TBU para a mistura resultante e
comentar os resultados.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 20: Uma corrente de ar úmido de 0,5 (m3/s) a 34 (°C)
- (TBS) e 26 (°C) - (TBU) é misturada adiabaticamente com
outra de ar úmido de 0,2 (m3/s) a 15 (°C) - (TBS) e 13 (°C)
- (TBU). Determinar a condição final da mistura e
comentar os resultados.
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Exercício 21: Determinar a potência dissipada por uma
resistência elétrica que aquece um fluxo de 1,58 (m3/s) de
ar úmido, inicialmente a 25 (°C) - (TBS) e 17 (°C) - (TBU) e
101,325 (kPa) em 20 (°C) e comentar o resultado.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 22: Vapor saturado a 100 (°C) é injetado a uma taxa
de 0,022 (kg/s) em uma corrente de ar de 1,85 (kg/s) e a
32,8 (°C) - TBS, e 15,75 (°C) - TBU, patm = 101,325 (kPa).
Determinar o estado do ar na saída da corrente e
comentar o resultado.
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Exercício 23: Um fluxo de ar de 100 (kg/min) de ar
seco têm as seguintes características na sua seção
inicial: TBS = 20 (°C) e TBU = 8 (°C). Ele deve ser
umidificado por vapor saturado a 110 (°C). O valor
final da temperatura de ponto de orvalho é 13 (°C).
A pressão local vale 101,325 (kPa). Determinar a
temperatura final de bulbo seco da mistura de ar e
a vazão mássica de vapor requerida, em (kg/h), a
entalpia e o volume específico e comentar os
resultados.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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Exercício 24: O ar saturado que sai da seção de
resfriamento de um sistema de condicionamento de
ar a 14 (°C) e com vazão de 50 (m3/min) é misturado
adiabaticamente com ar externo a 32 (°C) e
umidade relativa de 60 (%), cuja corrente possui
vazão de 20 (m3/min). Assumindo uma pressão de
1,0 (atm), determinar a umidade absoluta, a
umidade relativa, a temperatura de bulbo seco e a
vazão volumétrica da mistura.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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MISTURA DE FLUXOS DE AR
Saturador Adiabático
É um dispositivo onde o ar ambiente passa por um
duto onde há pulverização de água em seu interior.
A área superficial de contato entre a água e o ar
que está circulando pelo dispositivo é tal que o ar sai
deste totalmente saturado, visto ter atingido o equilíbrio
termodinâmico com a água.
Não há interações de calor entre o dispositivo e o
ar (adiabático) e nem trabalho sendo fornecido ao fluido.
Apenas há reposição de água do saturador.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturador Adiabático
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturador Adiabático
É utilizado quando se deseja conhecer
propriedades do ar ambiente tal como a umidade
absoluta, conhecendo-se apenas a pressão e temperatura
do ar ambiente.
Se a umidade do ambiente for menor que 100 (%),
a água evapora. Como dito anteriormente, por se tratar
de um saturador, a mistura sai com umidade relativa de
100%. Um fluxo de água é adicionado na mesma taxa na
qual a água é evaporada.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturador Adiabático
Realizando um balanço de massa e de energia, tem-se:
✓ Balanço de massa de ar seco:
✓ Balanço de massa de água:
ሶ𝒎𝑨𝟏 = ሶ𝒎𝑨𝟐
ሶ𝒎𝑨𝟏 ∙ 𝝎𝟏 + ሶ𝒎𝟑 = ሶ𝒎𝑨𝟐 ∙ 𝝎𝟐
O saturador adiabático é um dispositivo ideal no
qual o ar úmido escoa contra uma fina névoa de água, a
pressão constante.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturador Adiabático
Realizando um balanço de massa e de energia, tem-se:
✓ Balanço de energia:
Chega-se a:
ሶ𝒎𝐀𝟏 ∙ 𝒉𝟏 + ሶ𝒎𝟑 ∙ 𝒉𝟑 = ሶ𝒎𝑨𝟐 ∙ 𝒉𝟐
𝒉𝟏 = 𝒉𝟐 − 𝝎𝟐 −𝝎𝟏 ∙ 𝒉𝒍
Onde hl é a entalpia do líquido saturado na temperatura de
bulbo úmido da saída do saturador adiabático. Desta forma
é possível obter a umidade absoluta do ar de entrada, ou
seja, conhecer alguns parâmetros do ambiente
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Saturador adiabático: é um canal longo,
termicamente isolado, onde há uma ampla área de
contato entre o ar e o reservatório de água.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Condições de saturador adiabático:
✓ O ar entra a uma temperatura - T1 conhecida, e umidade
de entrada - ω1 não é conhecida.
✓ Parte da água se evapora, de modo a saturar a mistura (ω
aumenta).
✓ A temperatura do sistema diminui, pois calor é
necessário para vaporizar a água.
✓ Se a área de contato ar - água for grande, o ar sai
saturado (𝜙2 = 100%).
✓ A temperatura de equilíbrio do sistema (T2) é a chamada
Temperatura de Saturação Adiabática.
✓ A água de reposição é inserida à mesma taxa de
evaporação e à T2.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Caminho do processo em um diagrama T - s para o
vapor d’água.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Balanços de massa e energia no saturador adiabático 
Balanços de Massa
ሶ𝒎𝑨𝟏 = ሶ𝒎𝑨𝟐 (Ar Seco)
ሶ𝒎𝝎𝟏 + ሶ𝒎𝑨𝑹𝒆𝒑 = ሶ𝒎𝝎𝟐
ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝝎𝟏 + ሶ𝒎𝑨𝑹𝒆𝒑 = ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝝎𝟐
ሶ𝒎𝑨𝑹𝒆𝒑 = ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝝎𝟐 −𝝎𝟏 (Vapor d’água)
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Balanços de massa e energia no saturador adiabático 
Balanços de Energia
ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝒉𝟏 + ሶ𝒎𝑨𝑹𝒆𝒑 ∙ 𝒉𝒍,𝑻𝟐 = ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝒉𝟐
ሶ𝒎𝑨𝑹𝒆𝒑 = ሶ𝒎𝑨 ∙ 𝝎𝟐 −𝝎𝟏
Substituindo e manipulando algebricamente chega-se a: 
Como:
𝒉𝟏 = 𝑪𝑷𝑨 ∙ 𝑻𝟏 +𝝎𝟏 ∙ 𝒉𝒔,𝟏
𝒉𝟐 = 𝑪𝑷𝑨 ∙ 𝑻𝟐 +𝝎𝟐 ∙ 𝒉𝒔,𝟐
𝝎𝟐 −𝝎𝟏 =
𝑪𝑷𝒎
𝒉𝒍𝒗,𝟐
∙ 𝑻𝟏 − 𝑻𝟐
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
Uma maneira prática de
se estimar a temperatura de
saturação adiabática é através
do uso de um termômetro de
bulbo úmido.
Quando o ar subsaturado
escoa sobre a mecha úmida
(algodão ou estopa), a água se
evapora e a temperatura cai.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
✓ Saturação Adiabática e TBU:
A perda de calor latente
pela evaporação da água é igual
ao ganho de calor sensível do ar.
A temperatura resultante
deste processo de
transferência de calor e de
massa é a Temperatura de
Bulbo Úmido - TBU.
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 25: Uma sala de um ambiente cujas dimensões
são de 3 (m) x 4 (m) x 2,2 (m), contém ar nas
seguintes condições: 32 (°C) e 100 (kPa) e a uma
umidade relativa de 85 (%). Determinar o que se
pede e comentar os resultados:
a) A pressão parcial do ar seco;
b) A umidade absoluta;
c) A entalpia específica e
d) as massas de ar seco e vapor d’água na sala.
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 26: Uma vazão de ar de 0,7 (m3/s), nas
condições de TBS igual a 32 (°C) e TBU de 24 (°C),
flui através de uma serpentina de resfriamento.
Considerando que a temperatura média superficial da
serpentina é de 13 (°C) e que a mesma possui uma
capacidade total de refrigeração de 12 (kW),
Determinar o que se pede e comentar os resultado:
a) As temperaturas de bulbo seco e úmido do ar na
saída da serpentina.
b) A taxa de remoção de água do ar.
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 27: A vazão volumétrica de ar entrando em
um evaporador tipo serpentina aletada é igual a
2,3 (m3/s), na temperatura de 4 (°C) e umidade
relativa de 90 (%). Na saída, a temperatura do ar
é igual a 0,5 (°C) e umidade relativa de 98 (%).
Nessas condições, determinar o que se pede e
comentar os resultados:
a) a capacidade de refrigeração do evaporador e
b) a taxa de remoção de umidade do ar.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturação Adiabática e TBU
Para uma dada pressão
total de um ambiente, as duas
propriedades restantes para se
caracterizar um estadotermodinâmico podem ser
obtidas através de um
psicrômetro.
Um exemplo de aparelho
utilizado para isso é um
psicrômetro giratório.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Saturação Adiabática e TBU
O psicrômetro fornece
uma leitura da temperatura do
ambiente, aqui chamada de
Temperatura de Bulbo Seco -
TBS e da mínima temperatura
de um ambiente, aqui chamada
de Temperatura de Bulbo Úmido
– TBU.
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Exercício 28: Ar entra em um condicionador de ar de janela com
pressão de 1,0 (atm), 30 (°C), 80 (%) de umidade relativa e
com uma vazão de 10 (m3/min). A temperatura de saída do
ar é 14 (°C), e parte do vapor contido no ar se condensa e é
removida a 14 (°C). Determinar as taxas de remoção de
calor e de umidade do ar e comentar os resultados.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
Exercício 29: As temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido
do ar atmosférico à pressão de 1,0 (atm) - 101,325 (kPa)
são medidas por um psicrômetro giratório. Seus valores são
iguais a 25 (°C) e 15 (°C), respectivamente. Determinar o
que se pede e comentar os resultados:
a) a umidade absoluta;
b) a umidade relativa e
c) a entalpia específica do ar.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
Uma torre de resfriamento é
um equipamento que proporciona o
contato direto entre a água de
condensação e o ar atmosférico,
pois sob condições termodinâmicas
propícias instala-se um processo
simultâneo de transferência de
calor e massa e a água é resfriada.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
Os tipos de torres de resfriamento usados
comumente em sistemas de ar condicionado são:
✓ Fluxo de ar induzido em contracorrente com o de
água;
✓ Fluxo de ar induzido em corrente-cruzada com o
de água;
✓ Fluxo de ar forçado em contracorrente com o de
água.
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
Fluxo de ar induzido em contracorrente com o de água
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
Fluxo de ar induzido em corrente-cruzada com o de água
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
Fluxo de ar forçado em contracorrente com o de água
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E 
ENUNCIADOS
Torres de Resfriamento
São resfriadores evaporativos fechados.
Torre de Corrente 
Induzida
Torre de Corrente 
Natural
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Exercício 30: Água de resfriamento sai do condensador
de uma usina e entra em uma torre de arrefecimento
a 35 (°C) com uma vazão de 100 (kg/s). A água é
resfriada até 22 (°C) na torre pelo ar que entra a
1,0 (atm), 20 (°C) e 60 (%) de umidade relativa. O ar
deixa a torre saturado a 30 (°C). Desprezando a
potência do ventilador, determinar o que se pede e
comentar os resultados:
(a) A vazão volumétrica de ar entrando na torre;
(b) A vazão mássica da água de reposição
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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Exercício 30: Esquema de dados.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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Exercício 31: Uma torre de resfriamento é um
equipamento no qual ar resfria água previamente
borrifada. Se 15 (m3/s) de ar a 35 (°C) de temperatura
de bulbo seco e 24 (°C) de temperatura de bulbo
úmido, a uma pressão atmosférica de 101 (kPa),
adentram em uma torre, deixando-a saturado a 31 (°C).
Determinar o que se pede e comentar os resultados:
a) Colocar os pontos no diagrama psicrométrico;
b) Até que temperatura essa corrente de ar pode
resfriar água borrifada a 38 (°C) e com vazão mássica
de 20 (kg/s)?
c) Quantos (kg/s) de água devem ser fornecidos para
compensar a água que se evapora?
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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Exercício 31: Esquema da questão:
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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Exercício 32: Em uma torre de arrefecimento entra
água de arrefecimento proveniente do condensador
de uma central térmica a 30 (°C), com uma vazão
mássica de 110 (kg/s). A água é arrefecida na torre
para 20 (°C) pelo ar que entra a 1 (atm), 20 (°C) e
70 (%) de umidade relativa, saindo saturada a
35 (°C). Desprezando a potência fornecida à
ventoinha, determinar o que se pede e comentar os
resultados:
a) A vazão volumétrica de ar de entrada na torre;
b) A vazão mássica de água de restituição exigido.
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
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REVISÃO
Assuntos da Aula
✓ Introdução a Climatização;
✓ Processos de Climatização;
❖ Processos Fundamentais de Condicionamento de Ar;
❖ Processos Típicos de Climatização em Regime de Inverno:
❑ Aquecimento e Resfriamento Sensível;
❑ Aquecimento Sensível com Umidificação a Vapor;
❑ Aquecimento Sensível com Umidificação a Água.
❖ Arrefecimento e Umidificação;
✓ Mistura de Gases;
✓ Exercícios de Aplicação;
✓ Revisão.
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AGRADECIMENTO
MUITO OBRIGADO!