REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO

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⇒Conceitos iniciais
Climatização: Trata o ar, ajustando sua temperatura em valores geralmente acima de 20 ºC. 
Refrigeração: Quando utilizando o ar com fluido para controle da temperatura, o ar é resfriado a temperaturas próximas de 0 ºC, podendo chegar a temperaturas abaixo de -10 ºC. Exemplos.: Câmaras ou Balcões Frigoríficos
Ventilação: O ar é introduzido num ambiente para controlar a sua temperatura, limitado sempre em relação à temperatura exterior. Ex.: Remoção de poluentes e odores.
As áreas de refrigeração e ar condicionado são correlatas, e os seus campos de atuação foram representados abaixo.
↣ Hélio Creder 
Condicionar o ar em um recinto significa submetê-lo a certas condições, compatíveis com o objetivo da instalação, independentemente das características exteriores.
Assim, podemos condicionar o ar para o conforto, para um melhor desempenho ou durabilidade de equipamentos ou processos.
De um modo geral, o condicionamento do ar controla as seguintes propriedades: 
- Temperatura: 
- Umidade relativa;
 - Velocidade; 
- Pureza.
Ar condicionado de conforto: pode ser definido como o processo de condicionamento de ar objetivando o controle de sua temperatura, umidade, pureza e distribuição de modo a proporcionar conforto aos ocupantes do ambiente condicionado.
Conforto Térmico: Condições ambientais de temperatura e umidade que proporcionam sensação de bem-estar às pessoas que ali estão.
⇒Símbolos, definições e unidades
Energia: Capacidade de produzir trabalho - Formas de Energia (kgm, J, kcal, BTU). Ex.: Fluxo de calor no evaporador e no condensador do ciclo de refrigeração
 Potência: Quantidade de energia utilizada em um período de tempo. (W, CV, HP) 
Conversões úteis:
Tonelada de Refrigeração [ TR]: É definida como a energia térmica que deve ser retirada de 1000 kg (1t) de água líquida a 0 ºC para solidificá-la a 0 ºC, em 24 horas. É, portanto, uma unidade de potência frigorífica.
As relações de conversão entre [TR] e as unidades usuais são:
Equação dos Gases Ideais: Fornece uma relação entre as propriedades básicas do ar
⇒Balanços de massa, energia e exergia 
Massa com gases:
 
 Volume com líquidos: 
Energia:
Calor: Mecanismo de transferência de energia (J, kcal, BTU).
⇒Processos de transferência de calor 
Condução: Transmissão de partícula em partícula.
Condutividade térmica:
Convecção: Transferência através de um fluido (convecção forçada ou natural)
Radiação: Transferência em forma de ondas eletromagnéticas.
Entalpia: É uma propriedade das substâncias que indica sua quantidade de calor.
Entropia: É a medida das trocas de energia de um sistema com o meio. É a medida do grau em que energia de um sistema é imprestável.
⇒Psicrometria 
É o estudo sistemático das relações entre o ar seco (AS) e o vapor d’água (VP) presente, formando uma solução chamada de ar úmido (AU).
Ar seco (AS): N₂+O₂
Vapor d’água (VP): H₂O (gás)
Ar úmidoAU
au
au
Vapor d’ água
VP
Ar seco
AS
Alguns campos de aplicação da Psicrometria são a indústria alimentícia; a indústria de papel; processos industriais de secagem, pintura e armazenamento; refrigeração; ventilação; ar condicionado; e meteorologia.
A composição aproximada do AS é, em termos de frações molares (volumétricas)
-Fração molar: concentração daquilo que eu quero analisar em relação total da mistura 
X= (Quant. total)
(Quant. de matéria) A
A massa molecular média de AS é calculada assumindo apenas a composição.
Onde: 
Massa molar no nitrogênio (N₂) =14
Massa molar do oxigênio (O₂) = 16
14x2=28; 16x2=32
Curva de saturação:
Título: É a fração de vapor na mistura líquida+ vapor.
O VP no ar está no estado superaquecido, mas assumir que é estado saturado não introduz erros sensíveis na entalpia, em largas faixas de pressão, como mostrado abaixo:
⇒O ar úmido obedece à lei de Dalton das pressões parciais:
“Cada gás se comporta em uma mistura de forma independente. A pressão total da mistura é dada pela soma das pressões parciais. ”
Pressão atmosférica é o peso que o ar exerce sobre a superfície terrestre.
Temperatura de Bulbo seco (TBS): é a temperatura da mistura indicada em um termômetro. Em geral, a TBS é conhecida simplesmente por temperatura da mistura. Fornece a temperatura ambiente.
O próprio termômetro:
Temperatura de Bulbo úmido (TBU): um termômetro, cujo bulbo esteja envolto em uma mecha de algodão, ou outro material similar. Vai fornecer a umidade.
· É a temperatura que se sente quando a pele está molhada e está exposta a movimentação do ar.
· A temperatura do bulbo úmido é uma indicação da quantidade de umidade no ar.
· Quanto menor a umidade relativa do ar, maior o resfriamento.
A água contida no algodão irá se evaporar a medida que o ar ao redor está seco. AU= AS+ VP
Se o ar está muito seco, com pouco vapor d´água o ar úmido ficará muito seco.
Quando o ar está muito seco, a evaporação é maior, e a temperatura do bulbo úmido será mais baixa.
Quando o ar está muito seco, o bulbo úmido vai perder calor para o meio externo. Mas devido ao ar está tão seco, ele começa a retirar calor do próprio termômetro, sendo assim, a temperatura diminui.
Já quando o ar está mais úmido, a evaporação do bulbo será menor, logo a temperatura de bulbo será maior. O algodão continua úmido, não perde calor para o meio externo e a temperatura do termômetro será alta.
↪ Situação 1: a temperatura de bulbo seco está muito elevada, e a temperatura do termômetro de bulbo úmido está em uma temperatura menor. 
A consequência será um ambiente quente e seco, tendo pouco vapor d´água. 
O ambiente retira calor tanto do algodão como do termômetro.
↪ Situação 2: o ambiente tem a temperatura elevada e a temperatura do termômetro de bulbo úmido é alta.
Terá como consequência um ambiente quente e úmido. Tendo uma pequena troca de calor do algodão com o meio exterior. O algodão permanece úmido devido ter muito vapor d´água no ambiente.
Logo a temperatura do termômetro não diminui. Umidade absoluta é a quantidade de vapor presente na mistura ar-vapor. A umidade absoluta é expressa em kg de vapor d'água por m’ de ar.
↪ Situação 3: onde temos uma igualdade na temperatura do bulbo seco e bulbo úmido.
Temperatura de orvalho (To): é a menor temperatura que o ar atinge para que o vapor d´água condense (saio do estado gasoso para o líquido).
A temperatura onde a pressão parcial da água é igual à sua pressão de saturação.
↣Stoecker (será usado esse conceito)
Umidade específica (absoluta): é a mesma massa de vapor d´água condida em 1 kg de ar seco.
A determinação da umidade específica pode ser feita com a equação dos gases perfeitos:
↣ Hélio Creder 
Umidade absoluta: Umidade absoluta é a quantidade de vapor presente na mistura ar-vapor. A umidade absoluta é expressa em kg de vapor d'água por m³ de ar.
Umidade relativa: é a relação entre a umidade absoluta existente e a máxima umidade absoluta a uma dada temperatura, ou seja, quando o ar estiver saturado de vapor. 
A umidade relativa é a razão entre a quantidade de vapor d´água e a capacidade de água do ambiente (VP).
Umidade relativa=3,5/14=25%
Linha de saturação: apresentam como coordenadas a temperatura t, no eixo das abcissas e a pressão de saturação do vapor de água Ps no eixo das ordenadas.
Patm= Pvp+ Pas
Pas= Patm- Pvp
Umidade relativa: é a relação entre a umidade específica existente e a máxima umidade específica a uma dada temperatura, ou seja, quando o ar estiver saturado de vapor. 
Pg: pressão de saturação 
Ps=Pv: pressão de vapor d´água
 
 
Entalpia do ar úmido (): é a soma da entalpia de AS com a entalpia do VP.
 Entalpia do ar úmido: divide tudo pela massa do ar seco.
Umidade absoluta
Entalpia: a entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de água é a soma das Entalpias dos componentes.
= Calor específico a pressão constante do ar seco =1,0 Kj/kg K
T= temperatura misturada
= Entalpia do vapor saturado a temperatura da mistura Kj/kg
⇒Exercício:
Volume específico (Volume Específico do Ar Úmido (VAU)): é o volume de AU ocupado por cada 1 kg de AS. Numericamente, é igual ao volume deAS por cada 1 kg de AS, consequência da lei de Dalton das ressoes parciais, porque, para que p= , implica V= + ( os componentes ocupam o mesmo volume). Então, da equação dos gases:
⇒Exercício 02
Uma sala de 5 x 5 x 3 m tem ar a 35º C e 101,3 KPa e umidade relativa 75%
A) Pressão Parcial do ar.
B) Umidade específica
C) Entalpia por unidade de massa de ar seco.
D) Volume específico do ar úmido
⇒Exercício 03
Determine a umidade absoluta de ar com 60% de umidade relativa e temperatura de 30°C, para uma pressão barométrica Padrão de 101,3 KPa
⇒Exercício 04
Determine a umidade absoluta de ar com 65% de umidade relativa e temperatura de 37°C, para uma pressão barométrica Padrão de 93,6KPa
⇒Exercício 05
Determine o volume especifico de uma mistura ar- vapor em [m³/], dadas as condições: , e 
⇒Carta psicrométrica
A carta psicrométrica relaciona inúmeras grandezas da mistura de ar e de vapor de água de grande aplicação em cálculo de refrigeração e ar condicionado. O uso destes diagramas permite a análise gráfica de dados e processos psicrométricos facilitando a solução de muitos problemas práticos referentes ao ar
Quantidade total de vapor de água presente na atmosfera
Quantidade de vapor de água existente até o seu ponto de saturação, ou seja, até a quantidade máxima possível de presença de água no ar antes que ela se precipite.