SLIDE CAC PSICROMETRIA E CICLOS

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Universidade Federal do Pará – UFPA 
Instituto de Tecnologia - ITEC 
 Faculdade de Engenharia Mecânica - FEM 
Psicrometría e 
Ciclos de 
Refrigeração e 
de Climatização 
Aulas – Climatização de Ambiente Construído: Psicrometria e Ciclos – Aulas 5 a 10 
eraldocs@ufpa.br 
Prof. Eraldo Cruz dos Santos, Dr. Eng. 
mailto:eraldocs69@oi.com.br
CICLO DE ROTINAS - UNIFEI.ppt#2. INTRODUÇÃO
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 2 
AULAS DE CLIMATIZAÇÃO DE AMBIENTE 
CONSTRUÍDO 
Aula 2.1 – 
Introdução à 
Psicrometría 
Próximo 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 9 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2020 - 4.pptx#7. PSICROMETRÍA
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REVISÃO 
Assuntos do Módulo Passado 
 Introdução aos Sistemas Térmicos; 
 Sistemas; 
 Condição de Equilíbrio; 
 Enunciados e Leis da Termodinâmica; 
 Plano de Ensino: 
 Identificação. 
 Introdução à Climatização: 
 Princípios; 
 Filosofia. 
 Conforto Térmico; 
 Efeitos da Temperatura; 
 Efeitos da Umidade Relativa. 
 Conceitos, Definições, Fundamentos e Enunciados; 
 Contaminação de Ambientes; 
 Grandezas de Estado; 
 Equações de Estado. 
 Exercícios de Aplicação; 
 Revisão. 
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TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO 
 INTRODUÇÃO À PSICROMETRÍA; 
 CARTA PSICROMÉTRICA; 
 INTRODUÇÃO ÀS MÁQUINAS TÉRMICAS; 
 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS; 
 CICLOS TÉRMICOS: 
 CICLO GERADORES: 
 Refrigeradores; 
 Bomba de Calor; 
 Ciclos de Refrigeração por Compressão de Vapor. 
 BALANÇO DE ENERGIA PARA O CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR 
COMPRESSÃO DE VAPOR; 
 Limitações dos Ciclos Geradores; 
 COMPONENTES DO SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO; 
 EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO; 
 REVISÃO. 
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PSICROMETRÍA 
INTRODUÇÃO À 
PSICROMETRÍA 
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PSICROMETRÍA - Introdução 
 Definição: 
 É o estudo das propriedades termodinâmicas de 
misturas de ar seco e vapor de água, e da sua utilização 
para analisar processos que envolvem o ar úmido. 
 
Etimologia da Palavra 
Do grego psychro, arrefecer, esfriar, resfriar 
(Estudo de misturas binárias nas quais um dos componentes é 
um vapor condensável). 
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PSICROMETRÍA - Introdução 
AR ÚMIDO 
REFRIGERAÇÃO 
AR 
CONDICIONADO 
CLIMATIZAÇÃO 
Processos para 
Conservação de Produto 
Processos 
para Conforto 
das Pessoas 
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
 
Acima de 
15 °C 
Abaixo 
de 15°C 
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PSICROMETRÍA - Introdução 
 A psicrometría é o estudo da mistura de ar seco e 
vapor de água, ou seja, do ar úmido. Esta área de 
conhecimento possui inúmeras aplicações, sendo que as 
principais são: 
 Climatização de ambientes e conforto térmico; 
 Condensação em superfícies frias; 
 Resfriamento evaporativo; 
 Torres de Resfriamento; 
 Demais aplicações que exigem o controle do conteúdo 
de vapor no ar. 
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PSICROMETRÍA – Propriedades do Ar 
 A psicrometría estuda os parâmetros e processos 
termodinâmicos que ocorrem na mistura de ar seco - vapor 
d’água, que junto com os contaminantes são os componentes do 
ar atmosférico. 
 Nesta unidade, serão abordados os conceitos 
fundamentais que permitem quantificar os parâmetros 
psicrométricos e os processos que ajudarão a analisar a 
termodinâmica dos sistemas de ar condicionado. 
 Depois, tratar-se-á dos processos combinados de 
transferência de calor e massa que ocorrem quando ar úmido e a 
água são colocados em contato direto, como ocorre em 
serpentinas de resfriamento e desumidificação, torres de 
resfriamento, condensadores evaporativos e lavadores de ar. 
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PSICROMETRÍA - Propriedades do Ar 
Ar Seco e Ar Úmido 
 O ar atmosférico é composto por uma mistura de 
gases, vapor d’água e contaminantes (por exemplo: poeira, 
pólens, gases poluentes, etc.). 
 O ar seco é o que resta do ar atmosférico quando 
todo o vapor d’água e todos os contaminantes são 
removidos. 
 O ar é úmido ocorre quando, além da mistura de 
gases, existe vapor d'água, que pode saturar à 
temperaturas ambiente, e então se condensar. 
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PSICROMETRÍA - Propriedades do Ar 
Ar Seco e Ar Úmido 
 A composição do ar seco é relativamente 
constante ao longo do dia, porém, pequenas variações 
nas quantidades de um de seus componentes de forma 
individual podem ocorrer em função de alguns 
parâmetros do local da análise, como por exemplo: 
 A da hora do dia; 
 A localização geográfica; e 
 A altitude do local. 
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PSICROMETRÍA - Propriedades do Ar 
Composição Padrão do Ar Seco na Atmosfera 
 A massa molecular - M do ar seco, na escala do 
carbono − 12, é 28,9645. Assim, a constante do gás para o 
ar seco é RA = 8.314,41/28,9645 = 287,055 (J/kg . K). 
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PSICROMETRÍA - Propriedades do Ar 
Ar Úmido 
 O ar úmido é uma mistura binária de ar seco com 
vapor de água. 
 A quantidade de água no ar úmido varia de zero (ar 
seco) até um máximo que é função da temperatura e da 
pressão da mistura. 
 Esta última condição é conhecida como ar úmido 
saturado. Nessa condição, há equilíbrio térmico entre o 
vapor d’água e o seu condensado. 
 A massa molecular da água, na escala do carbono−12, 
é 18,01528. Assim, a constante do gás para o vapor d’água é 
RV = 8.314,41/18,01528 = 461,520 (J/kg . K). 
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PSICROMETRÍA – Propriedades do Ar 
Ar Úmido 
 A temperatura e a pressão barométrica do ar 
atmosférico variam consideravelmente com a altitude – H (m), a 
localização geográfica e a condição climática. 
 O ar atmosférico padrão é uma referência para estimar 
as propriedades do ar em várias altitudes. 
 Ao nível do mar, a temperatura de 20 (°C) e a pressão 
barométrica é 101,325 (kPa) são os valores padrões. Assim, em 
altitudes entre – 500 e 11.000 metros as temperaturas - T (°C) 
e pressões atmosféricas (barométrica) – patm (kPa), podem ser 
calculadas pelas equações: 
𝑻 = 𝟐𝟎 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟓 ∙ 𝒉 
𝒑𝒂𝒕𝒎 = 𝟏𝟎𝟏, 𝟑𝟐𝟓 ∙ 𝟏 − 𝟐, 𝟐𝟓𝟓𝟕𝟕 ∙ 𝟏𝟎
−𝟓 ∙ 𝒉
𝟓,𝟐𝟓𝟓𝟗
 
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PSICROMETRÍA 
PARÂMETROS 
PSICROMÉTRICOS 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
 Em psicrometría os componentes do ar que 
apresentam temperatura de condensação muito baixa, 
sendo assim eles são reunidos em uma única fase 
denominada ar seco, enquanto o vapor d’água, que condensa 
em condições típicas encontradas em sistemas de 
condicionamento de ar, é tratado independentemente. 
 Desse modo, admite−se o ar úmido como sendo a 
mistura de dois gases ideais: ar seco e vapor d’água. 
 As leis das pressões parciais, dos volumes parciais e 
a equação de estado do gás ideal são usadas para 
estabelecer as equações que definem os estados 
psicrométricos do ar. 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
 Entretanto, as seguintes hipóteses são admitidas: 
 A fase líquida (vapor d’água) não contém gases dissolvidos; 
 A fase gás (ar seco) pode ser tratada como uma mistura de 
gases ideais e, finalmente, quando a mistura e o condensado 
(água líquida) estão em uma dada pressão e temperatura, o 
equilíbrio entre o condensado e seu vapor não é afetado pela 
presença dos outros componentes, ou seja, quando o equilíbrio 
é alcançado a pressão parcial do vapor é igual à pressão de 
saturação correspondente à temperatura da mistura. 
 A pressão total no ar (ar seco + vapor d’água) é a soma das 
pressões parciaisde cada componente, ou seja: 
𝒑 = 𝒑𝑨 + 𝒑𝑽 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
 Se V é o volume total da mistura então o volume de cada 
componente também será o mesmo, ou seja: 
 
 Em uma mistura de gases ideais tanto a mistura como cada um 
deles deve obedecer à equação de estado do gás ideal. Daí, 
para o ar seco: 
𝑽 = 𝑽𝑨 + 𝑽𝑽 
𝒑𝑨 ∙ 𝑽 = 𝒏𝑨 ∙ 𝑹 ∙ 𝑻 
e para o vapor d’água: 
𝒑𝑽 ∙ 𝑽 = 𝒏𝑽 ∙ 𝑹 ∙ 𝑻 Onde: 
 pA – Pressão parcial do ar seco, em (kPa); 
 pV – Pressão parcial do vapor d’água, em (kPa); 
 nA – Número de moles do ar seco, em (kmolA); 
 nV – Número de moles do vapor d’água, em (kmolV); 
 R – Constante universal dos gases, em (8,314,4 kJ/kg ou mol . K); 
 T – Temperatura absoluta da mistura, em (K). 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
𝒑𝑨 ∙ 𝑽𝑨 = 𝒎𝑨 ∙ 𝑹𝑨 ∙ 𝑻𝑨 
𝒑𝑨 ∙ 𝑽𝑨 = 𝒏𝑨 ∙ 𝑹𝑨 ∙ 𝑻𝑨 
Onde: 
 PA – Pressão parcial do ar seco, em (kPa); 
 PV – Pressão parcial do vapor d’água, em (kPa); 
 mA – Massa de ar seco, em (kgA); 
 mV – Massa de vapor d’água, em (kgV); 
 nA – Número de moles do ar seco, em (kmolA); 
 nV – Número de moles do vapor d’água, em (kmolV); 
 RA – Constante do gás para o ar seco, em (kJ/kg . K); 
 RV – Constante do gás para o vapor d’água, em (kJ/kg . K); 
 VA – Volume de ar na mistura, em (m3); 
 VV – Volume de vapor d’água na mistura, em (m3); 
 TA – Temperatura absoluta do ar seco na mistura, em (K) e 
 TV – Temperatura absoluta do vapor d’água na mistura, em (K). 
𝒑𝑽 ∙ 𝑽𝑽 = 𝒎𝑽 ∙ 𝑹𝑽 ∙ 𝑻𝑽 
𝒑𝑽 ∙ 𝑽𝑽 = 𝒏𝑽 ∙ 𝑹𝑽 ∙ 𝑻𝑽 
Para Misturas 
Próximo 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 9 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2020 - 4.pptx#31. PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos
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Exercício 1: Determinar a temperatura e a pressão parcial 
do ar, que se comporta como gás ideal em um fluxo em 
um evaporador, com volume total de 1,85 (m3), cuja 
entalpia específica do fluido é de 85,78 (kJ/kg) e 
pressão de vapor de 4,75 (kPa) e comentar os 
resultados. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Sistema: Evaporador (sistema fechado); 
Fluido: Ar; 
Estado: Gás ideal; 
Conhecido: V = 1,85 (m3), h = 85,78 (kJ/kg), pV = 4,75 (kPa). 
Determinar: qual o temperatura – T e a pressão parcial do 
ar - pA. 
Solução do Exercício 1: 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 1: 
Hipóteses: 
1. Análise do escoamento em regime permanente; 
2. O sistema é a ar contido no evaporador; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
evaporador; 
3. O ar se comporta como um gás ideal; 
3. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑇 = ? 
pA = ? 
V1 = 1,85
 (m3) 
h = 85,78 (kJ/kgA) 
pV = 4,75 (kPa) 
1 2 
𝑸 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 1: 
Análise: 
 Aplicando-se a Equação da temperatura em função a 
entalpia, tem-se: 
1 
 Substituindo os valores: 
→ 
𝑇 = 20 − 0,0065 ∙ ℎ 
𝑇 = 20 − 0,0065 ∙ 85,78 𝑻 = 𝟏𝟗, 𝟒𝟒 °𝑪 
 Calculando-se a pressão atmosférica em função da 
entalpia, vem: 
𝑝𝑎𝑡𝑚 = 101,325 ∙ 1 − 2,25577 ∙ 10
−5 ∙ ℎ 5,2559 
 Logo, substituindo os valores: 
𝑝𝑎𝑡𝑚 = 101,325 ∙ 1 − 2,25577 ∙ 10
−5 ∙ 85,78 5,2559 
𝒑𝒂𝒕𝒎 = 𝟏𝟎𝟎, 𝟐𝟗𝟖𝟕 𝒌𝑷𝒂 
2 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 1: 
Análise: 
 A pressão de parcial pode ser calculada por: 
3 
 Rearranjando: 
→ 
Comentários: A temperatura do fluxo de ar no 
evaporador para as condições fornecidas no 
problema é de 19,44 (°C) para uma pressão 
parcial de ar de 95,5487 (kPa). 
 Resolvendo, vem: 
𝑝𝐴 = 100,2987 − 4,75 
𝒑𝒂𝒕𝒎 = 𝒑𝑨 + 𝒑𝑽 
𝑝𝐴 = 𝑝𝑎𝑡𝑚 − 𝑝𝑉 
𝒑𝑨 = 𝟗𝟓, 𝟓𝟒𝟖𝟕 𝒌𝑷𝒂 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 2: Determinar a pressão do ar úmido e de vapor em um 
condensador, num processo de formação de vácuo, a volume 
constante, cujo volume total de fluido é de 4,56 (l) para uma 
temperatura de fluido de 85,45 (°C) e temperatura de vapor 
de 145,95 (°C), para um título da mistura de 45,18 (%) e 
comentar os resultados. O ar se comporta como um gás ideal. 
Sistema: Condensador (sistema fechado); 
Fluido: Ar; 
Estado: Vapor úmido; 
Conhecido: são fornecidos os dados: V = 4,56 (l) = 4,56 . 10-3 (m3), 
TA = 85,45 (°C) = 358,61 (K); TV = 145,95 (°C) = 
419,11 (K) e x = 45,18 (%) = 0,4518. 
Determinar: qual a pressão de ar úmido – pA e a pressão de vapor 
de ar seco - pV. 
Solução do Exercício 2: 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 1: 
Hipóteses: 
1. Análise do escoamento em regime permanente; 
2. O sistema é a ar contido no condensador; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
condensador; 
3. O ar se comporta como um gás ideal; 
3. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑝𝑉 = ? 
pA = ? 
V1 = 4,56 . 10
-3 (m3) 
TA = 358,61 (K) 
2 1 
𝑸 
x = 0,4518 
TV = 419,11 (K) 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 2: 
Análise: 
 Calculando a massa total do fluxo a mistura no 
condensador, tem-se: 
1 
 A massa específica para o ar é igual a 1,293 (kg/m3). 
Substituindo os valores na Equação 1, vem: 
→ 
𝑚 =
𝑉
𝑣
 
𝑚 = 4,56 ∙ 10−3 ∙ 1,293 𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟖𝟗𝟔 𝒌𝒈 
 Calculando-se as massas de vapor de água, usando o 
conceito de título: 
𝑥 =
𝑚𝑉
𝑚
 
 Logo, substituindo os valores: 
𝑚𝑉 = 0,4518 ∙ 0,005896 𝒎𝑽 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟔𝟔𝟒 𝒌𝒈𝑽 
2 
→ 𝑣 =
1
𝜌
 → 𝑚 = 𝑉 ∙ 𝜌 
→ 𝑚𝑉 = 𝑥 ∙ 𝑚 
→ 
 Calculando a massas de vapor de ar seco: 
𝑚 = 𝑚𝐴 + 𝑚𝑉 → 𝑚𝐴 = 𝑚 − 𝑚𝑉 3 
𝑚𝐴 = 0,005896 − 0,002664 → 𝒎𝑨 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟐𝟑𝟐 𝒌𝒈𝑨 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 2: 
Análise: 
 Como o ar se comporta como um gás ideal, tem-se: 
4 
 Reorganizando em função das pressões, vem: 
 Como as constante para o ar seco e para o vapor de água 
são, respectivamente iguais a: RA = 0,287055 (kJ/kg . K), e 
RV = 0,461520 (kJ/kg . K), substituindo os valores, vem: 
5 
Para o ar seco Para o vapor de água 
𝒑𝑨 ∙ 𝑽 = 𝒎𝑨 ∙ 𝑹𝑨 ∙ 𝑻𝑨 𝒑𝑽 ∙ 𝑽 = 𝒎𝑽 ∙ 𝑹𝑽 ∙ 𝑻𝑽 
𝒑𝑨 =
𝒎𝑨 ∙ 𝑹𝑨 ∙ 𝑻𝑨
𝑽
 𝒑𝑽 =
𝒎𝑽 ∙ 𝑹𝑽 ∙ 𝑻𝑽
𝑽
 
𝑝𝐴 =
0,003232 ∙ 0,287055 ∙ 358,61
4,56 ∙ 10−3
 𝑝𝑉 =
0,002664 ∙ 0,461520 ∙ 419,11
4,56 ∙ 10−3
 
𝒑𝑨 = 𝟕𝟐, 𝟗𝟔𝟔𝟕 𝒌𝑷𝒂 𝒑𝑽 = 𝟏𝟏𝟐, 𝟗𝟔𝟔𝟏 𝒌𝑷𝒂 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 2: 
Comentários: O fluxo de ar no condensador, durante o 
processo de formação de vácuo movimentará 
uma massa de ar seco de 0,003232 (kgA) e uma 
massa de vapor de água de 0,002664 (kgV). 
Nestas condições a pressão de ar seco é de 
72,9667 (kPa), enquanto que a pressão de vapor 
de água é de 112,9661 (kPa). 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
 Uma série de parâmetros psicrométricos são 
utilizados para a caracterização do estado 
termodinâmico do ar úmido...: 
 Umidade Absoluta; 
 Umidade Relativa; 
 Grau de Saturação; 
 Volume Específico; 
 Entalpia Específica; 
 Calor Específico a Pressão Constante; 
 Temperatura de Bulbo Seco; 
 Temperatura de Orvalho; e 
 Temperatura de Bulbo Úmido. 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
 Exemplo de composição do ar a pressão de 
101,325 (kPa), TBS = 20 (°C) e UR = 50 (%). 
 Ar seco Vapor d'água Ar Seco + Vapor d'água 
T [°C] 20 20 20 
mar [kg] 1 0 1 
mv [kg] 0 0,007264 0,007264 
par [Pa] 100143 0 100143 
pv [Pa] 0 11821182 
patm [Pa] 100143 1182 101325 
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PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Umidade Absoluta - W 
 Para uma dada amostra de ar úmido é a razão entre a 
massa de vapor d’água – mV e a de ar seco - mA. Logo, tem-se: 
𝑾 =
𝒎𝑽
𝒎𝑨
 𝒌𝒈𝑽 𝒌𝒈𝑨 ou 𝑾 = 𝟎, 𝟔𝟐𝟏𝟗𝟖 ∙
𝒑𝑽
𝒑 − 𝒑𝑽
 
 Uma importante simplificação pode ser feita assumindo a 
mistura de dois gases perfeitos. Da Equação de estado para o 
gás perfeito e considerando a Lei de Mistura de Dalton, tem-se: 
𝒎𝑨 =
𝒑𝑨 ∙ 𝑽
𝑹 𝑨 ∙ 𝑻
 𝒎𝑽 =
𝒑𝑽 ∙ 𝑽
𝑹 𝑽 ∙ 𝑻
 
 Substituindo em W, vem: 
𝑾 =
𝑹𝑨
𝑹𝑽
∙
𝒑𝑽
𝒑𝑨
 Como 
𝑹𝑨
𝑹𝑽
=
𝒎𝑽
𝒎𝑨
=
𝟏𝟖, 𝟎𝟏𝟓𝟑𝟒
𝟐𝟖, 𝟗𝟔𝟒𝟓
= 𝟎, 𝟔𝟐𝟏𝟗𝟖 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 32 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Umidade Absoluta em Saturação - Ws 
 Se o ar estiver saturado, então se tem a umidade 
absoluta em saturação Ws(T, p) nas mesmas temperatura 
e pressão. Logo tem-se: 
𝑾𝑺 = 𝟎, 𝟔𝟐𝟏𝟗𝟖 ∙
𝒑𝑽𝑺
𝒑 − 𝒑𝑽𝑺
 
Onde: PVS é a pressão de saturação do vapor d’água na temperatura 
do ar - T. A pressão PVS é função somente da temperatura e 
apresenta valores ligeiramente diferentes da pressão de vapor 
d’água no ar úmido saturado. Na faixa de 0 a 200 (°C), a 
pressão de saturação é calculada por: 
𝒍𝒏𝒑𝑽𝑺 = −
𝟓. 𝟖𝟎𝟎, 𝟐𝟐𝟏
𝑻
+ 𝟏, 𝟑𝟗𝟏𝟒𝟗𝟗 − 𝟒, 𝟖𝟔𝟒𝟎𝟐𝟒 ∙ 𝟏𝟎−𝟐 ∙ 𝑻 + ⋯ 
 +𝟒, 𝟏𝟕𝟔𝟒𝟕𝟗 ∙ 𝟏𝟎−𝟓 ∙ 𝑻𝟐 − 𝟏, 𝟒𝟒𝟓𝟐𝟎𝟗 ∙ 𝟏𝟎−𝟖 ∙ 𝑻𝟑 + 𝟔, 𝟓𝟒𝟓𝟗𝟔𝟕 ∙ 𝒍𝒏𝑻 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 33 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Umidade Específica - q 
 A umidade específica - q do ar úmido é a razão 
entre a massa de vapor d’água - mV e a massa total da 
amostra de ar úmido - m, i.e., mV + mA. 
𝒒 =
𝒎𝑽
𝒎𝑽 + 𝒎𝑨
𝒌𝒈𝑽 𝒌𝒈𝑨 
𝒒 =
𝑾
𝟏 + 𝑾
 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 34 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Umidade Relativa - 𝝓 
 A umidade relativa - 𝝓 do ar úmido é a razão 
entre a pressão parcial do vapor d’água no ar - pV e sua 
pressão parcial no ar saturado - pVS, à mesma 
temperatura e pressão, em percentual, ou ainda define-se 
como sendo a razão entre a fração molar do vapor d’água 
presente na mistura - xV e a fração molar que o vapor 
d’água teria se a mistura estivesse saturada na mesma 
temperatura e pressão (xWS). 
 A umidade relativa é 0 % (zero) para o ar seco e 
100 % (unitária) para o ar úmido saturado. Assim: 
𝑼𝑹 = 𝝓 =
𝒙𝑽
𝒙𝑽𝑺
 
𝑻, 𝒑
 𝑼𝑹 = 𝝓 = 𝟏𝟎𝟎 ∙
𝒑𝑽
𝒑𝑽𝑺
 
𝑻, 𝒑
 ou 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 35 
PSICROMETRÍA - Propriedades 
Termo-Higrometro 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 36 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Grau de Saturação - 𝜇 
 É a razão entre umidade absoluta do ar – W e a 
umidade absoluta do ar saturado - WS, mantidas a 
temperatura e a pressão da mistura constantes. 
𝝁 =
𝑾
𝑾𝑺
 
 Substituindo as expressões simplificadas da 
umidade absoluta e da umidade relativa tem-se: 
𝝁 = 𝝓 ∙
𝒑 − 𝒑𝑽𝑺
𝒑 − 𝒑𝑽
 ou 𝝁 = 𝝓 ∙
𝒑 − 𝒑𝑽𝑺
𝒑 − 𝝓 ∙ 𝒑𝑽𝑺
 
Nota: se a umidade relativa for alta ou a pressão parcial do vapor for 
baixa face a pressão da mistura, o grau de saturação será 
aproximadamente o mesmo que o da umidade relativa. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 37 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Propriedades Específicas 
 Propriedades específicas são dadas por unidade de 
massa da substancia de interesse. 
 Na psicrometría convenciona-se referenciar tais 
propriedades a massa de ar seco (e não a massa da mistura). 
 A razão dessa convenção deve-se ao fato de que nos 
processos com o ar úmido o fluxo de ar seco permanece 
constante enquanto que vapor d’água pode ser retirado ou 
adicionado ao ar úmido, ou seja, o fluxo mássico de ar seco se 
conserva no processo. 
 Deste modo, o volume específico, a entalpia específica e 
o calor específico são referenciados a base de ar seco. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 38 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Volume Específico – 𝝊 
𝝊 =
𝑽
𝒎𝑨
 𝒎𝟑 𝒌𝒈𝑨 
 É a razão entre o volume total ocupado – V pela mistura 
e a massa de ar seco - mA presente na mesma, é obtido por: 
 Usando a equação dos gases perfeitos tem-se: 
𝝊 = 𝟎, 𝟐𝟖𝟕𝟎 ∙
𝑻
𝒑 − 𝒑𝑽
 𝒎𝟑 𝒌𝒈𝑨 
 Ou ainda, usando a definição de umidade absoluta, com 
temperatura, em (K) e pressão absolutas, em (kPa), tem-se: 
𝝊 = 𝟎, 𝟐𝟖𝟕𝟎 ∙
𝑻
𝒑
∙ 𝟏 + 𝟏, 𝟔𝟎𝟕𝟖 ∙ 𝑾 𝒎𝟑 𝒌𝒈𝑨 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 39 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Volume Específico – 𝝊 
𝝊𝒎 =
𝒗
𝟏 + 𝑾
 𝒎𝟑 𝒌𝒈𝑨 
 Se o volume específico da mistura fosse referido a 
massa de ar úmido - vm, este seria ligeiramente menor que o 
volume específico referido a massa de ar seco. Com efeito, tem-
se: 
 Portanto, os dois volumes específicos diferem pelo fator 
(1 + W): 
 É interessante notar que quanto maior a umidade 
absoluta maior será o volume específico do ar úmido, ou seja, 
menor sua densidade. Assim, o ar úmido é mais “leve” que o ar 
seco, o que implica na facilidade com que o ar úmido se dispersa 
na atmosfera. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 40 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Entalpia Total – H e Entalpia Específica - h 
 A entalpia total da mistura – H é dada pela contribuição 
isolada da entalpia do ar seco – HA e do vapor d’água - HV, dada a 
hipótese do gás perfeito. Assim: 
𝑯 = 𝑯𝑨 + 𝑯𝑽 → 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 
 A entalpia específica da mistura - h é obtida dividindo-se 
a expressão acima pela massa de ar seco, como, 
𝒉 =
𝑯
𝒎𝑨
=
𝒎𝑨 ∙ 𝒉𝑨
𝒎𝑨
+
𝒎𝑽 ∙ 𝒉𝑽
𝒎𝑽
𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 
 E, com a definição de umidade absoluta, tem-se a 
seguinte expressão final: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 41 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Entalpia do Ar Úmido - h 
 Com a definição de umidade absoluta a entalpia de uma 
mistura de gases ideais é a soma das entalpias parciais de seus 
componentes. Deste modo, para o ar úmido tem-se: 
𝒉 = 𝒉𝑨 + 𝑾 ∙ 𝒉𝑽 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 
Onde: hA é a entalpia específica do ar seco, em (kJ/kgA) e 
 hV é a entalpia específica do vapor d’água saturado na 
temperatura da mistura, em (kJ/kgV). Com boa aproximação, 
a entalpia é obtida por: 
𝒉 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟔 ∙ 𝑻 + 𝑾 ∙ 𝟐𝟓𝟎𝟏 + 𝟏, 𝟖𝟎𝟓 ∙ 𝑻 → 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 
 Onde T é a temperatura de bulbo seco do ar, em (°C). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 42 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Calor Específico – CP 
𝑪𝑷 = 𝑪𝑷𝑨 + 𝑾 ∙ 𝑪𝑷𝑽 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 ∙ °C 
 Referido a massa de ar seco é dado pela combinação dos 
calores específicos do ar seco – CPA e do vapor d’água – CPV , como, 
 De forma simplificada: 
 Com tais valores e com a definição CP = dh/dT, obtém-se 
uma expressão simplificada para a entalpia específica do ar úmido, 
𝑪𝑷𝑨 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟔 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 ∙ °C 𝑪𝑷𝑽 = 𝟏, 𝟖𝟎𝟓 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 ∙ °C 
𝒉𝑨 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟔 ∙ 𝑻 𝒉𝑽 = 𝟐𝟓𝟎𝟏, 𝟑 + 𝟏, 𝟖𝟎𝟓 ∙ 𝑻 
Entalpia de vaporização da água 
𝒉 = 𝟏, 𝟎𝟎𝟔 ∙ 𝑻 + 𝑾 ∙ 𝟐𝟓𝟎𝟏 + 𝟏, 𝟖𝟎𝟓 ∙ 𝑻 → 𝒌𝑱 𝒌𝒈𝑨 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 43 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura de Bulbo Seco - TBS 
 É a temperatura do ar - T, medida por um termômetro 
comum na escala local. 
 O adjetivo “bulbo seco” acompanha o termo 
temperatura simplesmente para não confundir com a 
temperatura de bulbo úmido, que será definida posteriormente. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 44 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura de Orvalho - 𝑻𝑶 
 É a temperatura correspondente ao ponto de início da 
condensação do vapor d’água presente no ar úmido quando seu 
resfriamento ocorre a pressão constante.Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 45 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura de Orvalho - 𝑻𝑶 
Curva de saturação da água 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 46 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura de Orvalho - 𝑻𝑶 
 Entre outras palavras é a temperatura do ar úmido 
saturado à mesma pressão e à mesma umidade absoluta. É 
definida como a solução TO(p, W) da equação: 
𝑾𝑺 𝒑, 𝑻𝑶 = 𝑾 
 E usando a equação do gás ideal, pode 
ser escrita como: 
𝒑𝑽𝑺 𝑻𝑶 = 𝒑𝑽 =
𝒑 ∙ 𝑾
𝟎, 𝟔𝟐𝟏𝟗𝟖 + 𝑾
 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 47 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura de Orvalho - 𝑻𝑶 
 Sendo pVS(TO) é a pressão de saturação do vapor 
d’água à TO. Alternativamente, a temperatura de orvalho 
pode ser calculada diretamente na faixa de 0 a 93 (°C) 
por: 
𝑻𝑶 = 𝟔, 𝟓𝟒 + 𝟏𝟒, 𝟓𝟐𝟔 ∙ 𝒍𝒏𝒑𝑽 + 𝟎, 𝟕𝟑𝟖𝟗 ∙ 𝒍𝒏𝒑𝑽
𝟐 +∙∙∙ 
+ 𝟎, 𝟎𝟗𝟒𝟖𝟔 ∙ 𝒍𝒏𝒑𝑽
𝟑 + 𝟎, 𝟒𝟓𝟔𝟗 ∙ 𝒑𝑽
𝟎,𝟏𝟗𝟖𝟒 
 Onde pV é pressão parcial do vapor d’água no ar 
úmido, medido em (kPa). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 48 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura Termodinâmica de Bulbo Úmido e 
Temperatura de Bulbo Úmido - TBU 
 Considere o ar úmido inicialmente na temperatura - 
T, umidade absoluta - W, entalpia específica - h e pressão 
- P, escoando sobre uma lâmina de água de comprimento 
infinito, dentro de uma câmara adiabática. 
 Se o ar úmido na entrada não está saturado, parte 
do líquido evapora na corrente de ar. Ao longo do 
escoamento a umidade absoluta do ar aumenta 
gradualmente até que este não possa mais absorver 
nenhum de vapor d’água. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 49 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura Termodinâmica de Bulbo Úmido e 
Temperatura de Bulbo Úmido - TBU 
 Como não há transferência de calor com a 
vizinhança o calor latente necessário à evaporação da água 
origina-se do calor sensível liberado pelo próprio ar úmido. 
 Este processo resulta na redução da temperatura 
do ar úmido e, no final da evaporação, o ar úmido estará 
saturado. Este processo, denominado saturação adiabática 
ideal, o ar saturado sai da câmara na mesma temperatura 
da água que evapora na corrente de ar. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 50 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura Termodinâmica de Bulbo Úmido e 
Temperatura de Bulbo Úmido - TBU 
 A TBU é a temperatura mais baixa que pode 
atingir o ar úmido quando é arrefecido apenas devido à 
evaporação de água. 
 A temperatura do bulbo molhado (úmido) é sempre 
inferior à temperatura do bulbo seco, exceto quando o ar 
está saturado, neste caso as duas temperaturas são 
iguais. 
 Quanto mais seco estiver o ar, maior será a 
diferença entre a temperatura de bulbo seco e a de bulbo 
úmido. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 51 
PSICROMETRÍA - Propriedades 
Psicrômetros 
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Psicrometro.png
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 52 
PSICROMETRÍA – Parâmetros Psicrométricos 
Temperatura Termodinâmica de Bulbo Úmido e 
Temperatura de Bulbo Úmido - TBU 
 O estado do ar úmido na entrada da câmara 
adiabática define uma temperatura termodinâmica de 
bulbo úmido - T*, que é igual à temperatura do ar úmido 
saturado no final do processo ideal de saturação 
adiabática à pressão constante. 
 Um balanço de energia na corrente de ar úmido, em 
regime permanente, fornece: 
Próximo 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 9 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2020 - 4.pptx#58. PSICROMETRIA
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 53 
PERGUNTAS 
PERGUNTAS? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 54 
AGRADECIMENTO 
MUITO OBRIGADO! 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 55 
AULAS DE CLIMATIZAÇÃO DE AMBIENTE 
CONSTRUÍDO 
Aula 2.2 – 
Psicrometria e 
Carta 
Psicrométrica 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 56 
PSICROMETRIA 
CARTA 
PSICROMETRÍA 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 57 
CARTA PSICROMÉTRICA 
 É um ábaco que permite representar graficamente 
as evoluções do ar úmido, sendo que cada ponto da carta 
representa uma combinação de ar seco e de vapor d’água. 
 A carta psicrométrica é geralmente baseada na 
pressão atmosférica, ao nível do mar, cujo valor é de 
101,325 (kPa), pode ser usada sem correção até 300 (m) 
de altitude, para se determinar as variáveis, descritas 
pelas equações, onde se conheça duas propriedades 
naquele estado, por exemplo, conhecendo TBU e TBS 
pode-se determinar, 𝜙, w, h, 𝜐, TO etc. 
 A carta psicrométrica constitui uma excelente 
ferramenta de trabalho para analisar os diversos 
processos para tratamento do ar. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 58 
CARTA PSICROMÉTRICA 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 59 
CARTA PSICROMÉTRICA 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 60 
CARTA PSICROMÉTRICA 
Umidade Absoluta 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 61 
CARTA PSICROMÉTRICA 
(°C) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 62 
CARTA PSICROMÉTRICA 
(gV/kgA) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 63 
CARTA PSICROMÉTRICA 
(°C) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 64 
CARTA PSICROMÉTRICA 
(kJ/kgA) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 65 
CARTA PSICROMÉTRICA 
100 
(%) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 66 
CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
4 
5 
6 
Exercício 3: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 67 
Exercício 4: Determinar a umidade absoluta do ar com umidade 
relativa de 60 (%) e temperatura de 30 (°C), em uma 
pressão de 101,325 (kPa). 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 5: Determinar a umidade absoluta do ar com entalpia 
de 61 (kJ/kg) e temperatura de 40 (°C), em uma pressão de 
101,325 (kPa). 
Exercício 6: Qual o volume específico do ar úmido e a entalpia 
com umidade relativa de 20% e temperatura de 24 (°C), em 
uma pressão de 101,325 (kPa). 
Exercício 7: Qual a temperatura de bulbo úmido, a 
temperatura de orvalho e o volume específico do ar úmido 
com temperatura 30 (°C), UR de 40 (%) e, em uma pressão 
de 101,325 (kPa). 
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#68. Apresentação do PowerPoint
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#70. Apresentação do PowerPoint
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#71. Apresentação do PowerPoint
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#72. Apresentação do PowerPoint
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 68 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 69 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 4: 
W = 0,016 (kg/kgA) 
f = 60 (%) TBS = 30 (°C) 
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#67. Apresentação do PowerPoint
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 5: 
W = 0,008 (kg/kgA) 
h= 61 (kJ/kgA) TBS = 40 (°C) 
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#67. Apresentação do PowerPoint
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 71 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 6: 
𝒗 = 0,848 (m3/kgA) 
h = 34,0 (kJ/kgA) 
f = 20 (%) TBS = 24 (°C) 
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#67. Apresentação do PowerPoint
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 72 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 7: 
TBU = 20 (°C) 
TO = 15 (°C) 
𝒗 = 0,874 (m3/kgA) 
f = 40 (%) TBS = 30 (°C) 
CAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#67. Apresentação do PowerPointCAC - Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2022 - 2.pptx#73. Apresentação do PowerPoint
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 73 
Exercício 8: Determinar a quantidade de água condensada 
que resulta do processo de compressão de ar em um 
conjunto de compressores. O ar é aspirado a 25 (°C), 
100 (kPa) e 50 (%) de umidade relativa, é então 
comprimido até 10 (MPa) e resfriado para a 
temperatura ambiente, novamente, é armazenado. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 9: O ar de uma sala atravessa uma SRD e tem sua 
umidade e temperatura reduzida. Calcular qual a capacidade 
da SRD se a condição de entrada foi de TBS = 32 (°C) e 
UR de 60 (%) e a de saída foi de 25 (°C) e UR de 50 (%). A 
vazão do ar que atravessou a serpentina foi de 3600 (m3/h). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 74 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 9: O ar de uma sala atravessa uma SRD e tem sua 
umidade e temperatura reduzida. Calcular qual a capacidade 
da SRD se a condição de entrada foi de TBS = 32 (°C) e UR 
de 60 (%) e a de saída foi de 25 (°C) e UR de 50 (%). A vazão 
do ar que atravessou a serpentina foi de 3600 (m3/h). 
Sistema: SRD serpentina de resfriamento e desumidificação 
(sistema fechado); 
Fluido: Ar; 
Estado: Vapor úmido; 
Conhecido: são fornecidos os dados: TBS1 = 32 (°C); f1 = 60 (%); 
TBS2 = 25 (°C); f2 = 50 (%); QV = 3600 (m
3/h).. 
Determinar: qual a capacidade da SRD - 𝑄 𝑆𝑅𝐷. 
Solução do Exercício 9: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 75 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 9: 
Hipóteses: 
1. Análise do escoamento em regime permanente; 
2. O sistema é a ar contido no fluxo da SRD; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas da 
tubulação onde se encontra a SRD; 
3. O ar se comporta como um gás ideal; 
3. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑄 𝑆𝑅𝐷 = ? 
TBS1 = 32 (°C) 
TBS2 = 25 (°C) 
f1 = 60 (%) 
f2 = 50 (%) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 76 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 9: 
Análise: 
 Calculando a vazão mássica do fluxo de ar na SRD, tem-
se: 
1 
 Adotando-se a pressão de 101,325 (kPa), para as condições 
de entrada e saída do fluxo de ar na carta psicrométrica, vem: 
→ 
𝑚 𝑎𝑟 = 𝜌 ∙ 𝑄𝑉 
ℎ𝑒𝑛𝑡 = 78,5 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐴 ℎ𝑠𝑎𝑖 = 50,5 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐴 
 Usando-se as condições de entrada, tem-se: 
𝑣 = 0,89 𝑚3 𝑘𝑔 
 Calculando a vazão mássica do escoamento de ar, através 
da Equação 1: 
𝑚 𝑎𝑟 =
𝑄𝑉
𝑣
 
𝑚 𝑎𝑟 =
3600
0,89 ∙ 𝟑𝟔𝟎𝟎
 
→ 𝑣 =
1
𝜌
 → 𝑚 𝑎𝑟 =
1
𝑣
∙ 𝑄𝑉 
→ 
𝒎𝟑
𝒉
𝒎𝟑
𝒌𝒈
 → 
𝒌𝒈
𝒉
 ∙
𝒉
𝟑𝟔𝟎𝟎 𝒔
 → 𝒌𝒈
𝟑𝟔𝟎𝟎 𝒔
 
→ 𝒎 𝒂𝒓 = 𝟏, 𝟏𝟐𝟑𝟓 𝒌𝒈 𝒔 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 77 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 9: 
Análise: 
 A capacidade de uma SRD para resfriamento é calculada 
por: 2 
 Substituindo os valores, vem: 
 Resolvendo: 
𝑸 𝑺𝑹𝑫 = 𝒎 𝒂𝒓 ∙ 𝒉𝒆𝒏𝒕 − 𝒉𝒔𝒂𝒊 
𝑸 𝑺𝑹𝑫 = 𝟏, 𝟏𝟐𝟑𝟓 ∙ 𝟕𝟖, 𝟓 − 𝟓𝟎, 𝟓 
𝒌𝒈
 𝒔
∙
𝒌𝑱
𝒌𝒈
 → 𝒌𝑱
 𝒔
 → 𝒌𝑾 
𝑸 𝑺𝑹𝑫 = 𝟑𝟏, 𝟒𝟔 𝒌𝑾 
Comentários: para uma SRD em um processo de 
resfriamento e de desumidificação, para as 
condições fornecidas no problema, tem-se uma 
capacidade mínima de 31,46 (kW). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 78 
TECNOLOGIAS DE CLIMATIZAÇÃO 
TECNOLOGIAS PARA 
CLIMATIZAÇÃO DE 
AMBIENTES 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 79 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
 Nos sistemas de ar condicionado de expansão 
direta de gás o fluido refrigerante é o agente 
diretamente responsável pelo resfriamento e 
condicionamento do ar do ambiente interno através do 
processo de expansão de gás por meio do dispositivo de 
expansão. 
 Os principais modelos de condicionadores de ar 
de expansão direta são: 
 Condicionador de ar tipo de janela (ACJ) e 
 Condicionador de ar tipo Split. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 80 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado 
de Janela (ACJ) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 81 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
 Estes condicionadores geralmente são instalados 
em janelas ou em paredes em uma altura de 1,60 m. 
 Eles apresentam capacidade de resfriamento que 
variam de 0,5 a 3,0 TR, sendo geralmente resfriados a ar. 
ACJ Mecânico ACJ Eletrônico 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 82 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
Vantagens Desvantagens 
 Pequena capacidade, maior 
nível de ruído; 
 Não tem flexibilidade; 
 Maior custo energético 
(kW/TR), distribuição de ar 
a partir de ponto único; 
 Alterações na fachada da 
edificação; 
 São compactos e não 
requerem instalação especial; 
 Fácil manutenção; 
 Controle e atendimento 
específico de uma 
determinada área; 
 Não ocupam espaço interno 
(útil); 
 São produzidos para 
aquecimento por reversão de 
ciclo (bomba de calor). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 83 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
Condensador 
Dispositivo 
de Expansão 
Evaporador 
Compressor 
Mancal dos 
Ventiladores 
Ventilador 
Tipo 
Turbina 
Ventilador 
Axial 
Quadro de 
Comandos 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 84 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 85 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 86 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Ar Condicionado de Janela (ACJ) 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 87 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Componentes de um ACJ 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 88 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Componentes de 
um ACJ 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 89 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Princípio de Funcionamento 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 90 
Sistema de Refrigeração com Expansão Direta de Gás Tipos de Sistemas de Climatização 
Ar Condicionado de Janela – ACJ e Split 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 91 
Sistema de Climatização com Expansão 
Direta de Gás 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 92 
PERGUNTAS 
PERGUNTAS? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 93 
AGRADECIMENTO 
MUITO OBRIGADO! 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 94 
AULAS DE CLIMATIZAÇÃO DE 
AMBIENTE CONSTRUÍDO 
Aula 2.3 – 
Introdução às 
Máquinas 
Térmicas 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 95 
Exercício 10: Uma vazão de 4800 (m3/h) de ar atravessa uma 
serpentina elétrica que libera 4,0 (kW) de potência de 
aquecimento. Se as condições de entrada do ar são de 
17 (°C), UR de 40 (%) e entalpia final de 34,0 (kJ/kgA). 
Determinar qual a TBS final, e qual a nova umidade relativa? 
a entalpia e temperatura final do ar partir da equação dos 
gases perfeitos. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 11: Um jato de ar úmido a temperatura de 15 (C) 
passa dentro de uma tubulação não isolada através de 
um ambiente cuja a TBS de 32 (C) e TBU de 23 (C). 
Haverá condensação em sua face externa da tubulação 
ou não? 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2021 - 3.pptx#84. Apresentação do PowerPoint
CAC - Vídeo Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2021 - 3.pptx#85. Apresentação do PowerPoint
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
TBS1 TBS2 hENT 
hSAI 
Exercício 10: 
TBS = 21,4 (°C) 
f =30 (%) 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2021 - 3.pptx#83. Apresentação do PowerPoint
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 11: 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
TBS1 TBS2 
Como: 
 TBS2 > TO 
Não Haverá 
Condensação 
Exercício 11: 
TT = 15 (°C) TBS1 = 32 (°C) TBU = 23 (°C) 
TBS2 = TO = 19,1 (°C) 
CAC - Vídeo Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2021 - 3.pptx#83. Apresentação do PowerPoint
CAC - Vídeo Aulas 5 a 10 - Psicrometria e Ciclo de Climatização - 2021 - 3.pptx#87. CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de Aplicação
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CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
Exercício 12: Considere uma sala com ar a 1 (atm), 35 (°C) 
de (TBS) e umidade relativa de 40 (%). Usando a carta 
psicrométrica e através das equações, determinar o 
que se pede e comentar os resultados: 
 a) A umidade absoluta; 
 b) A entalpia; 
 c) A temperatura de bulbo úmido; 
 d) A temperatura do ponto de orvalho 
 e) O volume específico 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 12: Na Carta Psicrométrica 
a) W = 0,0145 (kg/kgA) 
b) h = 72,4 (kJ/kgA) 
c) TBU = 24,0 (°C) 
d) TO = 19,5 (°C) 
e) 𝒗 = 0,894 (m3/kgA) 
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CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
Exercício 13: Complete a tabela abaixo: 
𝝓 ou UR 
(%) 
50 60 30 80 50 
W (g/kg) 12 8 6 19 
TBU (°C) 15 17 18 20 
TBS (°C) 10 20 25 
𝒗 (m3/kg) 
TO (°C) 5 
h (kJ/kg) 50 
Exercício 14: Ar atmosférico na vazão de 5 (m3/s) é 
resfriado da temperatura de 35 (°C) e umidade 
relativa de 80 (%) para 22 (°C) e umidade relativa de 
70 (%). Determine a vazão mássica de condensado 
formado e o calor latente retirado. 
20,8 
28,0 
0,870 
16,6 
59,2 
9,5 
19,8 
0,842 
12,0 
42,0 
38,0 
27,0 
0,862 
10,5 
48,0 
78,0 
8,2 
0,810 
6,50 
26,0 
80,0 
12,0 
0,848 
16,6 
50,5 
48,8 
9,5 
16,8 
0,858 
13,5 
1,55 
0,8 
5,0 
0,79 
14,0 
25,0 
27,8 
0,878 
24,0 
76,2 
11,5 
27,5 
0,868 
16,2 
58,0 
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CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
Exercício 15: Ar atmosférico na vazão de 10 (m3/s) é 
aquecido a temperatura de 5 (°C) e umidade relativa de 
30 (%) para 24 (°C) e umidade relativa 70 (%). 
Determine a vazão mássica de água vaporizada e o 
calor sensível fornecido. 
Exercício 16: Determinar as propriedades da mistura de 
70 (%) de ar atmosférico na temperatura de 35 (°C) e 
70 (%) de umidade relativa com 30 (%) de ar de 
retorno na temperatura de 20 (°C) e 70 (%) de 
umidade relativa. 
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CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
Exercício 17: Determinar a temperatura e umidade 
relativa necessária no ar atmosférico para que se 
misture na proporção de 1 : 1 com ar de retorno na 
temperatura de 20 (°C) e 60 (%) de umidade relativa 
para que se obtenha ar na temperatura de 24 (°C) e 
75 (%) de umidade relativa. 
Exercício 18 Determinar a quantidade total de calor 
retirado 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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CARTA PSICROMÉTRICA – Exercício de 
Aplicação 
Exercício 19: Determinar a quantidade total de calor 
fornecido e a vazão mássica de água vaporizada ao se 
aquecer ar atmosférico da temperatura de 8 (°C) e 
umidade relativa de 80 (%) para 24 (°C) e umidade 
relativa de 70 (%) com 40 (%) de ar de retorno. 
Exercício 20: Em um ambiente as leituras das temperatura 
de bulbo seco e de bulbo úmido, dadas por um 
psicrômetro de aspiração foram, respectivamente, de 
27 (°C) e 18 (°C). Determinar a umidade relativa do ar 
neste ambiente. 
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MÁQUINAS TÉRMICAS 
INTRODUÇÃO ÀS 
MÁQUINAS 
TÉRMICAS 
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 MÁQUINAS TÉRMICAS 
Máquina Térmica 
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 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
 Conceitos 
Fonte Quente: é o dispositivo responsável pela geração 
ou dissipação de calor (a partir da transformação de 
energia) em uma máquina térmica, com uma quantidade de 
calor (𝑄 𝐻) e temperatura quente (TH). 
Máquina Térmica: é um dispositivo térmico que opera 
segundo um ciclo termodinâmico, que produz ou recebe 
trabalho mecânico (𝑊 ), a partir da transformação de 
energia. 
Fonte Fria: é o dispositivo responsável pela remoção ou 
dissipação de frio (a partir da transformação de 
energia) em uma máquina térmica, com uma quantidade 
de calor (𝑄 𝐶) e temperatura fria (TC). 
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CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
CONCEITOS, 
DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS 
E ENUNCIADOS 
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 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
 Conceitos 
Processo Reversível: um processo é chamado de 
reversível se o sistema e toda a vizinhança puderem ser 
exatamente restaurados aos seus respectivos estados 
iniciais depois do processo ter ocorrido. 
Processo Internamente Reversível: um sistema é dito 
ter realizado um processo internamente reversível se 
nada é realizado dentro do sistema para fazê-lo 
irreversível; não há irreversibilidades internas. 
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 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
 Conceitos 
Reservatório Térmico: é um tipo de sistema fechado 
que sempre mantém a temperatura constante mesmo 
que a energia seja adicionada ou removida por 
transferência de calor. 
Processo Irreversível: um processo é chamado de 
irreversível se o sistema e todas as partes de sua 
vizinhança não puderem ser exatamente restaurados aos 
seus respectivos estados iniciais depois do processo ter 
ocorrido. 
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 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
 Conceitos 
 Normalmente um processo pode incluir uma ou 
mais das seguintes irreversibilidades: 
 Atrito; 
 Expansão não resistida; 
 Troca de calor com diferença finita de 
temperatura; 
 Mistura de duas substâncias diferentes; 
 Reações químicas espontâneas; 
 Corrente elétrica passando através de uma 
resistência; 
 Magnetização ou polarização com histereses; 
 Deformação inelástica; 
 Outras. 
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 CONCEITOS, DEFINIÇÕES, 
FUNDAMENTOS E ENUNCIADOS 
 Enunciados 
CLAUSIUS: É impossível para qualquer sistema operar 
de tal modo que o único resultado seria a transferência 
de energia por calor de um corpo frio para um corpo 
quente espontaneamente. 
KELVIN-PLANCK: É impossível para um sistema 
operar segundo um ciclo termodinâmico e entregar um 
trabalho líquido para a sua vizinhança enquanto recebe 
energia por calor de um único reservatório térmico. 
Wciclo  0 
= para reversível e 
 < para irreversível. 
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CICLOS TÉRMICOS 
CICLOS 
TÉRMICOS 
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 CICLOS TÉRMICOS 
 CICLOS – Máquina Térmica 
 Máquina Térmica 
Motora - MTM 
Máquina Térmica 
Geradora - MTG 
  WQ 
𝑾 = 𝑸 𝑯 − 𝑸 𝑪 
−𝑾 = −𝑸 𝑯 + 𝑸 𝑪 
Usando a 2ª. 
Lei da 
Termodinâmica 
𝑾 = 𝑸 𝑯 − 𝑸 𝑪 
𝜼𝑻 =
𝑾 
𝑸𝑯
=
𝑸𝑯 − 𝑸𝑪
𝑸𝑯
= 𝟏 −
𝑸𝑪
𝑸𝑯
 𝜼𝑻 = 𝑪𝑶𝑷 =
𝑸𝑪
𝑾 
=
𝑸𝑪
𝑸𝑯 − 𝑸𝑪
 
𝜂𝑻 
𝜂𝑻 
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Exemplos de Ciclos Motores 
MTM - Ciclo Vapor 
Fonte Quente 
Máquina de Transformação 
Fonte Fria 
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Exemplos de Ciclos Motores 
MTM - Ciclo Vapor 
Fonte Quente 
Máquina de Transformação 
Fonte Fria 
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Limitação dos Ciclos Motores - 
Teoremas de Carnot 
Eficiência Térmica de Carnot 
1º Teorema: é impossível construir uma máquina 
motora irreversível que opere entre dois 
reservatórios térmicos (fontes) e tenha a 
eficiência térmica maior ou igual a uma 
máquina motora reversível operando 
entre os mesmos reservatórios térmicos. 
2º Teorema: todas as máquinas motoras que operam 
segundo o ciclo reversível, entre os 
mesmos reservatórios térmicos, têm a 
mesma eficiência térmica. 
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Limitação dos Ciclos Motores - Teoremas de Carnot 
𝜂𝑻 =
𝑾 𝑢𝑡𝑖𝑙
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜
 
𝜂𝑻 =
𝑄𝐻 − 𝑄𝐶
𝑄𝐻
= 1 −
𝑄𝐶
𝑄𝐻
 
Eficiência Térmica de 
Carnot 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
300 1300 2300 3300
Temperatura T (K)
E
fi
ci
ên
ci
a
 T
ér
m
ic
a
 M
á
x
im
a
Ciclo Motor 
𝑾 𝑼𝒕𝒊𝒍 = 𝑸𝑬𝒏𝒕 − 𝑸𝒔𝒂𝒊 
𝜂𝑻𝑴á𝒙 = 𝜂𝑪𝒂𝒓𝒏𝒐𝒕 = 1 −
𝑻𝐶
𝑻𝐻
 
𝜂𝑻 < 𝜂𝑪𝒂𝒓𝒏𝒐𝒕 Condição de Existência de uma MTM 
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Limitação dos Ciclos Motores - 
Teoremas de Carnot 
 A irreversibilidade se dá em processos espontâneos, 
porém, com gasto de energia, é possível fazer processos 
ocorrerem de modo inverso ao que ocorreria 
espontaneamente. 
 Como exemplo, tem-se a geladeira, uma máquina que 
retira calor de seu interior (fonte fria) e despeja em uma 
fonte quente através de um trabalho executado por um 
compressor. 
 Assim, em um refrigerador tem-se que: 
Refrigerador Trabalho (W) 
Fonte Fria 
Fonte Quente 
“Não existem refrigeradores perfeitos” 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 120 
Exercício 21: Em uma máquina térmica, o calor adicionado é 
de 3150 (kJ) a 440 (°C) e é rejeitado para o meio 
ambiente a 20 (°C). Verificar se esta máquina pode 
rejeitar 1294 (kJ) para o meio ambiente, e em caso 
afirmativo calcular o trabalho, a eficiência térmica real 
e a eficiência da máquina de Carnot. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 22: A potência no eixo do motor de um automóvel 
é de 136 (hp) e a eficiência térmica do motor é igual a 
30 (%). Sabendo que durante a queima do combustível 
existe o fornecimento de 35000 (kJ/kg) ao motor. 
Determinar a taxa de transferência de calor para o 
ambiente e a vazão mássica de combustível, em (kg/s). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 121 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 22: A potência no eixo do motor de um automóvel 
é de 136 (hp) e a eficiência térmica do motor é igual a 
30 (%). Sabendo que durante a queima do combustível 
existe o fornecimento de 35000 (kJ/kg) ao motor. 
Determinar a taxa de transferência de calor para o 
ambiente e a vazão mássica de combustível, em (kg/s). 
Sistema: Motor automotivo - MTM (sistema aberto); 
Fluido: Combustível; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑊 = 136 (hp); hT = 30 (%) = 0,3; 𝑞 𝐻 = 35.000 (kJ/kg). 
Determinar: qual a taxa de transferência de calor - 𝑄 𝐿 e a vazão 
mássica de combustível - 𝑚 𝐶𝑂𝑀𝐵. 
Solução do Exercício 22: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 122 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 22: 
Hipóteses: 
1. Análise do escoamento de combustível em regime permanente; 
2. O sistema é o ar + combustível no motor; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
motor; 
4. O ar + combustível se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑄 𝐿 = ? 𝑊 = 136 (hp) 
𝑞 𝐻 = 35.000 (kJ/kg) 
hT = 0,3 
𝑚 𝐶𝑂𝑀𝐵 = ? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 123 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 22: 
Análise: 
 A eficiência térmica do motor pode ser calculada por: 
1 
 Transformando a unidade da potência, tem-se: 
→ 
𝜂𝑇 =
𝑊 
𝑄𝐻
 
𝑊 = 136 ℎ𝑝 𝐹𝐶 = 0,746 𝑘𝑊/ℎ𝑝 
 Substituindo na Equação 1: 
𝑄𝐻 =
𝑊 
𝜂𝑇
 
 Aplicando a 2ª. Lei da Termodinâmica para determinação 
do calor rejeitado para o ambiente: 
→ 𝑄𝐻 =
𝑊 
𝜂𝑇
 
→ → 
→ 𝑊 = 136 ∙ 0,746 𝑊 = 101,456 𝑘𝑊 
𝑄𝐻 =
101,456
0,3
 𝑸𝑯 = 𝟑𝟑𝟖, 𝟏𝟓𝟔𝟕 𝒌𝑾 
𝑊 = 𝑄𝐻 − 𝑄𝐿 → 𝑄𝐿 = 𝑄𝐻 − 𝑊 
𝑄𝐿 = 338,1567 − 101,456 → 
2 
𝑸𝑳 = 𝟐𝟑𝟔, 𝟕𝟑𝟔𝟕 𝒌𝑾 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 124 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 22: 
Análise: 
 A vazão mássica de combustível pode ser calculada por: 
3 
 Substituindo os valores, vem: 
 Resolvendo: 
𝒎 𝑪𝑶𝑴𝑩 =
𝑸𝑯
𝒒𝑯
 
𝒎 𝑪𝑶𝑴𝑩 =
𝟑𝟑𝟖, 𝟏𝟖𝟔𝟕
𝟑𝟓. 𝟎𝟎𝟎
 
𝒌𝑾 =
𝒌𝑱
𝒔
𝒌𝑱
𝒌𝒈
 
 → 
𝒌𝒈
 𝒔
 
𝒎 𝑪𝑶𝑴𝑩 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟗𝟔𝟔𝟐 𝒌𝒈/𝒔 
Comentários: no motor de combustão interna com uma potência 
de 136 (hp), tem-se uma quantidade de calor rejeitada 
para o ambiente de 𝟐𝟑𝟔, 𝟕𝟑𝟔𝟕 (kW), onde é recebido 
um fluxo mássico de calor de 35.000 (kJ/kg), o que 
fornece uma vazão mássica de 0,009662 (kg/s). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 125 
PERGUNTAS 
PERGUNTAS? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 126 
AGRADECIMENTO 
MUITO OBRIGADO! 
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AULAS DE CLIMATIZAÇÃO DE AMBIENTE 
CONSTRUÍDO 
Aula 2.4 – Ciclos 
Geradores 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 128 
Exercício 23: Uma máquina térmica recebe 600 (kJ) de 
uma fonte de calor. Ela rejeita 400 (kJ) de calor para o 
ambiente. Determinar o que se pede e comentar os 
resultados: 
 a) O trabalho realizado pela máquina; 
 b) A eficiência da máquina. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 24: Um compressor de um aparelho de ar 
condicionado exige 5 (hp) para seu funcionamento. Ele 
rejeita 12 (kJ/s) de calor para o ambiente. Determinar 
o que se pede e comentar os resultados: 
 a) A taxa de resfriamento, em (TR); 
 b) o desempenho do ar condicionado. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 129 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 23: Uma máquina térmica recebe 600 (kJ) de uma 
fonte de calor. Ela rejeita 400 (kJ) de calor para o 
ambiente. Determinar o que se pede e comentar os 
resultados: 
 a) O trabalho realizado pela máquina; 
 b) A eficiência da máquina. 
Sistema: MTM (sistema aberto); 
Fluido: Combustível; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑄𝐻 = 600 (kJ); 𝑄𝐿 = 400 (kJ). 
Determinar: qual o trabalho realizado pela máquina – W e a 
eficiência térmica da máquina - hT. 
Solução do Exercício 23: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 130 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 23: 
Hipóteses: 
1. Análise do escoamento de combustível em regime permanente; 
2. O sistema é o combustível no motor; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
motor; 
4. O combustível se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
= ? 
= 𝑄𝐿= 400 (kJ) 
= 600 (kJ) 
𝜂𝑇 = ? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 131 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 23: 
Análise: 
 A trabalho do ciclo do motor pode ser calculada por: 
1 𝑊 = 𝑄𝐻 − 𝑄𝐿 
 Substituindo na Equação 1: 
𝜂𝑇 =
𝑊 
𝑄𝐻
=
𝑄𝐻 − 𝑄𝐿
𝑄𝐻
= 1 −
𝑄𝐿
𝑄𝐻
 
 A eficiência térmica real para é calculada por: 
→ 
→ → 
2 
𝑊 = 600 − 400 𝑾 = 𝟐𝟎𝟎 𝒌𝑱 
 Substituindo os valores na Equação 2: 
𝜂𝑇 = 1 −
𝑄𝐿
𝑄𝐻
 𝜂𝑇 = 1 −
400
600
 𝜼𝑻 = 𝟎, 𝟑𝟑𝟑𝟒 → 33,34 (%) 
Comentários: para a MTM para as quantidades de calor adicionado 
e rejeitado, tem-se uma potência de 200 (kJ) e uma 
eficiência térmica de 33,34 (%). 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 24: Um compressor de um aparelho de ar 
condicionado exige 5 (hp) para seu funcionamento. Ele 
rejeita 12 (kJ/s) de calor para o ambiente. Determinar 
o que se pede e comentar osresultados: 
 a) A taxa de resfriamento, em (TR); 
 b) O desempenho do ar condicionado. 
Sistema: Compressor de um aparelho de ar condicionado - MTG 
(sistema fechado); 
Fluido: Refrigerante; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑊 = 5,0 (hp) e 𝑄 𝐻 = 12,0 (kJ/s). 
Determinar: qual a taxa de resfriamento - 𝑄 𝐿 , em (TR) e o 
desempenho do ar condicionado - 𝐶𝑂𝑃. 
Solução do Exercício 24: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 133 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 24: 
Hipóteses: 
1. Análise do fluxo de refrigerante em regime permanente; 
2. O sistema é o refrigerante dentro do compressor; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
compressor; 
4. O refrigerante se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑄 𝐿 = ? 
𝑊 = 5,0 (hp) 
𝑄 𝐻 = 12,0 (kJ/s) 
𝐶𝑂𝑃 = ? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 134 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 24: 
Análise: 
 Da 2ª. Lei da Termodinâmica para MTG, tem-se: 
1 
 Transformando a unidade da potência, tem-se: 
→ 
−𝑊 = −𝑄𝐻 + 𝑄𝐿 
𝑊 = 5,0 ℎ𝑝 𝐹𝐶 = 0,746 𝑘𝑊/ℎ𝑝 
 Substituindo na Equação 1: 
𝑄𝐿 = 𝑄𝐻 − 𝑊 
→ 𝑄𝐿 = 𝑄𝐻 − 𝑊 
→ 
→ 𝑊 = 5,0 ∙ 0,746 𝑊 = 3,730 𝑘𝑊 
𝑄𝐿 = 12,0 − 3,730 
𝑸𝑳 = 𝟖, 𝟐𝟕 𝒌𝑾 
 Transformando para tonelada de refrigeração: 
𝑄𝐿 = 8,27 𝑘𝑊 ∙
1 𝑇𝑅
3,517 𝑘𝑊
 
𝑸𝑳 = 𝟐, 𝟑𝟓𝟏 𝑻𝑹 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 135 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 22: 
Análise: 
Comentários: no compressor de um aparelho de ar condicionado 
com uma potência necessária de 5,0 (hp), tem-se uma 
taxa de resfriamento do ciclo de 2,351 (TR) e um 
coeficiente de desempenho do refrigerador de 2,2171, 
quanto maior for o valor do COPR, mais eficiente é a 
MTG. 
 O coeficiente de desempenho para refrigeradores é 
calculado por: 
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
𝑄𝐿
𝑊 
 
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
8,27
3,730
 → 
2 
𝑪𝑶𝑷𝑹 = 𝟐, 𝟐𝟏𝟕𝟏 
 Logo: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 136 
Exercício 25: Calor é transferido de uma fornalha para 
uma máquina térmica a uma taxa de 80 (MW). 
Considerando que a taxa na qual o calor é rejeitado 
para um rio próximo é de 50 (MW), determinar a 
potência líquida produzida e a eficiência térmica da 
máquina. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 26: Um motor de carro com potência 65 (hp) tem 
uma eficiência térmica 24 (%). Determinar a taxa de 
consumo de combustível desse carro se o poder 
calorífico do combustível for de 19.000 (Btu/lbm), ou 
seja, 19.000 (Btu) de energia liberada para cala (lbm) 
de combustível queimado. 
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Exercício 27: A potência elétrica consumida no acionamento 
de um refrigerador doméstico é de 150 (W) e o 
equipamento transfere 400 (W) para o ambiente. 
Determinar a taxa de transferência de calor no espaço 
refrigerado e eficiência do refrigerador. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 28: Um motor térmico recebe uma taxa de calor 
de 1,0 (MW) na temperatura de 550 (°C) e rejeita 
energia para a sua vizinhança a 300 (K). A potência 
desse motor térmico, ou seja, a taxa de realização de 
trabalho, é de 450 (kW). Determinar a taxa de 
transferência de calor par o ambiente e a eficiência 
térmica desse motor e compare os resultados com a 
eficiência de Carnot e comente os resultados. 
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Exercício 29: Uma máquina térmica ideal (Carnot) é classificada 
com tendo 50 (%) de eficiência quando é capaz de eliminar 
calor a um sumidouro frio a 20 (°C). Se a temperatura do 
sumidouro cair para - 30 (°C) qual será a nova eficiência? 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 30: Uma máquina reversível tipo Carnot recebe 
3000 (kcal) de uma fonte quente [vapor a 2,5 atas e 150 
(°C)] e rejeita calor para o reservatório frio a temperatura 
de 30 (°C). Determinar: 
 a) o rendimento do ciclo; 
 b) o trabalho realizado, em (hp). 
Exercício 31: Determinar a quantidade de calor a ser 
transferida a uma máquina por minuto para obter uma 
potência de 140 (cv), sabendo que o calor rejeitado é da 
ordem de 105 (kcal/h). 
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CICLOS GERADORES 
CICLOS 
GERADORES 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração 
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Ciclos Geradores 
 O compressor envia o gás 
liquefeito (condensado) 
comprimido por uma 
tubulação (serpentina) de 
pequeno diâmetro localizada 
na parte traseira do 
refrigerador. 
 Na unidade de 
evaporação, localizada no 
congelador e painéis de 
resfriamento, o gás 
passa a uma tubulação de 
maior diâmetro e 
expande-se rapidamente, 
evaporando em um 
processo adiabático, o 
que provoca seu 
resfriamento. 
 Ao longo da tubulação 
do evaporador, o calor 
flui do interior da 
geladeira para o gás, que 
retornará ao compressor. 
 Então, pode-se 
representar 
esquematicamente o 
trabalho (W), o calor 
lançado na fonte quente 
(QH) e o calor retirado 
da fonte fria (QC). 
QC 
W QH 
Imagem: Ilmari 
Karonen / GNU 
Free Documentation 
License. 
Imagem: SEE-PE 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Climatização 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração 
Os ciclos mais usados, na sequência, são: 
 Ciclo de refrigeração por compressão de vapor; 
 Ciclo de refrigeração por absorção; 
Compressão de Vapor Absorção 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração 
 Ciclo por compressão de vapor 
 O ciclo é constituído dos seguintes processos 
sucessivos: 
 Compressão de vapor; 
 Condensação do vapor; 
 Expansão do líquido; 
 Evaporação do líquido; 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Compressão de Vapor - o compressor transfere potência ao vapor vindo 
do evaporador; 
 Condensação do Vapor - o vapor vindo do compressor é resfriado 
trocando calor com ar ou água no condensador provocando sua 
condensação (respectivamente condensação a ar ou condensação a água); 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Expansão do Líquido - o líquido na saída do condensador entra em um 
dispositivo de expansão (válvula termostática ou tubo capilar) onde 
perde pressão e, consequentemente. sua temperatura abaixa muito; 
 Evaporação do líquido - o líquido em baixa pressão e muito frio retira 
calor do ar ou da água no evaporador, e este calor recebido provoca sua 
evaporação. 
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Exemplos de Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração 
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Exemplos de Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração Reverso 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Climatização 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de 
Climatização 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Climatização 
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CICLOS TÉRMICOS - GERADORES 
CICLOS DE 
REFRIGERAÇÃO 
POR COMPRESSÃO 
DE VAPOR 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração por Compressão (Climatização) 
Processos: 
1 - 2: Compressão isentrópica do fluido refrigerante, com adição de 
trabalho (energia elétrica); 
2 - 3: Transferência de calor a pressão constante para o reservatório 
quente - QH (rejeição da calor para o meio ambiente); 
3 - 4: Expansão isentálpica;(redução brusca da temperatura e pressão); 
4 - 1: Transferência de calor a pressão constante do reservatório frio - 
QL (retirada de calor do ambiente a ser climarizado). 
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Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração por Compressão (Climatização) 
Componente 
𝑾 𝑪 = 𝒎 ∙ 𝒉𝟏 − 𝒉𝟐 Compressor 
Primeira Lei Processo 
S Constante 
𝑸 𝑯 = 𝒎 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟑 Condensador p Constante 
𝒉𝟑 − 𝒉𝟒 Válvula de Expansão DS > 0 
𝑸 𝑪 = 𝒎 ∙ 𝒉𝟏 − 𝒉𝟒 
Trocador de Calor 
Evaporador 
p Constante 
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Exercício 32: Calcular o rendimento térmico de um motor 
de Carnot que opera entre 500 (°C) e 40 (°C). 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 33: Calcular o coeficiente de eficácia - l (ou 
coeficiente de desempenho ou COP) de uma bomba de 
calor de Carnot que opera entre 0 (°C) e 45 (°C). 
Exercício 34: Propõe-se aquecer uma residência durante o 
inverno usando uma bomba de calor. A residência deve 
ser mantida a 20 (°C). Estima-se que quando a 
temperatura do meio externo cai para - 10 (°C), a taxa 
de perda de calor da residência seja de 25 (kW). 
Determinar a a mínima potência necessária para acionar 
essa unidade de bomba de calor? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 157 
Exercício 35: Um ciclo de refrigeração de Carnot opera em 
uma sala onde a temperatura ambiente é 20 (°C). 
Nestas condições, necessita-se de uma taxa de 
transferência de calor do espaço refrigerado de 
5 (kW) para manter a sua temperatura a - 30 (°C). 
Determinar qual a potência do motor necessária para 
operar esse refrigerador. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 36: Um inventor alega ter desenvolvido uma 
unidade de refrigeração que mantém o espaço 
refrigerado a -10 (°C), operando em uma sala onde a 
temperatura é de 35 (°C), e que tem um COP de 8,5. 
Como você avalia a alegação de um COP de 8,5? 
Comente o resultado. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 158 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 35: Um ciclo de refrigeração de Carnot opera em 
uma sala onde a temperatura ambiente é 20 (°C). Nestas 
condições, necessita-se de uma taxa de transferência 
de calor do espaço refrigerado de 5 (kW) para manter 
a sua temperatura a - 30 (°C). Determinar qual a 
potência do motor necessária para operar esse 
refrigerador. 
Sistema: Unidade de refrigeração - MTG (sistema fechado); 
Fluido: Refrigerante; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑇𝐿 = - 30 (°C) = 243,16 (K), 𝑇𝐻 = 20 (°C) = 293,16 (K) 
e QL = 5,0 (kW). 
Determinar: qual a potência do motor – W, para operar o 
refrigerador. 
Solução do Exercício 35: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 159 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 35: 
Hipóteses: 
1. Análise do fluxo de refrigerante em regime permanente; 
2. O sistema é a máquina térmica geradora; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas da 
máquina térmica; 
4. O refrigerante se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑇𝐿= 263,16 (K) 
TH = 293,16 (K) 
𝐶𝑂𝑃𝑅 = 𝛽𝑀á𝑥 = ? 
= ? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 160 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 35: 
Análise: 
 O coeficiente de desempenho para refrigeradores 
máximo é o coeficiente de Carnot, calculado por: 
𝜷𝐦𝐚𝐱 = 𝑪𝑶𝑷𝑹 =
𝐓𝑳
𝐓𝐇 − 𝐓𝑳
 
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
243,16
293,16 − 243,16
 → 
1 
𝜷𝐦𝐚𝐱 = 𝑪𝑶𝑷𝑹 = 𝟒, 𝟖𝟔𝟑𝟐 
 Logo: 
 Para calcular a potência necessária para a operação do 
refrigerador, tem-se: 
𝛽𝑚𝑎𝑥 = 𝐶𝑂𝑃𝑅 =
𝑄𝐶
𝑊𝑀𝐼𝑁
 → 𝑊𝑀𝐼𝑁 =
𝑄𝐶
𝐶𝑂𝑃𝑅
 
𝑊𝑀𝐼𝑁 =
5,0
4,8632
 𝑾𝑴𝑰𝑵 = 𝟏, 𝟎𝟐𝟖𝟏𝟑 𝒌𝑾 → 
2 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 161 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 35: 
Comentários: o máximo coeficiente de desempenho do 
refrigerador possível calculado é o de Carnot cujo 
valor é de 4,8632, para este valor a potência 
mínima necessária para a realização dos serviços é 
de 1,02813 (kW). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 162 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 36: Um inventor alega ter desenvolvido uma 
unidade de refrigeração que mantém o espaço 
refrigerado a - 10 (°C), operando em uma sala onde a 
temperatura é de 35 (°C), e que tem um COP de 8,5. 
Como você avalia a alegação de um COP de 8,5? Comente 
o resultado. 
Sistema: Unidade de refrigeração - MTG (sistema fechado); 
Fluido: Refrigerante; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑇𝐿 = - 10 (°C) = 263,16 (K), 𝑇𝐻 = 35 (°C) = 308,16 (K) e 
COPR = 8,5. 
Determinar: avaliar o COPR = 8,5 e comentar o resultado. 
Solução do Exercício 36: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 163 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 36: 
Hipóteses: 
1. Análise do fluxo de refrigerante em regime permanente; 
2. O sistema é a máquina térmica geradora; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas da 
máquina térmica; 
4. O refrigerante se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Esquema de Dados: 
𝑇𝐿= 263,16 (K) 
TH = 308,16 (K) 
𝐶𝑂𝑃𝑅 = 𝛽𝑀á𝑥 = ? 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 164 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 36: 
Análise: 
Comentários: o máximo coeficiente de desempenho do 
refrigerador possível calculado é de 5,848 que é 
inferior ao alegado pelo inventor de 8,5, portanto, esta 
MTG é impossível!! 
 O coeficiente de desempenho para refrigeradores 
máximo é o coeficiente de Carnot, calculado por: 
𝜷𝐦𝐚𝐱 = 𝑪𝑶𝑷𝑹 =
𝐓𝑳
𝐓𝐇 − 𝐓𝑳
 
𝐶𝑂𝑃𝑅 =
263,16
308,16 − 263,16
 → 
1 
𝜷𝐦𝐚𝐱 = 𝑪𝑶𝑷𝑹 = 𝟓, 𝟖𝟒𝟖 
 Logo: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 165 
Exercício 37: Em uma máquina térmica geradora, o calor 
adicionado é de 3150 (kJ) a 440 (°C) e é rejeitado para 
o meio ambiente a 20 (°C). Verificar se esta máquina 
pode rejeitar 1294 (kJ) para o meio ambiente, e em 
caso afirmativo calcular o trabalho, a eficiência 
térmica real e a eficiência da máquina de Carnot. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Exercício 38: A potência no eixo do motor de um automóvel 
é de 104 (hp) e a eficiência térmica do motor é igual a 
28,5 (%). Sabendo que durante a queima do combustível 
existe o fornecimento de 39.500 (kJ/kg) ao motor. 
Determinar a taxa de transferência de calor para o 
ambiente e a vazão mássica de combustível, em (kg/s). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 166 
BALANÇO DE ENERGIA PARA O CICLO DE 
REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR 
BALANÇO DE ENERGIA 
PARA O CICLO DE 
REFRIGERAÇÃO POR 
COMPRESSÃO DE VAPOR 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 167 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 O balanço de energia do ciclo de refrigeração é feito 
considerando-se o sistema operando em regime permanente 
nas condições de projeto, ou seja, à temperatura de 
condensação (TC), e temperatura de vaporização (T0). 
 Os sistemas reais e teóricos têm comportamentos 
idênticos, tendo o ciclo real apenas um desempenho pior. 
 A análise do ciclo teórico permitirá, de forma 
simplificada, auxilia a verificar quais parâmetros têm 
influência no desempenho do ciclo. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 168 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
Parâmetros de Refrigeração: 
 Capacidade Frigorífica (𝑄 0) - Evaporador; 
 Potência teórica de compressão (𝑊 𝐶) - Compressor; 
 Calor rejeitado no condensador (𝑄 𝐶) - Condensador; 
 Energia no dispositivo de expansão – Válvula ou 
dispositivo de expansão; 
 Coeficiente de performance do ciclo (COP). 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 169 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeraçãopor Compressão de Vapor 
 A Capacidade Frigorífica (𝑸 𝟎), é a quantidade de calor, 
por unidade de tempo, retirada do meio (ambiente) que se quer 
resfriar (produto), através do evaporador do sistema frigorífico. 
 Considerando-se que o sistema opera em regime 
permanente e desprezando-se as variações de energia cinética e 
potencial, pela primeira Lei da Termodinâmica, tem-se: 
𝑸 𝑶 = 𝒎 𝒇 ∙ 𝒉𝟏 − 𝒉𝟒 
 Capacidade Frigorífica (𝑸 𝟎); 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 170 
Ciclos Geradores 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Normalmente, deve-se conhecer a capacidade 
frigorífica do sistema de refrigeração, a qual deve ser 
igual à carga térmica, para operação em regime 
permanente. 
 Se for estabelecido o ciclo e o fluido frigorífico 
com o qual o sistema deverá trabalhar, pode-se 
determinar o fluxo mássico que irá circula através dos 
equipamentos, pois as entalpias h1 e h4 são conhecidas e, 
consequentemente, o compressor fica determinado. 
 Capacidade Frigorífica (𝑸 𝟎); 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 171 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Potência Teórica de Compressão (𝑊 𝐶): 
 Chama-se de potência teórica de compressão ( 𝑊 𝐶 ) à 
quantidade de energia, por unidade de tempo, que deve ser 
fornecida ao refrigerante, no compressor, para se obter a 
elevação de pressão necessária ao do ciclo teórico. 
 Neste ciclo o processo de compressão é adiabático 
reversível (isentrópico). 
 No sistema de refrigeração real o compressor perde 
calor para o meio ambiente, entretanto, este calor é pequeno 
quando comparado à energia necessária para realizar o processo 
de compressão. 
 Aplicando-se a Primeira Lei da Termodinâmica, em regime 
permanente, no volume de controle da figura a seguir e 
desprezando-se a variação de energia cinética e potencial tem-
se: 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 172 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
𝑾 𝑪 = 𝒎 𝒇 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 
 Potência Teórica de Compressão (𝑊 𝐶): 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 173 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Calor rejeitado no condensador (𝑄 𝐶): 
 Conforme mencionado, a função do condensador é 
transferir calor do fluido frigorífico para o meio de 
resfriamento do condensador (água ou ar). 
 Este fluxo de calor pode ser determinado através de um 
balanço de energia no volume de controle do sistema. Assim, 
considerando o regime permanente, tem-se: 
𝑸 𝑪 = 𝒎 𝒇 ∙ 𝒉𝟐 − 𝒉𝟑 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 174 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Calor rejeitado no condensador (𝑄 𝐶): 
 O condensador a ser especificado para o sistema 
de refrigeração deve ser capaz de rejeitar a taxa de 
calor, a qual depende da carga térmica do sistema e da 
potência de acionamento do compressor. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 175 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Energia no dispositivo de expansão: 
 No dispositivo de expansão, que pode ser de vários 
tipos, o processo teórico é adiabático, e, neste caso, aplicando-
se a primeira lei da termodinâmica, em regime permanente, 
desprezando-se as variações de energia cinética e potencial, 
tem-se: 
𝒉𝟑 = 𝒉𝟒 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 176 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Coeficiente de performance do ciclo (COP): 
 O coeficiente de performance, COP, é um parâmetro 
importante na análise das instalações frigoríficas. 
 Embora o COP do ciclo real seja sempre menor que o do 
ciclo teórico, para as mesmas condições de operação, pode-se, 
com o ciclo teórico, verificar que parâmetros influenciam no 
desempenho do sistema. 
 Assim, o COP é definido por: 
𝐂𝐎𝐏 =
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 Ú𝒕𝒊𝒍
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝑮𝒂𝒔𝒕𝒂
=
𝑸 𝟎
𝑾 𝑪
=
𝒉𝟏 − 𝒉𝟒
𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 177 
Balanço de Energia para o Ciclo de 
Refrigeração por Compressão de Vapor 
Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor 
 Coeficiente de performance do ciclo (COP): 
𝐂𝐎𝐏 =
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 Ú𝒕𝒊𝒍
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝑮𝒂𝒔𝒕𝒂
=
𝑸 𝟎
𝑾 𝑪
=
𝒉𝟏 − 𝒉𝟒
𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
 
 Para o ciclo teórico, o COP é função somente das 
propriedades do refrigerante, consequentemente, depende 
das temperaturas de condensação e de vaporização. 
 Para o ciclo real, entretanto, o desempenho dependerá 
em muito das propriedades na sucção do compressor, do 
próprio compressor e dos demais equipamentos do sistema. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 178 
Exercício 39: Um ciclo ideal de compressão de vapor se 
comunica termicamente com uma região fria a 0 (°C) e 
com uma região quente a 26 (°C). Esse ciclo tem como 
fluido de trabalho o refrigerante R – 134a. O vapor 
saturado entra no compressor a 0 (°C) e o liquido 
saturado deixa o condensador a 26 (°C). A vazão 
mássica do refrigerante é de 0,08 (kg/s). Determine o 
que se pede e comente os resultados: 
 a) A potência do compressor, em (kW); 
 b) A capacidade frigorífica, em (TR); 
 c) O coeficiente de desempenho e 
 d) O coeficiente de desempenho de um ciclo de 
refrigeração de Carnot, que opere entre as regiões 
quente e fria a 26 (°C) e 0 (°C), respectivamente. 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 179 
Exercício 39: Esquema de dados e gráfico: 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 180 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Sistema: Compressor de vapor - MTG (sistema fechado); 
Fluido: Refrigerante R-134a; 
Estado: Gás; 
Conhecido: 𝑇𝐿 = 0 (°C) = 273,16 (K), 𝑇𝐻 = 26 (°C) = 299,16 (K) e 
𝑚 = 0,08 (kg/s). 
Determinar: a) WC = ?; b) 𝑄 0 = ?; c) COPR = ?; d) COPMáx = ? 
Solução do Exercício 39: 
Hipóteses: 
1. Análise do fluxo de refrigerante em regime permanente; 
2. O sistema é a máquina térmica geradora; 
3. O volume de controle será colocado nas áreas internas do 
compressor do ar condicionado; 
4. O refrigerante se comporta como um gás ideal; 
5. Variação das energias potencial e cinética são desprezíveis. 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 181 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 39: 
Análise: 
Para o Ponto 1 – Vapor Saturado 
 Usando a Tabela A-10 (Moran e Shapiro 8ª. Edição), para 
T1 = 0 (°C), tem-se: 
ℎ1 = 247,23 𝑘𝐽/𝑘𝑔 
𝑝2 =6,8530 (bar) 𝑠1 = 𝑠2 = 0,9190 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ∙ 𝐾 
Para o Ponto 2s – Vapor Superaquecido 
 A pressão no Ponto 2s do diagrama é a pressão de 
saturação, para T2 = 26 (°C), logo: 
𝑠1 = 0,9190 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ∙ 𝐾 
 Com o valor da entropia do Ponto 2s, usa-se a Tabela de 
vapor superaquecido (Tabela A-12 Moran e Shapiro), interpola-se 
para encontrar a entalpia do ponto 2s, igual a: 
ℎ2𝑠 = 264,7 𝑘𝐽/𝑘𝑔 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 182 
EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO 
Solução do Exercício 39: 
Análise: 
Para o Ponto 3 – Líquido Saturado 
 Usando a Tabela A-10 (Moran e Shapiro 8ª. Edição), para 
T3 = 26 (°C) e 𝑥 = 0, tem-se: 
ℎ3 = 85,75 𝑘𝐽/𝑘𝑔 
𝑊𝐶 = 𝑚 ∙ ℎ2𝑠 − ℎ1 
𝑊𝐶 = 0,08 ∙ 264,7 − 247,23 
a) A potência de acionamento do compressor é dada por: 
 Substituindo as valores tem-se: 
𝑾𝑪 = 𝟏, 𝟑𝟗𝟕𝟔 𝒌𝑾 
1 
→ 
Para o Ponto 4 – Vapor Úmido 
 Usando a Tabela A-10 (Moran e Shapiro 8ª. Edição), para 
T4 = 0 (°C) e 𝑥 = 0, tem-se: 
ℎ4 = ℎ3 = 85,75 𝑘𝐽/𝑘𝑔 
𝒌𝒈
𝒔
∙
𝒌𝑱
𝒌𝒈
 → 
𝒌𝑱
𝒔
 → 𝒌𝑾 
Prof. Cruz dos Santos, Dr. Eng. 06/04/2022 183