REFRIGERAÇAÕ E CONDICIONAMENTO DE AR

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PROFESSOR 
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
Refrigeração e 
Condicionamento 
de Ar
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FICHA CATALOGRÁFICA
C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. 
NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA. ALVES, Rodrigo Alkimim 
Faria.
Refrigeração e Condicionamento de Ar. Rodrigo Alkimim Faria 
Alves. Maringá - PR: Unicesumar, 2022. 
224 P.
ISBN: 978-65-5615-866-2
“Graduação - EaD”. 
1. Refrigeração 2. Condicionamento 3. Ar. EaD. I. Título. 
CDD - 22 ed. 697
Impresso por: 
Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679
Pró Reitoria de Ensino EAD Unicesumar
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NEAD - Núcleo de Educação a Distância
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de Recursos Digitais e Multimídia Fernanda Sutkus de Oliveira Mello Gerência de Planejamento Jislaine Cristina da Silva Gerência 
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de Produção Digital e Recursos Educacionais Digitais Diogo Ribeiro Garcia Supervisora de Produção Digital Daniele Correia 
Supervisora de Design Educacional e Curadoria Indiara Beltrame
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Oliveira Duenha, Matheus Silva de Souza Ilustração Bruno Cesar Pardinho, Eduardo Aparecido Alves Realidade 
Aumentada Maicon Douglas Curriel, , Matheus Alexander de Oliveira Guandalini Fotos Shutterstock. 
Tudo isso para honrarmos a 
nossa missão, que é promover 
a educação de qualidade nas 
diferentes áreas do conhecimento, 
formando profissionais 
cidadãos que contribuam para o 
desenvolvimento de uma sociedade 
justa e solidária.
Reitor 
Wilson de Matos Silva
A UniCesumar celebra mais de 30 anos de história 
avançando a cada dia. Agora, enquanto Universidade, 
ampliamos a nossa autonomia e trabalhamos 
diariamente para que nossa educação à distância 
continue como uma das melhores do Brasil. Atuamos 
sobre quatro pilares que consolidam a visão 
abrangente do que é o conhecimento para nós: o 
intelectual, o profissional, o emocional e o espiritual.
A nossa missão é a de “Promover a educação de 
qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, 
formando profissionais cidadãos que contribuam 
para o desenvolvimento de uma sociedade justa 
e solidária”. Neste sentido, a UniCesumar tem um 
gênio importante para o cumprimento integral desta 
missão: o coletivo. São os nossos professores e 
equipe que produzem a cada dia uma inovação, uma 
transformação na forma de pensar e de aprender. 
É assim que fazemos juntos um novo conhecimento 
diariamente.
São mais de 800 títulos de livros didáticos como este 
produzidos anualmente, com a distribuição de mais de 
2 milhões de exemplares gratuitamente para nossos 
acadêmicos. Estamos presentes em mais de 700 polos 
EAD e cinco campi: Maringá, Curitiba, Londrina, Ponta 
Grossa e Corumbá, o que nos posiciona entre os 10 
maiores grupos educacionais do país.
Aprendemos e escrevemos juntos esta belíssima 
história da jornada do conhecimento. Mário Quintana 
diz que “Livros não mudam o mundo, quem muda 
o mundo são as pessoas. Os livros só mudam as 
pessoas”. Seja bem-vindo à oportunidade de fazer a 
sua mudança! 
Aqui você pode 
conhecer um 
pouco mais sobre 
mim, além das 
informações do 
meu currículo.
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
Possui mestrado (2022) na área de Mecânica Computacional pelo pro-
grama de pós-graduação de Integridades dos Materiais da Engenharia da 
Universidade de Brasília (UnB), no qual teve a possibilidade de estudar 
e investigar as instabilidades de deriva de um propulsor Hall. Graduado 
(2018) em Engenharia Mecânica pelo Centro Universitário do Distrito 
Federal (UDF). Atualmente, cursa a segunda graduação, na área de Fí-
sica (licenciatura) na Universidade de Brasília (UnB). Tal interesse neste 
curso começou após o início do mestrado, uma vez que, por meio da 
pós-graduação, conheceu, de forma mais detalhada, a área de Física de 
Plasmas. Hoje em dia, tem, como objetivo, aumentar o seu conhecimento 
nas áreas de Física Nuclear e Física de Plasmas.
Teve o seu primeiro contato com a área de refrigeração em 2017, 
por meio de uma líder mundial neste segmento. Teve a oportunidade de 
conhecer e aprender, na prática, como elaborar, projetar e adaptar pro-
jetos de sistemas de ar-condicionado de grande porte, proporcionando 
o melhor custo-benefício para os seus clientes. Deixou esta carreira de 
forma precoce para se dedicar à vida acadêmica, pois, desde o início de 
sua graduação, apresentava o real desejo de se tornar um pesquisador.
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REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
A área de refrigeração e condicionamento de ar é de muita importância para a sociedade, uma vez que seria 
impossível termos grandes edifícios que não tivesse nenhum controle da qualidade e do conforto térmico do ar 
interno, além disso, há processos industriais que inexistiriam, se não tivéssemos o domínio deste conhecimento. 
Ao que tange ao(à) engenheiro(a) mecânico(a), a área de área de refrigeração e condicionamento de ar deve 
ser uma das principais áreas de atuação deste(a) profissional. Isto é tão evidente que, dentre todas as modalida-
des de Engenharia, os mecânicos são aqueles com uma das maiores ou a maior carga horária, em seu currículo 
acadêmico, de disciplinas que envolvem conhecimentos da termodinâmica.
Para se torna um bom (ou uma boa) profissional nesta área, é necessário ter domínio dos conhecimentos 
físicos dos processos termodinâmicos bem como conhecer, consideravelmente, os equipamentos utilizados nesse 
segmento. A fim de testar o seu conhecimento prévio, veja as perguntas,a seguir, e tente respondê-las de forma 
mais técnica possível: 
Qual é a diferença entre usar janelas de camadas simples ou duplas em um prédio comercial? Como tal altera-
ção pode afetar o conforto térmico no interior de um prédio? É possível minimizar o consumo de energia elétrica 
do sistema de climatização, por meio da alteração dessas janelas?
Todo projeto de ar-condicionado inicia a partir da análise da carga térmica do ambiente, você imagina quais 
são os fatores que contribuem para essa carga de um local específico? Será que, de acordo com o projeto, al-
gum fator é mais relevante do que o outro? Quais são as normas brasileiras que regulamentam os sistemas de 
ar-condicionado? 
Nesta disciplina, você, primeiro, relembrará alguns dos principais conceitos de termodinâmica para, depois, 
entender o funcionamento dos ciclos de refrigeração. Após adquirir esse conhecimento, você verá, de forma mais 
detalhada, os principais componentes que formam os sistemas de refrigeração, com a finalidade de entender a 
sua operação e a sua importância para o funcionamento desse sistema como um todo. 
Você também aprenderá a efetuar o cálculo de carga térmica de um ambiente específico e conhecerá as prin-
cipais normas brasileiras que regulamentam esses projetos. 
Tais conhecimentos te proporcionarão mais desenvoltura, quando estiver atuando nesse segmento, e possi-
bilitarão que você crie soluções inteligentes a alguns problemas enfrentados pelos profissionais desse setor, no 
dia a dia.
1 2
43
5 6
93
11
69
43
INTRODUÇÃO À 
REFRIGERAÇÃO 
E AO 
CONDICIONAMENTO 
DE AR
133
CONDENSADORES
PSICROMETRIA
CICLOS DE 
REFRIGERAÇÃO 
CÁLCULO DA 
CARGA TÉRMICA 
COMPRESSORES
115
7 8
9
157
191
171
EVAPORADORES
FLUIDO 
REFRIGERANTE E 
ACESSÓRIOS 
DISPOSITIVOS 
DE EXPANSÃO 
E LINHAS DE 
DISTRIBUIÇÃO 
1
Nesta unidade, faremos uma revisão dos principais tópicos da ter-
modinâmica. O estudo de vocês começará a partir dos conceitos 
básicos, como: temperatura, pressão e energia. Também, veremos, 
no decorrer desta unidade, as três formas pelas quais o calor pode 
se transferir de um corpo para outro, aprenderemos a como calcu-
lar este fenômeno. Por fim, veremos alguns dispositivos que têm a 
finalidade de fazer esta troca térmica, tais equipamentos são cha-
mados de trocadores de calor. Porém, antes de começarmos a fazer 
a nossa revisão, primeiro, veremos um breve apanhado histórico 
da tecnologia de refrigeração. 
Introdução à 
Refrigeração e ao 
Condicionamento de Ar
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
12
Antes de começarmos a estudar os ciclos de re-
frigeração, é necessário fazermos uma revisão de 
alguns conceitos fundamentais da termodinâmica. 
Pois, estes conhecimentos são a fundação, no que 
diz respeito às tecnologias de refrigeração e con-
dicionamento de ar. 
Além disso, ao entendermos estes princípios, 
conseguiremos interpretar diversos acontecimen-
tos presentes em nosso dia a dia. Por exemplo, por 
que o gelo derrete mais rápido em um copo de 
alumínio do que em um copo de plástico, mesmo 
se ambos estão sujeitos às mesmas condições de 
pressão e temperatura? 
Ao aprendermos os princípios básicos da ter-
modinâmica, podemos entender como o calor se 
propaga e como utilizar esse fenômeno a nosso 
favor — seja para trazer conforto térmico a certo 
ambiente, seja para conservarmos determinado 
alimento —. Também é importante saber quais 
são os mecanismos de transferência de calor e 
as suas características, pois, dessa forma, ava-
liaremos quais materiais são bons isolantes ou 
condutores térmicos. 
Tais conhecimentos são fundamentais para 
os(as) engenheiros(as), já que eles(as) devem trazer 
soluções a determinado problema. Para que isso 
seja possível, é importante que o(a) engenheiro(a) 
tenha domínio dos princípios básicos daquela área 
em questão, tal atitude fará com que ele(a) não 
traga soluções impossíveis. 
Ao concluir esta unidade, vocês conseguirão 
responder o porquê de o gelo derreter mais rápi-
do em um dos copos, mas também conseguirão 
dimensionar qual é a espessura de certa manta 
térmica para determinada condição. Qual é a tem-
peratura de saída de um fluido que passou por 
determinado trocador de calor e como calcular a 
propagação de calor, por condução ou convecção, 
em paredes planas ou paralelas. 
Agora, faremos um pequeno experimento 
mental. Temos dois corpos sólidos com massas 
iguais a m m kg1 2 1= = , porém os corpos são 
constituídos de materiais diferentes, os quais 
estão sujeitos a mesma temperatura inicial de 
t Ci � �0 . Foi agregado a esses corpos a mesma 
quantidade de calor Q J� �3 33 105, , contudo, 
no final deste processo, um dos dois materiais 
sofreu uma variação de temperatura de 370 °C, 
enquanto o outro material não teve alteração 
em sua temperatura, mas após a absorção desse 
calor, toda a sua massa sofreu alteração de esta-
do de sólido para líquido. Obs.: os dois materiais 
estão sujeitos à pressão atmosférica. Por que os 
materiais apresentaram comportamentos di-
ferentes? É possível identificar qual o material 
que compõe cada corpo? Se sim, quais são esses 
materiais? 
Para que vocês encontrem as respostas do 
experimento mental, é importante lembrar dos 
conceitos de calor específico e calor de transfor-
mação (calor latente). Lembre-se que, dependendo 
da característica do material, este costuma sofrer 
mudança de temperatura ou mudança de estado 
físico, de acordo com as condições às quais o ma-
terial está sujeito. 
Vale lembrar que cada material possui deter-
minado calor específico e calor latente. Para en-
contrar as características desses materiais, façam 
o uso das equações, no seu Diário de Bordo:
Q mc t
Q mL
=
=
D
onde: 
Q é a quantidade de calor; 
m representa a massa do corpo;
DT representa a variação de temperatura;
c é o calor específico.
L é o calor latente.
UNIDADE 1
13
Com base no trabalho de Silva (2019), é possível verificar que desde a Pré-História, os seres humanos 
têm a necessidade de obter temperaturas inferiores às do ambiente, tendo, como objetivo principal, a 
conservação dos alimentos. Esse processo é conhecido como refrigeração e tem a possibilidade de ser 
obtido por meios artificiais e naturais.
Antigamente, o meio natural era a única técnica utilizada pela humanidade, a qual fazia o uso de 
substâncias frias encontradas, naturalmente, no ambiente. De modo geral, se utiliza o gelo formado 
nos altos das montanhas e do congelamento da superfície de lagos e rios, durante o inverno. Com 
base neste método natural de refrigeração, no ano de 1803, Thomas Moore construiu uma caixa de 
gelo isolada que possibilitou transportar a manteiga produzida em sua fazenda para diversas locali-
dades. Essa caixa foi patenteada com a palavra refrigerator (refrigerador). Outro fato curioso sobre 
a refrigeração natural é que, diante desta demanda, os Estados Unidos, no período de 1806 até 1860, 
comercializou o gelo natural extraído de lagoas da Nova Inglaterra e o exportou a diversos países do 
mundo. Esse gelo era armazenado nos comércios e nas residências em geladeiras de madeiras com 
isolamento térmico (Figura 1). 
UNICESUMAR
14
A extração de gelo natural 
para comercialização é ine-
xistente nos dias atuais, já que 
temos resultados bem mais 
satisfatórios fazendo o uso 
dos meios artificiais. Estes 
reduzem a temperatura de 
um sistema, por meio do tra-
balho de uma fonte externa. 
Na Tabela 1, são demons-
trados alguns processos, jun-
tamente com as suas princi-
pais aplicabilidades. Como 
descrito por Stoecker e Jones 
(1985), a utilização destas téc-
nicas só se consolidou após o 
desenvolvimento dos refri-
gerantes cloro-flúor-carbo-
no (CFCs) e a criação de um 
sistema selado de pequeno 
porte. No decorrer da nossa 
disciplina, compreenderemos, 
de forma mais detalhada, os 
meios artificiais.
Descrição da Imagem: desenho de uma geladeira do século XIX, a qual é construída em 
madeira e revestida, internamente, por algum material que apresentebom isolamento 
térmico. Ela tem a forma de um paralelepípedo reto com quatro prateleiras internas vaza-
das e uma porta frontal. Na prateleira superior, há uma barra de gelo identificada como 
bloco de gelo. A água gerada pelo derretimento do gelo é eliminada através de um tubo 
de drenagem que percorre a lateral da geladeira e, em seguida, é depositada na parte 
inferior do equipamento.
Figura 1 - Geladeira usada no século XIX / Fonte: Silva (2019, p. 15).
Processo Aplicações típicas
Absorção de vapor Doméstica, veículos, hotéis, industrial e condicionamento de ar.
Compressão mecânica de vapor Condicionamento de ar de ambientes, para resfriamento e con-gelamento de produtos e em equipamentos frigoríficos.
Ejeção de vapor Sistemas de ar-condicionado em navios.
Expansão de ar Resfriamento de aeronaves. 
Tabela 1 - Aplicações de alguns processos de refrigeração / Fonte: o autor. 
Como visto no trabalho de Stoecker e Jones (1985), as tecnologias de refrigeração e condicionamento de 
ar são correlatas, porém têm campos específicos de atuação. A aplicação da refrigeração mais conhecida, 
popularmente, é o ar-condicionado. Outra aplicação bastante importante é a refrigeração industrial, 
que é voltada para o processamento e a conservação de alimentos, a remoção de calor de substâncias 
em indústrias químicas e muitas outras aplicações em indústrias de construção e manufatura. 
UNIDADE 1
15
No que se refere ao condicionamento de ar, tais tecnologias são indispensáveis em edifícios de mé-
dio e grande porte, pois eles precisam ser resfriados, a fim de compensar o calor liberado por pessoas, 
luzes, aparelhos eletrônicos e outras fontes térmicas existentes nestes ambientes. Em veículos, o sistema 
de ar-condicionado traz mais conforto térmico aos usuários e tem, como função principal, retirar o 
calor proveniente da radiação solar, tecnologia também empregada nas indústrias e nas residências. 
Mas, diferentemente da refrigeração convencional ou da refrigeração industrial, o ar-condicionado 
possibilita o aquecimento e o controle da qualidade do ar. 
No diagrama da Figura 2, trazemos um apanhado geral dos processos de cada área mencionada.
Descrição da Imagem: a figura apresenta um diagrama composto por duas elipses sobrepostas. O lado esquerdo intercala as principais 
funções dos sistemas de ares-condicionados, sendo eles: aquecimento, umidificação e controle da qualidade do ar. No lado direito, são 
descritas as principais aplicabilidades do segmento de refrigeração: refrigeração industrial, principalmente, os segmentos alimentícios, 
químicos e de processos. No centro, onde as duas elipses se sobrepõem, é descrita a aplicabilidade de ambas as tecnologias: operação 
de refrigeração e manipulação da umidade do ar em condicionadores de ar.
Figura 2 - Relação entre as áreas de refrigeração e condicionamento de ar / Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 2).
Ar condicionado Refrigeração
Aquecimento,
umidi�cação e Controle
da Qualidade do ar
Operações de
refrigeração e
manipulação da umidade
do ar em condicionadores
de ar
Refrigeração industrial,
principalmente o seguimentos
de alimentos, químicos e processos
de fabricação
De fato, o uso da refrigeração e do condicionamento de ar representou um dos mais importantes avanços 
técnicos da sociedade moderna: possibilitou distribuir e conservar os alimentos por maior período 
de tempo, como também viabilizou o trabalho em ambientes com climas adversos, proporcionando 
mais qualidade de vida.
Conceitos básicos 
Nesta unidade, veremos alguns conceitos que são essenciais para a boa compreensão dos sistemas de 
refrigeração. Dessa forma, elencaremos o conceito e o descreveremos de forma simples e objetiva, com 
a finalidade de tornar esse processo o mais prático possível. 
Além de entendermos o conceito, é necessário conhecermos as unidades de medida da proprieda-
de em questão, pois é possível compreender algumas características, equações e valores apresentados 
fazendo, somente, a análise destas unidades de medida.
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16
Sistemas de unidades: no Brasil, adotamos o Sistema Internacional de Unidades (SI), o qual foi 
criado na década de 60, durante 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM). Esse sistema tem 
o objetivo de padronizar as grandezas utilizadas em todo o mundo. Para isso, foi definido um grupo 
de sete grandezas, conhecidas como grandezas básicas, vide Tabela 2. 
Grandezas básicas Unidade de medida (abreviação)
Comprimento Metro (m)
Corrente elétrica Ampére (A)
Intensidade luminosa Candela (cd)
Massa Quilograma (kg)
Quantidade de substância Mol
Temperatura Kelvin (K)
Tempo Segundos (s)
Tabela 2 - Grandezas fundamentais e as suas respectivas unidades no SI / Fonte: Çengel e Ghajar (2012, p. 112).
Com base nas grandezas fundamentais, são definidas as demais grandezas as quais são conhecidas 
como grandezas derivadas e, geralmente, possuem unidades próprias de medida, mas também podem 
ser descritas com base nas unidades básicas do Sistema Internacional. 
As principais grandezas derivadas que utilizaremos no decorrer de nossa disciplina estão descritas 
na Tabela 3.
Grandezas derivadas Nome e símbolo Unidade na base do SI
Coeficiente de transferência de 
calor - kg/s³ K
Condutibilidade térmica - m² kg/s³ K
Energia Joule (J) m² kg/s²
Força Newton (N) m kg/s²
Potência Watt (W) m² kg/s³
Pressão Pascal (Pa) kg/m s²
Tabela 3 - Grandezas derivadas e suas unidades no SI / Fonte: Silva (2019, p. 23). 
É importante, entretanto, lembrar que nem todos os países adotam, de forma única, esse sistema. Por 
exemplo, os Estados Unidos ainda fazem uso do sistema inglês e, eventualmente, nos deparamos com 
grandezas escritas com base neste sistema. Como exemplo, a carga térmica (termo, amplamente, uti-
lizado pelo segmento de climatização), muitas vezes, é definida em BTU/h, unidade de medida que 
não advém do SI. 
Para melhorarmos o entendimento físico, é necessário fazer a conversão de unidades. Na Tabela 4, 
estão descritos fatores úteis de conversão ao nosso estudo futuro.
UNIDADE 1
17
1 lbf = 4,448N 1 BTU = 1055 J
1 lbf/pol² (ou psi) = 6895 Pa 1 kcal = 4,1868 kJ
1 pol = 0,0254 m 1 kW = 3413 BTU/h
1 HP = 745,7 W = 2545 BTU/h 1 litro = 0,001 m³
1 kcal/h = 1,163 W 1 TR = 3517 W (tonelada de refrigeração)
1 atm = 14,7 lbf/pol² 12000 BTU/h = 1 TR = 3,517 kW 
Tabela 4 - Fatores úteis de conversões / Fonte: Silva (2019, p. 23). 
Temperatura: a temperatura ( )T de uma substância indica o grau de agitação molecular 
dela, como também determina a possibilidade de trocar energia com outra substância que esteja 
em contato térmico. Como já sabemos, uma substância de temperatura mais elevada é capaz de 
transferir energia, em forma de calor, para uma substância com menor temperatura.
A temperatura é, tradicionalmente, identificada em três escalas distintas. No Brasil, usamos a 
escala Celsius (°C), que usa a referência de 0 °C para o ponto de fusão do gelo e de 100 °C para o 
ponto de ebulição da água. Já os Estados Unidos utilizam, normalmente, a escala Fahrenheit (°F), 
a qual define o ponto de fusão da água como 32 °F e o ponto de ebulição em 212 °F. A escala de 
temperatura adotada pelo SI, contudo, é a escala Kelvin (K), a qual é uma temperatura absoluta, 
cujo 0 K representa o menor nível de energia do sistema, caracterizando o fato de as partículas 
desse sistema estarem mais próximas possível.
Para converter as temperaturas de uma escala para outra, é utilizado o esquema, a seguir:
T T TC F K
5
32
9
273
5
�
�
�
�
onde: 
TC = temperatura em graus Celsius;
 TF = temperatura em graus Fahrenheit;
 TK = temperatura em Kelvin.
Pressão: simbolizada por P, a pressão é a força perpendicular, por unidade de área, de uma 
superfície a qual a força está atuando. Tradicionalmente, trabalhamos com três pressões diferentes, 
sendo elas: pressão atmosférica, que é definida a partir do peso que o ar exerce sobre a superfície 
da terra (por isso, a pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude, já que,em altitudes 
mais altas, teremos menor camada de ar sobre a superfície da terra e, consequentemente, menor 
força-peso); a pressão manométrica, a qual é medida em sistemas fechados, a partir dos instrumen-
tos chamados manômetros. Tais equipamentos não consideram a pressão externa provocada pela 
atmosfera — na Figura 3, é possível ver este instrumento — e a pressão absoluta, que é medida em 
relação a um vácuo perfeito (com isso, temos que a pressão absoluta é a soma de todas as pressões 
exercidas sobre um corpo).
UNICESUMAR
18
A unidade de medida que representa esta grandeza é o Pa (Pascal), que também é escrita como N/m² 
(Newtons por metro quadrado).
Densidade e volume específico: a densidade é, geralmente, representada pela letra r , ela define 
a massa que ocupa uma unidade de volume, a dada temperatura e pressão. Já a letra v refere-se ao 
volume específico, o qual é o inverso da densidade, grandeza que representa o volume ocupado pela 
unidade de massa. A seguir, temos estas propriedades escritas, de forma matemática. Entre parênteses, 
estão as suas respectivas unidades de medida.
r � �
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
�
��
m
V
kg
m
v V
m
m
kg
3
3
onde:
 = massa da substância;
 = volume.
Energia: a energia é definida, de maneira mais geral, como a capacidade de um sistema em pro-
duzir trabalho. Lembre-se que ela não pode ser vista e não é uma substância, mas é capaz de produzir 
modificações no aspecto físico ou químico do sistema. Como já sabemos, a energia é uma propriedade 
que se conserva e, também, existe de diversas formas, como: energia térmica (calor), energia mecânica, 
energia química, energia elétrica, entre outras. A unidade de medida desta grandeza é o Joule ( )J , 
também representada no SI como: 
m kg
s
2
2
��
�
��
�
�
�� .
Descrição da Imagem: a imagem traz a ilustração de dois manômetros. O da esquerda é um manômetro analógico, o qual possui um 
formato redondo e um ponteiro que mostrar qual é a pressão do sistema, este equipamento é bastante semelhante com um relógio. 
No lado direito, está um manômetro digital. Este dotado de uma tela que mostra a pressão do sistema.
Figura 3 - Manômetros / Fonte: Silva (2019, p. 10).
UNIDADE 1
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Conservação da massa: outro conceito o qual devemos, sempre, nos lembrar é o da conservação 
da massa, que é um dos princípios mais fundamentais da natureza. Todos conhecemos esse princípio, 
e não é difícil percebê-lo, pois, no simples fato de misturarmos duas substâncias distintas, saberemos, 
de imediato, que a massa resultante é, simplesmente, a soma das massas primárias.
Para vermos o funcionamento deste conceito, basta misturar 20 g de sal em 300 g de água, que 
veremos uma mistura de 320 g de água com sal: independentemente se o sal se dissolveu, ou não, na 
água, a massa final será a mesma. 
As equações químicas também são balanceadas com base no princípio de conservação da 
massa. Veja o simples exemplo descrito na Figura 3: quando 16 kg de oxigênio reagem com 2 kg 
de hidrogênio, 18 kg de água são formados. Em um processo de eletrólise, a água se decompõe de 
volta em 2 kg de hidrogênio e 16 kg de oxigênio. A massa, assim como a energia, é uma proprie-
dade que se conserva e não pode nem ser criada, nem destruída durante um processo. Entretanto, 
massa m e energia E são capazes de serem convertidas entre si, de acordo com a famosa fórmula 
proposta por Albert Einstein (1879-1955):
E mc= 2
onde: 
c = uma constante que representa a velocidade da luz no vácuo, c
m
s
� � �
�
�
�
�
�2 9979 10
8, .
Descrição da Imagem: a figura apresenta um diagrama composto por três cubos. Os dois primeiros cubos representam as massas 
do hidrogênio de 2 kg e do oxigênio de 16kg. Enquanto o terceiro cubo representa a massa de água de 18 kg, formada após o processo 
de eletrólise.
Figura 4 - Ilustração da composição química da água / Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 216).
2 kg
H2
16 kg
O2
18 kg
H2O
+
Vazão mássica e vazão volumétrica: a quantidade de massa que escoa através de uma seção trans-
versal de área por unidade de tempo é chamada de vazão mássica ou fluxo de massa, sendo denotada 
por m . O ponto sobre um símbolo é usado para indicar a taxa de variação com o tempo.
UNICESUMAR
20
Já o caso de um fluido que escoa através de uma seção transversal de área por unidade de tempo é chamado 
de vazão volumétrica, a qual é denotada por V . Estas duas propriedades são relacionadas como descritas:

m V= r
Calor: é a energia em trânsito, que ocorre naturalmente em um sistema termodinâmico. Essa 
transferência de energia ocorre no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor 
temperatura. Sua unidade de medida é o Joule.
Calor específico ou calor sensível c : esta é uma propriedade inerente a cada material e tem, 
como principal característica, a variação de temperatura do corpo. Matematicamente, escreveremos 
esta propriedade como: 
c Q
m T
�
�D
onde: 
Q = é a quantidade de calor; 
 m = representa a massa do corpo;
 DT = é a variação de temperatura.
Calor latente ou de transformação L : é o calor que varia o estado físico da substância, o processo 
de transformação acontece sem nenhuma variação da temperatura e costuma ser descrito pela equação:
L Q
m
=
onde: 
Q = é a quantidade de calor;
 m = é a massa do corpo.
• Transformação isotérmica: quando uma transformação ocorre sem que haja variação de 
temperatura, ou seja, a temperatura se mantém a mesma, durante toda a transformação.
• Transformação isobárica: quando a transformação termodinâmica ocorre em uma pressão 
constante. 
• Transformação isovolumétrica ou isocórica: quando a transformação termodinâmica se 
processa em volume constante.
• Transformação adiabática: neste tipo de transformação termodinâmica, não há transferência 
de calor entre o sistema e a vizinhança, então, concluímos que a variação de calor é nula.
Entalpia: na análise de determinados tipos de processo, particularmente, na geração de potência e 
refrigeração, encontramos, com frequência, a combinação das propriedades u Pv+ . No qual u repre-
senta a energia interna do sistema, P representa a pressão, e v , o volume. Esta combinação recebe o 
nome de entalpia, a qual é representada pela letra h . Esta é uma característica inerente aos processos 
que envolvem mudanças termodinâmicas a uma pressão constante. 
UNIDADE 1
21
A, seguir, temos as equações da entalpia específica h e entalpia total H , entre parênteses, estão descritas 
as suas respectivas unidades de medidas.
h u Pv kJ
kg
H U PV kJ
� �
�
�
�
�
�
�
� � � �
Entropia: esta propriedade termodinâmica é vista como uma medida da desordem molecular da substância 
ou também como a medida da probabilidade de ocorrência de um dado estado da substância. Mas, em nos-
sos estudos de refrigeração e condicionamento de ar, usaremos este conceito de forma específica e limitada. 
Para que vocês fiquem mais familiarizados com este conceito, considere uma aplicação dessa pro-
priedade: a compressão ou a expansão, sem atrito, de um gás ou vapor, sem intercâmbio de calor, é 
um processo no qual a entropia se mantém constante. Este conceito estará bastante presente quando 
você desenvolver os ciclos de refrigeração.
Mecanismos de transferência de calor 
Agora, relembraremos os conceitos de transferência de calor. Como já vimos, o calor é uma forma de 
energia em trânsito que ocorre, naturalmente, em um sistema termodinâmico. Esta transferência de energia 
ocorre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, tal processo finaliza quando 
os corpos alcançam o equilíbrio térmico. Diferentemente do equilíbrio termodinâmico, que é dependente 
de diferentes propriedades térmicas, o equilíbrio térmico depende, apenas, da igualdade das temperaturas. 
Com base no trabalho de Çengel, Boles e Buesa (2006), é possível concluir que o calor se transfere 
de um corpo para o outro de três maneiras distintas, sendo elas:
Condução: a condução é a transferência de calor por contato diretoentre as partículas da matéria. 
Este fenômeno é possível de ocorrer em sólidos, líquidos ou gases. Nestes dois últimos, a condução é 
proporcionada pelas colisões e pela difusão das moléculas, no caso dos sólidos, a condução deve-se às 
vibrações das moléculas e à difusão dos elétrons livres. É um fenômeno inerente aos sólidos, por causa 
da própria estrutura atômica deste estado da matéria.
Para descrever este fenômeno, usamos a equação de Fourier da condução térmica, a qual foi obtida 
de maneira experimental. Em sua forma diferencial, ela pode ser escrita como:
Q k A dT
dx
Wcond � � � � �
onde:
A = a área perpendicular à direção da transferência de calor em m²;
dT = o gradiente de temperatura (K);
dx = a espessura entre os reservatórios de calor (m);
 k = a condutividade do material (W/m K).
UNICESUMAR
22
O sinal negativo, o qual é introduzido nesta equação, tem a finalidade de a adequar à segunda lei 
da termodinâmica, exigindo que o calor flua na direção da temperatura mais alta para a mais baixa.
Você sabia que a condutividade térmica de um material é obtida de forma experimental? Pois 
esta propriedade sofre consideráveis alterações de um material para outro, tornando impraticável 
uma solução analítica que descreve esta característica dos materiais. 
A fim de analisarmos como esta propriedade do material é capaz de ser bastante alterada, veja 
o exemplo de quando é adicionado 1% de cromo a uma quantidade de ferro, a fim de gerar uma 
nova liga metálica. A condutividade térmica deste aço com 1% de cromo é de 62 W/m K, enquanto 
as condutividades térmicas do ferro e do cromo são de 80,2 e 94 W/m K, respectivamente. Porém, 
de forma intuitiva, concluiríamos, de maneira equivocada, que a liga composta por 99% de ferro 
e 1% de cromo teria a sua condutividade térmica aumentada, já que foi adicionado ao ferro um 
material que conduz mais calor. Devido a este comportamento não ter previsibilidade matemática 
concreta, é necessário o uso das tabelas desenvolvidas a partir de dados experimentais.
 Outro fato importante sobre a transferência de calor por condução é que podemos fazer 
uma analogia entre os conceitos de resistência térmica e resistência elétrica, pois os dois sistemas 
são descritos por equações semelhantes. Com base nisso, reescreveremos a função que descreve 
o fluxo de calor através de uma parede plana, como:
Q TL
k A
T
Rcond
�
�
�
D D
onde:
DT = a variação de temperatura entre a face quente e a face fria;
k = o coeficiente de condução térmica;
L = a espessura entre essas faces;
A = área da superfície dessa face. 
Com base na equação anterior, é possível definir a resistência térmica da parede como:
R L
k A
�
�
A resistência térmica que a parede oferece a transferência de calor por condução é dada pela 
seguinte unidade de medida (K/W). Devido a esta analogia, é muito comum a aplicação de uma 
notação semelhante àquela usada em circuitos elétricos, quando estudamos sistemas térmicos que 
possuem associações de materiais com propriedades distintas. 
A comparação entre os diagramas elétrico e térmico estão descritos na Figura 5: 
UNIDADE 1
23
Para o caso de paredes 
planas associadas em sé-
rie, temos que a resistên-
cia total é a soma direta 
de todas as resistências 
térmicas. Para com-
preendermos melhor 
este aspecto, considere 
uma parede plana com-
posta por três materiais 
distintos, conforme mos-
tra a Figura 6. Um lado 
tem uma fonte quente de 
calor com temperatura 
constante e conhecida, 
do outro lado, existe uma 
fonte de calor frio tam-
bém com temperatura 
constante e conhecida.
V1 - V2
Re
Re
I =
V1 V2
T1 - T2
R
R
Q =
T1 T2
(a) Fluxo de calor
(b) Fluxo de corrente elétrica
Descrição da Imagem: a ilustração faz a comparação entre a resistência elétrica com a 
resistência térmica. Na parte superior da imagem, é apresentada a resistência térmica, onde 
há uma trajetória com algumas oscilações entre dois pontos que representam as diferentes 
temperaturas. Enquanto que, na parte inferior, há uma trajetória semelhante a anterior, só 
que entre dois pontos de voltagem que representam o fluxo de corrente elétrica.
Figura 5 - Analogia entre resistência térmica e elétrica / Fonte: Çengel e Ghajar (2012, p. 137).
Descrição da Imagem: a ilustração representa uma parede composta por três materiais diferentes, com condutividades térmicas 
k1, k2 e k3, as quais estão alinhadas em série e contam com espessuras L1, L2 e L3. Também é possível verificar que o fluxo de calor 
ocorre da esquerda para a direita. 
Figura 6 - Resistência térmica em paredes em série / Fonte: o autor.
T1
K1
T2
K2 K3
T3
T4
q
L1 L2 L3
UNICESUMAR
24
O fluxo de calor que atravessa a parede composta costuma ser obtido em cada uma das paredes planas, 
individualmente:



Q k A
L
T T
Q k A
L
T T
Q k A
L
T T
� �� �
� �� �
� �� �
1 1
1
1 2
2 2
2
2 3
3 3
3
3 4
Colocando em evidência as diferenças de temperatura em cada uma das equações anteriores e somando 
termo a termo, obtemos:
  QL
k A
QL
k A
QL
k A
T T T T T T1
1 1
2
2 2
3
3 3
1 2 2 3 3 4� � � � � � � �
Agora, colocamos o fluxo de calor Q em evidência e usamos o conceito de resistência térmica, então, 
reescreveremos que o fluxo de calor do sistema é:
Q T T
R R R
�
�
� �
1 4
1 2 3
Para o caso geral em que temos uma associação de n paredes planas em série, o fluxo de calor tem a 
chance de ser escrito como:
Q T
R
total
T
=
D
onde: 
R RT i
i
n
�
�
�
1
 = o somatório total de todas as resistências térmicas em série;
 DTtotal = a variação de temperatura entre as paredes internas.
Veremos o caso da resistência térmica de paredes planas associadas em paralelo, igual a representação 
ilustrada na Figura 7, a qual é sujeita a temperaturas constantes e conhecidas em ambos os lados.
UNIDADE 1
25
Para esta situação, temos que o fluxo de calor final é a soma dos fluxos de calor que atravessam as 
distintas partes da parede analisada:
  Q Q Q k A
L
T T k A
L
T T T T k A
L
k A
L
� � � �� � � �� � � �� � �1 2 1 1
1
1 2
2 2
2
1 2 1 2
1 1
1
2 2
22
Fazendo o uso do conceito de resistência térmica, reescreveremos a equação como:
Q
R R
T T� �
�
�
�
�
�
� �� �
1 1
1 2
1 2
Para o caso geral, no qual temos uma associação de n paredes planas em paralelo, o fluxo de calor 
unidimensional é dado por:
Q T
R
total
T
=
D
onde:
 
1 1
1R RT ii
n
�
�
� = a resistência térmica total, na qual é a soma dos inversos da resistência térmica, da 
mesma maneira que é calculada em circuitos elétricos.
Descrição da Imagem: a ilustração representa uma parede composta por dois materiais distintos que apresentam condutividades 
térmicas k1 e k2, os quais estão distribuídos em paralelo e com espessuras L1 e L2. O fluxo de calor considerado atravessa a parede 
na direção horizontal, da esquerda para a direita.
Figura 7 - Resistência térmica em paralelo / Fonte: o autor.
T1 T2
T2T1
L2
L1
K2
K1
A2
A1
q1
q
q2
UNICESUMAR
26
01. EXEMPLO 
Agora, use os conceitos de resistência térmica e calcule o fluxo de calor da parede composta, a qual 
está sendo representada pela Figura 8. 
Descrição da Imagem: ilustração de uma parede composta por cinco tipos diferentes de materiais, os quais estão distribuídos em 
série e em paralelo. Da direita para esquerda, há uma parede feita de um único material a, com dimensões de 30 cm de comprimento 
e 8 cm de largura na temperatura 500 °C em sua face esquerda, em seu lado direito, há uma parede de 5 cm de largura com três 
materiais diferentes, os quais estão distribuídos da seguinte maneira: partindo da parte superior, observa-se um material b de 5 cm 
de altura, depois, um material c com 20 cm de comprimento e, por último, um material d com 5 cm de comprimento. Esta parede 
composta encontra-se em contato com a última parede e, que apresenta 30 cm de comprimento e 8 cm de largura. 
Figura 8 - Configuração da parede do exemplo analisado / Fonte: o autor.
8 cm
30 cm
25 °C
8 cm5 cm
5 cm
5 cm
500°C b
a c e
d
q
A Tabela 5 descreve os valores de condutividade térmica dos materiais que compõem a parede apre-
sentada na Figura 8. 
Material a b c d e
condutividade térmica (W/m K) 172 70 18 100 52
Tabela 5 - Dados de condutividade térmica / Fonte: o autor.
Usando a analogia de resistência térmica com resistência elétrica, é possível representar o sistema 
estudado por meio de um diagrama de um circuito elétrico com diversas resistências associadas.
UNIDADE 1
27
Neste momento, calculamos as resistências térmicas de cada material, mas não se esqueça de fazer as 
transformações de unidades necessárias:
R
R
R
a
b
c
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
0 08
0 024 172
0 02
0 05
2 5 10 70
0 29
0 05
0 01 18
3
,
,
,
,
,
,
,
,
��
�
� �
�
�
�
�
�
0 28
0 05
2 5 10 100
0 20
0 08
0 024 52
0 06
3
,
,
,
,
,
,
,
R
R
d
e
Para o circuito em paralelo composto pelos materiais (b, c, d), temos:
1 1 1 1 1
0 29
1
0 28
1
0 20
12
0 083
R R R R
R K
W
bcd b c d
bcd
� � � � � � �
� �
�
�
�
�
�
, , ,
,
Portanto, temos um circuito térmico, totalmente, em série, igual a representação, a seguir. Temos que 
a resistência total do sistema costuma ser calculada na forma:
Descrição da Imagem: a figura apresenta o diagrama térmico da Figura 8. Nele, é possível ver a resistência térmica da parede a em 
série com as resistências térmicas das paredes b, c e d, as quais estão em paralelo uma com as outras. Por fim, elas estão em série 
com a resistência térmica da parede e. Este tipo de reorganização é utilizado com a finalidade de melhorar o entendimento da questão.
Figura 9 - Diagrama das resistências térmicas (primeira etapa) / Fonte: o autor.
Descrição da Imagem: considerando as resistências térmicas b, c e d como uma resistência térmica equivalente, o diagrama é repre-
sentado, então, por uma linha com três resistências térmicas em série, de forma que temos a Ra seguida da resistência equivalente 
Rbcd e, por fim, a resistência Re .
Figura 10 - Diagrama das resistências térmicas (primeira etapa) / Fonte: o autor.
Rb
Rc Re
Rd
Ra500 °C 25 °C
500 °C Ra Rbcd Re 25 °C
UNICESUMAR
28
R R R R
R K
W
T a bcd e
T
� � � � � �
� �
�
�
�
�
�
0 02 0 083 0 06
0 163
, , ,
,
Dessa forma, basta substituir os valores da resistência total e do gradiente de temperatura na equação 
de condução descrita para o caso das resistências térmicas, na qual resultará o fluxo de calor que atra-
vessa a parede analisada no exemplo.


Q T
R
Q kW
Total
T
�
�
�
�
� �
773 15 298 15
0 163
2969 32 2 9
, ,
,
, ,
• Convecção: é um mecanismo que também requer a presença de um meio material. Entretanto, 
o que a difere da condução é o fato de a convecção exigir a presença de movimento de um fluido. 
De acordo com Çengel e Ghajar (2012), a convecção é classificada como natural ou forçada, 
dependendo de como o movimento do fluido é iniciado. No caso da convecção forçada, o fluido 
é submetido a escoar sobre a superfície ou dentro de tubos, por mecanismos externos, como 
ventilador ou bomba. Já para o caso da convecção natural, o movimento do fluido é ocasionado 
sem nenhuma presença de meios externos. Um dos efeitos que ocasionam este movimento é o 
empuxo, o qual se manifesta por meio de fluidos quentes subindo e fluidos frios descendo. A 
convecção também costuma ser classificada como interna e externa, dependendo de o fluido 
ser forçado a escoar sobre uma superfície ou dentro de um duto.
É visto que a convecção é o mecanismo mais complexo de transferência de calor, pois depende, fortemente, 
das propriedades dos fluidos, como: viscosidade, condutividade térmica, densidade, calor específico e, até 
mesmo, a sua velocidade. Também depende das geometria e rugosidade da superfície sólida. 
Apesar de toda esta complexidade, observa-se que a taxa de transferência de calor por convecção 
é proporcional à diferença de temperatura da superfície e do fluido, a qual é muito bem expressa pela 
Lei de Newton do Resfriamento:
Q hA T Tconv s� �� ��
onde: 
A = área da transferência de calor (m²);
Ts = temperatura da superfície (K); 
T∞ = temperatura do fluido, suficientemente, longe da superfície (K);
h = coeficiente de calor por convecção (W/mK).
O conceito de resistência térmica também costuma ser aplicado à transferência de calor por convecção. 
Esta característica facilita os cálculos de sistemas termodinâmicos que possuem mecanismos combi-
nados. A resistência térmica na convecção é dada pela equação:
UNIDADE 1
29
R
h A
�
�
1
• Radiação: este mecanismo de transferência de calor difere dos outros dois à medida que não exige a 
presença de um meio material para a sua propagação. Este método apresenta a maior velocidade de 
propagação, já que ele se propaga na velocidade da luz e não sofre atenuação no vácuo. A radiação 
ocorre em líquidos, sólidos e gases, mas é importante lembrar que, na maioria dos casos estudados, 
os três mecanismos de transferência de calor ocorrem, simultaneamente, em diferentes graus, porém 
o único mecanismo dessa transferência que ocorre através do espaço é o mecanismo de radiação.
Como ressaltado por Çengel, Boles e Buesa (2006), a radiação propaga-se entre dois corpos, os quais 
estão separados por um meio mais frio. Por exemplo, a radiação emitida pelo sol que chega à superfície 
da Terra atravessa camadas de ar frio localizadas a altas altitudes. Também o caso de superfícies de 
absorção de radiação no interior de uma estufa: este ambiente atinge temperaturas elevadas, mesmo 
quando a sua cobertura de plástico continua, relativamente, fria.
A radiação que estamos estudando é um processo eletromagnético, contudo, para o estudo de 
transferência de calor, estamos interessados, unicamente, no fenômeno que emite energia por causa 
da temperatura, o qual é conhecido como radiação térmica, que será referido, somente, como radiação. 
Esta é um evento que depende do formato e da composição das características da matéria. 
Para facilitar cálculo da radiação, usamos o conceito de corpo negro, o qual é definido como um perfeito 
emissor e absorvedor de radiação. A taxa de transferência de calor por meio da radiação emitida a partir de 
uma superfície ideal (corpo negro), com determinada temperatura, é dada pela lei de Stefan-Boltzmann:
 Q A Trad s s� � �s
4
onde:
 Ts = temperatura da superfície em (K);
As = área da superfície em (m²);
s = Constante de Stefan-Boltzmann: s � �
�
�
�
�
�
�
�
�5 6697 10 8 2 4,
W
m K
Já para o caso de superfícies reais, também conhecidas como superfícies cinzentas, o qual sempre será 
menor do que o caso ideal (corpo negro), é dado pela equação: 
Q A Trad s s� � � �ε σ
4
onde:
 e = a emissividade térmica da superfície analisada, a qual, sempre, assumirá um valor dentro do 
intervalo I = [0,1], tal propriedade é identificada de forma experimental.
Agora, para lembrarmos, ainda mais, os conceitos de transferência de calor, veremos a resolução de 
alguns exemplos. Aconselho que vocês leiam os enunciados e tente fazê-los com os seus conhecimen-
tos prévios, só depois, confiram se obtiveram o resultado parecidos com os exemplos desenvolvidos.
UNICESUMAR
30
02. EXEMPLO 
Um sistema de ar-condicionado deve manter a 23 °C uma sala de 18 m de comprimento, 5 m de largura 
e 3 m de altura. As paredes têm espessura de 20 cm e condutividade térmica de 0,6 W/m K. O lado 
externo das paredes pode atingir até 40 °C em um dia de verão. Considere que as janelas têm a mesma 
troca de calor que as paredes e despreze as trocas de calor devidas ao piso e ao teto. Qual deve ser o 
calor extraído em HP para que a condição de 23 °C seja atendida? Obs.: 1 HP = 746 W.
A área total de parede é a soma das paredes dos quatro lados da sala, já que consideramos que as 
janelas têm a mesma troca térmica que as paredes, e tanto o piso quanto o teto não serão considerados:
A A A
onde
A m
A m
A
T
T
� �
� � �
� � �
�
�
�
��
� � � �
2 2
18 3 54
5 3 15
2 54 2 15
1 2
1
2
2
2
( ) ( ) ��138 2m
Considerando que a área dasquinas das paredes, onde deve ser levada em conta a transferência de 
calor bidimensional, é pequena em relação ao resto, utilizaremos a equação de Fourier da condução 
térmica para o caso unidimensional.
Atenção: para o caso estudado, não era necessário fazer a transformação das unidades de tempe-
ratura, já que as duas escalas, Celsius e Kelvin, possuem a mesma variação, mas sempre aconselho a 
trabalhar com a unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI), pois, dessa forma, vocês aumen-
tarão a margem de acertos.


Q kA T
L
Q W
m K
m K
cond
cond
� �
�
�
�
�
�
�
�
� � �
�
D
0 6 138 313 15 296 15
0
2,
( , , )
,22
7038
m
Q Wcond � �
Agora, para descobrir o valor da potência em (HP), basta efetuar a transformação de unidades.
Q HPcond ≈ 9 5,
03. EXEMPLO 
Um reator de paredes planas com espessura de 50 cm foi construído em aço inox e tem formato cúbico 
com 2 m de lado interno. A temperatura no interior deste reator é de 600 °C, enquanto o coeficiente de 
convecção interno é h W m Ki = 52
2( / ) . Tendo em vista o alto fluxo de calor, será necessário isolar o 
reator, termicamente. Para este feito, foi providenciado um material isolante com condutividade térmica 
de k W mKiso = 0 05, ( / ) . Considere que o aço inox tem condutividade térmica de k W mKaço =15( / ) 
e que o coeficiente de película externo é h W m Ke = 5
2( / ) , calcule:
UNIDADE 1
31
• Qual é o fluxo de calor sem o isolamento térmico, considerando que o ar externo ao reator se 
encontra a 20 °C?
• A espessura do isolamento a ser usado, sabendo que a temperatura do isolamento, na face ex-
terna, não deve ser maior do que 35 °C. 
• Qual é a redução do fluxo de calor, após o uso da parede de isolamento?
Section B-B
3 
m
2 
m
0,
5 
m
B B
Descrição da Imagem: a ilustração representa o reator analisado. Nesta imagem, é possível verificar que ele tem formato cúbico 
com aresta externa de 3 m e aresta interna de 2 m, ocasionando uma parede com espessura de 0,5 m.
Figura 11 - Representação de um reator em formato cúbico / Fonte: o autor.
Para solucionar este problema, devemos considerar a área interna total formada por seis placas, cada 
uma com uma área de A miT � � �2 2 4
2 , com isso, temos uma área total interna de 24 m². A área 
externa total é calculada de forma análoga, então, temos: A meT � � � �6 3 3 54
2 .
Para calcular o fluxo de calor antes da aplicação do isolamento, utilizaremos a equação de transfe-
rência de calor, conjuntamente, com o conceito de resistência térmica. Dessa forma, temos:


Q T
R
T T
h A
L
k A h A
Q
T
i e
i iT aço iT e eT
� �
�
�
�
�
�
�
�
� � �
D
1 1
600 273 15 20( , ) ( 2273 15
1
52 24
0 5
15 24
1
5 54
580
8 01 10 1 38 10 3 74 3
, )
,
, , ,
�
�
�
�
�
�
� � � �� �
Q
00 10
98622 68 98 62
3�
� �
�
Q W kW, ,
UNICESUMAR
32
Após a aplicação do isolamento térmico, calcularemos o fluxo de calor presente na camada limite 
externa, como:


Q T
R
T T
h A
Q W
T
iso e
e eT
� �
�
�
�
�
�
�
D
1
35 20
1
5 54
4050
A fim de descobrir a espessura necessária de isolamento térmico, basta fazer a análise levando em 
conta todas as resistências térmicas até a parede externa do isolamento, com relação ao fluxo de calor 
encontrado, anteriormente:
Q T
R
T T
h A
L
k A
L
h A
T
i e iso
i iT aço iT
iso
e eT
� �
�
�
�
�
�
�
D ,
1
Após alguma álgebra, temos:
L T T Q
h A
L
k A
k
iso i e iso iso
i iT aço iT
is� �� � �
�
�
�
�
��
�
�
��
�
�
�
�
�
�
�
�
�, 
1 oo eT
iso
iso
A
Q
L
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �
�

562 4050 1
52 24
0 5
15 24
0 05 5, , 44
4050
0 3687 37L m cmiso � 
,
Para obtermos o percentual da redução do fluxo de calor, só precisamos calcular a razão entre a taxa 
de transferência de calor, depois da aplicação de isolamento térmico, em relação ao valor sem o isola-
mento térmico. Dessa forma, temos:
 

Q Q
Q
kW W
kW
iso� �
�
� �
98 62 4050
98 62
0 958 96,
,
, %
04. EXEMPLO 
No duto de uma indústria, escoa um vapor de água saturado a 44 Mpa e 210 °C. Considere que o tubo 
possui uma parede fina com diâmetro externo igual a 25 cm. A tubulação atravessa um amplo recinto 
de 10 m de comprimento, o ar contido neste recinto tem coeficiente de convecção igual a 6 W/m² K e 
temperatura igual a 25 °C. Deseja-se pintar a superfície externa do duto de maneira que o vapor interno 
do tubo deixe o recinto com, apenas, 5% de sua massa não condensada. Para isso, a empresa dispõe de três 
tintas com as respectivas emissividades: tinta A = 0,75; tinta B = 0,67 e tinta C = 0,60. Tem-se que o calor 
latente de vaporização nestas condições é 404 Kcal/Kg, considerando que não há transferência de calor 
por meio de condução. Com qual tinta devemos pintar o tubo, sabendo que a vazão de vapor é de 60 kg/h?
UNIDADE 1
33
1º passo: calcular a área do tubo no interior do recinto. Como se trata de um tubo cilíndrico, usamos 
a relação:
A rL mT � � � � �2 2 0 125 10 7 85
2p p , ,
2º passo: identificar qual é a quantidade de calor liberada no processo de condensação. Para isso, 
utilizaremos a equação do calor latente:

Q m L� �
onde: 
m = o fluxo mássico;
L = o calor latente de vaporização. 
Fazendo a transformação de todas as grandezas para o SI, temos:
Q kg
s
kJ
kg
W� � � �0 016 0 95 1 690 34 25, , , ,
3º passo: analisar o fluxo de calor. O fluxo que encontramos é a soma das contribuições dos mecanis-
mos de convecção e radiação. Dessa forma, temos:
  Q Q Q hA T T A Tcond rad s s s� � � � ��( ) ε σ
4
4º passo: efetuar os cálculos. Ao isolar a emissividade térmica da equação anterior, substituir os res-
pectivos valores e aplicar as devidas conversões de unidades, temos:
ε
σ
ε
�
� �
�
� �
�
�
�
�
� � � �
�
Q hA T T
A T
kW W
m K
m
s s
s s
( )
, ( ,
4
2
225 6 7 85 483 15 298,, )
, , ( , )
,
15
7 85 5 6697 10 483 15
0 67
2 8
2
4
K
m W
m K
K
�
�
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
� �
�
�
ε
Assim, concluímos que, para atender às premissas do projeto, o duto da indústria deverá ser pintado 
com a tinta B.
• Trocadores de calor: vocês lembram dos trocadores de calor? Na refrigeração e no condi-
cionamento de ar, estes dispositivos são de grande valia, pois têm a capacidade de promover a 
troca térmica entre dois fluidos. Estes devem ter temperaturas distintas, uma vez que o calor 
UNICESUMAR
34
(energia em trânsito do sistema) é um processo que ocorre, naturalmente, de um corpo com 
temperatura mais elevada para um corpo com menor temperatura. Este processo é, comple-
tamente, explicado pelas três leis da termodinâmica. Como descrito no trabalho de Incropera 
e Dewitt (2008), o processo de troca de calor ocorre em muitas aplicações da Engenharia. 
Algumas das aplicações específicas são: aquecimento e condicionamento de ambiente, recu-
peração de calor, processos químicos, entre outros. Já no que tange ao equipamento trocador 
de calor, este costuma ser nomeado como: aquecedor, resfriador, condensador, evaporador, 
torre de refrigeração, caldeira etc.
No processo de transferência de calor, no que tange aos trocadores de calor, é considerado uma 
combinação entre os métodos de condução e convecção. Dessa forma, os cálculos necessários se 
tornam mais simples. A fim de facilitar esta análise, é conveniente trabalhar com um coeficiente 
global (U) de transferência de calor. Dessa forma, escreveremos a equação da transferência de 
calor como:
Q U A T T
RT
� � � �D
D
Outro conceito matemático fundamental, no que diz respeito aos trocadores de calor, é a média 
logarítmica das temperaturas. Este fundamento é usado para descrever as diferenças de temperaturas 
entre os fluidos quente e frio existentes no interior do trocador de calor, e costuma ser escrito como:
D
D D
D
D
T T T
T
T
ln
ln
�
�
�
�
�
�
�
�
1 2
1
2
onde: 
DT1 e DT2 = representam as diferenças de temperatura entre os dois fluidos em ambas extre-
midades (entrada e saída) do trocador de calor. 
É importante ressaltar que não faz nenhuma diferençaqual extremidade do trocador de calor 
é adotada como entrada ou saída.
Agora que vimos os principais conceitos matemáticos relacionados aos trocadores de calor, 
reveremos alguns dos modelos mais usados e, também, faremos alguns exemplos para facilitar o 
nosso entendimento em relação a este assunto. Os trocadores de calor são classificados de acordo 
com o tipo de construção ou em função da configuração do escoamento.
UNIDADE 1
35
Serpentina: este trocador de calor é composto por uma ou mais serpentinas enroladas na forma de 
espiral e introduzidas em uma carcaça, como mostra a Figura 13. A área de troca de calor é a área da 
serpentina, isso faz com que a transferência de calor associada a um tubo espiral seja mais alta do 
que para um trocador de calor duplo tubo. Além disso, uma grande superfície pode ser acomodada 
em determinado espaço, devido à utilização das serpentinas. Este método tem ampla flexibilidade de 
aplicação, mas o principal problema deste tipo de trocador de calor é a limpeza do sistema, ação que 
deve ser feita com certa frequência, para manter a eficiência da troca térmica. Esta tem a possibilidade 
de ser afetada, drasticamente, por causa do aumento da resistência térmica total.
Quente
entrando
Frio
entrando
Frio
entrando
Quente
entrando
Quente
saindo
Frio
saindo
Frio
saindo
Quente
saindo
(a) Escoamento paralelo (b) Escoamento contracorrente
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um trocador de calor tipo casco tubo. No lado esquerdo, é demonstrado um 
trocador de calor com a configuração de escoamento paralelo, este tem, como característica, fluidos que correm no mesmo sentido. 
Já no lado direito, é apresentado um trocador de calor com uma configuração. contracorrente.
Figura 12 - Trocadores de calor / Fonte: Çengel e Ghajar (2012, p. 144).
• Duplo tubo: este é o modelo mais simples de trocador de calor. É composto por dois tubos 
concêntricos com diâmetros distintos, por isso, recebe este nome de duplo tubo. Ele costuma 
ter dois tipos de arranjo de escoamento, como visto na Figura 12. O escoamento paralelo 
acontece quando os fluidos quente e frio entram no trocador de calor na mesma extremidade 
e avançam no mesmo sentido. No escoamento contracorrente, os fluidos quente e frio en-
tram no trocador de calor em extremos opostos e escoam em sentidos opostos. Geralmente, 
é usado em aplicações de pequenas capacidades.
UNICESUMAR
36
Casco e tubo ou multitubular: trata-se do tipo mais comum de trocador de calor, compreendendo 
diversos subtipos e configurações, os quais dependem da aplicação. O modelo casco tubo também é 
conhecido pela sigla C-e-T e tem os seguintes componentes: 
• Casco: elemento metálico de formato cilíndrico cuja função é envolver o feixe tubular. É fabri-
cado de diferentes maneiras, de acordo com as suas dimensões. 
• Bocais: são responsáveis por admitir e ejetar os fluidos. Tradicionalmente, são protegidos por 
ligas especiais para amenizar o efeito corrosivo dos fluidos. 
• Tubos: promovem a área de troca térmica entre as duas correntes de fluido. Ou são lisos ou têm 
aletas de baixo perfil. Os tubos têm o seu movimento restringido pelos espelhos.
• Espelhos: são uma espécie de painel circular onde os tubos são fixados.
• Chicanas ou defletores: são usados para dar suporte aos tubos contra vibrações e flexões e 
auxiliam, também, no direcionamento do fluido. 
Entrada
de �uído
refrigerante vapor
Saída de �uído
refrigerante
líquido
Entrada
de água
Saída de
água quente
Descrição da Imagem: a ilustração apresenta um trocador de calor tipo serpentina, no qual temos o fluido passa por dentro da 
serpentina, enquanto o outro passa por dentro do casco, fazendo contato externo com a serpentina.
Figura 13 - Trocador de calor tipo serpentina / Fonte: Silva (2019, p. 87). 
UNIDADE 1
37
Placa: os trocadores tipo placa estão disponíveis em diversas formas diferentes: espiral, placa e 
quadro, placa com aletas soldadas, placa com aletas e tubo. Basicamente, eles consistem em um 
pacote comprimido por parafusos e formado por finas placas metálicas corrugadas. Entre cada 
par de placas, são usadas gaxetas para formar canais de escoamento, pelos quais os fluidos quente 
e frio circulam, alternadamente, trocando calor através das placas metálicas. As suas principais 
vantagens são alto desempenho térmico, bom controle de temperatura, flexibilidade, economia 
de espaço e versatilidade. 
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um trocador do tipo caso e tubo, no qual são evidenciados os seus principais 
componentes.
Figura 14 - Trocador casco e tubo / Fonte: Araújo (2002, p. 16).
No link, a seguir, há uma montagem de um trocador de calor modelo 
casco e tubo, em software CAD. Estas ferramentas são essenciais para 
minimizar erros durante o projeto e a fabricação.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
Na Figura 14, é possível identificar todas as partes já mencionadas, entre outras.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14326
UNICESUMAR
38
A Figura 15, a seguir, traz diferentes modelos de trocadores a placa.
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um trocador de calor do tipo placas.
Figura 15 - Trocador de calor do tipo placas / Fonte: Silva (2019, p. 88). 
Com o objetivo de lembrarmos, ainda mais, dos conceitos dos trocadores de calor, veremos a resolução 
de mais um exemplo. Aconselho que vocês leiam o enunciado e tente solucioná-lo. A posteriori, confira 
se vocês obtiveram os mesmos resultados desenvolvidos em cada exemplo.
05. EXEMPLO 
Considere um trocador de calor casco e tubos cujos tubos possuem 1 polegada de diâmetro externo. Este 
trocador é utilizado para resfriar uma solução que apresenta o calor específico c J kg Ks � �3150( / )
, este fluido entra no trocador de calor com a temperatura de 72 °C e sai com a temperatura de 40 °C, 
a sua vazão mássica é 6,95 kg/s. O fluido refrigerante utilizado é a água, tem um calor específico de 
c J kg Ka � �4187( / ) . A água entra no trocador com a temperatura de 10°C e a vazão mássica é 8,5 
kg/s. O trocador tem 72 tubos, e o coeficiente global de transferência de calor, o qual se baseia na área 
externa de um tubo, é igual a 568 (W/m² K). Calcule a área de troca e o comprimento do trocador para 
cada uma das seguintes configurações:
a) Trocador com correntes em paralelo.
b) Trocador em contracorrente.
1º passo: analisaremos qual é a taxa de calor que a solução está perdendo para o fluido refrigerante, conside-
rando que a solução não sofre nenhuma transformação de estado físico. Usaremos a equação do calor sensível:
UNIDADE 1
39



Q m c T
Q kg
s
J
kg K
s s
s
� � �
� �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
� � �
D
6 95 3150 345 15 313, ( , ,115
700 5
)
,
K
Q kWs �
2º passo: identificar qual é a temperatura de saída da água. Para isso, considere que todo calor cedido 
pela solução a ser resfriada é absorvido pelo fluido refrigerante. Tem-se que:
 
 
Q Q
m c T m c T
s a
s s s a a a
=
=D D
Isolando a temperatura de saída da água e substituindo os respectivos valores, temos:
T
kg
s
J
kg K
K
kg
s
Asai �
�
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
� � � �
�
�
�
�
�
� �
6 95 3150 32
8 5 4187
,
,
JJ
kg K
K K C
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� � � �283 15 302 83 30, ( ) ,
3º passo: agora, calcularemos a média logarítmica das temperaturas. Primeiro, consideramos um 
trocador de calor com correntes em paralelo, onde:
D
D
D
T T T C
T T T C
T
p ent ent
cc sai sai
c
S A
S A
1
2
72 10
40 30
� � � � �
� � � � �
( )
( )
ln cc
C� �28 5,
Para o caso do trocador de calor do tipo contracorrente, temos que as temperaturas são:
D
D
D
T T T C
T T T C
T
cc ent sai
cc sai ent
S A
S A
1
2
72 30
40 10
� � � � �
� � � � �
( )
( )
lnccc
C� �35 66,
4º passo: a fim de descobrir qual é a área de troca térmica e o comprimento dos trocadores de calor para 
ambas situações, basta isolar a área na equação de transferência de calor, a qual pode ser escrita na forma:A Q
U Tp
�
�D ln
Para o caso do trocador de calor com fluxo em paralelo:
A
kW
W
m K
K
mP �
� �
�
�
�
�
�
�
� � � �
�
700 5
568 28 5
43 73
2
2,
,
,
UNICESUMAR
40
Agora, usamos a expressão, a seguir, para identificar qual é o compri-
mento necessário do trocador de calor:
A rLn= 2p
onde: 
 r = o raio do tubo;
 L = o comprimento;
 n = a quantidade de tubos. 
Isolando L e substituindo os respectivos valores, temos:
L m
m
mp � � �
�
43 73
0 0254 72
7 62
2,
,
,
p
5º passo: basta efetuar os cálculos referente à área e ao comprimento, para 
o caso do trocador de calor do tipo contracorrente. Então, temos que:
A
kW
W
m K
K
m
L m
cc
cc
�
� �
�
�
�
�
�
�
� � � �
�
�
�
700 5
568 35 66
34 58
34 58
0
2
2
2
,
,
,
,
p ,,
,
0254 72
6 01
m
m
�
�
Para este caso em específico, verificaremos que o trocador de calor do 
tipo contracorrente é mais compacto do que o trocador de calor com 
fluxo paralelo. Esta característica viabilizaria, talvez, um projeto com o 
qual estamos tendo alguns problemas em relação às dimensões. Por isso, 
é necessário ter o conhecimento básico deste conteúdo.
Durante esta unidade, conseguimos relembrar de diversos tópicos so-
bre a termodinâmica, os quais usaremos no decorrer de toda a disciplina. 
Vimos as propriedades básicas da termodinâmica, conjuntamente, com 
as suas unidades de medidas bem como os métodos de transferência de 
calor. Finalizamos com alguns dos principais trocadores de calor, equipa-
mentos fundamentais nos ciclos de refrigeração e condicionamento de ar.
Após concluir esta unidade, responderemos, com propriedade, o 
porquê de o gelo derreter mais rápido em um copo de alumínio: é devido 
à condução térmica do alumínio, a qual consegue transferir o calor do 
meio externo, mais rapidamente, do que o copo de plástico. Com o intuito 
de obter uma resposta mais técnica, basta comparar a condutividade 
térmica dos dois materiais, e veremos que o alumínio tem condutividade 
muito maior do que o plástico. 
Olá, aluno(a)! Neste podcast, con-
versaremos, um pouco mais, so-
bre o assunto que trabalhamos 
na unidade. Acesse pelo QRCode.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9831
41
1. Qual é o mecanismo de transferência de calor sem a necessidade da presença de um meio 
material para a sua propagação? Assinale a alternativa correta: 
a) Convecção.
b) Difusão térmica.
c) Condução.
d) Radiação.
e) Emissividade térmica.
2. Qual das alternativas representa as temperaturas, a seguir, reescritas, respectivamente, no 
padrão do Sistema de Internacional de Unidades (SI), 25°C, 72,5°F e 300 K? Assinale a alter-
nativa correta: 
a) 25 °C, 22,5 °C, 27 °C.
b) 298,15 K, 295,65 K, 300 K.
c) 25 °C, 32 °C, 30°C.
d) 298,15 K, 345,5 K, 300 K.
e) 77 °F, 72,5 °F, 80,33 °F.
3. O vapor no condensador de uma termoelétrica deve ser condensado a uma temperatura de 
30 °C, por meio da água de refrigeração de um lago próximo, a qual entra nos tubos do con-
densador a 14 °C e os deixa a 22 °C. A superfície dos tubos tem 45 m², e o coeficiente global 
de transferência de calor é de 2100 W/m² K. Determine, respectivamente, a vazão mássica 
necessária da água de resfriamento e a taxa de condensação do vapor no condensador. O calor 
de vaporização da água a 30 °C é L kJ kgv � � �2431 / , enquanto o calor específico da água fria, 
na temperatura média de 18 °C, é c J kg Kp � �� �4184 / . Considere o condensador como um 
trocador de calor contracorrente, já que a temperatura de um dos fluidos (vapor) permanece 
constante. Após os cálculos, assinale a alternativa correta: 
a) 32,5 kg/s e 0,45 kg/s.
b) 38,7 kg/s e 1 kg/s.
c) 7 kg/s e 0,33 kg/s.
d) 45,3 kg/s e 0,75 kg/s.
e) 17 kg/s e 5 kg/s.
42
2
Nesta unidade, veremos os principais ciclos de refrigeração, como 
também aprenderemos a calcular o trabalho necessário para o 
seu funcionamento, o Coeficiente de Performance, entre outras 
características dos ciclos. Veremos que, para analisar esses, ciclos é 
muito importante a utilização dos diagramas de pressão x entalpia 
e temperatura x entropia. 
Ciclos de Refrigeração 
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
44
Nesta unidade, analisaremos quais são os ciclos das maquinas de refrigeração. Será que o aparelho de 
ar-condicionado funciona da mesma maneira de uma geladeira? Qual é a principal diferença entre os 
ciclos de refrigeração e os ciclos de potências? 
Como é do conhecimento de vocês, o(a) engenheiro(a) é um(a) solucionador(a) de problemas e, 
para que ele(a) possa fazer isso, é necessário conhecer o âmago do equipamento. Pensando nisso, nesta 
unidade, estudaremos, a fundo, alguns dos principais ciclos de refrigeração, pois, dessa forma, vocês 
entenderão o funcionamento e quais são as características destes sistemas. Assim, no futuro, vocês 
poderão trabalhar com a manutenção e o aprimoramento desta tecnologia. 
Você já pensou como é possível retirar calor de um meio e o transportar para outro meio com 
temperatura mais elevada? Tal feito parece improvável, quando analisamos, somente, a lei zero da 
termodinâmica, pois, a partir dela, conseguimos demonstrar que o calor se propaga, naturalmente, de 
uma região mais quente para uma região mais fria.
Entretanto, hoje em dia, estamos rodeados de equipamentos que conseguem fazer o calor se pro-
pagar do meio mais frio ao meio mais quente: o ar-condicionado, a geladeira, entre tantos outros. Que 
tal explorar como isso é possível? 
Para entender o porquê de as máquinas de refrigeração tornarem possível essa transferência de 
calor, sugiro que você tente imaginar as principais partes do ciclo térmico, isoladamente, e avalie o 
que é necessário acontecer em cada etapa, para que o processo seja efetuado. Em seguida, anote, no 
seu Diário de Bordo, as suas conclusões.
UNIDADE 2
45
De modo geral, a refrigeração trata-se da transferência de calor de uma região com temperatura mais baixa 
para outra com temperatura mais alta. Os equipamentos capazes de fazer este processo são chamados de 
refrigeradores, e os ciclos nos quais eles operam são chamados de ciclos de refrigeração. Nesta unidade, 
estudaremos os principais ciclos de refrigeração, sendo eles: refrigeração de Carnot, refrigeração por 
compressão de vapor, refrigeração a gás, refrigeração por absorção e refrigeração em cascata.
Como estudamos, anteriormente, o processo de transferência de calor ocorre, de forma natural, na 
direção da temperatura mais elevada até a região de menor temperatura. Já para o caso do processo 
inverso, da temperatura mais baixa para a temperatura mais alta, é necessário o uso de uma tecnologia 
externa, conhecida como refrigerador. Dispositivos como o refrigerador têm um funcionamento cíclico, 
e os fluidos utilizados nesses processos são denominados refrigerantes. 
Há, também, outro dispositivo com esta mesma função, o qual é conhecido como bomba de calor. 
Estes dois equipamentos possuem os mesmos princípios de funcionamento, o diferencial de cada um 
reside no objetivo. Por exemplo, o objetivo de um refrigerador é manter o espaço refrigerado em baixa 
temperatura, removendo o calor deste ambiente. O calor retirado desse meio é rejeitado em outro meio, 
o qual se encontra em temperatura mais alta. Já uma bomba de calor visa a manter um espaço aquecido 
em alta temperatura, quando comparado com o seu exterior. Neste processo, o calor absorvido advém 
de uma fonte com menor temperatura, por exemplo: retirar calor da água de um poço e ceder esse 
calor a um meio mais quente, o interior de uma casa.
Para avaliarmos o desempenho das bombas de calor e dos refrigeradores, usamos a definição do 
Coeficiente de Performance (COP), que é análogo ao conceito de eficiência. Este, por sua vez, é bastante 
empregado nos ciclos de potência. 
De acordo com Çengel e Ghajar (2012), tal fator pode ser definido como:
COP O que você quer
O que você fornece
Efeito de resfriamen
R Carnot, = =
tto
Entrada de trabalho
Q
W
COP O que você quer
O q
L
liq ent
BC Carnot
=
=
,
, uue vocêfornece
Efeito de aquecimento
Entrada de trabalho
Q
W
H
liq
= =
,,ent
É importante ressaltar que o Coeficiente de Performance é um valor que pode ser maior do que 1, 
diferentemente do que acontece com o conceito de eficiência térmica.
Como você já deve ter visto, o ciclo de Carnot é um ciclo ideal, composto por dois processos isotér-
micos e dois processos adiabáticos e tem mais eficiência térmica, dentre todos os ciclos funcionando 
nas mesmas temperaturas. E, por se tratar de um ciclo reversível, todos os quatro processos são passíveis 
de reversão. Como descrito por Çengel e Ghajar (2012), a reversão do ciclo também reverte as direções 
das interações de calor e trabalho. O resultado é um ciclo que opera na direção anti-horário, em um 
diagrama Temperatura-Entropia (T-S), o qual é chamado de ciclo de Carnot reverso. Um refrigera-
dor ou uma bomba de calor que operam no ciclo de Carnot reverso são chamados de refrigerador de 
Carnot ou bomba de calor de Carnot.
UNICESUMAR
46
Esse ciclo opera no sentido inverso, transferindo energia do nível mais baixo de temperatura para o 
mais alto e, para que isso ocorra, é necessária a aplicação de trabalho externo. Na Figura 1 (a), visualizare-
mos o esquema de um refrigerador de Carnot, enquanto a Figura 1 (b) representa o ciclo de calor reverso. 
Os processos representados nas figuras, a seguir, são:
• 1-2: recebimento isotérmico de calor da fonte fria;
• 2-3: compressão adiabática;
• 3-4: rejeição isotérmica de calor para fonte quente;
• 4-1: expansão adiabática.
Descrição da Imagem: as figuras mostram duas representações do ciclo de refrigeração de Carnot. A Figura 1 (a) ilustra um dia-
grama T (linha vertical) e s (linha horizontal), no centro, formando um quadrado com uma conexão em loop, partindo dos pontos 
1 (inferior esquerdo), 2 (inferior direito), 3 (superior direito) e 4 (superior esquerdo). No intervalo do ponto 1 para o 2, há uma seta 
voltada para cima, com denominação “QL”. Entre os pontos 4 e 3, há uma seta, também, para cima, representando “QH”. Uma curva 
passa nos pontos 4 e 3. A Figura 1 (b) mostra um ciclo de refrigeração onde, no intervalo de 1 para 2, existem ondas paralelas e uma 
seta apontando para uma nuvem, onde está escrito “Meio frio a TL”, do lado da seta, está escrito “QL” e, em cima da resistência, está 
escrito “Evaporador TL”. A partir do sentido anti-horário, acima do ponto 2, vê-se um cone na horizontal, denominado “Compressor”, 
entre os pontos 3 e 4, há um cilindro na horizontal, cuja seta aponta para cima, em direção a uma nuvem, onde está escrito “Meio 
aquecido a TH”. Do lado da seta, está escrito QH, embaixo do cone, está escrito “TH condensador”. Entre os pontos 4 e 1, vê-se um 
cone na horizontal, descrito como “Turbina”. Em ambas as figuras, é evidenciado o sentido da propagação do calor.
Figura 1 (a) - Diagrama do ciclo de refrigeração de Carnot; Figura 1 (b) - Ciclo de refrigeração de Carnot 
Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 89).
Os Coeficientes de Performance do refrigerador de Carnot e das bombas de calor de Carnot costumam 
ser desenvolvidos com base nas temperaturas das fontes quente e fria. Dessa forma, temos:
COP Q
W
Q
Q Q
T
T T T
T
COP
R Carnot
L
liq ent
L
H L
L
H L H
L
BC
,
,
,
| |
| | | |
� �
�
�
�
�
�
1
1
CCarnot
H
liq ent
H
H L
H
H L L
H
Q
W
Q
Q Q
T
T T T
T
� �
�
�
�
�
�,
| |
| | | |
1
1
UNIDADE 2
47
Observe que ambos os COPs aumentam à medida 
que a diferença entre as duas temperaturas diminui, 
ou seja, à medida que TL aumenta ou que TH decai.
O ciclo de refrigeração de Carnot tem o maior 
Coeficiente de Performance dentre todos os ciclos 
de refrigeração que operam no mesmo intervalo 
de temperatura. Mas, infelizmente, ele é impossível 
de ser implementado, na prática. 
Agora, veremos os quatros processos que esse 
ciclo possui, a fim de entender a sua impossibili-
dade. No que diz respeito aos dois processos iso-
térmicos, existe certa viabilidade, afinal, para que 
esses processos fossem realizados, seria necessário 
efetuar uma troca térmica a qual, somente, afetasse 
o calor latente das misturas, processo que manteria 
as temperaturas constantes para as duas etapas em 
questão. Assim, os processos 1-2 e 3-4 podem ser 
muito próximos dos obtidos em evaporadores e 
condensadores reais. Já para os processos 2-3 e 
4-1 existem duas inconsistências: uma, que seria 
necessário um compressor que trabalhe com duas 
fases — líquida e vapor — a outra impossibilidade 
é dada pela necessidade de a turbina trabalhar com 
alto teor de umidade. O que não é razoável, pois as 
gotículas de água, dentro da turbina, deteriorariam 
os seus componentes, inviabilizando o seu uso.
Dessa forma, temos que o ciclo de refrigeração 
de Carnot não pode ser aproximado por dispo-
sitivos reais, e não é um modelo realista para os 
ciclos de refrigeração. Entretanto, o ciclo de Car-
not reverso é capaz de servir como um padrão 
de comparação aos demais ciclos de refrigeração.
Como vimos, o ciclo de Carnot apresenta certas 
inconsistências práticas e, para sanar estes proble-
mas, foi idealizado outro ciclo, o qual é conhecido 
como ciclo ideal de refrigeração por compressão 
de vapor. Este apresenta, enquanto principal di-
ferença, a substituição da turbina por um dispo-
sitivo de estrangulamento, como uma válvula de 
expansão ou um tubo capilar. 
O esquema desse ciclo é demonstrado na Figura 
2 (a). Por meio dele, é possível explicar o funciona-
mento de alguns sistemas de ares-condicionados, 
bombas de calor e refrigeradores. Na Figura 2 (b), 
temos o diagrama Temperatura-Entropia (T-s) desse 
ciclo, o qual é constituído pelos respectivos processos 
termodinâmicos:
Processo 1→2: ocorre no compressor, sendo um 
processo adiabático reversível. O fluido refrigerante 
entra no compressor à pressão do evaporador P1 , a 
qual se refere à curva isobárica localizada na parte 
inferior do diagrama (T-s). O fluido tem o seu título 
igual a 1 e, vale lembrar que, quando o título é igual 
a 1, significa que o fluido se encontra no estado de 
vapor saturado. O refrigerante é, então, comprimido 
até atingir a pressão de condensação P2 , representada 
pela curva isobárica de posição mais elevada. Ao sair 
do compressor, o fluido refrigerante encontra-se no 
estado de vapor superaquecido à temperatura T2 , a 
qual é maior do que a temperatura de condensação Tc .
Processo 2→3: ocorre no condensador, sendo 
um processo de dispersão de calor, no qual o fluido 
refrigerante cede calor para o meio externo, am-
biente que não está sendo resfriado. Esse processo 
acontece à pressão constante, e o refrigerante é res-
friado da temperatura T2 até a temperatura de con-
densação Tc . Estes fatores fazem com que o fluido 
refrigerante entre como vapor superaquecido e saia 
como líquido saturado com temperatura T3 , que é 
igual à temperatura Tc .
Processo 3→4: acontece no dispositivo de expan-
são, sendo uma expansão irreversível, a qual ocorre 
sem alteração da entalpia, processo também conheci-
do como isentálpico. Nesta etapa, o líquido saturado 
sofre descompressão de P2 para P1 bem como a 
diminuição da temperatura de T3 para T4 . É im-
portante lembrar que esta temperatura T4 é menor 
do que a temperatura do espaço a ser resfriado. Este 
processo faz o líquido saturado transformar-se em 
um vapor úmido, isso quer dizer que o fluido, agora, 
UNICESUMAR
48
é uma mistura de líquido e gás. Outro fato relevante nesta etapa é que, por se tratar de um processo irrever-
sível, a entropia do fluido refrigerante na saída do dispositivo de expansão s4 é maior do que a entropia do 
refrigerante na sua entrada s3 . A linha pontilhada entre os pontos 3 e 4’ representa um processo reversível.
Processo 4→1: ocorre no evaporador, sendo um processo de transferência de calor à 
pressão constante P1 e temperatura constante T4 . Tal evento faz com que o vapor úmido atinja o estado 
de vapor saturado seco (x = 1). Observe que o calor transferido ao refrigerante, no evaporador,não 
modifica a temperatura do refrigerante, mas, somente, altera o seu estado físico.
Descrição da Imagem: as figuras mostram duas representações do ciclo de refrigeração de Carnot. A Figura 2 (a) apresenta um ciclo 
de refrigeração. No intervalo de 1 para 2, existe um retângulo (compressor) e uma seta voltada para o lado esquerdo dele (W ent), 
no intervalo de 2 para 3, há um cilindro na horizontal, com uma seta que aponta para uma nuvem, na qual está escrito “Ambiente 
aquecido”, em cima do cilindro, está escrito “QH” e, embaixo dele, é possível ler “Condensador”. No intervalo de 3 para 4, vê-se uma 
válvula (válvula de expansão) e, do 4 para o 1, há ondas paralelas e uma seta indicando uma nuvem, na qual está escrito “Espaço 
refrigerado frio”, em cima dessa nuvem, está escrito “QL”, enquanto que, em cima das ondas paralelas, está escrito “Evaporador”. A 
Figura 2 (b) apresenta um diagrama que mostra T (linha vertical) e s (linha horizontal), no centro, com uma conexão em loop, par-
tindo dos pontos 1 (inferior direito) e 2 (superior direito). Neste intervalo, é possível ler a descrição “W ent”. Do ponto 2 desce uma 
linha curva até a altura do 3, seguindo uma reta até o encontro do intervalo, com o nome “QH”, do ponto 3 partem duas linhas, a 
primeira, formando um ângulo de 90º, tracejada, vai até o 4’, enquanto uma reta diagonal vai até o ponto 4, e, do intervalo 4 para o 
1, está escrito “QL”. Uma curva côncava, voltada para baixo, passa entre o ponto 3, representando líquido saturado, e entre o ponto 
1, representando o vapor saturado.
Figura 2 (a) - Ciclo de refrigeração de Carnot; Figura 2 (b) - Diagrama do ciclo de refrigeração de Carnot
 Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 89).
De acordo com o trabalho de Çengel, Boles e Buesa (2006), é possível identificar, por meio de um diagrama 
(T-s), o calor absorvido pelo fluido refrigerante, quando passa pelo evaporador. Tal calor é compatível com 
área embaixo da curva do processo 4’-1, da Figura 2 (b). Em contrapartida, a área formada pela curva 
que representa o processo 2-3, na Figura 2 (b), define o calor rejeitado através do condensador. Com isso, 
UNIDADE 2
49
verificamos que o calor absorvido ou rejeitado em processos, internamente, reversíveis, são obtidos por 
meio do cálculo da área embaixo da curva que representa o processo analisado. 
Os autores também descrevem a existência de uma regra prática, a qual define que o COP melho-
ra de 2 a 4% para cada °C de elevação na temperatura de evaporação, este aumento do COP é visto, 
também, para cada °C de diminuição da temperatura de condensação. 
Neste ciclo, considera-se que todos os processos ocorrem com escoamento no regime permanente 
e que as variações das energias cinética e potencial do fluido refrigerante podem ser desconsideradas. 
Dessa forma, é possível escrever a equação de energia do escoamento em regime permanente como:
w w q q h hent sai ent sai sai ent�� � � � � �( )
Como pode ser visto no trabalho de Stoecker e Jones (1985), o diagrama pressão-entalpia (P-h) é 
muito aplicado nos estudos de sistemas frigoríficos, já que a entalpia é uma das propriedades mais 
importantes, e a pressão costuma ser, facilmente, determinada. 
Na Figura 3, é apresentado um dia-
grama pressão-entalpia, no qual a pres-
são está descrita no eixo das ordenadas, 
enquanto a entalpia é representada no 
eixo das abscissas. A região interna do 
gráfico, desenhado em preto, represen-
ta a mistura de líquido mais vapor e, se 
pegarmos um ponto interno a essa re-
gião, quanto mais próximo ele estiver da 
linha de líquido saturado, teremos uma 
mistura com maior percentual de líqui-
do, porém, quanto mais à direita esse 
ponto estiver, maior será o percentual 
de vapor. Este mecanismo é similar ao 
que vemos no caso do diagrama (T-s).
Ao analisarmos o diagrama (P-h), 
conseguimos reescrever as principais 
grandezas do sistema em função da en-
talpia, este que é um valor obtido de for-
ma experimental e, por isso, se encontra 
disponível em tabelas. 
O uso do conceito de entalpia facilita a compreensão do sistema refrigeração. Com base no diagrama 
apresentado, temos que:






Q
m
h h Q
m
h h
W
m
h h h h
H L
ent
� � � �
� � �
2 3 1 4
2 1 4 3
Descrição da Imagem: o diagrama pressão-entalpia é dado por uma curva 
que se assemelha a uma parábola com concavidade para baixo e, levemen-
te, inclinada para a direita. Todos os pontos dados dentro dessa região 
definem que o fluido refrigerante se encontra em estado de líquido + gás.
Figura 3 - Diagrama pressão-entalpia
Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 90).
UNICESUMAR
50
onde:
 m = representa o fluxo mássico do fluido refrigerante;
 Went = o trabalho do compressor;
 QH = o calor cedido pelo condensador para a fonte quente; 
 QL = o calor absorvido da fonte fria pelo evaporador; 
 hn = as entalpias dos respectivos pontos assinalados no diagrama. 
Ainda, o ponto 1 representa um fluido refrigerante no estado de vapor saturado, no ponto 2, o refri-
gerante se encontra no estado de vapor superaquecido, no ponto 3, o fluido refrigerante está na forma 
de líquido saturado, no ponto 4, o fluido encontra-se em uma mistura de vapor e líquido, porém tem 
a mesma entalpia do ponto 3.
Com base nas informações da equação de energia do escoamento em regime permanente, no dia-
grama (P-h), levando, também, em conta que o evaporador e o condensador não envolvem trabalho 
e o compressor não realiza nenhuma troca térmica, temos que o Coeficiente de Performance tanto 
dos refrigeradores quanto das bombas de calor que operam com base no ciclo de refrigeração por 
compressão de vapor, podem ser escritos na forma: 
COP q
w
h h
h h
COP q
w
h h
h h
R
L
liq ent
BC
H
liq ent
� �
�
�
� �
�
�
,
,
1 4
2 1
2 3
2 1
Para desenvolvermos um conhecimento mais significativo, é importante a resolução de alguns exer-
cícios práticos acerca dos conhecimentos aprendidos. Aconselho vocês a lerem o enunciado e a tentar 
realizar o exercício, com base nos conhecimentos já adquiridos.
O exemplo, a seguir, é a resolução do exercício 11-14, disponível no livro Termodinâmica, de Çengel, 
Boles e Buesa (2006). 
01. EXEMPLO 
Imagine um equipamento que funciona com base em um ciclo ideal de refrigeração por compressão 
de vapor, que opera com o fluido refrigerante R-134ª. Este fluido frigorífico apresenta a vazão mássica 
de 0,05 kg/s. O sistema trabalha entre as pressões de 0,12 MPa e 0,7 MPa, mas, para melhor entendi-
mento do sistema, é necessário elaborar o desenho do diagrama de temperatura-entropia deste ciclo, 
em seguida, responder às seguintes questões:
a) Qual é a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e qual é a potência na entrada do 
compressor? 
b) Qual é a taxa de calor que o condensador rejeita para o ambiente? 
c) Qual é o Coeficiente de Performance desse ciclo de refrigeração?
UNIDADE 2
51
1º Passo: fazer o diagrama T-s.
Descrição da Imagem: no diagrama temperatura-entropia, são evidenciados cinco pontos numerados de 1 a 4 e mais um ponto 
nomeado de 4s. Esses pontos são cruciais para determinar as propriedades do sistema em questão.
Figura 4 - Diagrama temperatura-entropia do exemplo / Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 217).
2° passo: buscar os valores de entropia e entalpia dos pontos: ponto 1 (vapor saturado à pressão de 
0,12 MPa); ponto 2 (vapor superaquecido à pressão 0,7 MPa); ponto 3 (líquido saturado à pressão de 
0,7 MPa) e ponto 4 (vapor úmido à pressão de 0,12 MPa). Os valores são:
h kJ
kg
s s kJ
kg K
h h kJ
k
1
1 2
3 4
236 97
0 94779
88 82
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
� �
,
,
,
gg
�
�
�
�
�
�
Como podemos ver na Tabela 1, não são fornecidos, de maneira direta, os valores do vapor superaque-
cido à pressão de 0,7 MPa para a entropia do problema, por isso, é necessário fazer uma interpolação 
linear, a fim de identificar qual é a entalpia do ponto 2. 
UNICESUMAR
52
v m kg3 /� � u kJ kg/� � h kJ kg/� � s kJ kg K/ �� �
P MPa T Csat� � �� �0 7026 69, ,
0,029361 244,48 265,03 0,9199
0,029966 247,48 268,45 0,9313
0,031696 256,39 278,57 0,9641
0,033322 265,20 288,53 0,9954 
Tabela 1 - Propriedades do refrigerante 134a à pressão de 0,7 MPa / Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 218).
h h
h h
s s
s s
i
s i
i
s i
2 2�
�
�
�
�
Partindo do fato de que os índices i e s representam, respectivamente, os limites inferior e superior, 
como a entropia de S2 0 94779= , , teremos que h2 será:
h
h
2
2
0 94779 0 9313
0 9641 0 9313
278 57 268 45 268 45
27
�
�
�
� � �
�
, ,
, ,
( , , ) ,
33 54, kJ
kg
�
�
�
�
�
�
a) A taxa de remoção do calor do espaço refrigerado e a entrada de potência no 
compressor são determinadas pelas funções:

Q m h h kg
s
kJ
kgL
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �( ) . , ,1 4 0 05 236 97 88 82 7,,
( ) . , ,
41
0 05 273 54 236 972 1
kW
W m h h kg
s
kJ
kgent
� �
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
� 
��
�
�
�
�
�
�
�
� �1 83, ( )kW
b) A taxa de rejeição de calor do refrigerante para o ambiente é:

Q m h h kg
s
kJ
kgH
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �( ) . , ,2 3 0 05 273 54 88 82 9,,24 kW� �
c) O Coeficiente de Performance desse equipamento é:
COP Q
W
kW
kWR
L
ent
= = =


7 41
1 83
4 05, ( )
, ( )
,
Desempenho do ciclo real de refrigeração por compressão de vapor: no ciclo real, são consi-
deradas as perdas envolvidas em todos os processos do ciclo, as quais fazem com que o processo se 
torne irreversível. Duas fontes comuns de irreversibilidades são o atrito do fluido (que causa quedas 
de pressão) e a transferência de calor ao meio ambiente.
UNIDADE 2
53
Devida à dificuldade prática de controlar, 
de modo tão preciso, o estado físico do fluido 
refrigerante, é necessário adicionar mais alguns 
processos ao ciclo, como mostra a Figura 4. Um 
desses processos é um estágio de superaqueci-
mento do fluido refrigerante, antes desse flui-
do ser admitido pelo compressor, para evitar a 
entrada de líquido no mesmo. A outra etapa é 
responsável por ocasionar o subresfriamento 
do refrigerante, após a saída do compressor, 
garantindo que chegue à válvula de expansão 
no estado de líquido saturado. 
Com base na Figura 5, vemos que a transfe-
rência de calor entre o fluido refrigerante e os 
reservatórios de calor quente e frio acontece 
de maneira irreversível, tal característica apre-
senta efeito significativo no Coeficiente de Per-
formance desse ciclo. No trabalho de Moran, 
Shapiro e Boettner (2013), foi descrito que o 
COP diminui conforme a temperatura média 
do fluido refrigerante no evaporador decresce 
e, também, segundo o aumento da temperatura 
média do refrigerante no condensador. 
Descrição da Imagem: a figura mostra o diagrama temperatura-
-entropia do ciclo real de refrigeração por compressão de vapor. 
Nesse diagrama é apresentada maior quantidade de pontos, uma 
vez que, entre dois pontos, se considera a existência de um novo 
processo e, como descrito, anteriormente, entre o ciclo real e o 
ideal, é apresentada, pelo menos, a adição de mais dois ciclos.
Figura 5 - Diagrama temperatura x entropia do ciclo real de refri-
geração por compressão de vapor / Fonte: Çengel, Boles e Buesa 
(2006, p. 219).
Para vermos a diferença do Coeficiente de Performance entre os ciclos de Carnot, os ciclos ideal e 
real por compressão de vapor, veremos o Exemplo 2, o qual foi retirado do livro Princípios de Termo-
dinâmica para Engenharia, de Moran, Shapiro e Boettner (2013).
02. EXEMPLO 
Parte 1 (ciclo ideal) 
Um ciclo ideal de compressão de vapor se comunica, termicamente, com uma região fria de 0 °C 
e uma região quente a 26 °C. Esse ciclo tem, como fluido de trabalho, o refrigerante 134a. O vapor 
saturado entra no compressor a 0 °C e o líquido saturado deixa o condensador a 26 °C. A vazão más-
sica do refrigerante é 0,08kg/s. Determine o Coeficiente de Desempenho desse ciclo e o Coeficiente 
de Desempenho do ciclo de Carnot que opera entre temperaturas especificadas. O Coeficiente de 
Performance do ciclo de compressão ideal é dado por:
COP q
w
h h
h hR
L
liq ent
� �
�
�,
1 4
2 1
UNICESUMAR
54
Dessa forma, precisamos identificar qual é o trabalho fornecido ao compressor wliq ent, e o calor que 
o evaporador recebe da região fria qL . Sabemos que o fluido refrigerante se encontra 0 °C no estado 
de vapor saturado, na entrada do compressor. Com base na tabela das propriedades do refrigerante 
134a saturado, disponível no trabalho de Moran, Shapiro e Boettner (2013), encontramos os valores: 
h kJ kg1 247 23= , ( / ) e s kJ kg K1 0 9190� �, ( / ) . Já na saída do compressor, temos que o fluido refri-
gerante que se encontra no estado de vapor superaquecido a uma pressão de 6,853 bar tem entropia 
igual a entropia do ponto anterior. Com base nestas informações, temos que a entalpia do ponto 2 é 
h kJ kg2 264 7= , ( / ) . Este que foi obtido pela dupla interpolação com os dados da Tabela A-12 forne-
cida no livro Princípios de Termodinâmica para Engenharia, de Moran, Shapiro e Boettner (2013).
No ponto 3, o fluido refrigerante sai do condensador no estado de líquido resfriado, com tempe-
ratura de 26 °C e entalpia h kJ kg3 85 75= , ( / ) . Como vimos, anteriormente, a entalpia do ponto 4 é 
igual a entalpia do ponto 3.
Aplicando os valores das entalpias encontradas nas equações referentes à troca de calor do refri-
gerante com o reservatório frio e do trabalho requerido pelo compressor, temos, respectivamente:

Q m h h kg
s
kJ
kgL
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �( ) . , ,1 4 0 08 247 37 85 75 122 9296
0 08 264 70 247 232 1
,
( ) . , ,
kW
W m h h kg
s
kJ
kgent
� �
� � � �
�
�
�
�
� � � 
��
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �1 39, ( )kW
Substituindo esses valores na equação do Coeficiente de Desempenho do ciclo ideal de refrigeração 
por compressor de vapor, temos:
COP q
w
kW
kWR
L
liq ent
� �
� �
� �
�
,
,
,
,
12 9296
1 39
9 25
Para calcular o Coeficiente de Desempenho do ciclo de Carnot que opera entre temperaturas do 
exemplo em questão, basta substituir as temperaturas das fontes quente e fria na equação, a seguir: 
COP T
T T T
T
R Carnot
L
H L H
L
, � �
�
�
1
1
Convertendo as temperaturas de °C para K, temos que o COP do ciclo de Carnot é:
COP
K
KR Carnot,
,� � �
� � �
�
273
299 273
10 5
Conforme o esperado, o ciclo de Carnot apresentou um Coeficiente de Desempenho maior do que o 
ciclo ideal de compressão por vapor. Este fato pode ser atribuído ao efeito de irreversibilidade interna 
do processo de estrangulamento, este, por sua vez, encontra-se presente no ciclo de refrigeração por 
compressão de vapor.
UNIDADE 2
55
2.2. EXEMPLO 
Parte 2 (ciclo real) 
A fim de compararmos o ciclo real com o ciclo ideal por compressão de vapor, consideremos o 
sistema anterior, mas com as seguintes modificações:
a) O vapor saturado entra no compressor a -10 °C.
b) O líquido saturado sai do condensador à pressão de 9 bar.
Determine a potência do compressor em kW, a capacidade frigorífica em kW e o Coeficiente de Per-
formance do ciclo.
Como vimos na parte 1 deste exemplo, os respectivos valores de entalpia e entropia podem ser ob-
tidos a partir das tabelas de propriedades do refrigerante 134a saturado. Vale ressaltar que nem todos 
os valores estão descritos de maneira evidente, em alguns casos, para obter o valor da propriedade 
analisada, é necessário aplicar uma interpolação linear.
Sabendo que o fluido refrigerante, na entrada do compressor, se encontra no estado de vapor satu-
rado à temperatura de -10 °C, temos que h kJ kg1 241 35= , ( / ) e s kJ kg K1 0 9253� �, ( / ) . No caso do 
fluido refrigerante na saída do compressor, que assume um estado de vapor superaquecido à pressão de 
9 bar, para encontrar o valor da entalpia que caracteriza esse estado, é preciso fazer uma interpolação 
com os dados da Tabela A-12, fornecidos no trabalho de Moran, Shapiro e Boettner (2013). Com isso, 
temos que: h kJ kg2 272 39= , ( / ) .
Após a saída docondensador, o fluido refrigerante encontra-se em um estado de líquido saturado 
à pressão de 9 bar, que apresenta a entalpia de h kJ kg3 99 56= , ( / ) . É importante lembrar que essa 
entalpia permanece, aproximadamente, a mesma, depois que o fluido passa pela válvula de expansão. 
Portanto, consideramos h h3 4= . 
Para calcularmos a potência necessária do compressor, basta aplica os valores das entalpias na 
equação, a seguir:

W m h h kg
s
kJ
kgent
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
( ) . , ,2 1 0 08 272 39 241 35 �� � 2 48, ( )kW
 A capacidade frigorífica é a quantidade de calor que o sistema de refrigeração consegue retirar da 
fonte fria. Então, é só substituir os respectivos valores de h1 e h4 na fórmula que segue: 

Q m h h kg
s
kJ
kgL
� � � �
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �( ) . , ,1 4 0 08 241 35 99 56 111 34, kW� �
Por último, calculamos o Coeficiente de Desempenho do ciclo de refrigeração real por compressão 
de vapor, com base na equação:
COP h h
h hR
�
�
�
1 4
2 1
Substituindo os respectivos valores, temos: 
UNICESUMAR
56
COP kJ kg
kJ kgR
�
�
�
�
( , , ) /
( , , ) /
,
241 35 99 56
272 39 241 35
4 57
Com este exemplo, identificamos a diferença entre um ciclo ideal e um real. Vimos que, em um ciclo 
real, o trabalho do compressor é maior, enquanto a retirada de calor do meio resfriado é menor, con-
sequentemente, tem-se que o Coeficiente de Performance é menor do que o do ciclo ideal. 
Sistemas de refrigeração em cascata: este é um ciclo de compressão de vapor que apresenta 
mais de um estágio. Tradicionalmente, é aplicado em alguns processos industriais de temperaturas, 
relativamente, baixas, e o intervalo das temperaturas de trabalho é bastante elevado, inviabilizando o 
ciclo de compressão de vapor composto por, apenas, um estágio. 
Descrição da Imagem: a Figura 6 (a) demonstra a ilustração de um sistema de refrigeração em cascata, o qual é uma espécie de 
sistema. A Figura 6 (b) mostra o diagrama temperatura x entropia do ciclo real de refrigeração por compressão de vapor. Nesse dia-
grama, é apresentada maior quantidade de pontos, uma vez que, entre dois pontos, se considera a existência de um novo processo 
e, como descrito, anteriormente, entre o ciclo real e o ideal é apresentado, pelo menos, a adição de mais dois ciclos.
Figura 6 (a) - Ilustração de um sistema em cascata; Figura 6 (b) - Diagrama temperatura x entropia. 
Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 418).
Nas Figuras 6 (a) e 6 (b), temos, respectivamente, o esquema do ciclo de refrigeração em cascata de 
dois estágios e o diagrama temperatura-entropia. Ao analisar este sistema, vemos que se trata de dois 
ciclos de compressão de vapor conectados por meio do trocador de calor, este exerce o papel de um 
UNIDADE 2
57
evaporador para o ciclo superior. Já no ciclo inferior, o trocador assume o lugar do condensador. Con-
siderando que o trocador de calor está bem isolado e que as variações das energias cinética e potencial 
são desprezíveis, a transferência de calor do fluido do ciclo inferior deve ser igual à transferência de 
calor para o fluido do ciclo superior. Dessa forma, temos que as vazões mássicas são:
 


m h h m h h
m
m
h h
h h
s i
s
i
( ) ( )5 8 2 3
2 3
5 8
� � �
�
�� �
�� �
onde:
 ms e mi = respectivamente, a vazão mássica do estágio superior e do estágio inferior.
Analisando o diagrama temperatura x entropia, temos que o ciclo em questão possui duas fases de 
entrada de trabalho, as quais são representadas pelos pontos 1-2 e 5-6. Outra diferença ocorre devido 
ao calor retirado do reservatório da fonte fria pelo evaporador, o que apresenta maior capacidade de 
refrigeração, tal etapa é descrita pelos pontos 4-1. A partir destas considerações, podemos reescrever 
o Coeficiente de Performance deste ciclo como: 
COP Q
W
COP m h h
m h h m
R cascata
L
ent
R cascata
i
s i
,
,
( )
( )
�
�
�
� �



 
1 4
6 5 (( )h h2 1�
É importante ressaltar que os fluidos refrigerantes usados nas etapas de um sistema de refrigeração em 
cascata não devem ser, necessariamente, iguais, pois não se misturam, e a escolha deles deve ser feita 
com base nas características benéficas de cada um, em relação ao ciclo. O sistema em cascata apresenta 
um COP maior do que um sistema de refrigeração constituído por um único estágio, isso faz com que 
alguns sistemas em cascata utilizem de três ou quatro estágios. 
Agora, veja, no exemplo, a seguir, o ganho em utilizar um sistema em cascata com dois estágios. 
O exemplo é a resolução do exercício 11-4, disponível no livro Termodinâmica, de Çengel, Boles e 
Buesa (2006). 
03. EXEMPLO 
Uma máquina térmica opera com base em um ciclo de refrigeração em cascata de dois estágios. 
Considere que cada estágio é um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor operando com 
o fluido refrigerante R-134a. A troca de calor entre o ciclo inferior e o ciclo superior ocorre em um 
trocador de calor contracorrente e adiabático, onde ambos os fluxos entram com pressão de 0,32 MPa. 
Esse sistema tem a pressão mínima de 0,14 MPa e a pressão máxima de 0,8 MPa. Considere que a 
vazão mássica do fluido refrigerante do ciclo superior é de 0,05 kg/s, então, diante disso, determine as 
seguintes características desse ciclo:
UNICESUMAR
58
a) Qual é a vazão mássica de fluido refrige-
rante do ciclo inferior?
b) Qual é a taxa de remoção de calor do es-
paço refrigerado e qual é a potência na 
entrada do compressor?
c) Qual é o Coeficiente de Performance des-
se ciclo de refrigeração?
1º passo: desenvolver o diagrama (T-s), conside-
rando que ambas as etapas usam o mesmo fluido 
refrigerante e que ele entra no compressor como 
vapor saturado e sai como vapor superaquecido, 
já no compressor, o fluido entra como vapor sa-
turado, mas sai como líquido saturado. Lembre-se 
que a maioria das entalpias são valores tabelados, 
assim, para os pontos 2 e 6, é necessário fazer as 
interpolações entre os dados tabelados. Dessa 
forma, temos que o diagrama (T-s) fica:
2º passo: calcular a vazão mássica. Para isso, bas-
ta substituir as respectivas entalpias na equação 
das vazões mássicas vista, anteriormente. Então, 
temos que o fluxo mássico da etapa inferior é:
 

m
h h
h h
m
m kJ kg
i s
i
�
�� �
�� �
�
�
�
�
5 8
2 3
251 88 95 47
255 93 55
( , , )( / )
( , ,116
0 05
0 039
)( / )
, ( / )
, ( / )
kJ kg
kg s
m kg si
�
�
3º passo: calcular a taxa de remoção de calor 
da fonte fria. Basta usar a mesma equação que 
utilizamos no processo de compressão de vapor 
de estágio simples. Sabemos que o evaporador 
se encontra no estágio inferior entre os pontos 
4-1, com isso, temos que:




Q m h h
Q kg s kJ kg
Q
L i
L
L
� �
� �
�
( )
, ( / )( , , )( / )
,
1 4
0 039 239 16 55 16
7 18kkW
4º passo: calcular o trabalho necessário na fase 
de compressão. É preciso identificar que temos 
entrada de trabalho em cada estágio do sistema. 
No ciclo inferior, o trabalho do compressor é 
descrito pelos pontos 1-2 e, no ciclo superior, é 
descrito pelos pontos 5-6. Dessa forma, temos 
que o trabalho líquido requerido na compres-
são é dado pela soma das duas contribuições. 
Consequentemente, temos:
Descrição da Imagem: a figura demonstrado o diagrama 
de temperatura x entropia de um ciclo de refrigeração por 
cascata. Este apresenta os principais pontos de análise.
Figura 7 - Diagrama temperatura x entropia do Exemplo 3
Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 634). 
UNIDADE 2
59
  
 

W W W m h h m h h
W kg
ent est i est s i s
ent
� � � � � �
�
, , ( ) ( )
[ , (
6 5 2 1
0 039 // )( , , )( / )] [ , ( / )( , , )( /s kJ kg kg s kJ255 93 239 16 0 05 270 92 251 88� � � kkg
W kWent
)]
, ( ) �1 61
5º passo: calcular o Coeficiente de Performance do sistema. Basta utilizar a equação do COP que já 
aprendemos e substituir os valores calculados nos passos anteriores:
COP Q
W
COP kW
kW
R cascata
L
ent
R cascata
,
,
, ( )
, ( )
,
== =


7 18
1 61
4 46
Agora, analisaremos, de forma simplificada, um ciclo por compressão de vapor com um único estágio 
funcionando entre as mesmas curvas isobáricas e com um fluxo mássico do estágio superior 
m kg ss = 0 05, ( / ) , o qual pode ser representado pelo diagrama (T-s), na Figura 8.
Descrição da Imagem: a figura mostra o digrama de tem-
peratura x entropia de um ciclo de refrigeração de um único 
estágio que, por sua vez, apresenta os principais pontos 
de análise.
Figura 8 - Diagrama temperatura x entropia para um ciclo de 
refrigeração com um úncio estágio / Fonte: Çengel, Boles e 
Buesa (2006, p. 635). 
As suas respectivas entalpias são:
h kJ kg
h kJ kg
h kJ kg
h h
1
2
3
4 3
239 16
275 40
95 47
=
=
=
=
, ( / )
, ( / )
, ( / )
Substituindo os valores das entalpias na equação 
do Coeficiente de Performance, temos que: 
COP h h
h h
COP kJ kg
kJ kg
R
R
�
�
�
�
�
�
1 4
2 1
239 16 95 47
275 40 239 16
, , ( / )
, , ( / ))
,COPR � 3 96
Assim, podemos concluir que, ao usarmos o ci-
clo por compressão de vapor em cascatas de dois 
estágios, teremos aumento de, aproximadamente, 
12,5% no Coeficiente de Performance deste ciclo, 
quando comparado a um sistema por compres-
são de vapor de estágio único trabalhando nas 
mesmas condições. O COP do sistema tem capa-
cidade de aumentar, mais ainda, com o aumento 
do número de estágios em cascata.
UNICESUMAR
60
Ciclo de refrigeração a gás: também é conhecido como ciclo reverso de Brayton. Pois, este 
ciclo de refrigeração é inspirado no ciclo de potência de Brayton mas com o sentido reverso. Na 
Figura 9 (a), temos um esquema do ciclo em questão, enquanto a Figura 9 (b) representa o dia-
grama (T-s) de um ciclo real e um ciclo ideal. 
Descrição da Imagem: a Figura 9 (a) mostra uma ilustração do ciclo de refrigeração a gás, enquanto a Figura 9 (b) representa o digrama 
de temperatura x entropia de um ciclo de refrigeração ideal dado por linhas contínuas e um ciclo real dado por linhas pontilhadas.
Figura 9 (a) - Ciclo de refrigeração a gás. Figura 9 (b) - Diagrama de temperatura x entropia de um ciclo de refrigeração ideal 
Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 637). 
Pressão constante
Pressão constante
TH
TC
1
4
4s
2
2s
QH
QL
Trocador de calor
Wliq. ent
Trocador de calor
Espaço
refrigerado frio
3 2
14
Ambiente
aquecido
T
s
Turbina Compressor
Processo 1-2: temos que um fluido refrigerante (algum tipo de gás) entra no compressor (ponto 1) 
com temperatura um pouco menor do que a temperatura da fonte fria e, então, é comprimido até o 
ponto 2. Caso seja um ciclo ideal representado pelo ponto 2s, a entropia do gás comprimido é igual a 
entropia do gás no ponto 1. Caso seja, num ciclo real, teremos aumento da entropia juntamente com 
o aumento da temperatura, esta que fica bem acima da temperatura da fonte quente, como podemos 
observar no diagrama temperatura-entropia. 
Processo 2-3: o fluido refrigerante é resfriado, perdendo calor para a fonte quente, mas ele nunca 
atingirá temperatura igual a fonte quente ou menor do que ela, para isso, seria necessário um troca-
dor de calor, infinitamente, grande ou com troca térmica 100% eficiente. Por este motivo, temos que a 
temperatura do gás no ponto 3 sempre será maior do que a temperatura da fonte quente. 
Processo 3-4: é utilizada uma turbina para expandir esse gás, reduzindo, desse modo, as suas pressão 
e temperatura. Caso estejamos considerando um ciclo ideal, temos que a entropia dos pontos 3 e 4s são 
iguais. Em relação ao caso real, teremos aumento da entropia juntamente com a diminuição da tempe-
ratura do gás, visto que a temperatura do ponto 4 será bem menor do que a temperatura da fonte fria.
UNIDADE 2
61
Processo 4-1: devido ao fato de o gás apresentar temperatura menor do que a temperatura da fonte fria, 
o gás absorverá o calor dessa fonte, possibilitando que a temperatura do ambiente refrigerado diminua.
Para calcular o Coeficiente de Performance desse ciclo, é necessário considerar o trabalho produzido 
na turbina. Portanto, a equação do COP pode ser escrita como:
COP Q
W
Q
W WR gás
L
liq
L
comp ent turb sai
,
. , ,
� �
�
no qual:
Q h h
W h h
W h h
L
comp ent
turb sai
� �
� �
� �
1 4
2 1
3 4
,
,
Um aspecto importante a ser entendido sobre o ciclo de refrigeração a gás é que os processos de trans-
ferência de calor não ocorrem de maneira isotérmica. Na verdade, a temperatura do gás varia bastante 
durante os processos 4-1 e 2-3, fazendo com que o Coeficiente de Performance deste ciclo seja menor 
do que o COP do ciclo de compressão por vapor e do ciclo de refrigeração de Carnot.
Na prática, mesmo com um COP menor, o ciclo de refrigeração a gás tem duas características 
relevantes, sendo elas: a possibilidade de obter temperaturas muito baixas, na faixa de -150 °C, tem-
peraturas bem inferiores às obtidas, normalmente, por sistemas de compressão de vapor. Outro fator 
importante é: as tecnologias que operam com base neste ciclo possuem componentes simples e leves, 
tornando-a uma ótima solução para a indústria aeronáutica.
Agora, realizaremos um exemplo de um ciclo ideal de refrigeração a gás, naquele onde foi utilizado 
as unidades de medida do sistema inglês. Caso vocês tenham dificuldade de compreender estas uni-
dades, os aconselho a fazer as conversões para o Sistema internacional de Unidades. Mas é importante 
lembrar que muitas empresas do segmento de Aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado (AVAC), 
usam unidades de medida do sistema inglês.
04. EXEMPLO 
Um ciclo ideal de refrigeração a gás, que utiliza o ar como meio de trabalho, deve manter um espaço 
refrigerado a 0 °F e rejeitar calor para a vizinhança a 80 °F. A taxa de pressão do compressor é 4. 
a) Determine as temperaturas máxima e mínima do ciclo. 
b) Determine o Coeficiente de Performance.
Como vimos, para o caso do ciclo ideal de refrigeração a gás, temos que os processos que ocorrem na 
turbina e no compressor são processos isentrópicos. 
Para identificar quais são as temperaturas máxima e mínima atingidas pelo gás, usa-se as relações 
dos gases ideais para os processos de expansão e compressão. Os dados foram obtidos da Tabela A-17E 
[1], vale ressaltar que a temperatura nessa tabela está descrita na unidade Rankine- R, por isso, é ne-
cessário fazer a mudança dessa unidade de Fahrenheit para Rankine.
UNICESUMAR
62
Para o ponto 1, temos:
T R
h Btu lbm
Pr
1
1
460
109 90
0 7913
1
=
=
=
( )
, ( / )
,
onde: Pr1 = a pressão relativa do ponto 1, valor tabelado.
Para encontrar o valor da pressão relativa do ponto 2, usa-se a relação, a seguir:
P P
P
Pr r2 1
2
1
4 0 7913 3 1652� � � �( )( , ) ,
Com base neste valor, fazemos as interpolações necessárias nos dados da Tabela A-17E [1] e encon-
tramos:
T R F
h Btu lbm
2
2
638 223
163 5
� � �
�
( ) ( )
, ( / )
Aplicando estes mesmos procedimentos no ponto 4, temos:
T R h Btu lbm Pr3 3540 129 06 1 38603= = =( ) , ( / ) ,
P P
P
P P
P
Pr r r4 3 3
4
3 2
1
1 0 25 1 386 0 3465� � � � � �( , )( , ) ,
T R F
h Btu lbm
4
2
363 97
86 7
� � � �
�
( ) ( )
, ( / )
Desse modo, as temperaturas máxima e mínima são, respectivamente, 223 °F e -97 °F.
A fim de calcularmos o Coeficiente de Performance deste ciclo, é necessário calcular a transferência 
de calor da fonte fria, o trabalho requerido pelo compressor e o trabalho fornecido pela turbina, os 
quais são dados, respectivamente, por: 
UNIDADE 2
63
Q h h Btu lbm Btu lbm
W h h
L
comp ent
� � � � �
� � �
1 4
2 1
109 9 86 7 23 2, , ( / ) , ( / )
, 1163 5 109 9 53 6
129 06 83 4
, , ( / ) , / )
,,
� �
� � � �
Btu lbm Btu lbm
W h hturb sai 66 7 42 36, ( / ) , ( / )Btu lbm Btu lbm�
Agora, basta substituir esses valores na equação do Coeficiente de Performance:
COP Q
W
Q
W W
Btu lbm
R gás
L
liq
L
comp ent turb sai
,
. , ,
, ( / )
,
� �
�
�
�
23 2
53 6 422 36
2 06
, ( / )
,
Btu lbm
�
a) O Coeficiente de Performance do ciclo ideal de refrigeração a gás atuando entre as tem-
peraturasde 0 a 80 °F é de 2,06.
Refrigeração por absorção de vapor: este sistema é bastante benéfico quando há presença de 
alguma fonte térmica que varia de 100 a 200 °C, geralmente, essa fonte é proveniente de energia 
geotérmica, de energia solar e do calor rejeitado das usinas. Tal sistema de refrigeração carece da 
absorção de um refrigerante por um meio de transporte e, de acordo com Çengel, Boles e Buesa 
(2006), o sistema de refrigeração por absorção mais utilizado é o sistema de amônia e água, no 
qual a amônia (NH3) serve como o refrigerante e a água (H2O) serve como o meio de transporte. 
Outros sistemas de refrigeração por absorção incluem os sistemas de água-brometo de lítio e 
água-cloreto de lítio, nos quais a água serve como refrigerante.
Podemos interpretar que este ciclo é bem similar ao ciclo de refrigeração por compressão de 
vapor, tendo, como principal diferença, a forma, que é elevada à pressão do fluido refrigerante. 
No ciclo por compressão de vapor, o compressor é o equipamento responsável por proporcionar 
o aumento de pressão, já no caso de um ciclo de refrigeração por absorção, é usado um conjunto 
de equipamentos, os quais podem ser analisados na Figura 10, a qual representa um esquema de 
um ciclo de refrigeração por absorção de vapor, e os dispositivos para elevar a pressão do fluido 
refrigerante se encontram dentro de um volume de controle, localizado no lado direito do ciclo. 
Veja que o lado esquerdo externo ao volume de controle é igual ao ciclo por compressão de vapor.
UNICESUMAR
64
Na Figura 10, temos, no lado direito, a presença de dois fluidos amônia (NH3) e água (H2O), enquanto 
que, no lado esquerdo, temos a presença, somente, da amônia. Como o fluido refrigerante deste ciclo é a 
amônia, então, na saída do evaporador, se encontra amônia no estado gasoso, a qual entrará em contato 
com uma água resfriada contida no absorvedor, fazendo com que a amônia se liquefaça, gerando uma 
mistura de água e amônia em estado líquido. Para levar essa mistura líquida da linha de baixa pressão 
para a de alta pressão, é usada uma bomba, pois o nosso fluido encontra-se, totalmente, em estado líquido. 
É importante ressaltar que o consumo energético de uma bomba é muito menor do que o consumo ener-
gético de um compressor que opere dentro do mesmo gradiente de temperatura. Essa mistura líquida recebe 
o nome de solução forte e costuma ser bombeada para outro trocador de calor (gerador). Neste gerador, a 
solução forte recebe calor de alguma fonte externa, fazendo a amônia voltar ao estado gasoso em alta pressão. 
O retificar é um dispositivo cuja função é garantir que o único fluido que deixará esse volume de controle é 
a amônia. Isso é muito importante, caso a água saia desse volume de controle e, dependendo da pressão e da 
temperatura de trabalho, ela pode vir a congelar dentro da tubulação, gerando grave avaria ao equipamento.
Descrição da Imagem: a figura mostra uma ilustração do ciclo de refrigeração por absorção de vapor, evidenciando os principais 
componentes deste ciclo e, também, o sentido dele.
Figura 10 - Ilustração de um ciclo de refrigeração por absorção de vapor / Fonte: Çengel, Boles e Buesa (2006, p. 649).
UNIDADE 2
65
O fluido que permanece no gerador, o qual é composto por 
H2O em sua maior parte, é chamado de solução fraca. Esta re-
tornará ao absorvedor, passando por uma válvula de expansão, 
diminuindo a sua pressão. Com isso, é possível ver que existe um 
ciclo à parte do ciclo de refrigeração. Neste ciclo secundário, é 
adicionado um regenerador, para aproveitar o calor cedido pela 
solução fraca, provocando aumento de temperatura da solução 
forte e facilitando o processo seguinte dentro do gerador. 
O Coeficiente de Performance deste ciclo é dado por:
COP Q
Q W
Q
Qabsorção
L
ger bomba ent
L
ger
�
�
�
,
onde: 
Qger = representa o calor requisitado pelo gerador. 
Como o trabalho da bomba é muito menor do que o calor requi-
sitado pelo gerador, é possível dizer que o COP é, aproximada-
mente, igual a razão do calor absorvido no evaporador e do calor 
requisitado no gerador. 
Título: Termodinâmica Técnica 
Autor: Christian Strobel
Editora: Intersaberes
Sinopse: um livro adequado para estudantes de Engenharia que almejam 
adquirir conhecimento mais robusto e aprofundado acerca dos conceitos 
de termodinâmica.
Comentário: os dois primeiros capítulos são repletos de informações sobre 
os conceitos fundamentais. Mais clareza acerca destes tópicos acarreta o bom entendimento 
dos ciclos de refrigeração. 
Olá, aluno(a)! Vamos ouvir mais 
um podcast? Tenho certeza que 
você gostará do que abordare-
mos, agora.
Após a compreensão desta unidade, você conseguirá identificar diferentes ciclos de refrigeração e cal-
cular as suas principais características. O conhecimento, aqui, adquirido é essencial para a realização 
de projetos e o melhoramento das máquinas de refrigeração.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9832
66
Agora, alunos, para aproveitar o máximo possível desta unidade, faça um Mapa Mental, partindo 
dos ciclos de refrigeração. Depois, descreva quais são os ciclos que você estudou, as suas principais 
características e as equações pertinentes a eles. 
No Mapa Mental, a seguir, é possível identificar os diferentes ciclos de refrigeração aborda-
dos na unidade.
Ciclo por compressão de vapor
Este é o aprimoramento do ciclo de refrigeração
de Carnot, o qual tem como principal diferença a
substituição da turbina por uma válvula de expansão
Sistema de refrigeração
em cascata
Este é um ciclo que apresenta dois ou mais
estágios, aplicado em alguns processos
industriais que possuem temperaturas
relativamente baixas e o intervalo das temperaturas
de trabalho é bastante elevado
CICLOS DE REFRIGERAÇÃO
Ciclos de refrigeração a gás
Este ciclo é inspirado no ciclo de potência de
Brayton, porém com o sentido inverso. Tal ciclo
possibilita obter temperaturas muito baixas,
por volta de -150 °CCiclo de refrigeração de Canot
Este ciclo opera no sentido inverso do ciclo térmico
de Carnot, transferindo energia do nível mais baixo
de temperatura para o mais alto, para que isso ocorra
é necessário a aplicação de trabalho externo
Ciclo de refrigeração por
absorção de vapor
Este ciclo é muito utilizado quando existe uma fonte
térmica externa, proporcionando uma economia
de energia
67
1. Quais são as principais diferenças entre o ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor 
e o ciclo real de refrigeração por compressão de vapor?
2. O refrigerante-134a entra no compressor de um refrigerador como vapor superaquecido a 
0,2 MPa com uma temperatura de 5 °C a uma taxa de 0,07 kg/s, saindo a 1,2 MPa e 70 °C. 
O refrigerante é resfriado no condensador a 44 °C e 1,15 MPa e estrangulado até 0,21 MPa. 
Desprezando a transferência de calor e as quedas de pressão nas linhas de conexão entre 
os componentes, calcule, respectivamente, a entrada de potência no compressor, a taxa de 
calor do ambiente refrigerado e o Coeficiente de Performance desse sistema. Após encontrar 
as respostas, assinale a alternativa correta: 
a) 2,25 kW, 5 kW e 3,22. 
b) 3,63 kW, 7,73 kW e 2,12.
c) 4,53 kW, 9,42 kW e 2,08.
d) 3,63 kW, 9,42 kW e 2,60.
e) 4,70 kW, 8,32 kW e 2,60.
3. Nos ciclos de refrigeração por absorção, por que o fluido no absorvedor é resfriado e o fluido 
no gerador é aquecido?
4. Como que podemos calcular o Coeficiente de Performance de um ciclo de refrigeração por 
absorção?
68
3
Nesta unidade, estudaremos sistemas que envolvem misturas de 
ar seco e de vapor d’água, inclusive uma fase de água condensada 
também pode estar presente. O conhecimento do comportamento 
desses sistemas é essencial para a análise e o projeto de dispositi-
vos de condicionamento de ar, torres de resfriamento e processos 
industriais que necessitem de controle rigoroso do teor de vapor no 
ar. O estudo de sistemas que envolvem ar seco e água é conhecido 
como psicrometria.
Psicrometria
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR70
Você sabia, caro(a) aluno(a), que, quando esta-
mos analisando as características do ar úmido, 
ou seja, do ar atmosférico sem a presença de 
poluentes, temos diferentes conceitos de tem-
peraturas os quais têm muita importância ao 
entendimento dos processos físicos? Qual será 
a relação entre estas diferentes temperaturas e 
a umidade do ar?
Nesta unidade, compreenderemos a psicro-
metria, área que estuda os parâmetros e proces-
sos que ocorrem no ar atmosférico (este pode 
ser visto com uma mistura gás e vapor). Veremos 
que alguns processos psicrométricos são, facil-
mente, analisados, somente, com o uso da carta 
psicrométrica. 
O entendimento desses processos é impor-
tante na identificação dos equipamentos que 
comporão o sistema de refrigeração projetado 
para determinada função.
A palavra “psicometria” refere-se ao estudo 
das propriedades termodinâmicas das misturas 
de gás contendo qualquer líquido vaporizado. 
Mas, em nosso curso, trataremos, com mais 
destaque, a mistura composta por gás e vapor 
de água. 
Como descrito por Stoecker e Jones (1985), 
conhecer as condições de umidade do ar é bas-
tante relevante para compreender: os processos 
de cálculo de carga térmica; as condições dos sis-
temas de condicionamento de ar; as serpentinas 
de desumidificação e resfriamento; as torres de 
arrefecimento e os condensadores evaporativos.
Em relação a alguns conceitos sobre o ar, te-
mos que:
O ar atmosférico é uma mistura de gases, 
vapor de água e contaminantes (poeira, gases 
poluentes, pólens etc.). 
O ar seco é uma idealização do ar atmos-
férico sem a presença de vapor de água e con-
taminantes. Então, temos a junção de todos os 
gases que encontramos na atmosfera. Sendo que, 
quando esse ar se encontra na temperatura de 
15 °C e pressão de 101,3 kPa, apresenta uma 
composição aproximada de 78% de nitrogênio, 
20% de oxigênio e 2% de diversos outros gases, 
como: argônio, xenônio, dióxido de carbono, 
metano, entre outros. 
O ar saturado contém a maior quantidade 
possível de água. A sua pressão será a pressão 
de saturação da água para a temperatura espe-
cificada. 
O ar úmido é a mistura de ar seco e vapor 
de água. Este último varia entre zero e um valor 
máximo, conforme a temperatura e a pressão da 
mistura. O vapor de água se encontra no estado 
de ar saturado quando atinge o valor máximo.
Volumes parciais e pressões parciais: estes 
conceitos são bem importantes para o cálculo 
de carga térmica, mas, para os compreendermos, 
devemos relembrar os princípios de fração mo-
lar yi e fração mássica mf .
Considere o ar seco como um gás ideal com-
posto por diferentes gases, cujos número de mols 
e massa do ar seco são definidos, respectivamen-
te, pela soma do número de mols dos diferentes 
gases e pelo somatório das massas dos gases. 
Para facilitar o seu entendimento, imagine 
que o ar seco é composto por três diferentes ga-
ses. Dessa forma, temos que:
n n n n n
m m m m m
ar i
i
ar i
i
� � � �
� � � �
�
�
�
�
1 2 3
1
3
1 2 3
1
3
onde:
nar = o número de mols total do ar seco;
 mar = representa a massa total do ar seco.
UNIDADE 3
71
Dividindo ambos os lados da primeira equação por nar e, também, dividindo ambos os lados da segunda 
equação por mar , teremos encontrado os conceitos de fração molar yi e fração mássica mf , os quais são 
representados pelas frações internas dos somatórios:
y n
n
m m
m
i
i
ar
f
i
ar
=
=
Com base no modelo de Amagat, definiremos o conceito de volumes parciais. Esse modelo estabelece 
que uma mistura de vários gases possui um volume total igual ao somatório do volume de todos os gases 
presentes na mistura, em mesma temperatura e pressão. Se aplicarmos este conceito na equação dos gases 
ideais, veremos que o volume de um gás qualquer é representado pela multiplicação da fração molar desse 
gás vezes o volume total da mistura dos gases:
V y Vi i T� �
onde: 
Vi = representa o volume parcial do gás;
 yi = a fração molar do gás analisado;
 VT = o volume total da mistura dos gases.
Já para o caso das pressões parciais, usa-se o modelo de Dalton, o qual define que uma mistura de vários 
gases tem pressão total igual ao somatório das pressões de cada gás que compõe a mistura, na mesma 
temperatura e no mesmo volume. 
Aplicando esta consideração na equação dos gases ideais, temos que a pressão parcial de um gás Pi é 
dada pela pressão total PT vezes a fração molar do gás yi :
P y Pi i T� �
A carta psicrométrica é um diagrama que relaciona diversas grandezas da mistura ar e vapor de água 
(ar úmido). A utilização de gráficos possibilita a identificação direta de diversas propriedades termodinâ-
micas do ar úmido, diminuindo, consideravelmente, os cálculos necessários para o reconhecimento delas 
(SIMÕES-MOREIRA; NETO, 2019). 
Cada carta psicrométrica é elaborada para uma pressão barométrica específica e possui, nessa 
pressão, uma precisão adequada para cálculos de Engenharia. Há, também, uma distinção no que 
tange aos intervalos de temperatura, pois existem cartas psicrométricas para altas e baixas tem-
peraturas (SIMÕES-MOREIRA; NETO, 2019). 
As cartas psicrométricas costumam ser, facilmente, obtidas na literatura, no entanto, como vocês 
podem ver na Figura 1, não é tão fácil as interpretar, sem conhecimento prévio. Para entendermos 
o seu funcionamento, veremos, a seguir, uma descrição mais detalhada dos seus componentes e 
os cálculos envolvidos em sua obtenção.
UNICESUMAR
72
Para os seguintes componentes que serão apresentados, foram consideradas cartas psicrométricas que 
apresentam como coordenadas: a temperatura, t em °C no eixo das abscissas (eixo x) e, provisoriamente, 
a pressão de saturação do vapor de água, Psat em kPa no eixo das ordenadas (eixo y). Tal método é 
utilizado para simplificar a carta psicrométrica, uma vez que é preciso entender quais são as proprie-
dades possíveis de serem identificadas com a utilização dessas cartas (STOECKER; JONES, 1985).
Linha de saturação: é a borda esquerda da carta psicrométrica e, quando temos um ponto em 
cima dessa linha de saturação, caracteriza que o estado da mistura necessita de pequena redução de 
temperatura, para o vapor de água contido no ar úmido sofrer condensação. 
A fim de melhor identificação desse componente, observe a Figura 2. 
Descrição da Imagem: a figura representa uma carta psicrométrica para pressão de 101,325 
kPa. Ela é composta por diversas linhas paralelas, verticais e diagonais e por curvas que se as-
semelham com as exponenciais. O eixo x representa a temperatura de bulbo seco, enquanto o 
eixo y representa a umidade absoluta.
Figura 1 - Carta psicrométrica (veja no QRCode) / Fonte: Çengel e Boles (2006, p. 426). 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14328
UNIDADE 3
73
Umidade relativa f� � : a umidade relativa é definida como a razão entre a fração molar do vapor na 
mistura que constitui o ar úmido e a fração molar máxima que poderia ser ocupada por esse vapor. 
Esta grandeza é representada por linhas paralelas à linha de saturação, onde cada linha mais distante à 
linha de saturação apresentará umidade relativa menor. Tal característica está representada na Figura 3. 
O cálculo dessa grandeza é definido como:
f =
Pr
Pr
essão parcial do vapor de água
essão de saturação da água pura a mmesma temperatura
Lembre-se que, anteriormente, definimos a forma de encontrar a pressão parcial de um gás, já a pressão 
de saturação da água pura a determinada temperatura é, facilmente, encontrada na literatura. 
Outro fato relevante ao qual devemos nos atentar é que o ar seco apresenta umidade relativa igual a 
zero, o ar saturado apresenta umidade relativa de 100% e o ar úmido tem umidade relativa 0 1< <f .
Umidade absoluta ou umidade específica w� � : esta propriedade refere-se à massa de vapor 
de água contida em 1 kg de ar seco. Tradicionalmente, é expressa em g de vapor de água por kg de ar 
seco. Como descrito por Stoecker e Jones (1985), a umidade absoluta pode ser determinada a partirda 
equação dos gases ideais, pois, tanto o vapor de água quanto o ar seco são considerados gases perfeitos 
nas aplicações usuais de ar-condicionado. 
Descrição da Imagem: : a figura apresenta uma ilustração 
simplificada da carta psicrométrica, na qual são representados 
o eixo x na parte inferior, na horizontal, posição que indica a 
temperatura em graus Celsius (°C), e o eixo y na parte verti-
cal, do lado direito do gráfico, indicando a pressão de vapor 
de água (KPa), a linha de saturação é representada por uma 
curva exponencial que se inicia no lado esquerdo da figura. 
Figura 2 - Linha de saturação.
Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 75).
Descrição da Imagem: : a figura mostra a mesma simplificação 
da carta psicrométrica na qual são representados o eixo x na parte 
inferior, na horizontal, posição que indica a temperatura em graus 
Celsius, e o eixo y na parte vertical, do lado direito do gráfico, in-
dicando a pressão de vapor de água (KPa). A linha de saturação 
é representada por uma curva exponencial que se inicia no lado 
esquerdo da figura. Embaixo dessa linha e paralela a ela, há uma 
curva, a qual representa a umidade relativa, com o valor de = 0,5.
Figura 3 - Umidade relativa
Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 76).
Linha de saturação
Pr
es
ão
 d
e 
va
po
r d
e 
ág
ua
, k
Pa
Temperatura, °C
Linha de saturação
Pr
es
sã
o 
de
 v
ap
or
 d
e 
ág
ua
, k
Pa
Unidade relativa Φ= 0,5
Temperatura, °C
UNICESUMAR
74
Isolando a massa ( )m na equação dos gases 
ideais, temos:
m P V
R T
�
�
�
onde:
 P = a pressão do gás; 
V = o volume do gás;
 T = a temperatura do gás; 
 R = a constante dos gases, a qual variará de 
um gás para outro. 
Como vimos, a umidade absoluta é a dada pela 
proporção das massas de vapor de água e do ar 
seco. Aplicando a definição de massa, a qual foi 
extraída da equação dos gases ideais, temos:
w � �
�
�
�
�
�
m
m
P V
R T
P V
R T
P R
P R
v
ar
v
v
a
a
v v
a a
/
/
Como vimos, a pressão atmosférica Pt é igual a 
pressão parcial do ar seco Pa mais a pressão par-
cial do vapor de água Pv . Aplicando este concei-
to na equação anterior e substituindo, também, 
as constantes do gás de ar seco Ra por 287 
( / )J kg K⋅ e do gás referente ao vapor de água 
Rv por 461,5 ( / )J kg K⋅ , temos que a umidade 
absoluta é:
w �
�
0 622, P
P P
v
t v
Essa grandeza tem a possibilidade de ser verifi-
cada, diretamente, na carta psicrométrica, a qual 
é representada por uma linha horizontal e, de 
modo geral, a sua escala de grandeza se locali-
za no lado direito do diagrama. Normalmente, é 
representada pelas unidades de medida gramas 
por quilograma de ar seco. 
Descrição da Imagem: : a figura apresenta uma simplificação 
da carta psicrométrica, na qual são representados o eixo x na 
parte inferior, na horizontal, posição que indica a temperatura 
em graus Celsius (° C), e o eixo y na parte vertical e do lado 
direito do gráfico, indicando a umidade absoluta (g/kg), e um 
segundo eixo vertical, o qual indica a pressão de vapor de água 
(KPa). A linha de saturação é representada por uma curva ex-
ponencial que se inicia no lado esquerdo da figura, embaixo da 
linha de saturação, de forma paralela, há uma linha represen-
tando a umidade relativa. Além disso, há retas horizontais, na 
cor verde, que demonstram quais são as umidades absolutas 
de uma mistura que se encontra em certo ponto. 
Figura 4 - Umidade absoluta
Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 77).
Na Figura 4, verificamos que as linhas em ver-
de representam a umidade absoluta do ar úmido. 
Unidade relativa
Temperatura, °C
0 0
U
ni
da
de
 a
bs
ol
ut
a,
 g
/k
g
Pr
es
sã
o 
de
 v
ap
or
 d
e 
ág
ua
, k
Pa
Entalpia específica h� � : esta grandeza é muito 
utilizada na identificação do nível de energia de 
uma substância. A entalpia de uma mistura de 
gases é obtida a partir da soma das entalpias de 
cada componente e, para o caso da entalpia do ar 
úmido, essa grandeza é obtida a partir da soma 
entre entalpia do ar seco e entalpia do vapor de 
água. Com isso, se sabe que:
h c T hp var� � � �w
onde: 
 cpar = o calor específico médio à pressão 
constante do ar seco;
 T = a temperatura da mistura;
 hv = a entalpia específica do vapor saturado 
à temperatura da mistura.
UNIDADE 3
75
Tomando como referência a entalpia do ar 
úmido, h = 0 para a temperatura de 0°C , temos 
que:
h L c Tv v pv� � �
onde: 
 Lv= o calor latente de vaporização da água; 
 cpv = o calor médio à pressão constante do 
vapor de água superaquecido.
É importante ressaltar que os calores específicos 
variam com a temperatura. Como descrito por Sil-
va (2019), para a maioria das aplicações, é possível 
adotar simplificação, já que a sua variação entre 0 
e 50 °C é muito pequena. 
Os valores dos calores específicos e do calor 
latente são:
c kJ kg C
c kJ kg C
L kJ kg
p
p
v
ar
v
� ��
� ��
�
1 007
1 8
25021
, ( / )
, ( / )
( / )
Substituindo estes valores na equação da en-
talpia específica, temos que:
h T TBS BS� � � � �1 007 2501 1 8, ( , )w
onde: 
 w = a umidade absoluta;
 TBS = a temperatura de bulbo seco, proprie-
dade que será explicada, mais adiante.
Na Figura 5, essa grandeza encontra-se repre-
sentada por uma linha azul e, geralmente, a sua 
escala fica à esquerda da linha de saturação. 
Também é notável, tanto pela equação quanto 
pela carta psicrométrica, que a entalpia específi-
ca aumenta, proporcionalmente, com o aumento 
da umidade absoluta. 
Descrição da Imagem: : a figura mostra uma simplificação 
da carta psicrométrica na qual são representados o eixo x na 
parte inferior, na horizontal, posição que indica a temperatura 
em graus Celsius (°C), e o eixo y na parte vertical e do lado 
direito do gráfico, indicando a umidade absoluta (g/kg). A linha 
de saturação é representada por uma curva exponencial que 
se inicia no lado esquerdo da figura e, embaixo dessa linha e, 
de forma paralela, há uma linha representando a umidade 
relativa, a qual é, também, acrescida de uma linha diagonal em 
cima da linha de saturação, representando a escala da entalpia 
do sistema analisado. Para encontrar o ponto referente ao 
sistema, traça-se uma linha perpendicular à escala da entalpia. 
Figura 5 - Entalpia / Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 78).
Volume específico v� � : representa o volume 
ocupado pelo ar úmido (ar seco mais vapor de 
água), por unidade de massa do ar seco. Para ob-
ter esta grandeza, utilizamos a equação dos gases 
perfeitos. Normalmente, usamos as unidades de 
m³ por kg, a fim de descrever o volume específico, 
este que pode ser visto, também, como o inverso 
da massa específica do ar úmido. 
A equação do volume específico é escrita 
como:
v R T
P P
a BS
t v
�
�
�
O volume específico também é uma propriedade 
possível de ser identificada, diretamente, na carta 
psicrométrica. Na Figura 6, é representada, em 
amarelo, a linha que define esta grandeza. Dessa 
forma, analisamos que a linha isentálpica possui 
uma inclinação diferente da linha isocórica.
Ent
alp
ia, 
kJ/
kg
Linha isoentálpica
Temperatura, °C
U
m
id
ad
e 
ab
so
lu
ta
, k
g/
kg
UNICESUMAR
76
A temperatura de orvalho Torv� � define qual é 
a temperatura que o vapor de água da atmosfera se 
condensa, quando resfriado em pressão e umidade, 
absolutamente, constantes. Esta grandeza é bastante 
importante para o dimensionamento das espessuras 
dos isolantes térmicos, afinal, se a temperatura da 
superfície externa do isolante térmico for muito 
baixa, teremos a condensação do vapor de água 
do ar externo, formando gotículas no exterior do 
equipamento.
A temperatura de bulbo seco TBS� � é aque-
la medida, de forma direta, por um termômetro 
convencional com proteção contra radiação. Já a 
temperatura de bulbo úmidoTBU leva em con-
ta a umidade relativa do ar, porque, quanto menos 
umidade o ar tiver, menor será a temperatura de 
bulbo úmido. Para compreendermos melhor esta 
diferença, imagine dois termômetros convencionais 
colocados numa correntede ar em movimento rápi-
do, mas um desses termômetros está envolvido por 
uma manta molhada, o que fará a temperatura desse 
termômetro cair, de forma abrupta, depois, lenta-
mente, ela atingirá um ponto estacionário, o qual 
é conhecido como temperatura de bulbo úmido. 
Tal fenômeno ocorre devido à umidade da manta 
retirar calor do bulbo, para evaporar. 
Na Figura 7, temos que a temperatura de bul-
bo úmido está representada por uma linha roxa, 
paralela à linha isentálpica, já a linha vertical 
vermelha representa uma isotérmica referente 
à temperatura de bulbo seco. Lembre-se que a 
cota dessa temperatura está descrita no eixo das 
abscissas da carta psicrométrica. A temperatura 
do ponto de orvalho está na parte superior da 
linha de saturação da Figura 1.
Temperatura, °C
Volume
especí�co
constante
Entalpia
U
ni
da
de
 a
bs
ol
ut
a,
 k
g/
kg
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação da 
carta psicrométrica na qual são representados o eixo x na par-
te inferior, na horizontal, posição que indica a temperatura em 
graus Celsius (°C), e o eixo y na parte vertical e do lado direito do 
gráfico, indicando a umidade absoluta (g/kg). A linha de saturação 
é representada por uma curva exponencial que se inicia no lado 
esquerdo da figura e, embaixo dessa linha e, de forma paralela, há 
uma linha representando a umidade relativa, a qual é, também, 
acrescida de uma linha diagonal em cima da linha de saturação, 
representando a escala da entalpia do sistema analisado. É ressal-
tada a linha na cor amarela, a qual representa o volume específico. 
Essa linha apresenta uma inclinação distinta da linha de entalpia.
Figura 6 - Volume específico
Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 78).
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação 
da carta psicrométrica. Nela, é adicionada uma linha vertical 
vermelha que vai do eixo x até a linha de saturação. O valor 
descrito no eixo x representa a temperatura de bulbo seco, 
enquanto a escala em cima da linha de saturação representa 
a temperatura do ponto de orvalho. 
Figura 7 - Temperaturas de bulbo seco e do ponto de orvalho 
Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 80).
Temperatura, °C
Entalpia
U
m
id
ad
e 
ab
so
lu
ta
, k
g/
kg
No trabalho de Silva (2019), foi desenvolvido um 
diagrama simples e bastante objetivo, ilustrando 
a maioria das propriedades do ar que você, por 
meio de uma carta psicrométrica, pode identificar. 
Também trazemos a você este esquema da Figura 
8, com o intuito de ser utilizado como um guia, 
auxiliando a sua análise da carta psicrométrica. 
UNIDADE 3
77
No exemplo, a seguir, veremos como utilizar a 
carta psicrométrica para determinar as proprie-
dades do ar úmido.
01. EXEMPLO 
Use a carta psicrométrica da Figura 1 para deter-
minar as propriedades do ar úmido nas condições 
de volume específico, v m kg= 0 84 3, ( / ) , e umi-
dade relativa f = 40% .
1° passo: identificar as linhas que representam 
o volume específico e a umidade relativa dada 
no exemplo. O ponto de intersecção destas duas 
coordenadas é a origem a partir da qual traçare-
mos as demais linhas, para identificar as proprie-
dades do ar úmido.
2° passo: traçar as demais linhas até as coor-
denadas de cada propriedade.
3° passo: anotar a magnitude e as unidades de 
medida das grandezas identificadas.
Descrição da Imagem: a figura mostra uma carta psicrométrica. Nela, foi marcado 
um ponto de acordo com os dados do Exemplo 1. A partir desse ponto, são traçadas 
diferentes linhas em direção às suas respectivas escalas, sendo elas: umidade rela-
tiva f = 40% , linha verde, volume específico v
m
kg
= 0 84
3
, , linha amarela, tempera-
tura de bulbo seco T CBS � �20 7, , linha azul, temperatura de bulbo úmido T CBU � �12 9,
, linha vermelha, temperatura de orvalho T Corv � �6 3, , linha preta, entalpia específica 
h kJ
kg
= 36 2, , linha laranja e umidade absoluta w = 6 g
kg
v
ar
, linha roxa.
Figura 9 - Carta psicrométrica para o caso do Exemplo 1 (veja o QRCode) / Fonte: o autor. 
Descrição da Imagem: a figura mostra um resumo das pro-
priedades trazidas, anteriormente. Na figura, estão desenhados 
nove tipos diferentes de curvas que são referenciados, a seguir. 
1. Temperatura de bulbo seco ( )T CBS �� ; 2. Umidade absoluta
( )w ; 3. Escala da umidade absoluta; 4. Temperatura de bulbo 
úmido ( )T CBU �� ; 5. Volume específico ( / )v m kg→ 3 ; 6. Ental-
pia específica ( / )h kJ kg→ ; 7. Temperatura de orvalho Torv ; 8. 
Umidade relativa ( %)f→ ; 9. Escala referente ao calor sensível. 
Figura 8 - Guia da carta psicrométrica 
Fonte: Silva (2019, p. 65).
9
6
7
3
2
1
4
8
5
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14329
UNICESUMAR
78
Fazendo o uso da carta psicrométrica, conseguimos identificar diversas propriedades do ar úmido, 
sem a necessidade de fazer muitos cálculos. É importante ressaltar que os valores identificados são 
aproximações, tendo em vista que a escala da carta psicrométrica é pouco dividida, dificultando a 
acurácia mais expressiva dos resultados.
Processos psicrométricos: a carta psicrométrica também possibilita identificar, rapidamente, os 
processos ocorridos nas propriedades do ar durante o condicionamento de ar/refrigeração (SILVA, 2019). 
A Figura 10 mostra uma representação da direção e do sentido dos processos que abordaremos 
no decorrer deste tópico.
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma simplificação da carta psicrométrica. Nela, há quatro eixos de orientações, os quais 
representarão o sentido dos processos. Há o eixo horizontal T que indica a temperatura, o eixo vertical W que indica a umidade do pro-
cesso termodinâmico e, da esquerda para a direita, vê-se uma exponencial representando o processo de resfriamento e aquecimento. 
Na figura, há, ainda, oito setas multidirecionais, dispostas como um relógio, partindo de um mesmo centro (ponto O), nomeadas de A 
até H, alfabeticamente, no sentido horário, sendo A uma seta vertical apontando para cima, enquanto E caracteriza-se como uma seta 
vertical apontando para baixo. G é uma seta horizontal apontando para a esquerda, C é uma seta horizontal para a direita. As demais 
setas são, diagonalmente, direcionadas.
Figura 10 - Processos termodinâmicos / Fonte: Silva (2019, p. 67).
1. Aquecimento e resfriamento: refere-se à taxa de transferência de calor que provoca, so-
mente, variação da temperatura de bulbo seco. Estes processos ocorrem sem a existência 
de alteração na umidade absoluta do ar. No diagrama da Figura 10, OC
� ���
 representa o pro-
cesso de aquecimento sensível, o qual é capaz de ser obtido com a passagem do ar através 
de uma serpentina quente, resistências elétricas aletadas, serpentinas de ar-condicionado 
funcionando em ciclo reverso etc. Já o processo de resfriamento sensível é representado 
pela reta OG
� ���
e costuma ser obtido pela passagem do ar através de uma serpentina (esta 
com temperatura superior ao ponto de orvalho).
UNIDADE 3
79
O cálculo do fluxo de calor dos processos de aquecimento e resfriamento (ambos sensíveis) é o mesmo 
que usamos nos ciclos de refrigeração vistos na unidade anterior, o qual define que o fluxo de calor é 
dado pela variação de entalpia vezes o fluxo mássico. Dessa forma, temos:

Q m h har� � �( )2 1
Q = quantidade de aquecimento sensível ou resfriamento sensível;
mar = fluxo mássico;
h h1 2 e = variação de entalpia. 
O fluxo de calor positivo indica aquecimento sensível, enquanto o resfriamento é indicado por um 
fluxo de calor negativo.
02. EXEMPLO 
Qual é o fluxo de calor necessário para aquecer uma corrente de ar úmido que se encontra com tem-
peratura de bulbo seco igual a 8°C e com umidade relativa de 75% para uma temperatura de bulbo 
seco igual a 22°C, sem que haja alteração na umidade do ar? Considere uma pressão de 101,325 kPa 
e um fluxo mássico de 0,7 kg/s.
1° passo: encontrar os valores das entalpias. Para isso, use uma carta psicrométrica desenvolvida 
para a pressão de 1 atm = 101,325 kPa. Os valores obtidos são:
h kJ
kg
h kJkg
m kg
sar1 2
20 59 53 71 0 7= = =, , ,
2° passo: calcular o fluxo de calor necessário para obter o aquecimento sensível. Basta substituir os 
valores encontrados na equação, a seguir: 




Q m h h
Q kg
s
kJ
kg
Q kw
ar� � �
� � �� �
�
( )
, , ,
,
2 1
0 7 53 71 20 59
23 18
Caso seja dada a vazão volumétrica ao invés da vazão mássica, será necessário multiplicar a vazão 
volumétrica pela densidade do ar seco, dessa forma, encontra-se a vazão mássica, possibilitando o uso 
da equação anterior. 
2. Resfriamento com desumidificação do ar: este processo tem a possibilidade de ser 
representado pela reta OF
� ���
 do diagrama da Figura 10, no qual o fluxo de ar passa através 
de uma serpentina — esta com temperatura inferior ao ponto de orvalho — tornando 
condensada uma parte da umidade do ar. Dessa forma, temos redução da temperatura de 
bulbo seco e da umidade absoluta do ar úmido. 
UNICESUMAR
80
Como descrito por Simões-Moreira e Neto (2019), há chance de encontrar o fluxo de calor inerente a 
esse processo, a partir das equações de conservação de massa e de energia. Portanto, definimos que o 
fluxo mássico de ar seco mar , e vapor de água, mv , são:
  
  
m m m
m m m
ar ar ar
v v L
� �
� �
1 2
1 2
 Isolando a massa de vapor da definição de umidade absoluta e substituindo este conceito na equação 
anterior, teremos:
 
  
m m
m m m
v ar
ar ar L
� �
� � � �
w
w w
1 21 2
 O fluxo de calor da corrente de ar absorvido pela serpentina é dado por:

 Q m h h m har L L� � � �( )2 1
 Substituindo a vazão mássica de líquido mL , encontrada, anteriormente, na equação de calor, e divi-
dindo essa equação pelo fluxo mássico de ar seco, temos:


Q
m
h h h
ar
L� � � � �( ) ( )2 1 2 1w w
Por meio dessa equação, encontraremos, de modo fácil, o calor transferido nesse processo. Lembre-se 
que os pontos 1 e 2 se referem, respectivamente, ao ponto inicial e ao ponto final identificados na 
carta psicrométrica, e hL representa a entalpia do líquido saturado em temperatura intermediária, nas 
temperaturas inicial e de orvalho. Mas, como veremos, a seguir, no Exemplo 3, a entalpia específica da 
água condensada é desprezível diante dos demais termos.
03. EXEMPLO 
Calcule o fluxo de calor e a quantidade de água removida de um processo de desumidificação de um 
fluxo de ar que passa por uma serpentina de água gelada. Dado que: 
• Ponto inicial T CBS � �30 e f = 80%
• Ponto final T CBS � �10 e f = 55%
• Pressão P kPa=101 325,
• Vazão mássica m kg sar= 0 3, /
1° passo: identificar as propriedades do ar úmido utilizando uma carta psicrométrica desenvolvida 
para uma pressão de 101,325 kPa. Vale lembrar que existem, também, sites que fornecem os valores 
das propriedades psicrométricas. Os respectivos valores necessários são:
UNIDADE 3
81
w
w
1 1
2 2
0 024 85 35
0 005 20 59
= =
= =
, ,
, ,
kg
kg
h kJ
kg
kg
kg
h kJ
kg
v
ar
v
ar
2° passo: identificar a entalpia de líquido à temperatura de 10 °C. Este valor pode ser obtido em tabelas 
com entradas de temperatura da água, líquido/vapor saturado. 
O valor especificado, a seguir, foi extraído da Tabela A-4 do livro [2]:
h kJ
kgL
= 42 022,
3° passo: encontrar o fluxo mássico de líquido. Para isso, basta substituir os valores na equação, a seguir:
 


m m
m kg
s
kg
kg
m
L ar
L
ar v
ar
L
� � �
� � �
� �
( )
, ( , , )
,
w w1 2
0 3 0 024 0 005
5 7 100 3� kg
s
4° passo: calcular o fluxo de calor com a equação, a seguir. Depois, avaliar qual é a influência que o 
termo da entalpia de líquido proporciona ao fluxo de calor. Portanto, temos que:

 

Q m h h m h
Q kg
s
kJ
kg
k
ar L L� � � �
� � � � � �
( )
, ( , , ) ,
2 1
30 3 20 59 85 35 5 7 10 gg
s
kJ
kg
Q kJ
s
kJ
s
Q k
�
�
�
�
�
�
�
� � � �
�
�
�
�
�
� �
42 022
19 428 0 2395
19 2
,
, ,
,

 ww
O sinal negativo surge porque se convencionou que o calor retirado de determinado volume é nega-
tivo. A colaboração do líquido para o fluxo de calor é mínima, pois o fluxo mássico é muito pequeno, 
tornando a sua contribuição ao fluxo de calor menor do que 1,25%, por isso este valor é, na maioria 
das vezes, desprezado.
3. Processos de umidificação: em alguns sistemas, é necessário aumentar a umidade do ar, as-
sim, é possível injetar água líquida ou vapor de água no ar ambiente. O meio de umidificação 
do ar também altera a temperatura final do ar processado, afinal, para termos um processo de 
umidificação com aquecimento, ou seja, a fim de aumentar a umidade relativa e a temperatura 
de bulbo seco do ar, é preciso injetar vapor superaquecido. Este processo é indicado pela reta 
OB
� ���
. Caso seja inserido vapor saturado, teremos aumento da umidade relativa, mas sem a 
alteração da temperatura de bulbo seco do ar, então, o processo de umidificação sem aqueci-
UNICESUMAR
82
mento é representado pela reta OA
� ���
. Já para o caso de borrifamento de água líquida, teremos 
aumento da umidade relativa e redução da temperatura de bulbo seco do ar. Este processo de 
umidificação com resfriamento do ar pode ser identificado pela reta OH
� ���
.
Agora, faremos uma análise mais técnica de um equipamento de umidificação. Considere o mecanismo 
disponível na Figura 11, na qual vemos o esquema de um umidificador de ar por aspersão. Observe 
que há bicos injetando uma corrente de vapor de água no ar, este, por sua vez, está atravessando o 
interior do equipamento. 
Descrição da Imagem: a figura representa um fluxo mássico de ar entrando pelo lado esquerdo de um sistema. Este adiciona umidade 
nesse ar que, posteriormente, deixa, pelo lado direto, esse sistema, com propriedades diferentes das iniciais. 
Figura 11 - Esquema simplificado de um aparelho de umidificação / Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 78).
ma
h1
hν
h2
ω1 ω2
.
mν
.
ma
.
2
Aplicando as equações de conservação de energia e conservação da massa ao volume de controle 
representado pelo diagrama da Figura 11, respectivamente, temos que:
 
 
m h m h h
m m
v v a
v a
� �
� �
( )
( )
2 1
2 1w w
Combinando estas duas equações, obtemos:
h h hv �
�
�
2 1
2 1w w
Com base nesta equação, identificamos que a direção da reta entre os estados inicial e final da mistura de-
pende da entalpia do vapor de água injetada ( )hv . Então, temos diferentes tipos de processo de umidificação.
UNIDADE 3
83
04. EXEMPLO 
Em um processo de umidificação com aumento da temperatura, será inserido um vapor superaquecido com 
temperatura de 105 °C, cuja finalidade é obter o ar com umidade relativa igual a 70%. Considere que o fluxo 
de ar úmido que atravessa o umidificador apresenta uma vazão mássica de 0,1 kg/s, TBS de 25 °C e umidade 
relativa de 20%. Qual é a temperatura de saída do ar úmido? O sistema funciona à pressão de 0,1 MPa.
1° passo: identificar qual é o valor da entalpia do vapor superaquecido. Lembre-se que estas pro-
priedades são encontradas, facilmente, em tabelas disponíveis na literatura. Para o nosso exemplo, 
usamos a Tabela A-6 do livro Termodinâmica, de Çengel e Boles (2006). 
Fazendo uma interpolação, obtemos o valor de: 
h kJ
kgv
= 2683 80,
2° passo: identificar o ponto final do processo na carta psicrométrica. Agora que sabemos que h kJ
kgv
= 2683 80, 
podemos avaliar qual é a inclinação da reta que define o processo o qual estamos analisando. Use uma régua 
na escala angular do diagrama e trace essa reta entre o ponto inicial, o qual podemos identificar com as 
propriedades (T CBS � �25 e f = 20% ), e o ponto final, que se encontra em cima da linha de umidade 
relativa = 70%. Ao terminar este passo, você obterá um resultado próximo ao da Figura 12.
Descrição da Imagem: a figura mostra uma ilustração do processo de umidificação descrito no Exemplo 4. A partir do desenho, é 
possível encontrar os pontos inicial e final do processo, facilitando a identificação das propriedades do sistema.
Figura 12 - Carta psicrométrica do Exemplo 4 / Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019,p. 81).
25 TBS
ω
ω2
ω1
= hν = 2683,8 kJ/kgΔh
Δω Φ 2
 = 
20
%
Φ 2
 = 
70
%
2
1
UNICESUMAR
84
3° passo: identificar qual é a temperatura de bulbo seco do ponto 2. Basta traçar uma linha vertical 
do ponto 2 até o eixo x do diagrama. Dessa forma, temos que a T CBS  26 5, ° . Este passo a passo 
também fornece todas as outras propriedades termodinâmicas do ponto final do processo analisado, 
mas é importante lembrar que a análise gráfica não fornece um resultado tão preciso quanto a análise 
analítica, entretanto este tipo de análise é mais prático e rápido e, se feito de maneira correta, fornece 
valores bastante aproximados.
4. Desumidificação química do ar úmido: neste processo, temos que o vapor de água é ab-
sorvido ou adsorvido por um material higroscópico. Caso o processo seja adiabático, ocorrerá 
sobre uma linha de entalpia constante, a qual é representada pela reta OD
� ���
da Figura 10. Isso 
significa que a umidade relativa do ar diminui, enquanto a temperatura de bulbo seco aumen-
ta. Para obter um processo de desumidificação sem alteração da temperatura de bulbo seco, 
é necessário fazer a combinação entre os processos de resfriamento com desumidificação do 
ar OF
� ���
e aquecimento sensível OC
� ���
, ou seja, deve-se passar o fluxo de ar em uma serpentina 
com temperatura inferior ao ponto de orvalho, depois, aquecer esse fluxo de ar pela passagem 
através de uma serpentina quente.
5. Mistura de duas correntes de ar úmido
Descrição da Imagem: a figura mostra um esquema de um sistema que faz a mistura de duas correntes de ar úmido (lado esquerdo). 
Simplificação da carta psicrométrica para o sistema analisado (lado esquerdo).
Figura 13 - Mistura de duas correntes de ar úmido / Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 81).
T
W
1
3
2
ma1
.
ma2
.
ma1 + ma2
..
T
2
3
1
 Como descrito por Stoecker e Jones (1985), outro processo muito comum nos sistemas de refrigeração 
e condicionamento de ar é a mistura de duas correntes de ar úmido com condições iniciais distintas, 
processo que pode ser visto na Figura 13. Na análise desse processo, faz-se o uso das equações de 
conservação de energia e conservação da massa. Portanto, obtemos: 
  m h m h m ha a a1 2 31 2 3� �
UNIDADE 3
85
Isolando a entalpia do ponto 3 e considerando que o fluxo mássico do ponto 3 é a soma do fluxo 
mássico dos pontos 1 e 2, temos: 
h
m h m h
m m
a a
a a
3
1 21 2
1 2
�
�
�
 
 
Com isso, verificamos que a entalpia da mistura das duas correntes de ar é uma média ponderada das 
entalpias dos estados 1 e 2. Tal aspecto possibilita que identifiquemos o ponto da mistura na carta 
psicrométrica, como é demonstrado na Figura 1, tornando mais prática a identificação das outras 
propriedades termodinâmicas deste estado. 
05. EXEMPLO 
Uma corrente de ar úmido com m kg ar seco sa1 0 25= , / ,T CBS � �15 e f = 50% é misturada a 
uma segunda corrente de ar úmido, com as características: m kg ar seco sa2 1= / ,T CBS � �30 e 
f = 70% , e a pressão de trabalho é de 1 atm. Identifique as temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido 
bem como a umidade relativa da mistura resultante.
1° passo: use a carta psicrométrica para identificar as propriedades termodinâmicas de cada 
corrente de ar úmido. Lembre-se que a carta psicrométrica deve estar definida para pressão de 1 
atm = 101,325 kPa.
h kJ
kg
h kJ
kgar seco ar seco
1 228 4 78 2= =, ,
2° passo: use as entalpias encontradas, anteriormente, e os fluxos mássicos dados no enunciado, para 
identificar qual é a entalpia do estado da mistura.
h
m h m h
m m
h
kg
s
kJ
kg
a a
a a
3
1 2
3
1 2
1 2
0 25 28 4 1
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
� �
 
 
, , kkg
s
kJ
kg
kg
s
kg
s
h kJ
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
78 2
0 25 1
68 33
,
,
,
kkg
�
�
�
�
�
�
2° passo: use a carta psicrométrica, novamente, para identificar as demais propriedades do estado 3. 
Trace uma reta entre os pontos dos estados 1 e 2, depois, marque um novo ponto na linha de entalpia, 
aproximadamente, igual a 68,3.
UNICESUMAR
86
4° passo: identificando as propriedades termodinâmicas no enunciado do exemplo. Vale ressaltar que 
os valores encontrados são aproximações, pois a carta psicrométrica utilizada possui uma escala com 
pequena resolução. Os dados encontrados são:
T C T CBS BU� � � � �27 23 1 72, %f
Agora, veremos o Exemplo 6, este que foi descrito por Simões-Moreira e Neto (2019). Nele, usaremos 
os conceitos dos processos psicrométricos estudados, anteriormente, para analisar uma simples ins-
talação de ar-condicionado. 
Na Figura 16, temos o diagrama do sistema de condicionamento de ar que estudaremos. Considere 
que as perdas de calor nas tubulações são desprezíveis. Na tabela seguinte, são listados todos os dados 
conhecidos do sistema:
Descrição da Imagem: a figura apresenta a carta psicrométrica da Figura 1. Nela, 
foram adicionados os pontos que representam as fases descritas no enunciado do 
Exemplo 5, facilitando a identificação das características dos sistemas.
Figura 14 - Carta psicrométrica do Exemplo 5 (veja o QRCode) 
Fonte: adaptada de Çengel e Boles (2006).
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14330
UNIDADE 3
87
Dado/Descrição/Equipamento Símbolo Valor/Unidade
Condicionamento do ar
Fluxo de calor trocado Q 40 kW
Temperatura de bulbo seco (saída) TBS 15 °C
Potência do ventilador Wv 1 kW
Fluxo mássico do ar seco
mar 0,25 kg ar seco/s
Fluxo mássico do ar de retorno
mr 1,0 kg ar seco/s
Temperaturas do ambiente
Bulbo seco TBS 25 °C
Bulbo úmido TBU 19 °C
Temperaturas do ar externo
Bulbo seco TBS 34 °C
Bulbo úmido TBU 29 °C
Pressão barométrica P 92,6 kPa
Tabela 1 - Propriedades do sistema / Fonte: adaptada de Simões-Moreira e Neto (2019). 
1 2
Condicionador
de ar
3
4
Potência
do ventilador
Ambiente
5
5
5
me
.
mL
.
mr
.
Q
.
QR
.
ms = me
. .
Descrição da Imagem: a figura mostra um diagrama onde são demonstrados os equipamentos e os principais pontos do sistema 
em questão. 
Figura 15 - Diagrama do sistema / Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 83). 
UNICESUMAR
88
Para melhor compreensão do sistema, este será subdividido em processos elementares. Dessa forma, 
começaremos a tratar do estado 2, afinal, conhecemos os valores das temperaturas e as vazões do ar 
externo e do ar de retorno.
Com a análise do ponto 2, será possível identificar quais são as propriedades do fluxo de ar total condi-
cionado. Veja que os estados 1 (ar externo) e 5 (ar de retorno do ambiente) são conhecidos e que o processo 
no ponto 2 é a mistura de duas correntes de ar úmido. Tal processo foi bem detalhado no tópico passado. 
Fazendo o uso dos valores das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, é possível identificar quais 
são os respectivos pontos que representam cada estado do ar em uma carta psicrométrica. Com base 
nos valores fornecidos por esses pontos, identificaremos o valor da entalpia ou da umidade relativa 
do ponto da mistura. 
Para obter os valores da umidade absoluta, use a equação:


m
m
e
r
�
�
�
w w
w w
2 5
1 2
onde: 
me = representa o fluxo de ar admitido na entrada;
 mr = o fluxo de ar de retorno;
 w = a umidade absoluta dos respectivos pontos. 
Como queremos encontrar o valor da umidade absoluta do estado 2, basta isolar w2 na equação 
anterior, então, temos:
w w w2 5 1� �
�
�
�
�
�
�
�

 


m
m m
m
m
r
e r
e
r
Substituindo os valores tabelados referentes às vazões mássicas e aos valores da umidade absoluta do 
ar, onde: w1 0 0260= ,
kg
kg
v
ar
 e w5 0 0127= ,
kg
kg
v
ar
, os quais foram identificados por meio da carta 
psicrométrica. Assim:
w2
1
1 25
0 0127 0 0260 0 25
1
0 0154� ��
�
�
�
�
� �,
, , , , kg
kg
v
ar
Usando a carta psicrométrica, novamente, e traçando uma reta entre os pontos que representam os 
estados 1 e 5, basta identificar um terceiro ponto, nesta mesma reta, que tenha umidade absoluta de 
w2 0 0154= ,
kg
kg
v
ar
. Tal processo foi demonstrado na Figura16 e possibilitou encontrar os demais 
valores das propriedades psicrométricas desse estado. Portanto, temos:
T C h kJ kgBS ar o2 26 6 66 1 642 2� � � �, , / %sec f
UNIDADE 3
89
TBS 25 34
5
ω1
ω2
ω5
TBU
1 = 39
TBU
5 = 19
2
1
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação da carta psicrométrica que ilustra o sistema idealizado pelo Exemplo 6.
Figura 16 - Carta psicrométrica simplificada do Exemplo 6 (parte 1) / Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 85).
Neste momento, identificamos as propriedades psicrométricas do ar, após deixar o aparelho de condi-
cionamento de ar, o qual é representado pelo ponto 3, em nosso diagrama (trata-se de um processo de 
resfriamento e desumidificação). Como visto anteriormente, para identificar a entalpia em um processo 
desse, utilizaremos a equação, a seguir, a qual foi reescrita considerando os pontos do diagrama usado:
h Q
m
h h
total
L3 2 3 2� � � � �


( )w w
 onde:
    m m m mtotal � � � �2 1 5 1,25 kg de ar seco/s e que o produto da entalpia da água conden-
sada ( )hL pela diferença entre as umidades absolutas ( )w w3 2− é desprezível. Assim, substituindo os 
valores conhecidos, temos que:
h kJ
kgar o
3
40
1 25
66 1 34 1� � � �
,
, ,
sec
Como também conhecemos o valor da temperatura de bulbo seco do ponto 3, valor tabelado, inicial-
mente, no enunciado do problema, T CBS3 15� � . Com base nestes dois dados, há a chance de identi-
ficar o ponto na carta psicrométrica que representa o estado 3. Com isso, identificamos o valor da 
umidade absoluta w2 0 0075= ,
kg
kg
v
ar
. 
UNICESUMAR
90
A Figura 17, por sua vez, ilustra este procedimento.
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação da carta psicrométrica que ilustra 
o processo de resfriamento e desumidificação do Exemplo 6. 
Figura 17 - Carta psicrométrica simplificada do Exemplo 6 (parte 2) 
Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 85).
ω
h
3 = 36,1 34,1
3
15 TBS
2
A partir de agora, determinaremos o estado 4, este que representa o ar 
de insuflamento. Neste estágio, o ar sofre, apenas, aquecimento sensí-
vel, em virtude da potência de ventilação entre os estados 3 e 4. Para 
encontrar a entalpia desse ponto, use a equação:
h P
m
hventilador
total
4 3� �

Substituindo os respectivos valores, temos que h
kJ
kgar o
4 34 9= ,
sec
 
e que, por se tratar de um aquecimento sensível, não temos variação da 
umidade do ar, então w w3 4 0 0075= = ,
kg
kg
v
ar
. 
A Figura 18 representa a identificação desse ponto 4 na carta psi-
crométrica, enquanto que, na Figura 19, temos a ilustração de todos os 
processos que compõem o sistema de condicionamento de ar estudado.
UNIDADE 3
91
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação da carta psicrométrica que 
ilustra o processo de insuflamento de ar do Exemplo 6.
Figura 18 - Carta psicrométrica simplificada do Exemplo 6 (parte 3) 
Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 86).
Descrição da Imagem: a figura mostra uma simplificação da carta psicrométrica que 
ilustra o processo analisado no Exemplo 6.
Figura 19 - Carta psicrométrica simplificada do Exemplo 6 (parte final)
Fonte: Simões-Moreira e Neto (2019, p. 86).
3
4
ω3 = ω4 = 0,08307
TBS
-10 10 20 30 400
15 15,8
TBS
25 26,6 34
0
0,0075
0,0126
0,01
0,02
0,0154
0,0260
0,03
0,04
ω
4
3
5
2
1P = 92,6 kPa
Olá, aluno(a). Vamos para mais um 
podcast? Te espero lá!
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9833
92
1. Use uma carta psicrométrica para analisar uma amostra de ar que apresenta uma temperatura 
de bulbo seco T CBS � �30 e umidade relativa f = 70% à pressão de 101,325 kPa. Determine 
quais são os valores das seguintes propriedades termodinâmicas: temperatura de bulbo úmido 
TBU ; entalpia específica h ; umidade absoluta w ; volume específico v .
2. Duas correntes de ar úmido são misturadas, adiabaticamente. As correntes de ar apresentam 
as seguintes propriedades termodinâmicas: 
T C
T C
T C P kPa
BS
BS
BS
,
,
,
%
%
,
1 1
2 2
3
15 60
30 60
25 101 325
� � �
� � �
� � �
f
f
Com o auxílio de uma carta psicrométrica, avalie as condições da corrente de ar no estado 
final. Para isso, identifique quais são os valores aproximados das seguintes propriedades: 
umidade relativa; umidade absoluta; temperatura de bulbo úmido; temperatura do ponto de 
orvalho e entalpia específica.
3. Qual é o módulo da capacidade de transferência térmica de uma serpentina de resfriamento e 
desumidifição que está sujeita a um fluxo de ar de 7200 3m h/ ? Considere que o ar na entrada 
apresenta T CBS ,1 30� � e f1 40= % , enquanto que, na saída T CBS ,2 15� � e f2 30= % , 
este sistema funciona à pressão de 101,325 kPa.
4
Nesta unidade, caro(a) aluno(a), você verá, de forma mais detalhada, 
as principais causas que proporcionam o aumento da carga térmica 
de um ambiente e, aprenderá, também, nesta unidade, a calcular as 
contribuições, com o objetivo de identificar qual é a carga térmica 
total do ambiente a ser climatizado.
Cálculo da Carga 
Térmica 
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
94
Quando um(a) projetista está dimensionando um sistema de ar-condicionado, é necessário que ele(a) 
consiga identificar os principais fatores que estão contribuindo para a carga térmica daquele ambiente, 
pois, com base em tal análise, é possível sugerir soluções simples que possam minimizar a carga térmica 
desse ambiente. Tais soluções resultam em um menor sistema de refrigeração, minimizando o custo de 
implementação e manutenção do sistema de refrigeração. 
Em nosso dia a dia, nos deparamos, frequentemente, com este tipo solução. Você sabe citar algumas? 
Para minimizar a carga térmica de um ambiente, existem diversas soluções, porém a mais fácil de ser 
identificada é a utilização de janelas duplas ou triplas em edifícios, substituindo as janelas convencionais. 
Tal substituição é feita porque essas janelas apresentam menos condução de calor. 
Outra solução bastante empregada são as cortinas de ar, as quais não minimizam, diretamente, a car-
ga térmica do local, mas minimizam o contato entre o ar interno (ar climatizado) de uma loja ou de um 
escritório e o ar externo, proporcionado que o ar interno fique em temperatura amena, por mais tempo.
Nesta unidade, veremos que existem diversos fatores ao aumento da carga térmica de dado local, mas, 
primeiro, devemos fazer um pequeno experimento mental, para verificarmos como podem existir diversas 
variáveis em um sistema térmico. 
Imagine que você esteja em um parque e que o dia se encontre bastante ensolarado. A fim de não sentir, 
de forma desacerbada, calor, você pode escolher uma camiseta branca, pois, de acordo com o conhecimento 
popular, é a melhor opção de cor de vestuário para um dia assim, uma vez que o branco reflete a maior parte 
da luz do sol. Na sua visão, a cor desta roupa é o único fator relevante à sua escolha? 
É obvio que a cor é um fator fundamental, mas não é o único fator relevante: o material que compõe a 
roupa e o formato dela são fatores bastante consideráveis. Alguns estudos mostram que, nem sempre, a cor 
branca será a mais benéfica, uma vez que o corpo também gera calor, portanto, um material nesta cor difi-
culta a sua absorção, como se isolasse o corpo do meio externo, dificultando a rejeição de calor para o meio. 
UNIDADE 4
95
Carga térmica é a quantidade de calor sensível e latente que deve ser retirado ou atribuído ao ambien-
te, com a finalidade de proporcionar as condições desejadas de temperatura e umidade relativa. Esta 
característica é, geralmente, expressa em BTU/h ou kcal/h. Os ganhos de calor podem ser provenientes 
de fontes externas ao espaço condicionado e dele próprio. De acordo com Creder (2004), as principais 
fontes de calor são:
• Condução.
• Insolação.
• Dutos.
• Infiltração.
• Ventilação.
• Pessoas.
• Equipamentos. 
Silva (2019) ressalta a importância de estabelecer, primeiro, as condições de projeto: tipo de ocupação, 
taxa de renovação do ar, nível de ruido aceitável, temperatura interna,umidade relativa, entre outros, 
para, posteriormente, fazer a estimativa da carga térmica do local. Cada projeto exige uma análise de-
talhada de tais condições, de forma que sejam definidas as características de temperatura, velocidade 
do ar, grau de pureza e umidade relativa. Estas são variáveis, de modo geral, controladas em um sistema 
de condicionamento de ar.
Cálculo da Carga Térmica 
UNICESUMAR
96
A fim de demonstrar como as condições de temperatura e umidade relativa sofrem bastante variação, 
apresentamos as tabelas, a seguir. A Tabela 1 demonstra as temperaturas de bulbo seco e úmido de 
diversas capitais brasileiras, no período do verão.
Cidade (estado) T CBS ( )° T CBU ( )°
Aracaju (SE) 32 24
Belo Horizonte (MG) 31 24
Brasília (DF) 36 27
Campo Grande (MS) 34 26
Cuiabá (MT) 32 26
Curitiba (PR) 30 23,5
Fortaleza (CE) 32 27
Florianópolis 32 26
Goiânia (GO) 30 23,5
João Pessoa (PB) 33 28
Manaus (AM) 34 28,5
Porto Alegre (RS) 34 26
Rio de Janeiro (RJ) 32 23,5
Salvador (BA) 33 28
São Paulo (SP) 33 26
Tabela 1 - Condições externas para o verão (°C) / Fonte: Silva (2019, p. 231). 
A Tabela 2 expõe as condições de temperatura e umidade recomendadas de acordo com a finalidade 
dos ambientes.
Com o objetivo de identificar as condições de projetos adequadas, usa-
mos as normas brasileiras para climatização e refrigeração vigentes, 
disponíveis na ABNT. Elas apresentam informações detalhadas de tem-
peratura e umidade de diversas regiões do Brasil. 
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14331
UNIDADE 4
97
Finalidade Local
Recomendável Máxima
T CBS ( )° f (%) T CBS ( )° f (%)
Conforto Escritórios, hotéis, escolas, bancos e residências 23 a 25 40 a 60 26,5 65
Lojas de curto tem-
po de ocupação 
Barbearias, lojas, magazines 
e supermercados 24 a 26 40 a 60 27 65
Ambientes com 
grandes cargas de 
calor latente e/ou 
sensível 
Teatros, auditórios, templos, 
cinemas, bares, bibliotecas, 
lanchonetes, restaurantes e 
estúdios de TV
24 a 26 40 a 65 27 65
Tabela 2 - Condições de conforto para o verão (°C) / Fonte: Silva (2019, p. 232).
Nesta seção, serão detalhadas as principais fontes de calor descritas, anteriormente, e a forma de as calcular.
Carga de calor devido à condução
De acordo com Creder (2004), ao analisar qual é a transmissão de calor devido à condução, para o 
cálculo de carga térmica dos sistemas de ar-condicionado, usa-se um coeficiente global de transfe-
rência de calor, o qual é definido medindo a temperatura dos dois lados da superfície. A equação da 
condução de calor é escrita como:
Q AUD= (1)
onde:
Q = fluxo de calor em kcal h/ ;
A = área da superfície normal ao fluxo de calor em m2 ;
D = diferença de temperatura em °C ; 
U = coeficiente global de transmissão de calor kcal h m C/� � ��2 .
Como você já estudou, caro(a) aluno(a), quando são utilizados vários materiais nas paredes que 
separam os ambientes, é apropriado aplicar os conceitos de resistência térmica, pois, dessa forma, 
torna-se mais prático avaliar a influência que cada material impõe ao fluxo de calor. Lembre-se 
que a resistência térmica é o inverso das condutividades e condutâncias. Caso tenha se esquecido, 
te aconselho a revisitar a primeira unidade de nosso livro. 
Outro fator importante é que o conceito de resistência térmica é análogo à definição de resistência 
elétrica, com isso, podemos efetuar os cálculos das resistências térmicas em série e em paralelo, como 
fazemos em circuitos elétricos. 
UNICESUMAR
98
A fim de relembrar e compreender, um pouco mais, o conceito da condução de calor em paredes 
formadas por diferentes materiais, veja o Exemplo 1.
01. EXEMPLO 
Qual é o coeficiente global de transferência de calor de uma parede composta pelas seguintes camadas 
(Figura 1)? Considere que a temperatura do ar exterior é de 35 °C, enquanto que a temperatura do ar 
interior é de 15 °C.
Descrição da Imagem:a figura traz a ilustração de uma parede composta por três materiais distintos. Da direita para esquerda, há 
uma camada de concreto, sinalizada pelo número 1, depois, uma camada de tijolo furado, sinalizada pelo número 2, por último, uma 
camada de madeira, identificado pelo número 3. Na ilustração, há, também, no lado direito da representação da parede, três setas que 
apontam da direita para a esquerda em direção à parede, demonstrando a direção do fluxo do ar.
Figura 1 - Esquema de uma parede composta / Fonte: Creder (2004, p. 56).
D
ire
çã
o 
do
 �
ux
o 
de
 a
r
3 2 1
1. Concreto de 2 cm – k kcal h m C� � ��1 30, / ;
2. Tijolo furado – 10 cm - k kcal h m C0 35, / ;
3. Madeira (peroba) 2,54 cm – k kcal h m C0 20, / ;
4. Coeficiente de convecção do ar interno – h kcal h m C� � ��7 13 2, / ;
5. Coeficiente de convecção do ar externo – h kcal h m C� � ��29 3 2, /
UNIDADE 4
99
Resolução
Camada 1 – Concreto de 2 cm:
R
k1
L 0 02
1 30
0 015� � �,
,
,
Camada 2 – Tijolo furado espessura de 10 cm:
R L
k2
0 1
0 35
0 285= = =,
,
,
Camada 3 – Madeira espessura de 2,54 cm:
R L
k3
0 0254
0 20
0 127= = =,
,
,
Camada 4 – Ar interno (15 °C):
R
h4
1 1
7 13
0 14= = =
,
,
Camada 5 – Ar externo (35 °C):
R
h5
1 1
29 3
0 034= = =
,
,
Lembre-se que a resistência térmica total para o caso de paredes planas, em paralelo, é dada por:
R RT i
i
n
�
�
�
1
Dessa forma, temos que a resistência térmica total é o coeficiente global de transferência de calor:
RT = 0 601,
U
R
kcal h m C
T
� � � � ��
1 1
0 601
1 66 2
,
, /
Para avaliar qual é a carga térmica devido à condução de calor, basta utilizar a equação 1.1 e substituir 
o coeficiente global calculado no exemplo anterior, juntamente, com a diferença de temperatura entre 
os lados interno e externo da parede e a área dessa parede.
UNICESUMAR
100
Carga devida à insolação – Calor sensível
Na maioria dos casos, a insolação representa maior parcela de carga térmica nos projetos de ar-con-
dicionado. Em geral, ela ocorre por meio de radiação e convecção.
A transferência térmica proveniente da insolação depende das características físicas da superfície 
na qual a insolação está atuando, e a absorção dessa energia é, inversamente, proporcional ao brilho 
que a superfície refletora apresenta. Assim, temos a seguinte tabela, que demonstra o percentual de 
absorção de energia radiante em função da cor:
Calor refletido (%) Calor absorvido (%)
Alumínio polido 72 28
Vermelho-claro 37 63
Preto 6 94
Tabela 3 - Absorção de calor em função da cor / Fonte: Stoecker e Jones (1985, p. 112). 
É importante ressaltar que a carga térmica também depende dos seguintes fatores:
• Coordenadas geográficas do local (latitude).
• Inclinação dos raios do sol (depende da época do ano e da hora considerada).
• Tipo da construção.
• Cor e rugosidade da superfície.
• Refletância da superfície.
Insolação sobre superfícies transparentes
Como descrito por Silva (2019), grande parte da carga térmica de um ambiente é decorrente da 
radiação solar, a qual atinge a parede e, também, atravessa as superfícies transparentes (janelas, 
claraboias etc.). Para o caso de insolação sobre superfícies transparentes, o calor é quase, instanta-
neamente, absorvido pelo recinto, visto que o calor atravessa o vidro, atingindo os objetos inter-
nos que se aquecem e, depois, liberam calor para o meio, em forma de convecção, aumentando a 
temperatura interna do ambiente. 
Para reduzir o calor transmitido nessas superfícies, pode-se recorrer a alguns métodos, como 
a instalação de proteção solar (toldos, cortinas, persianas, entre outros) e a instalação de tipos 
especiais de vidros ao invés de vidros comuns. A instalação de vidros duplos costuma acarretar a 
diminuição da carga térmica devido à insolação de 10 a 20%, em vidros coloridos, essa redução 
pode chegar a até 65%.
No cálculo da transferência de calor devido à insolação em superfícies transparentes (vidros), se 
usa a equação:
UNIDADE 4
101
Q A FGCI FCR CSvidro � � � �max (1.2)
onde: 
A = a áreada superfície transparente em ( )m2 ;
FGCImax = o fator de ganho máximo de calor por insolação, em ( / )W m
2 . É determinado em 
virtude da latitude, da orientação da superfície, data e hora;
FCR = o fator de carga de resfriamento. Na maioria das estimativas de carga térmica, este termo é 
adotado como unitário (1,0);
CS = o coeficiente de sombreamento. 
A tabela, a seguir, apresenta alguns desses coeficientes.
Tipo de vidro Fator CS
Comum de 4 mm 1,00
Comum de 6 mm 0,94
60% de reflexão 0,80
30% de reflexão 0,62
Duplo 0,90
Tabela 4 - Coeficiente de sombreamento / Fonte: Silva (2019, p. 154).
Para calcular a transferência de calor total em uma superfície transparente, também é necessário con-
siderar a transmissão de calor por meio de condução. Dessa forma, temos:
Q U A T T A FGCI CSvidro e i� � � � � � �( ) max (1.3)
Na qual a primeira parcela da equação (1.3) representa a condução na superfície transparente, e U é 
o coeficiente global de transferência de calor.
Na Tabela 5, são especificados alguns desses valores.
Tipos de janelas de vidro
Coeficiente U
( / ) / ( )kcal h m C2 ����
�
�
Coeficiente U
W m C/ ( )2 ����
�
�
Janela de vidro comum (simples) 5,18 6,00
Janela de vidro duplo 3,13 3,63
Janela de vidro triplo 1,66 1,93
Tabela 5 - Coeficiente global de transferência de calor / Fonte: Silva (2019, p. 154). 
UNICESUMAR
102
02. EXEMPLO 
Qual a carga térmica que ingressa, à tarde, por uma janela de vidro comum de 4 mm de es-
pessura e área A m= 8 2 ? A temperatura externa é de 32 °C, a interna é de 25 °C. Considere 
FGCI W mmax /= 700
2 e CS = 0 5, .
Resolução
A fim de calcular a carga térmica total desta situação, basta aplicar a equação 1.3 e substituir os respectivos 
valores. Lembre-se que o coeficiente global de transferência de calor por condução é encontrado na Tabela 5.


Q U A T T A FGCI CS
Q W m C m
vidro e i
vidro
� � � � � � �
� �� � �
( )
( / ) ( ) (
max
6 82 2 332 25 8 700 0 5
336 2800
313
2 2� � � � �
� �
�
) ( ) ( / ) ,C m W m
Q W W
Q
vidro
vidro

 66W
Como você pode notar, 89% da carga térmica total é proveniente da insolação solar transmitida pelo 
vidro. Isso demonstra como é importante considerar, em seus cálculos de carga térmica, esta forma 
de transferência de calor.
Insolação sobre superfícies opacas
A energia proveniente dos raios solares também é transmitida por meio de paredes, telhados e lajes, 
fenômeno que ocorre pela condução térmica. Para avaliar esta transferência, considera-se a hora de 
maior fluxo térmico. O cálculo da carga térmica em superfícies opacas é dado pela seguinte equação:
Q U A R FGCI T TS ar e iopca � � � � � � �� �a ) ( ) (1.4)
onde:
A = a área da superfície transparente, em ( )m2 ; 
U = o coeficiente global de calor das superfícies ( / )W m C2 �� ;
FGCI = o fator de ganho de calor por insolação, em ( / )W m2 ;
 Rar = a resistência de passagem de calor por convecção, que é da ordem de 0,04 para aplicações 
comuns;
a= a absortividade da superfície externa. Normalmente, esta grandeza varia de 0,2 a 0,8. 
UNIDADE 4
103
03. EXEMPLO 
Calcule a carga térmica que atravessa o sistema demonstrado na Figura 2.
Descrição da Imagem:a figura traz a figura apresenta as diferentes camadas de um telhado convencional. De cima para baixo, estão: 
a telha, depois, uma camada de concreto, embaixo do concreto, há um bolsão de ar e, por último, uma simples camada de gesso. Na 
ilustração, há, também, três setas enfileiradas que apontam para baixo, demonstrando o fluxo de calor.
Figura 2 - Ilustração do telhado convencional / Fonte: Silva (2019, p. 157).
FLUXO DE CALOR
TELHA
CONCRETO
AR
GESSO
Considere que o telhado possui uma área A m=100 2 ; é composto por uma camada de telhas 
cerâmicas com espessura L cm1 1 5= , e condutância C W m C1
20 85� ��, ( / ) ; uma camada de 
laje de concreto de espessura L cm2 12= e condutância C W m C2
21 75� ��, ( / ) ; um espaço de ar 
com 50cm e uma camada de gesso de espessura L cm3 2= e condutância C W m C3
20 35� ��, ( / )
. Considere o FGCI W m= 870 2( / ) ; a temperatura externa T Ce � �32 e a temperatura interna 
T Ci � �25 . As resistências térmicas do ar são: sobre o telhado, R m C We � ����
�
�0 04
2, ( ) / ; ar confi-
nado R m C Wc � ����
�
�0 21
2, ( ) / e, sobre o gesso, R m C Wi � ����
�
�0 17
2, ( ) / .
Resolução
Primeiro, é necessário calcular o coeficiente global de transferência de calor ( )U .
U R L
C
L
C
R L
C
R
U
e c i� � � � � �
�
�
�
�
�
�
� � �
�
1
1
2
2
3
3
1
0 04 0 015
0 85
0 12
1 75
, ,
,
,
,
�� � ��
��
�
��
�
��
�
�
�
�
�
�
�
0 21 0 02
0 35
0 17
1 775
1
2
, ,
,
,
,U W
m C
UNICESUMAR
104
Para identificar a carga térmica que atravessa o sistema analisado, basta substituir os respectivos 
valores na equação 1.4. Dessa forma, temos:
Q WSopca � � � � � � �1 775 100 0 2 0 04 870 32 25 2 478, (( , , ) ( )) .
Carga devida aos dutos
De acordo com Creder (2004), o ar do ambiente retorna ao sistema de condicionamento de ar através 
da diferença de pressão proporcionada pelo ventilador. Este processo pode ocorrer de duas formas:
• Sob a forma de plenum, processo no qual é utilizado um ambiente para fazer o papel dos dutos 
de retorno. Em muitos projetos, usa-se o próprio recinto condicionado ou um corredor ou um 
teto rebaixado, entre outros.
• Por meio da utilização dos dutos de retorno.
Em qualquer um destes processos, é necessário avaliar qual é a contribuição de calor que eles trarão ao 
projeto, visto que este calor adicional também deve ser retirado do ambiente, através dos evaporadores. 
Mas esta tarefa não é tão simples, pois, para calcular a parcela de carga térmica devida aos dutos, é preciso 
dimensionar os dutos necessários e, a fim de que isso seja possível, se deve saber qual é a quantidade de 
ar insuflada no ambiente. Vale ressaltar que tal quantidade depende da carga térmica total do recinto.
Os projetistas, para solucionar este impasse, estimam o traçado e as dimensões dos dutos, com a 
finalidade de obter a quantidade de ar insuflada nos ambientes. Com estes dados em mãos, os projetistas 
analisam se a quantidade de ar insuflada supre a carga térmica total do ambiente. Caso este dado esteja 
dentro da margem de 10% de erro, não é necessário refazer o cálculo da carga térmica.
Descrição da Imagem:a figura traz uma simples ilustração 
de um duto retangular, o qual apresenta um comprimento 
C, uma largura L e uma altura h.
Figura 3 - Duto retangular / Fonte: Creder (2004, p. 48).
A carga térmica devida aos dutos é descrita 
pela equação:
Q A U TDuto � � �� (1.5)
A = área lateral externa do duto;
U = coeficiente global de transferência de ca-
lor (consulte a Tabela 6);
∆T = variação de temperatura entre o ar in-
terno do duto e o ar externo.
Para entendermos, um pouco melhor, como é 
feito o cálculo da área externo do duto, veja a 
figura, a seguir. 
h
L
C
UNIDADE 4
105
Como podemos ver, a área externa de duto retangular é obtida com a soma das quatro áreas das chapas 
externas. Portanto, temos:
A LC hC� �2 2 (1.6)
Como descrito por Creder (2004), segue alguns dos coeficientes globais de calor dos dutos mais utili-
zados na construção civil. É importante ressaltar que estes valores são apropriados para uso conceitual, 
pois, em caso de projeto, são empregadas as normas brasileiras vigentes bem como os dados forneci-
dos pelos próprios fabricantes, tendo em vista que o coeficiente de calor costuma sofrer expressivas 
alterações devido à composição do duto e o seu isolamento.
Composição de duto U Kcal h m C( / )� ��2
Chapa metálica, não isolada 5,76
Isolada com ½ polegada 1,86
Isolada com 1 polegada 1,07
Isolada com 1 ½ polegada 0,73
Isolada com 2 polegadas 0,59
Tabela 6 - Coeficientes globais de acordo com a composição dos dutos / Fonte: Creder (2004, p. 52).
Com o objetivo de oferecer melhor compreensão sobre o assunto abordado, veja o exemplo, a seguir. 
04. EXEMPLO 
Calcule a carga térmicadevido a um duto de retorno que possui comprimento C m= 30 , dimensões 
L cm= 60 e h cm= 45 , e isolamento de isopor com espessura de 1 polegada ( , )2 54cm . Considere que o 
ar externo ao duto está na temperatura 32 °C, enquanto o ar interno encontra-se na temperatura 25 °C.
Qual é o percentual de redução de transferência térmica que o isolamento proporciona?
Resolução 
1º passo: calcule a respectiva área lateral externa do duto. Use a equação 1.6, como temos todas as 
grandezas necessárias, basta substitui-las na fórmula.
A LC hC
A
A m
� �
� � � � � �
�
2 2
2 0 6 30 2 0 45 30
63 2
( , ) ( , )
2º passo: calcule a transferência de calor devido ao duto de retorno com isolamento térmico. Use a 
equação 1.5 e o valor do coeficiente global descrito na Tabela 6.
UNICESUMAR
106



Q A U T
Q m Kcal h m C C
Q
D
D
D
iso
iso
is
� � ��
� � � �� � � �63 1 07 32 252 2, ( / ) ( )
oo
Kcal h� 471 87, ( / )
3º passo: calcule a transferência de calor devido ao duto de mesmas dimensões, sem a utilização do 
isolamento térmico.



Q A U T
Q m Kcal h m C C
Q
D
D
D
� � ��
� � � �� � � �
�
63 5 76 32 25
2540 16
2 2, ( / ) ( )
, (( / )Kcal h
4º passo: avalie o percentual de redução devido ao isolamento térmico. 
 

Q Q
Q
D D
D
iso
iso
�
�
�
� �
2540 16 471 87
2540 16
0 8142 81 4, ,
,
, , %
Dessa forma, concluímos que o isolamento térmico proporciona, aproximadamente, 81,4% de redução 
da carga térmica devido ao duto de retorno. Vale ressaltar que, caso esse duto esteja apoiado a uma 
parede ou laje, a área considerada para o cálculo da carga térmica fica reduzida às áreas que têm contato 
direto com o ar externo ao duto.
Carga térmica devido a infiltração e ventilação
A inserção de ar externo no ambiente condicionado afeta tanto a temperatura do ar quanto a umidade. 
Por esta razão, é preciso estimar a energia que penetra o recinto devido à renovação de ar e à infiltração. 
No que diz respeito à infiltração, ela é definida como a penetração de ar não controlada no recinto, 
provocada, principalmente, pelo empuxo resultante da diferença de temperatura entre o ar exterior e 
interior, afinal, o ar infiltrado adentra o recinto através das frestas nas portas, janelas ou outras aberturas. 
De acordo com Creder (2004), tais características impossibilitam que essa carga térmica seja calculada 
com tanta precisão, porém existem dois métodos que permitem fazer uma estimativa, as quais recebem 
os respectivos nomes: método da troca de ar e o método das frestas. 
O método da troca de ar supõe uma taxa de troca de ar, por hora, dos ambientes analisados, em 
função da quantidade de janelas. O resultado destas considerações está descrito na tabela, a seguir. 
Janelas existentes Trocas por hora
Nenhuma janela ou porta para o exterior 0,75
Janelas e portas em 1 parede 1
UNIDADE 4
107
Janelas existentes Trocas por hora
Janelas e portas em 2 paredes 1,5
Janelas e portas em 3 paredes 2
Lojas 2
Tabela 7 - Troca de ar por hora dos ambientes condicionados / Fonte: Creder (2004, p. 55). 
Trocas por hora significam a quantidade de vezes que todo o ar contido no ambiente analisado foi renovado 
dentro de 1 hora. Esta renovação faz com que o calor do ar exterior aumente a carga térmica do recinto. 
Para calcular o calor sensível que o ambiente recebe devido à infiltração, utiliza-se a equação:

Q mc t tinf ( )� � � (1.7)
onde:
Qinf = a carga térmica devido à infiltração ( / )kcal h ;
m = fluxo mássico de ar em ( / )kg h ;
c = calor específico em ( / )kcal kg C�� ;
� �t temperatura do ar externo;
t = temperatura do ar interno, ambas em ( )°C .
Considerando que Q = vazão de ar em ( / )m h3 e que 1 kg de ar, em condições normais, ocu-
pa um volume de 0 833 3, m e, substituindo o calor específico do ar por seu respectivo valor de 
0 24, ( / )kcal kg C�� , reescreveremos a equação 1.7 como:
Q Q t te iinf , , ( )� � �1 2 0 24 (1.8)
Agora, você verá algumas fontes de geração interna de calor. Como descrito no trabalho de Stoecker 
e Jones (1985), as principais causas são: iluminação artificial (luzes), ocupantes e equipamentos de 
operação interna. Primeiro, trataremos da carga térmica devido às pessoas, um importante fator 
quando estamos tratando de projetos de edifícios comerciais.
Carga térmica devido às pessoas 
Com base no trabalho de Silva (2019), vemos que a carga térmica devido às pessoas proporciona uma 
das maiores parcelas de carga térmica interna de projeto e que, dependendo do tipo de empreendimento, 
essa carga é, ainda mais, significativa. Projetos os quais têm essa fonte como principal responsável de 
carga térmica são os auditórios, teatros e cinemas.
É importante ressaltar que as pessoas proporcionam aumento de calor na forma sensível e latente. A 
quantidade depende do nível da atividade destes indivíduos e esses valores podem ser obtidos na NBR 
16.401-1 (ABNT, 2008). 
UNICESUMAR
108
A Tabela 8 demonstra alguns dos dados simplificados que estão descritos na Tabela C.1 da NBR citada.
Nível de atividade Local Calor total (W)
Calor sensível 
(W)
Calor latente 
(W)
Sentado
Escritórios, hotéis 
apartamentos, 
restaurantes
115 70 35
Parado em pé, trabalho 
moderado, caminhando
Loja de varejo ou de 
departamentos 130 75 55
Trabalho sedentário Restaurantes 160 80 80
Trabalho leve em 
bancada Fábrica 295 110 185
Trabalho pesado Fábrica 425 170 255
Praticando esportes Academia, ginásio 525 210 315
Tabela 8 - Calor liberado por pessoa de acordo com a atividade [W] / Fonte: adaptada de ABNT (2008). 
Agora, para saber qual é a quantidade total de pessoas por m² de acordo com o local projetado, devemos 
recorrer a tabelas que demonstram a densidade de pessoas por m². 
A Tabela 9 traz estas informações, de forma simples e direta.
Local Taxa de ocupação média (m²/pessoa)
Bancos – recintos públicos 4
Lojas com pouco movimento 5
Lojas com muito movimento 2,5
Escritórios em geral 6
Restaurantes 1,4
Museus e bibliotecas 5,5
Teatros e cinemas 0,75
Tabela 9 - Taxa de ocupação de alguns ambientes convencionais / Fonte: Creder (2004, p. 59).
05. EXEMPLO 
Em um restaurante de 120m² com 15 funcionários, entre garçons, caixa e atendentes, qual é a carga 
térmica média devido às pessoas? Considere os dados das Tabelas 8 e 9.
Resolução
1° passo: calcular a quantidade de pessoas no local.
UNIDADE 4
109
N pessoa m m
N pessoas
pessoas
pessoas
� �
�
1
1 4
160
115
2 2
,
( / )
2° passo: calcular o calor total devido aos funcionários e clientes.



Q pessoas W pessoa
Q W
Q
func
func
cliente
� �
�
�
15 160
2400
115
( ) ( / )
( ppessoas W pessoa
Q W
Q Q Q
clente
total func cli
) ( / )�
�
� �
115
13225
  
eente
totalQ kW �16
Com isso, é possível identificar que a carga térmica devido às pessoas é por volta de 16 kW, mas vale 
lembrar que, para o cálculo da carga térmica total do ambiente analisado, devemos considerar todas 
as outras fontes de carga térmica estudadas e outras que estão por vir. Por exemplo, aquelas devido à 
iluminação e aos equipamentos. 
Carga devido à iluminação 
De acordo com Creder (2004), o calor cedido por lâmpadas incandescentes ou fluorescentes não é afetado pela 
temperatura do ambiente, então, para identificar a carga térmica devido a estes equipamentos, é necessário 
conhecer a potência das lâmpadas. Somente, no caso de lâmpadas fluorescentes, as quais têm reator dentro 
do ambiente condicionado, deve-se acrescentar um fator de, pelo menos, 20% na potência de iluminação.
Silva (2019) descreve que, para casos cujo(a) projetista não possui os dados de potência da ilumina-
ção, é recomendável o uso da NBR 16.401-1 (ABNT, 2008). Ela dispõe da Tabela C.2, a qual descreve 
a potência dissipada em W/m², de acordo com o tipo da iluminação, o local e o nível de iluminação. 
A Tabela 10, por sua vez, traz alguns dados da NBR citada.
Local Tipo de iluminação Nível de iluminação (Lux)
Potência dissipada 
(W/m²)
Lojas
Fluorescente 
75017
Fluorescente compacta 23
Residências
Fluorescente
150
9
Incandescente 30
UNICESUMAR
110
Supermercados
Fluorescente
1000
21
Vapor metálico 30
Bibliotecas
Fluorescente 
500
16
Fluorescente compacta 28
Restaurantes 
Fluorescente compacta
150
13
Incandescente 41
Cinemas e teatros 
Fluorescente compacta
50
6
Vapor metálico 4
Tabela 10 - Taxas típicas de dissipação de calor devido à iluminação / Fonte: adaptada de ABNT (2008).
Carga térmica devido aos equipamentos
Como descrito por Silva (2019), o calor liberado por motores, máquinas e eletrodomésticos também 
são considerados independentes da temperatura do ambiente. Visando a identificar a influência destes 
objetos na carga térmica do recinto analisado, são usadas tabelas que descrevem os valores de dissipação 
média dos equipamentos presentes no cotidiano. Na NBR 16.401-1 (ABNT, 2008), desde a Tabela C.3 
até a C.10 são descritas taxas típicas de dissipação de calor de diversos tipos de equipamentos.
Quando não há o dado médio de algum equipamento que demonstra ter muita influência na 
carga térmica do local, são empregados os dados de consumo desse equipamento, juntamente, com a 
eficiência dele, afinal, a maior parte da energia que não é transformada em trabalho é transformada 
em energia térmica e dissipada no ambiente. Dessa maneira, é possível identificar a contribuição desse 
equipamento para a carga térmica local.
Em casos no qual queremos identificar a carga térmica devido a motores elétricos que estão loca-
lizados dentro do espaço condicionado ou do fluxo de ar, usamos a equação:
Q Pvent � �h
733 (1.9)
onde:
P = a potência do motor em ( )cv ;
h = a eficiência do motor do ventilador analisado (%) ;
Qvent ≈ a carga térmica proporcionado pelo equipamento ( )W ;
Para melhor compreensão de quando utilizar a equação 1.7, veja o exemplo, a seguir. 
06. EXEMPLO 
Um ventilador de insuflamento de ar do tipo centrífugo (este modelo fica localizado dentro da cor-
rente de ar) tem um motor de 10 cv, o qual dispõe de um rendimento de 89%. Qual é a contribuição 
de carga térmica, em kW , deste equipamento?
UNIDADE 4
111
Resolução
Substituindo os respectivos valores na equação 1.7, temos:
Q kWvent � � �
10
0 89
733 8 23
,
,
O valor calculado da carga térmica desse equipamento é muito próximo ao valor sugerido na Tabela 
C.7 contida na NBR 16.401-1 (ABNT, 2008). O valor sugerido a este mesmo tipo de equipamento 
é de 8 26, kW , isso demonstra a coerência em usar tanto os valores tabelados quanto os valores 
encontrados a partir da equação 1.7.
Livro: Princípios de Aquecimento, Ventilação e Condicionamento de Ar 
em Edificações
Autores: John W. Mitchell e James E. Braun
Editora: GEN
Sinopse: este livro é destinado a suprir as necessidades dos profis-
sionais do segmento de AVAC. A metodologia utilizada inicia-se pelo 
estudo do desempenho dos sistemas de AVAC segundo a termodinâ-
mica, a dinâmica dos fluidos e os princípios da transferência de calor. 
Estes conhecimentos permitem que os estudantes desenvolvam a habilidade de análise dos pro-
cessos e dispositivos desses sistemas, visando ao monitoramento do desempenho, dos custos 
e da eficiência.
Comentário: os capítulos 6 e 7 deste livro apresentam diversos conceitos sobre AVAC, como 
também trazem o aprofundamento da questão do conforto térmico. Esta obra é fundamental 
para os alunos que querem se aprimorar na área de condicionamento de ar.
Olá, aluno(a), tudo certo? Chegamos ao final de mais uma unidade. Veja, 
no QRCode, o que abordaremos neste podcast. Até mais! 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9834
112
1. Uma parede externa de um prédio de escritórios situado na cidade de Belo Horizonte-MG, 
tem 3 m de altura e 25 m de comprimento, é composta por tijolo furado com espessura de 
10 cm. Nessa parede, encontram-se 6 janelas simples com espessura de 4 mm e dimensões 
de 2,40 m x 1,20 m. Qual é a carga térmica total proveniente das contribuições de condução 
e insolação que atravessa essa parede? Defina essa carga térmica na unidade de kcal/h e 
considere que o coeficiente de sombreamento máximo dessa janela é 
FGCI kcal h mmax /� �� �650 2 e a condutividade térmica do tijolo, como 
k kcal
h m Ctijolo
�
� ��
�
�
�
�
�
�0 35 2, . Após encontrar a resposta, assinale a alternativa correta: 
a) 11950 kcal h/� � .
b) 512 50, /kcal h� � .
c) 12460 kcal h/� � .
d) 31730 kcal h/� � .
e) 18430 kcal h/� � .
2. Com a finalidade de diminuir a carga total que atravessa a parede do caso descrito na Questão 
1, um engenheiro propôs as seguintes soluções: 
1º substituições das janelas simples por janelas de vidro duplo com 30% de reflexão.
2º substituições das janelas simples por janelas de vidro triplo com um vidro comum de 6 mm.
3º adição de uma camada de isolante térmico de 50 mm e acabamento de 16 mm, conjunta-
mente, a substituição das janelas simples por janelas duplas com 60% de reflexão. Conside-
re o k
kcal
h m Ciso
�
� ��
�
�
�
�
�
�0 030, e k
kcal
h m Cgesso
�
� ��
�
�
�
�
�
�0 40, .
Qual dessas soluções apresenta o maior percentual de redução da carga térmica e qual é 
este valor, em %?
a) 1º solução, redução de 28,25%.
b) 3º solução, redução de 28,45%.
c) 2º solução, redução de 35,75%.
d) 1º solução, redução de 33,55%.
e) 3° solução, redução de 47,55%. 
113
3. Com base nos seus estudos e na NBR 16.401-1, calcule a carga térmica total máxima prove-
niente de pessoas, iluminação e equipamentos em uma central de relacionamento que possui 
180 m2 , conta com 40 funcionários (cada um tem o seu próprio computador) e apresenta uma 
iluminação com lâmpadas fluorescentes compactas cujo nível de iluminação é de 500 lux. 
Qual é o valor da carga térmica total desse ambiente, nas fontes analisadas em HP e BTU/h?
a) 30 50000hp e Btu h/ .
b) 21 25 50000, /hp e Btu h .
c) 21 25 85000, /hp e Btu h .
d) 32 75 83000, /hp e Btu h .
e) 18 95 48290, /hp e Btu h .
114
5
Nesta unidade e nas unidades seguintes, veremos, com mais deta-
lhes, os principais componentes que constituem os ciclos de refrige-
ração e condicionamento de ar que estudamos durante a segunda 
unidade. Este conhecimento é necessário para entendermos melhor 
o sistema de refrigeração como um todo e este processo também 
possibilitará que você consiga identificar cada componente, a sua 
função e as principais características de cada um.
Compressores
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
116
Como é possível ajustar a pressão do fluido refrigerante em um ciclo, pois, como já sabemos, a pressão e 
a temperatura de uma substância estão, intimamente, relacionadas com o estado físico dessa substância? 
Na Unidade 2, vimos que é necessário que o fluido refrigerante entre no evaporador com 
pressão, relativamente, alta. Este aumento de pressão é proporcionado pelo compressor, mas, você 
sabe como o compressor faz isso? 
Veremos, nesta unidade, que existem diferentes modelos de compressores e, como engenheiros, 
precisamos saber identificá-los e conhecer as suas características de funcionamento. Em relação à 
identificação destes equipamentos, nada melhor do que a prática e a vivência com tais dispositi-
vos, mas, por outro lado, para entender o funcionamento deles, devemos construir uma boa base 
teórica acerca do assunto, de maneira que você consiga entender quais são as características e a 
aplicabilidade desses equipamentos. 
Vamos fazer um simples experimento mental, para entendermos, detalhadamente, o conceito 
de pressão? Tal conceito é muito importante quando falamos de sistemas de refrigeração.
Imagine um balão esférico de diâmetro inicial igual a x, com certa quantidade de gás em seu 
interior. Considere que esse balão não possa ser rasgado e, quando apertado, o seu tamanho seja 
reduzido de maneira que a sua forma esférica se mantenha. Ao analisar este sistema, o que você 
acha que acontecerá com a pressão do gás? 
As partículas do gás do interior da esfera ficarão cada vez mais próximas umas das outras, 
proporcionando pressãointerna cada vez maior. Neste experimento, podemos entender como é 
possível aumentar a pressão de determinada substância, para isso, basta diminuir o volume de seu 
recipiente, sem diminuição da substância em questão. 
UNIDADE 5
117
Como descrito por Stoecker e Jones (1985), o compressor é o coração do ciclo de compressão a vapor, 
o qual foi um dos ciclos térmicos analisado durante a segunda unidade. Os principais modelos deste 
equipamento são: alternativo, centrifugo, scroll, rotativo e parafuso.
Estes equipamentos têm a finalidade de absorver o fluido refrigerante à baixa pressão e comprimi-lo 
em alta pressão e temperatura até o condensador. Em geral, este processo de compressão ocorre pela redu-
ção do volume do fluido refrigerante. Agora, veremos alguns modelos e as suas principais características.
De acordo com o trabalho de Silva (2019), o compressor alternativo recebe este nome devido ao 
movimento alternativo do pistão. Este consiste em um êmbolo movendo-se, alternadamente, no interior 
de um cilindro, com as válvulas de aspiração e descargas dispostas de maneira que permitam a compres-
são do fluido refrigerante. A Figura 1 apresenta o princípio de funcionamento: nela, é possível verificar 
que, quando o êmbolo desce, o gás refrigerante é aspirado pela válvula de admissão que, geralmente, se 
encontra no cabeçote do cilindro. Durante a compressão, as válvulas de admissão e descarga ficam fe-
chadas, após a razão de compressão ser atingida, a válvula de descarga se abre, e o fluido refrigerante em 
altas compressão e temperatura deixa a câmara de compressão (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração do ciclo de compressão de um compressor alternativo, da esquerda para a direita. A 
primeira etapa demonstra um êmbolo no final do percurso com as válvulas de admissão e descargas fechadas. A segunda etapa mostra que 
o êmbolo começa a descer, então, a válvula de admissão é aberta para que o gás refrigerante adentre a câmara de compressão. Na terceira 
etapa, a válvula de admissão é fechada e o êmbolo começa a subir, comprimindo o gás interno. Na quarta e última etapa, quando o gás atinge 
a razão de compressão necessária, a válvula de descarga é aberta, assim, o fluido refrigerante deixa a câmara em altas temperatura e pressão. 
Figura 1 - Esquema de funcionamento de compressor alternativo / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 23).
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), os compressores são especificados em três tipos, sendo 
eles: herméticos, semi-herméticos e abertos. No compressor hermético, na mesma carcaça, compõem-se 
o compressor, o motor elétrico, o estator, o rotor e os pistões, tornando-se importante destacar que as 
conexões elétricas do motor são as únicas passagens de entrada e saída. Vale ressaltar, também, que um 
recipiente hermético é aquele, firmemente, selado por alguma técnica de soldagem, de forma que nenhum 
gás (vapor) ou líquido possa penetrar ou escapar. Este tipo de compressor é, geralmente, utilizado em 
refrigeradores domésticos e condicionadores de ar de pequeno porte, com potências na ordem de 30 kW. 
UNICESUMAR
118
Existem similaridades entre os compressores semi-herméticos e compressores herméticos. A diferença 
presente em ambos é que, no semi-hermético, o cabeçote dos cilindros é removível, abrindo o acesso 
aos componentes, por exemplo, as válvulas e os pistões, caso necessitem de manutenção. Os compres-
sores do tipo aberto permitem a ligação com um motor externo, por meio de correias, onde um eixo 
de acionamento que atravessa a carcaça possibilita este ligamento.
Um compressor tem duas características de suma importância: são a capacidade de refrigeração e 
a sua potência. Estes atributos apresentam forte relação com as pressões de sucção e descarga e, como 
de costume, primeiro, efetuamos a análise de um compressor ideal, para que seja possível obter melhor 
entendimento dos efeitos das pressões, depois, comparamos com um compressor real (ALVAREZ, 2019).
A eficiência volumétrica hve é dada como:
hve
vazão que entra no compressor m s
taxa de deslocamento do com
=
( / )3
ppressor m s( / )3
 (1.1)
Virabrequim Câmaras do
silenciador de descarga
Biela
Pino do pistão
Pistão
Placa de válvulas
Válvula de
palheta da
sucção
Cabeçote
do cilindro
Suporte de
mola interno
Válvula de palheta
da descarga
Palhetas dos
ventilador
do motor
Tubo de sucção
Placa amortecedora
Terminais
Carcaça do
compressor
Cabos de
força motor
Tubo
resfriador de óleo
Nível de óleo
(Aproximado)
Divisor
Pescador de
óleo
Bobina de
partida do motor
Bobina principal
do motor
Isolamento
Carcaça do compressor
Estator
Rotor
Tubo de descarga
Mancal
principal do eixo
Câmara do
silenciador de sucção
Suporte de
mola interno
Costura soldada
Canaleta de óleo
Tudo de descarga
(Serpentina antivibração)
Contrapeso
Mancal �nal do eixo
Furos para
circulação de óleo
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um compressor hermético com corte, na lateral, possibilitando a identificação 
de seus componentes internos. 
Figura 2 - Compressor hermético / Fonte: Miller e Miller (2014, p. 36).
UNIDADE 5
119
Onde a taxa de deslocamento do compressor é o volume deslocado pelos pistões durante os percursos de 
admissão, em outras palavras, é o volume percorrido pelos êmbolos do ponto superior ao ponto inferior, 
durante o tempo de aspiração. Dessa forma, temos que a taxa de deslocamento pode ser dada como:
Taxa de deslocamento do compressor = Taxa de deslocamento do compressor N cilindros rotação Volum� �� �� � ee do cilindro� � (1.2)
Onde o N cilindros° refere-se à quantidade de pistões existentes no compressor, a rotação é dada 
por rotações por segundos. O volume do cilindro é definido com base no diâmetro e no deslocamento 
do êmbolo, especificações as quais são definidas pelos fabricantes.
O volume mínimo é quando o embolo se encontra na posição mais próxima às válvulas e, tam-
bém, é o ponto da maior pressão atingida pelo sistema. Tal volume recebe, muitas vezes, o nome 
de volume de espaço nocivo. 
Descrição da Imagem: a figura mostra uma ilustração que correlaciona o deslocamento 
do êmbolo, por meio de um gráfico de pressão x volume, em quatro pontos específicos. 
Dentre os pontos apresentados, os principais são Ven e V3 os quais representam, res-
pectivamente, os pontos de volume mínimo e volume máximo. 
Figura 3 - Diagrama da eficácia volumétrica do espaço nocivo
Fonte: Stoecker e Jabardo (2002, p. 17).
Pd
Pa1
Pa2
Pa3
Ven V1 V2 V3
Volume no cilindro
aspiração
descarga
Pontos mortos:
Superior Inferior
Como podemos ver, na Fi-
gura 3, tal volume é represen-
tado pela sigla Ven , enquanto 
o volume máximo é dado pelo 
ponto V3 .
 De acordo com Stoecker e 
Jabardo (2002), o espaço nocivo 
associa o volume residual entre 
a superfície interior do cabeçote 
e a do pistão, quando este últi-
mo se encontra no ponto morto 
superior. O gás contido neste 
espaço deve ser expandido até 
a pressão de admissão, a fim de 
obter a entrada de gás na câma-
ra de compressão. Vale ressaltar 
que, neste tipo de compressor, 
geralmente, as válvulas são ope-
radas por molas, assim, quando 
a pressão na câmara é, levemente, 
menor do que a da linha de ad-
missão, a válvula de aspiração é 
aberta, deixando o gás entrar no 
cilindro. Em contrapartida, para 
a válvula de exaustão abrir, é ne-
cessário que a pressão interna da 
câmara seja, levemente, superior 
à linha de descarga. 
UNICESUMAR
120
A eficiência do espaço nocivo é dada por:
hen
en
V V
V V
�
�
�
�
�
�
�
�
�100 3 1
3
 (1.3)
O volume do espaço nocivo pode ser expresso como porcentagem do volume deslocado pelo pistão, 
o qual é definido como a fração do espaço nocivo d� � , dessa forma, temos:
d �
�
�
�
�
�
�
�
V
V V
en
en3
 (1.4)
Substituindo a equação 1.3 na equação 1.4 e considerando que a massa permanece constante durante 
a expansão do gás no espaço nocivo, temos que:
 η δen
aspdesc
V
V
� �
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
100 1 (1.5)
Onde: 
Vasp = o volume do vapor na admissão do compressor; 
 Vdesc = o volume na descarga do compressor.
Se considerarmos que a expansão do gás no espaço nocivo é politrópica, reescreveremos a equação 
1.5 como:
η δen
desc
asp
nP
P
� �
�
�
��
�
�
�� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
100 1
1
 (1.6)
Em que o expoente n pode assumir valores entre 1, para expansão isotérmica, e k
C
C
p
v
 = , para 
expansão adiabática, sendo k a razão de calores específicos, Cp o calor específico à pressão constante, 
Cv o calor específico a volume constante. 
A fim de expressar o melhor entendimento em relação aos conceitos apresentados, anteriormente, 
vejamos o exemplo, a seguir. 
01. EXEMPLO 
Um compressor alternativo apresenta 3 cilindros de rotação de 45 rps, os quais apresentam diâmetro 
de 120 mm e deslocamento do êmbolo de 82 mm. Qual é a taxa de deslocamento do compressor e a 
vazão mássica do fluido, na entrada do compressor? Considere o fluido R134a e o seu volume especí-
fico, como: v
m
kg
�
�
�
��
�
�
��0 12
3
, . 
UNIDADE 5
121
Resolução
 A taxa de deslocamento do compressor é dada pela equação 1.2. Lembre-se que o volume do cilindro 
é dado pela área da seção transversal vezes a sua altura, portanto, temos:
Taxa de deslocamento do compressor � � �� � � � �
�
�
�
�
�
3 45
0 12
4
0 082
2
p
,
,
��
�
�
�
�
�
��
�
�
�� �Taxa de deslocamento do compressor
m
s
0 1251 125 1
3
, , LL
s
�
�
�
�
�
�
Para descobrir a vazão mássica desse sistema, basta dividir a taxa de deslocamento do compressor pelo 
volume específico do fluido refrigerante na entrada do compressor, obtendo:
m kg
sf
� � �
�
�
�
�
�
0 1251
0 12
1,
,
Potência ou trabalho de compressão
Para um compressor ideal, a potência é dada pelo produto da vazão mássica pela variação da entalpia 
na compressão isentrópica. Dessa forma, temos:
W m hi= D (1.7)
onde:
 m = a vazão mássica;
 Dhi = a variação das entalpias na compressão isentrópica.
De acordo com Silva (2019), este trabalho do compressor também pode ser obtido pela equação, a seguir:
W k
k
PV P
P
kJ
kg
k
k
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1
11 1 2
1
1
 (1.8)
O trabalho calculado pela equação 1.8 deve ser igual ao resultado obtido pela equação 1.7, para o 
caso de um processo isentrópico. Os índices 1 e 2 referem-se às posições características do diagrama 
pressão x volume, aliás, veja a Figura 3 para a melhor identificação dos pontos. Na Figura 4, é possível 
identificar que o ponto 2 se localiza após o processo de compressão do fluido refrigerante, enquanto 
o ponto 1 refere-se às condições do fluido antes do processo de compressão. A constante k depende, 
diretamente, do fluido refrigerante adotado. 
UNICESUMAR
122
Alguns valores que essa constante pode assumir estão listados na Tabela 1.
Fluido refrigerante Constante k
R134a 1,12
Amônia 1,31
Ar 1,40
Tabela 1 - Relação dos valores de k com os fluidos refrigerantes / Fonte: Silva (2019, p. 142).
Na Figura 4, estão os ciclos de compressão real e ideal. As diferenças entre os dois se deve aos vazamen-
tos de fluido refrigerante que ocorrem através das válvulas e dos anéis de vedação, e o aquecimento 
do fluido durante a admissão. 
Descrição da Imagem: a figura apresenta um diagrama pressão x volume. Nele, a linha contínua refere-se a um ciclo de compressão 
ideal, enquanto a linha pontilhada refere-se ao ciclo real. 
Figura 4 - Ciclos de compressão real e ideal / Fonte: Silva (2019, p. 144).
PRESSÃO
CICLO REAL
DESCARGA
2
3
4
1
ADMISSÃO
PSUCÇÃO
PDESCARGA
TRABALHO
EXPA
N
SÃO
COMPRESSÃO
VOLUME
V3 V4 V2 V1
02. EXEMPLO 
A temperatura do evaporador de um refrigerador operando com refrigerante R22 é de 5 °C, enquan-
to a temperatura do condensador é de 45 °C. Se o desempenho do compressor se baseia no supera-
quecimento do gás em 10 °C na sucção do compressor, qual é a eficiência volumétrica do espaço no-
civo? A fração do espaço nocivo é de d = 4 1, % (VENTURINI; PIRANI, 2005).
UNIDADE 5
123
Resolução
O processo é isentrópico, a temperatura de evaporação é de 5°C e, tendo em vista que o desempenho 
do compressor no superaquecimento é de +10 °C, então, a temperatura na entrada no compressor será: 
T T T
T C C C
ent evap er
ent
� �
� � � � � �
sup
10 5 15
O gás está na região superaquecida, dessa forma, é possível encontrar os dados necessários a partir das 
tabelas de vapor superaquecido do refrigerante R22, ao extrair os seguintes dados:
v L
kg
s kJ
kg K
asp �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
42 5379
1 77081
,
,
 Como a temperatura do condensador é de 45 °C, então, a temperatura na saída do condensador é a 
mesma. Assim, a entalpia na saída do compressor é s
kJ
kg K1
1 7708�
�
�
�
�
�
�
�, . Interpolando, temos:
v kJ
kgdes
�
�
�
�
�
�
�15 9250,
Aplicando os valores de vasp ,vdesc e d na equação 1.5, encontramos a eficiência volumétrica do espaço nocivo.
η δ
η
en
asp
desc
en
V
V
� �
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
� �
100 1
100 4 1 42 5379
15 925
,
,
, 00
1 93 15�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
� � , %
Dessa forma, temos que a eficiência volumétrica do espaço nocivo é de 93,15%
Este modelo de compressor é capaz de ser desenvolvido com palhetas simples ou múltiplas pa-
lhetas, estes equipamentos são utilizados, principalmente, em refrigeradores domésticos, congeladores 
e condicionadores de ar de pequeno porte. O compressor de palhetas simples ou de pistão rolante 
(Figura 5) tem uma configuração que resulta na formação de duas câmaras, um de descarga e outra 
de sucção, divididas por uma palheta simples atuada por uma mola (SILVA, 2019).
UNICESUMAR
124
O compressor de múltiplas palhetas (Figura 6) tem um rotor que gira em torno do próprio eixo, o qual 
não coincide com o eixo do cilindro. O rotor conta com duas ou mais palhetas que, pela ação da força 
centrífuga, permanecem em contato com a superfície do cilindro. Esse rotor apresenta uma configu-
ração na qual o gás admitido é, gradualmente, comprimido com a rotação de seu rotor, uma vez que o 
volume entre duas palhetas diminuirá durante a rotação, elevando a pressão do gás.
ADMISSÃO
PALHETA
CÂMARA
DE COMPRESSÃO
DESCARGA
PISTÃO
ROLANTE
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de um compressor rotativo, na qual é possível identificar, da esquerda para 
a direita, os três estágios, sendo eles: admissão, compressão e descarga.
Figura 5 - Esquema de um compressor de palhetas / Fonte: Silva (2019, p. 144).
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um compressor rotativo de múltiplas palhetas. Do lado esquerdo, se vê um 
compressor com quatro palhetas, enquanto que, no lado direto, o compressor apresenta, somente, duas palhetas.
Figura 6 - Compressor rotativo com duas e com quatro palhetas / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 70).
UNIDADE 5
125
Os compressores-parafuso possuem dois modelos bastante utilizados: os de parafuso duplo e 
simples. Independentemente do modelo, esses compressores têm, como principais característi-
cas, menor quantidade de peças sujeitas ao desgaste, estabilidade quanto ao efeito de aspiração 
de líquido e elevada relação de compressão em um único estágio (SILVA, 2019). Como descrito 
por Miller e Miller (2014), esses compressores também contam com uma operação mais suave, 
favorecendo a diminuição das vibrações mecânica, o que proporciona vida útil maior a este equi-
pamento, quando comparado com os demais. 
Na Figura 7, podemos ver a vista frontal de um compressor rotativo de duplo parafuso, o qual 
tem um rotor macho com quatro lóbulos, enquanto o rotor fêmea apresenta seis reentrâncias. 
Esta configuração é conhecida, também, como arranjo de 4+6, sendo o modelo de arranjo mais 
encontrado, porém, eventualmente, nos deparamos com compressores que possuem outros ar-
ranjos, por exemplo, o 5+7. 
Outro tópico interessante é que, na maioria dos casos,o motor de acionamento trabalha, di-
retamente, sobre o rotor macho.
Descrição da Imagem: a ilustração apresenta a vista frontal dos dois parafusos que compõem o compressor rotativo de duplo para-
fuso, possibilitando identificar o encaixe entre eles bem como o sentido de giro de cada um. No caso analisado, o parafuso fêmea faz 
o giro anti-horário, enquanto o parafuso macho gira no sentido horário. 
Figura 7 - Esquema de um compressor parafuso / Fonte: Stoecker e Jabardo (2002, p. 24).
Para melhor entendimento sobre o funcionamento de um compressor ro-
tativo com múltiplas palhetas, aconselho que você assista ao vídeo, a seguir. 
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14332
UNICESUMAR
126
O mecanismo de compressão desse equipamento tem três etapas distintas: sucção, compressão e 
descarga. Agora, vejamos, de forma mais detalhada, como este processo acontece em um compressor 
rotativo de duplo parafuso.
 Na Figura 8 (a), é possível identificar a admissão do gás entre os dois parafusos; já na (b), o 
gás é aprisionado no alojamento do compressor e nas cavidades do rotor; em (c), o gás está sendo 
comprimido a cada vez que ele se aproxima do canal de descarga; na (d), o gás é descarregado 
através do canal de descarga. 
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração de um compressor rotativo de duplo parafuso, o qual é representado por quatro 
imagens semelhantes, identificadas de (a) até (d), a partir da vista superior do compressor, deixando em evidência os dois parafusos, 
porém cada uma das imagens representa um passo especifico do processo de compressão desse equipamento.
Figura 8 - Processo de compressão em um compressor rotativo de duplo parafuso / Fonte: Miller e Miller (2014, p. 38).
Veja o vídeo, a seguir, e acompanhe, de forma mais detalhada e em mo-
vimento, como é o processo de compressão nos compressores rotativos 
de duplo parafuso.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14333
UNIDADE 5
127
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), o compressor scroll teve a sua idealização concebida, 
desde 1905, pelo engenheiro francês Léon Creux, mas, devido a algumas dificuldades de fabricação, esse 
compressor só pôde ser construído na segunda metade do século XX, após o desenvolvimento de novas 
tecnologias e de novos processos de manufatura. Tais compressores têm sido cada vez mais utilizados na 
área de refrigeração e condicionamento de ar.
Esses equipamentos apresentam as seguintes características: baixo nível de ruído e vibração; leveza; 
ausência de necessidade de válvulas de admissão e descarga; mais eficiência, já que não possuem espaço 
nocivo e, também, apresentam menor tamanho, quando comparados a um compressor alternativo de 
mesma capacidade.
O compressor scroll é composto por duas espirais, sendo uma espiral o espelho da outra (Figura 9). A 
espiral superior é fixa, enquanto a inferior é móvel e acionada por um motor que a faz girar em torno de um 
ponto fixo. Como podemos verificar na Figura 9, o gás é admitido no ponto A, então, ele adentra o espaço 
formado entre as duas espirais e, devido ao movimento de giro da espiral inferior, esse espaço vai diminuindo, 
proporcionando maiores pressão e temperatura ao gás, até que ele seja descarregado para o compressor.
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de duas bases espirais, as quais são espelhadas e, quando encaixadas, for-
mam alguns pequenos espaços entre elas, de acordo com a posição. Ao lado, temos o processo de redução das áreas entre as bases, 
devido ao movimento de giro da base inferior. Tal movimento é responsável por comprimir o fluido de trabalho.
Figura 9 - Esquema de um compressor scroll / Fonte: Silva (2019, p. 146). 
UNICESUMAR
128
 Para melhor entendimento, vejamos o processo de compressão em cinco passos, os quais estão iden-
tificados na Figura 10.
1. Durante a fase de admissão ou sucção, o gás refrigerante entra pela lateral da espiral.
2. As superfícies das espirais, na periferia, se encontram, formando alguns bolsões de gás.
3. Na próxima etapa, inicia-se a fase de compressão. O volume desses bolsões de gás é, progres-
sivamente, reduzido, e o fluido é forçado para o centro das espirais.
4. O volume dos bolsões de gás continua em redução, proporcionando o aumento contínuo da 
pressão e da temperatura do gás, este continua indo em direção ao centro das duas espirais.
5. Na fase final, o volume na parte central das espirais é reduzido a zero, forçando o gás a sair pela 
abertura de descarga.
Descrição da Imagem: a figura mostra a ilustração do processo de redução das áreas entre as bases, devido ao movimento de giro da 
base inferior. Tal movimento é responsável por comprimir o fluido de trabalho.
Figura 10 - Etapas de compressão em um compressor scroll / Fonte: Silva (2019, p. 146).
Veja o vídeo, a seguir, e acompanhe, de forma mais detalhada e em 
movimento, como é esse processo de compressão. 
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
De acordo com Stoecker e Jones (1985), o primeiro compressor centrífugo utilizado para refrigera-
ção foi implantado pelo engenheiro americano Willis Carrier, em 1920. Com o passar do tempo, este 
modelo tornou-se o compressor mais utilizado em grandes instalações, uma vez que este equipamento 
pode ser empregado em sistemas de refrigeração que operem com capacidades de 200 a 10000 kW 
de refrigeração. O compressor centrífugo é capaz de atingir temperaturas de evaporação na ordem de 
-50 °C a -100 °C, em sistemas de múltiplos estágios, porém a maior parte desse modelo se destina ao 
resfriamento de água entre 6 e 8°C, empregado em sistemas de condicionamento de ar.
Uma das vantagens do compressor centrífugo é que as únicas superfícies de desgaste são os mancais 
principais, pois o equipamento não possui êmbolos e cilindros para serem desgastados, e o desgaste 
na carcaça e nos impulsores, devido aos vapores, são quase inexistentes. 
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UNIDADE 5
129
O princípio de funcionamento desse compressor é semelhante ao de uma bomba centrífuga. O 
refrigerante entra pela abertura central do rotor, este fluido é, então, acelerado por palhetas montadas 
no rotor que giram em alta velocidade, fazendo com que o refrigerante ganhe energia cinética à me-
dida que é deslocado. O fluido é direcionado através de passagens, aerodinamicamente, projetadas, as 
quais convertem a sua energia cinética em pressão (SILVA, 2019). Vale ressaltar que esse modelo de 
compressor tem a seguinte característica: o fluido refrigerante entra no sentido axial ao eixo (parale-
lo ao eixo) e deixa o compressor no sentido radial (perpendicular ao eixo), isso é resultado da força 
centrífuga proporcionada pelo rotor do compressor.
 A partir do trabalho de Costa (2017), é possível verificar que, esse modelo de compressor quando é uti-
lizado para o resfriamento de água, é dotado de um a três estágios, enquanto os aplicados a resfriamento de 
salmoura, condensação de vapores e outras aplicações industriais têm de três a oito estágios de resfriamento. 
A Figura 11 é uma ilustração de um compressor centrífugo acoplado em um chiller.
Descrição da Imagem: a figura mostra uma ilustração de um chiller com um compressor centrífugo. Este equipamento é muito utilizado 
em sistemas de ar-condicionado de médio e grande porte.
Figura 11 - Ilustração de um compressor centrífugo / Fonte Silva (2019, p. 148).
Compressor 
centrífugo
Chiller
Para este modelo de compressor, podemos fazer uma estimativa da velocidade periférica do rotor com 
base no momento torsor que o rotor exerce sobre o gás, o qual é equacionado como:
T m V r V rt t� � ( )2 2 1 1 (1.9)
Como descrito por Stoecker e Jones (1985), se o fluido refrigerante entra no rotor em uma direção muito 
próxima da radial, temos que a sua componente será nula V t1 0= , com isso, a equação 1.9 é escrita como:
T mV rt=  2 2 (10)
UNICESUMAR
130
onde:
 T =o momento torsor em N m/� � ;
 m = a vazão mássica em kg s/� � ;
 V t2 = a velocidade tangencial na saída do rotor em m s/� � ;
 r2 = o raio externo do rotor em m� � .
Admitindo que a potência no eixo é dada pelo produto do momento torsor vezes rotação e, também, 
considerando que, em baixas rotações, a velocidade periférica e a velocidade tangencial do refrigerante, 
na saída do rotor, são muito próximas, verificamos que a potência desse sistema é dada por: 
P m V t� � � 2
2 (11)
É importante, porém, lembrar que outra fórmula que descreve a potência ideal de um sistema isen-
trópico é dada por:
P m h kJ
kgi
�
�
�
�
�
�
�D (12)
Comparando as equações 11 e 12, concluímos que a velocidade periférica é dada por:
V ht i2 1000= D (13)
03. EXEMPLO 
Calcule a velocidade periférica do rotor para comprimir vapores dos seguintes fluidos refrigerantes: 
a) amônia, b) água em temperatura de condensação de 6 °C e temperatura de evaporação de 32 °C. Os 
valores das entalpias foram extraídos das Tabelas A-2 e A-13 (MORAN; SHAPIRO; BOETTNER, 2013).
a) As entalpias da amônia para as temperaturas de 6 e 32 °C são, respectivamente:
h kJ
kg
h kJ
kg
1
2
1448 04
1467 03
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
,
,
Substituindo estes valores na equação 13, temos que a velocidade periférica do rotor de um compressor 
centrífugo, operando com amônia, é de:
V m
st2
1000 18 99 137 80� � �
�
�
�
�
�( , ) ,
b) As entalpias da água para as temperaturas de 6 e 32 °C são, respectivamente:
UNIDADE 5
131
h kJ
kg
h kJ
kg
1
2
2512 4
2559 9
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
,
,
Substituindo estes valores na equação 13, temos que a velocidade periférica do rotor de um compressor 
centrífugo, operando com água, é de:
V m
st2
1000 47 5 217 94� � �
�
�
�
�
�( , ) ,
Com este exemplo, é possível verificar que um compressor centrífugo com amônia deverá apresentar 
uma velocidade 1.6 vezes maior para atender às temperaturas de compressão e evaporação e operar 
com o fluido refrigerante água. 
Vale ressaltar que, dentre todos os compressores apresentados, a escolha de qual utilizar depende, 
essencialmente, da capacidade térmica requerida pela instalação e do fluido refrigerante utilizado.
Como descrito por Costa (2017), os compressores alternativos são adotados em instalações de pe-
queno e médio porte que trabalham com fluidos refrigerantes com alto calor de vaporização volumé-
trico, como: NH3, F-12, F-22, SO2, CO2, C2H6, entre outros. Enquanto os compressores rotativos são 
destinados para trabalhar com fluidos refrigerantes que apresentam calor de vaporização volumétrico 
médio como: F-114, C2H5Cl, F-21. Também são utilizados como compressores de baixa pressão em 
instalações de grande porte que operam com múltiplos estágios de compressão, neste caso específi-
co, os compressores rotativos operam com os fluidos refrigerantes NH3 ou F-22. Já os compressores 
centrífugos são, amplamente, utilizados em grandes instalações de refrigeração que usam água ou 
salmoura para fins industriais ou no resfriamento de água entre temperaturas de 6 a 8 °C, destinado 
a sistemas de ares-condicionados.
Chegamos na metade do seu material. Está pronto(a) para mais um 
podcast? Te espero lá!
Após estudar alguns dos principais modelos de compressores, você será capaz de os identificar e en-
tender como é o processo de funcionamento. Tal conhecimento é indispensável para a manutenção 
desses equipamentos e, também, para a seleção deles em novos projetos. 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9835
132
1. Um compressor alternativo funcionando com o fluido refrigerante R-717 (amônia), com 4,3% de 
espaço nocivo e uma taxa de deslocamento de 72 L/s, opera a uma temperatura de condensa-
ção de 40 °C. Determine, respectivamente, a vazão do fluido refrigerante para as temperaturas 
de evaporação de -15 °C e 5 °C. Após encontrar o resultado, assinale a alternativa correta: 
a) 0 1775,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 2837,
kg
s
�
�
�
�
�
� .
b) 0 1355,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 2837,
kg
s
�
�
�
�
�
� .
c) 0 1355,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 5237,
kg
s
�
�
�
�
�
� .
d) 0 1755,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 5237,
kg
s
�
�
�
�
�
� .
e) 0 6223,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 8833,
kg
s
�
�
�
�
�
� .
2. Um compressor centrífugo operando em um único estágio, com rotação de 60 rps, deve 
comprimir o fluido refrigerante água (H2O) desde a temperatura de evaporação de 8 °C até a 
temperatura de 32 °C. Qual deve ser o diâmetro do rotor, em cm?
a) 55cm . 
b) 69cm .
c) 43cm .
d) 59cm .
e) 51cm .
3. Segundo Alvarez (2019), no sistema de refrigeração, temos que o compressor é o equipa-
mento utilizado para aumentar a pressão do fluido refrigerante, diminuindo o seu volume e 
aumentando a temperatura. Esta função de um compressor faz com que ele tenha diferentes 
aplicações na indústria. O compressor com arranjo 4+6 ou 5+7 se refere a qual tipo de com-
pressor? Assinale a alternativa correta:
a) Compressor alternativo. 
b) Compressor de palhetas. 
c) Compressor parafuso duplo.
d) Compressor centrífugo.
e) Compressor parafuso simples.
6
Nesta unidade e na próxima, veremos os equipamentos responsá-
veis por realizar os processos de transferência de calor nos sistemas 
de condicionamento de ar e refrigeração. Estes trocadores de calor 
são divididos em dois grupos: os evaporadores e os condensadores. 
Vale ressaltar que a função destes equipamentos é alterar, por meio 
do calor latente, o estado físico dos fluidos de trabalho. Na presente 
unidade, analisaremos os condensadores, conheceremos os seus 
principais modelos e as suas respectivas características. 
 Condensadores
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
134
Como vimos na Unidade 2, o condensador tem a função de trocar calor com o meio externo, uma 
vez que o evaporador retirou calor do meio climatizado, fazendo com que o fluido refrigerante mude 
de estado físico. Para reestabelecermos o estado físico inicial do fluido refrigerante, precisamos que o 
refrigerante ceda calor ao meio externo, tal processo é feito por um condensador. Pensando nisso, por 
que a área de troca de calor do condensador é maior do que a área de troca do evaporador? 
Os trocadores de calor — condensador e evaporador — são uma parte fundamental dos sistemas 
de refrigeração e condicionamento de ar, pois é por meio deles que fazemos a troca térmica entre dois 
locais, sem contato direto entre os fluidos de trabalho. 
No ambiente no qual você trabalha, estuda ou mora, possivelmente, tem algum sistema de ar-condi-
cionado ou algum equipamento de refrigeração. Você já deve ter percebido como é quente nas proximi-
dades das condensadoras destes dispositivos. Na sua concepção, qual é o real motivo deste fenômeno?
Como já vimos, a lei zero da termodinâmica demonstra que o calor flui de um corpo A mais quente 
para um corpo B de menor temperatura, fazendo com que esse corpo B tenha aumento em sua tem-
peratura. Tal fenômeno ocorre até as temperaturas dos corpos se tornarem idênticas. Pensando nisso, 
conseguimos entender o porquê de o ar ambiente ficar tão quente assim, pois o fluido refrigerante que 
passa através do condensador deve apresentar temperatura mais alta do que a do ar local. Com isso, 
nas proximidades desses equipamentos, sempre haverá maior gradiente de temperatura.
UNIDADE 6
135
Quando analisamos um ciclo de refrigeração na Unidade 2, vimos que o fluido refrigerante, ao deixar 
o compressor em altas temperatura e pressão e, também, em estado gasoso, segue em direção ao con-
densador. Este tem a finalidade de retirar calor do fluido refrigerante, diminuindo a sua temperatura, 
o que faz esse fluido passar do estado gasoso para o estado líquido em baixa temperatura, sem que haja 
diferença de pressão. Os condensadores são divididos em dois grandes grupos, sendo: condensadores 
resfriados a ar e condensadores resfriados a água. 
Condensadores resfriados a ar
Neste modelo de equipamento, geralmente, o fluido refrigerantepassa por dentro de tubos e o ar escoa no 
exterior desses tubos, proporcionando a troca térmica entre os fluidos. Normalmente, os condensadores 
resfriados apresentam uma configuração do tipo aleta e tubo, mas também contam com um ventilador 
para forçar o ar sobre a serpentina, aumentando a capacidade de resfriamento, uma vez que teremos uma 
convecção forçada. 
Na Figura 1, é possível verificar uma unidade condensadora que apresenta este mecanismo de convec-
ção, aliás, lembre-se que a convecção natural também é, amplamente, utilizada. Um bom exemplo são 
as geladeiras, as quais não possuem um ventilador para forçar o ar sobre as serpentinas do condensador.
Descrição da Imagem: ilustração, em preto e branco, de uma 
unidade condensadora de um sistema de ar-condicionado, 
vista em perspectiva, a qual conta com uma condensadora 
resfriada a ar, por meio de uma convecção forçada, posi-
cionada com a sua frente em diagonal direcionada à lateral 
esquerda, onde, na parte traseira, se vê o desenho de quatro 
pás de hélices. Na imagem, também é possível verificar um 
compressor alternativo instalado de forma central, em frente 
às hélices, deixando um pequeno espaço entre ambos; no 
entorno do compressor, há outros componentes que com-
plementam a unidade condensadora.
Figura 1 - Ilustração de uma unidade condensadora
Fonte: Silva (2019, p. 110). 
 De acordo com Wirz (2011), existem três es-
tágios no condensador: 
• Desaquecer o superaquecimento: este 
processo é necessário, pois o gás que deixa 
o compressor apresenta temperatura maior 
do que quando entrou no compressor, já 
que o gás, antes e durante o processo de 
compressão, absorve calor do motor e da 
própria compressão. 
• Condensação do gás: a condensação se 
inicia quando o gás atinge a sua tempe-
ratura de condensação para dada pressão 
de trabalho. Tal processo se mantém pela 
maior parte da serpentina de condensa-
ção até que o gás se torne, completamen-
te, líquido. 
• Subresfriamento do líquido saturado: a 
quantidade de subresfriamento é determi-
nada por meio da subtração da temperatu-
ra do líquido que deixa o condensador da 
temperatura de condensação. 
UNICESUMAR
136
Na Figura 2, a seguir, podemos verificar esses três estágios no condensador.
Descrição da Imagem: ilustração de um ciclo de refrigeração, o qual apresenta mais detalhamento no condensador, demonstrando as 
temperaturas de entrada (T Ce � �79 4, ), de condensação (T Cc � �51 7, ) e a temperatura final do líquido subresfriado (T CSR � �46 1, ). 
Figura 2 - Ciclo de refrigeração / Fonte: Wirz (2011, p. 64).
Saber qual é o nível de subresfriamento fornece alguns dados de como o sistema está operando. Por 
exemplo: 
• A falta de subresfriamento (0 °C) significa que não há refrigerante suficiente no sistema para 
condensar em um líquido. 
• Baixo subresfriamento (menor do que 2,8 °C) significa que pode haver uma formação repentina 
de refrigerante, antes que ele alcance o dispositivo de medida. 
• Alto subresfriamento (acima de 11,1 °C) pode significar que há refrigerante demais no sistema.
O calor extraído no condensador abrange tanto o calor absorvido pelo evaporador quanto o de com-
pressão e o proveniente do motor, por isso, o condensador deve dissipar mais calor do que o absorvido 
no evaporador. Tal aspecto faz com que os condensadores tenham uma área maior do que o evaporador 
e, quanto maior a área do condensador exposta à corrente de ar em movimento, menor será a tempe-
ratura do fluido refrigerante no final do condensador. Em relação à temperatura ambiente na qual o 
condensador se encontra, ela é, diretamente, proporcional à carga do condensador e, inversamente, 
proporcional ao calor especifico do meio de condensação (MILLER; MILLER, 2014).
UNIDADE 6
137
Quando pensamos em sistemas de ar-condicionado, os condensadores resfriados a ar, de modo geral, 
são utilizados como parte integrante das unidades condensadoras de pequena ou média capacidade, 
como demonstrado na Figura 1. Mas também existem grandes condensadores os quais são aplicados 
em situações nas quais não é, economicamente, viável a utilização de sistemas resfriados à água. Esses 
condensadores conseguem cobrir um amplo intervalo de capacidades de refrigeração, mas vale ressal-
tar que é possível fazer uma montagem de condensadores, em paralelo, proporcionando capacidades 
ainda maiores do que as usuais (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), a temperatura de condensação nunca deve ser maior 
do que 55 °C, mas, para obter mais eficiência do sistema de compressão e maior vida útil dos compo-
nentes que compõem este sistema, a temperatura de condensação não deve ser superior a: 
• 48 °C, quando a temperatura de evaporação do ciclo de refrigeração for maior do que ou igual a 0 °C. 
• 43 °C, quando a temperatura de evaporação do ciclo de refrigeração for menor do que 0 °C.
Outra característica dos condensadores resfriados a ar é que eles devem ser instalados em locais mais 
altos em relação ao solo, de modo a prevenir a acumulação de poeira e sujeira sobre as serpentinas, o 
que afetaria, diretamente, a troca de calor entre o refrigerante (dentro do tubo) e o ar externo. É ne-
cessário garantir uma boa vazão de ar sobre o equipamento e manter as entradas de ar longe do lado 
de descarga, a fim de evitar a admissão do ar quente pelos ventiladores. 
O ventilador, em contato com o condensador, ajuda a monitorar a pressão do sistema, uma vez que 
os ciclos de ventilação são interrompidos, quando a pressão máxima do sistema decresce em sentido à 
pressão mínima. Então, o ventilador é desligado, diminuindo a quantidade de ar frio que passa através 
do condensador, o que reduz a remoção de calor do sistema. Como consequência, a pressão máxima 
volta a subir, e o ventilador volta a funcionar, quando a pressão atinge a condição mais alta do sistema. 
Este ciclo se repete quantas vezes forem necessárias (WIRZ, 2011).
Condensadores resfriados à água
No condensador resfriado à água, o fluido refrigerante é resfriado com este elemento ao invés de ar. 
Geralmente, a água passa por dentro dos tubos do trocador de calor, enquanto o fluido refrigerante 
passa, em temperatura mais elevada, por fora desses tubos. O calor é, então, transferido do fluido 
refrigerante, através da tubulação, para a água. Os condensadores resfriados à água, quando limpos e, 
corretamente, dimensionados, operam de forma mais eficiente do que os condensadores resfriados a 
ar, no entanto eles necessitam do suprimento de grandes quantidades de água (SILVA, 2019). Essa água 
pode ser eliminada, porém este método é caro e, em alguns casos, não é permitido por lei. 
Por exemplo, quando ocorre um problema na rede de esgoto ou no caso de uma estação de trata-
mento de esgoto de capacidade limitada bem como nos períodos de estiagem, é impraticável o uso deste 
método de resfriamento, portanto, é empregado o método de recirculação da água, o qual necessita de 
mais investimento e, também, gera maior custo operacional, uma vez que, para deslocar a água dentro 
do sistema, são necessárias as instalações de bombas (MILLER; MILLER, 2014).
UNICESUMAR
138
Agora, veremos alguns dos principais modelos de condensadores resfriados à água:
• Duplo tubo.
• Casco e serpentina.
• Casco e tubo.
• De placa.
Condensador duplo tubo
Este modelo de condensador consiste em dois tubos montados, um dentro do outro, ou, melhor di-
zendo, de forma coaxial. A água escoa no tubo mais interno, enquanto o fluido refrigerante escoa na 
região formada entre dois tubos, normalmente, os a água e o refrigerante escoam em sentidos opostos. 
Como vimos na primeira unidade, tal configuração aumenta a transferência de calor entre os fluidos. 
Estas características podem ser analisadas na Figura 3.
Descrição da Imagem: ilustração de um condensador resfriado à água do tipo duplo tubo. A imagem evidencia o sentido dos fluidos, 
onde, em letras maiúsculas, está escrito “Fluido refrigerante” na cor preta. Embaixo deste nome,há uma seta diretiva, em cinza, partindo 
da esquerda e apontando para a direita, mais à frente, é possível ver outra seta de cor preta, com sentido helicoidal, também indo da 
esquerda para a direita, enquanto a água entra no tubo interno pela direita e segue em direção à esquerda. Setas pretas apontando 
para a esquerda e ondas em cinza são desenhadas no interior do tubo, para demonstrar a turbulência deste meio. Ao final do tubo, 
há o desenho de um bocal embaixo do nome “Fluido refrigerante”, cuja seta diretiva, em cinza, aponta para a esquerda da imagem. 
Embaixo da seta, está escrito “Água”, também, em preto.
Figura 3 - Condensador duplo tubo / Fonte: Miller e Miller (2014, p. 97). 
Os tubos internos possuem diferentes configurações, fazendo com que o escoamento da água seja 
turbulento, o que favorece uma ação de arrasto que mantém as superfícies mais limpas. A Figura 4 
demonstra três tipos diferentes de configurações desses tubos. 
UNIDADE 6
139
Na produção dos tubos, são usados diferentes materiais. Por exemplo, a tubulação de cobre é, ampla-
mente, utilizada com água doce e em torres de resfriamento; quando é utilizada a água salgada para 
resfriamento, o tubo é produzido em cuproníquel (MILLER; MILLER, 2014). 
Na Tabela 1, são demonstradas algumas combinações de materiais utilizados na confecção desses 
tubos. Vale ressaltar que o tubo externo também recebe o nome “casco”.
Metal do casco Metal dos tubos
Aço Cobre
Cobre Cobre
Aço Cuproníquel
Cobre Cuproníquel
Aço Aço inoxidável 
Aço inoxidável Aço inoxidável
Tabela 1 - Materiais utilizados para confecção dos tubos / Fonte: adaptada de Miller e Miller (2014).
Descrição da Imagem: ilustração, em preto e branco, onde é possível observar a sequência de três imagens referentes às configura-
ções que os tubos internos podem apresentar. Da esquerda para direita, está a primeira configuração, onde se vê um círculo externo 
com outro, um pouco menor, na parte externa, a qual traz outros dois círculos ladeados, sendo que, num momento, há uma pequena 
deformação na sequência do formato circular. Embaixo desta imagem, está escrito, em negrito, o nome “Canal único”. Na segunda e 
na terceira imagem, os dois primeiros círculos se repetem igual à primeira imagem. Na segunda, na parte externa, há duas retas, lado 
a lado, que formam, praticamente, o desenho composto de uma seta dupla, onde o meio é mais estreito e as laterais apresentam for-
mato ovalado. Embaixo desta imagem, está escrito, em negrito, o nome “Canal duplo”. Na terceira imagem, apontando para a direita, 
existe a mesma ideia de seta, porém, neste momento, ela se apresenta alargada, formando três pontos. Embaixo desta imagem, está 
escrito, em negrito, o nome “Canal triplo”. 
Figura 4 - Configurações possíveis de tubo interno / Fonte: Miller e Miller (2014, p. 98).
UNICESUMAR
140
De acordo com o trabalho de Venturini e Pirani (2005), esses condensadores são, de modo geral, utiliza-
dos em unidades de pequena capacidade ou como condensadores auxiliares, operando, conjuntamente, 
com condensadores resfriados a ar, para sanar elevadas cargas térmicas em determinados períodos. 
Esses condensadores possuem, como desvantagem, a expressiva dificuldade de limpeza bem como a 
falta de espaço suficiente para a separação entre gás e líquido. 
Na Figura 5, temos uma imagem real de uma unidade condensadora, com um condensador res-
friado à água modelo duplo tubo, cuja linha de água está pintada de verde, enquanto a linha do fluido 
refrigerante está evidenciada em vermelho.
Descrição da Imagem: fotografia de uma unidade condensadora, com um condensador resfriado à água modelo duplo tubo.
Figura 5 - Unidade condensadora / Fonte: Wirz (2011, p. 66).
Condensador casco e tubo
Os condensadores tipo casco e tubo são constituídos por uma carcaça cilíndrica, na qual é instalada 
determinada quantidade de tubos horizontais e paralelos, conectados a duas placas dispostas em 
ambas as extremidades. 
Como podemos verificar na Figura 6, o fluido refrigerante entra pela parte superior do condensador, 
depois, escoa dentro do casco e entre os tubos internos de resfriamento, nos quais circulam a água que 
apresenta menor temperatura, proporcionando a troca de calor entre a água e o fluido refrigerante. 
Este, por sua vez, condensará e se acumulará na parte inferior do condensador, então, o refrigerante 
deixará esse condensador em seu estado líquido (SILVA, 2019). 
UNIDADE 6
141
Para os fluidos refrigerantes compostos por hidrocarbonetos halogenados, os tubos são de cobre e os 
espelhos são fabricados em aço. Se o refrigerante for amônia, tanto os tubos quanto os espelhos devem 
ser de aço. Uma das principais características deste modelo de condensador é a fácil manutenção e 
limpeza. A técnica de limpeza recebe o nome “varetamento” (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Como descrito por Silva (2019), os condensadores casco e tubo são, amplamente, utilizados em instala-
ções de vasta capacidade de refrigeração, principalmente, em chillers. De modo geral, são produzidos para 
atender às necessidades de 200 a 1.600 toneladas de refrigeração (TR). São empregados no resfriamento de 
processos industriais, em sistemas de ar-condicionado e, até mesmo, o resfriamento de usinas nucleares.
Quando está em operação, é importante a velocidade da água estar em um intervalo de 1 a 2 m/s e 
nunca atingir 2,5 m/s. A vazão da água deve ser por volta de 0,10 a 0,15 l/s por tonelada de refrigeração.
Agora, veja quatro relações apresentadas por Venturini e Pirani (2005) que afetam os custos iniciais 
e operacionais do sistema:
1. Aumentar o tamanho de um condensador aumentará a eficiência do compressor, mas, ao 
mesmo tempo, o custo inicial do projeto também aumentará.
2. Aumentar a vazão da água de resfriamento aumenta a capacidade de refrigeração do conden-
sador, porém aumenta o consumo de água e o custo de bombeamento.
3. Reduzir o diâmetro do casco e aumentar o comprimento dos tubos reduzem o custo inicial do 
condensador, mas aumenta a perda de carga no circuito de água.
4. Fator de incrustação: tal fenômeno está associado à formação de incrustações nas paredes dos 
tubos, as quais acarretam uma espécie de resistência térmica adicional. Esta característica de-
pende, diretamente, da qualidade da água utilizada. Geralmente, em condensadores novos que 
utilizam água de boa qualidade, é considerado um fator de incrustação da ordem de 
0 00004
2
, Km W
��
�
� �
�
�
.
Descrição da Imagem: ilustração de um condensador resfriado à água do tipo casco tubo, no qual é demonstrado o sentido da água 
e do fluido refrigerante.
Figura 6 - Condensador casco e tubo / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 132). 
UNICESUMAR
142
Na tabela, a seguir, são relacionados outros fatores de incrustação.
Fator de incrustação 
m K
W
2�
�
��
�
�
��
Espessura média da 
incrustação mm� �
Aumento da área de transferência 
de calor necessária 
Tubos limpos 0,0000 0%
0,00004 0,1524 45%
0,00017 0,3048 85%
0,00035 0,5558 170%
0,00052 0,9188 250%
Tabela 2 - Dados relacionados à incrustação / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 133).
Com base na Tabela 2, é possível verificar que, se a água disponível para o resfriamento apresenta grande 
de quantidade de sais dissolvidos, será necessária uma limpeza periódica, a fim de evitar a formação 
de incrustações muito espessas. Tal procedimento é essencial para que a capacidade de refrigeração 
do sistema não seja minimizada, de forma abrupta.
Condensador casco e serpentina
Este modelo de condensador conta com uma carcaça cilíndrica fechada na qual é introduzida uma ou 
mais serpentinas, distribuídas em uma forma espiral. A água gelada flui através da serpentina, enquanto 
o fluido refrigerante, no estado de gás, entra no casco pela parte superior e, devido à troca de calor 
latente com a serpentina, se condensa, deixando o condensador pela parte inferior. 
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), a fabricação desse condensador é simples, porém a 
sua limpezaé mais complicada, a qual é efetuada por produtos químicos. Por exemplo, em unidades 
condensadoras de pequeno e médio porte de até 15 TR, é utilizada uma solução de 25 HCI em água, 
com inibidor. 
UNIDADE 6
143
Descrição da Imagem:ilustração, em preto e branco, de um condensador do tipo casco e serpentina, onde é possível ver um retângulo 
com duas bases, uma na lateral inferior esquerda com um L ao contrário, e outro na lateral inferior direita. As laterais do retângulo 
são retas na horizontal, já a lateral de baixo é uma reta, levemente, convexa, a superior é uma reta côncava. No canto inferior direito 
do retângulo, é possível ver a abertura da serpentina. A partir dessa abertura, há uma seta preta e a palavra “Água” apontando para 
dentro desta fenda. A serpentina está espiralada em cinco voltas e há uma saída, vista no canto superior, com uma seta apontando 
para fora e, junto dessa saída, vê-se a palavra “Água” No canto superior esquerdo, também há uma abertura cuja seta indica o interior 
do retângulo e, embaixo dessa seta, vê-se a palavra “Refrigerante”. No canto inferior esquerdo, há, também, outra abertura e mais uma 
seta indicando o lado externo do retângulo, acompanhada pela palavra “Refrigerante”. 
Figura 7 - Condensador casco e serpentina / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 133).
A Figura 7 traz uma ilustração de um condensador casco e serpentina.
UNICESUMAR
144
Condensador de placa
Este tipo de condensador é constituído em um conjunto de placas onduladas alinhadas em série, as 
quais apresentam espaçamento de 1,5 a 3 mm e contam com aberturas para a passagem dos fluidos 
bem como gaxetas que formam os canais por onde os fluidos passam. 
A Figura 8 apresenta uma ilustração deste modelo de condensador. 
Descrição da Imagem: ilustração de um condensador do tipo placa, no qual o fluido refrigerante entra pela parte superior direita e a 
água gelada entra pela parte inferior esquerda.
Figura 8 - Condensador de placa / Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 134).
UNIDADE 6
145
Já em relação ao funcionamento do condensador de placa, os fluidos de trabalho podem apresentar o 
mesmo sentido (concorrentes) ou sentidos contrário (contracorrente), mas, independentemente do 
sentido do fluxo, os fluidos passarão em placas alternadas. Por exemplo, na primeira placa, passa a água 
gelada, enquanto que, na segunda, passa o fluido refrigerante. Geralmente, essas placas são constituídas 
de aço inox com espessura de 0,4 a 0,8 mm. A quantidade de placas é determinada a partir da vazão, 
das características dos fluidos e da perda de carga do sistema (VENTURINI; PIRANI, 2005). 
O condensador de placa apresenta, como vantagem, o fato de ser mais compacto e ter alta capacidade 
de troca de calor, fator este que pode estar associado ao seu elevado coeficiente global de transferência 
de calor, por volta de 2.500 a 4.500 W m C/ 2�� � . Porém tal equipamento não suporta altas temperaturas 
e pressões, uma vez que possui placas internas com espessuras milimétricas.
Em relação às placas, elas são feitas por prensagem e apresentam superfície com corru-
gações, as quais fornecem mais resistência à placa e causam mais turbulência aos fluidos em 
escoamento. São desenvolvidas em vários materiais, normalmente, são utilizados materiais 
nobres, como: aço inox, ligas de titânio-paládio, titânio, entre outros. Contudo o mais utilizado 
é o aço inoxidável 316. 
Vale ressaltar que essas placas também contam com a característica de apresentar, sempre, duas 
vedações separando os fluidos, atributo que dificulta a mistura entre eles, caso haja algum vazamento. 
Para melhor compreensão do funcionamento desse modelo de conden-
sador, assista ao vídeo, a seguir, que apresenta os principais componentes 
e o fluxo dos dois fluidos de trabalho.
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
Torres de arrefecimento 
Como descrito por Silva (2019), em instalações de grande porte, os condensadores a água são utilizados, 
em conjunto, com torres de arrefecimento. Estes equipamentos têm a função de reduzir a temperatura 
da água utilizada no processo de condensação do fluido refrigerante. As torres de arrefecimento cos-
tumam ser classificadas de acordo com o método de movimentação do ar em seu interior: corrente 
de ar natural, corrente de ar forçada e corrente de ar induzida.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14339
UNICESUMAR
146
A torre de resfriamento apresenta diferentes formas e configurações, porém a forma mais comum 
é uma estrutura retangular com aberturas na parte inferior, por onde entrará o ar ambiente. Na parte 
superior também haverá outra abertura, a qual, tradicionalmente, contém um ventilador, cuja função 
é aspirar o ar ascendente, descarregando-o mais úmido e mais quente. No interior da torre, é colocado 
um enchimento que detém a queda direta da água na bacia coletora, água que foi dispersada pelos bor-
rifadores. O enchimento proporciona mais tempo de contato e aumenta a superfície de troca térmica, 
tal camada é fundamental para a eficiente troca de calor e massa entre a água advinda do processo de 
condensação e o ar ambiente. Outro componente importante é o eliminador de gotas que se localiza 
na parte superior da torre, antes do ventilador. Ele é o responsável por extrair o máximo de gotículas 
de água do ar, antes de esse mesmo ar deixar a torre. 
Veja o vídeo, a seguir, e analise o funcionamento da torre de arrefecimento:
Para acessar, use seu leitor de QR Code.
A Figura 9, a seguir, traz o desenho de uma torre de resfriamento.
Descrição da Imagem: ilustração de uma típica torre de resfriamento, por meio de um corte que possibilita visualizar o enchimento 
de contato, anteriormente, citado.
Figura 9 - Torre de resfriamento / Fonte: Silva (2019, p. 125). 
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/14340
UNIDADE 6
147
De acordo com Miller e Miller (2014), os principais fatores que influenciam a eficiência da torre 
de resfriamento são:
• A diferença média entre a pressão de vapor do ar e a pressão da água da torre.
• O tempo de exposição e a quantidade de superfície da água exposta ao ar.
• Velocidade do ar através da torre.
• Direção do fluxo de ar em relação à superfície exposta da água (paralelo, transversal ou 
contracorrente).
É importante salientar que, em uma troca térmica ideal, a menor temperatura que a água atingirá 
é a temperatura de bulbo úmido do ar ambiente que entra na torre de arrefecimento, porém, na 
prática, é impossível atingir essa temperatura. Na grande maioria dos sistemas, a água deixa a torre 
com temperatura de 4 a 6 °C maior do que a temperatura do ar externo.
Como descrito por Silva (2019), a capacidade de resfriamento de uma torre de arrefecimento, 
em Kw, é dada por:
  Q m c T Ttorre H O H O e s� � � �� �2 2 (1)
onde:
 mH O2 = a vazão mássica da água (kg/s) que circula pela torre;
 cH O2 = o calor especifico da água em kJ kg C/ ��� � ;
 Te e Ts = as respectivas temperaturas de entrada e de saída da água da torre de resfriamento.
Condensadores evaporativos
Segundo Silva (2019), o condensador evaporativo é a união, em um único equipamento, entre uma 
torre de resfriamento e um condensador. Como podemos ver no esquema da Figura 10, esse equi-
pamento é composto por uma estrutura que contém uma serpentina, então, o fluido refrigerante 
circula por essa serpentina. A água do sistema é, então, pulverizada em cima da serpentina, com a 
finalidade de resfriar o fluido. A posteriori, a água fica acumulada em um reservatório, mas, devido 
a uma corrente de ar forçada, por meio um ventilador, sobre a serpentina e a água do reservatório, 
uma pequena quantidade de água é evaporada. Esta evaporação retira calor da água, resfriando-a, 
no entanto, para que ela seja reutilizada, é necessário o uso de uma bomba, a qual recolhe a água 
da bandeja e a impulsiona até os pulverizadores, fazendo com que o ciclo se reinicie. 
Vale ressaltar que o condensador evaporativo não possui enchimento, a água de resfriamento 
do processo escoa,diretamente.
UNICESUMAR
148
Em relação à capacidade do condensador eva-
porativo, ela é função da temperatura de bulbo 
úmido do ambiente, enquanto que a capacidade 
de um condensador a ar é função da tempera-
tura de bulbo seco.
Quando se comparam os condensadores eva-
porativos com condensadores resfriados à água 
em sistema fechado, isto é, com torre de resfria-
mento, verifica-se que os primeiros apresentam 
temperatura de condensação menor do que os 
sistemas com torre de arrefecimento, tal fato ocor-
re devido aos condensadores evaporativos pos-
suírem, somente, um diferencial de temperatura. 
Outra característica dos condensadores evapora-
tivos que vale a pena ser ressaltada é que a bomba de 
água desses sistemas é menor do que a bomba utili-
zada em sistemas resfriados à água com a mesma ca-
pacidade de resfriamento, resultando em consumo 
de energia menor (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Descrição da Imagem: i ilustração de um condensador eva-
porativo, no qual o fluido refrigerante entra pela parte supe-
rior direita e a água é inserida no sistema por borrifadores 
localizados acima da serpentina.
Figura 10 - Ilustração de um condensador evaporativo 
Fonte: Miller e Miller (2014, p. 112). 
Descrição da Imagem: ilustração de um condensador evapo-
rativo, no qual o fluido refrigerante entra pela parte superior 
direita, enquanto a água é inserida no sistema por borrifado-
res localizados acima da serpentina.
Figura 11 - Arranjo dos tubos do condensador casco e tubo
Fonte: Venturini e Pirani (2005, p. 157). 
Projeto de um condensador
Agora, veremos algumas etapas de um projeto 
de um condensador do tipo casco e tubo, cujo 
fluido refrigerante escoa, externamente, aos 
tubos internos. Neste projeto, identificaremos 
qual é o comprimento necessário dos tubos de 
um sistema de refrigeração com capacidade de 
80 kW, que trabalha com o fluido refrigerante 
R22 em temperatura de evaporação de 0 °C e 
em condensação a 40 °C. No sistema, a água da 
torre de resfriamento entra no condensador a 
30 °C e sai a 35 °C.
O condensador apresenta 30 tubos construí-
dos em cobre com diâmetro interno de 14 mm 
e diâmetro externo de 16 mm. Os tubos estão 
arranjados como demonstrado na Figura 11:
UNIDADE 6
149
Para sanar este projeto, é necessário: identificar a taxa de transferência de calor no condensador; deter-
minar os coeficientes de troca de calor por convecção e o coeficiente global de troca de calor; calcular 
a área da troca de calor e, por fim, validar o comprimento necessário dos tubos.
De acordo com Stoecker e Jones (1985), a transferência de calor no condensador é uma função da 
capacidade de refrigeração vezes uma constante que representa a relação de rejeição de calor para dada 
temperatura de condensação e evaporação. A transferência pode ser definida pela equação:
q C Rc r c� � (2)
onde: 
qc = a transferência de calor no condensador; 
Cr = a capacidade de refrigeração do sistema;
Rc = a relação de rejeição de calor.
Descrição da Imagem:o gráfico relaciona a temperatura de condensação no eixo x 
com a relação de rejeição de calor descrita no eixo y. No interior do gráfico, são dadas 
diferentes curvas que correlacionam o modelo do compressor aberto (linhas contínuas) 
e do hermético (linhas pontilhadas) com a temperatura do evaporador.
Figura 12 - Gráfico da relação de rejeição de calor x temperatura de condensação de 
acordo com o modelo do compressor / Fonte: adaptada de Stoecker e Jones (1985).
Para encontrar qual é relação 
de rejeição de calor, utilizare-
mos o gráfico da Figura 12, o 
qual relaciona a temperatu-
ra de condensação no eixo x 
com a relação de rejeição de 
calor descrita no eixo y. Estes 
valores diferem conforme a 
temperatura do evaporador 
e o modelo do compressor. 
Os compressores abertos 
são representados por linhas 
contínuas, enquanto os com-
pressores herméticos são re-
presentados por linhas pon-
tilhadas.
UNICESUMAR
150
Para o nosso projeto, considere que o compressor é do tipo hermético. Como já sabemos, as tempera-
turas no evaporador são de 0 °C e, no condensador, de 40 °C. Temos que a relação de rejeição de calor 
é igual a Rc =1 25, , então, a transferência de calor no condensador é:


q C R
q kW kW
c r c
c
� �
� � � � � � �80 1 25 100,
Já o coeficiente de transferência de calor por convecção na condensação, de acordo com Stoecker e 
Jones (1985), é dado pela equação:
h g h k
tNDcond
lv�
�
�
��
�
�
��0 725
2 3
1
4
, ρ
µD
 (3)
onde: 
g = a aceleração da gravidade m s/ 2� � ; 
r = a densidade do fluido kg m/ 3� � ; 
hlv = a entalpia de vaporização ou calor latente de vaporização J kg/� � ; 
k = a condutividade térmica do fluido W m K/ �� � ; 
� = a viscosidade dinâmica N s m�� �/ 2 ; 
Dt = a diferença de temperatura do fluido refrigerante e a superfície do tubo K� � ; 
N = o número de tubos dispostos, verticalmente, dividido pela quantidade de colunas; 
D = o diâmetro externo do tubo m� � . 
Os valores de condutividade térmica e viscosidade dinâmica para alguns fluidos refrigerantes podem 
ser encontrados na Tabela 15-5, enquanto os valores de entalpia podem ser vistos na Tabela A6, dis-
poníveis no livro de Stoecker e Jones (1985).
Os valores, a seguir, foram retirados das tabelas citadas, anteriormente:
µ
ρ
� �� �
� �� �
� � �
0 000182
0 0805
1131
2
3
, /
, /
/
N s m
K W m K
kg m
A entalpia hlv é dada pela diferença entre a entalpia de vapor e a entalpia de líquido para dado fluido 
refrigerante e que se encontra em certa temperatura.
h h h
h
h kJ kg J kg
lv v l
lv
lv
� �
� �
� � � �
416 561 249 686
166 785 166 785
, ,
, / . /�� �
UNIDADE 6
151
Agora, com o objetivo de identificar o valor de N , é necessário analisar o arranjo dos tubos internos 
do condensador. Observando a Figura 11, descreveremos o índice N como:
N soma de tubos alinhados verticalmente
quantidade de colunas
N
�
�
�3 55 6 6 6 4
6
5� � � � �
 (4)
A diferença de temperatura entre o fluido refrigerante e a superfície do tubo ainda é desconhecida, 
mas, usualmente, admite-se que este valor é igual a 5 K, depois, verifica-se se esse valor é válido, ou 
não. Como temos todos os valores, basta substitui-los na equação 3, para encontrar o coeficiente de 
convecção na condensação. Lembre-se que: g m s� � �9 81 2, / e D m� � �0 016, . 
hcond �
� � �
� � �
�
�
�0 725
9 81 1131 166 785 0 0805
0 000182 5 5 0 016
2 3
,
, . ,
, ,��
�
�
��
�
�
�
�
�
�
�
�
1
4
21426 72h
W
m Kcond
,
Agora, calcularemos o coeficiente global de transferência de calor do condensador casco e tubos. Como 
descrito por Stoecker e Jones (1985), para tal informação, utilizaremos a equação, a seguir:
1 1 1
U h R
A
h A
A
h Ae cond p
e
fi i
e
i i
� � � � (5)
A fim de calcular a equação 5, é preciso encontrar os respectivos valores dos três últimos termos, para 
o caso do segundo termo, este define qual é a resistência térmica que os tubos internos oferecem ao 
condensador. Para calcularmos este valor, considere que a condutividade térmica do cobre utilizado 
na confecção destes tubos é k W m K� �� �390 / :
R
D D D
k
m K Wp
e
e
i
cobre
�
� �
�
� �
�
�
�
� �� �
ln
, /
2
0 00000274 2
O terceiro termo da equação 5 se refere ao coeficiente de incrustação que, para este sistema, pode ser 
considerado:
1 0 000176 2
h
m K W
fi
� �� �, /
O último termo da equação 5 se refere ao coeficiente de transferência de calor por convecção, do lado 
da água. Para encontrarmos este valor, podemos usar a equação, a seguir:
UNICESUMAR
152
hD
k
VD C
k
i p�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�0 023
0 8 0 4
,
, ,
ρ
µ
µ
 (6)
onde: 
h = o coeficiente de transferência de calor por convecção W m K/ 2 �� � ; 
Di = o diâmetro interno do tubo m� � ; 
k = a condutividade térmica da água W m K/ �� � ; 
V = a velocidade média da água m s/� � ;
r = a densidade do fluido kg m/ 3� � ;
� = a viscosidade dinâmica N s m�� �/ 2 ; 
Cp = o calor específico da água. 
Antes de identificar qual é coeficiente de transferênciade calor por convecção, é necessário, primeiro, 
descobrir qual é a vazão mássica de água requisitada, para suprir as necessidades do sistema. Basta 
utilizar a equação, a seguir:
 q mC tp= D
Isolando o fluxo mássico da água e fazendo as substituições, temos:


m q
C t
kW
kJ kg K K
kg sc
p
�
�
�
�� � � �
� � �
D
100
4 19 35 30
4 85
, / ( )
, /
Convertendo o fluxo mássico para fluxo volumétrico, temos:
m m s� � �0 00485 3, /
Com base no fluxo volumétrico da água e com as informações dos tubos internos do condensador, é 
possível descobrir qual é a velocidade média da água:
V
m s
tubos por passe
m s�
� �
� �� �� �
� � �
0 00485
15 4 0 014
2 1
3
2
, /
/ ,
, /
p
UNIDADE 6
153
Para calcularmos qual é o coeficiente de transferência de calor por convecção, é possível utilizar os 
dados da água em temperatura intermediária, como a água entra a 30 °C e sai a 35 °C, adotaremos os 
valores das propriedades da água na temperatura de 32 °C: 
:
µ
ρ
� �� �
� �� �
� � �
� ��
0 000773
0 617
995
4190
2
3
, /
, /
/
/
N s m
k W m K
kg m
C J kg Kp ��
Substituindo os respectivos valores na equação 6, temos que:
hH O2
0 617 0 023
0 014
2 1 0 014 995
0 000773
4190 00 8
�
� � ��
�
�
�
�
�
�, ,
,
, ,
,
,
, 0000773
0 617
1 014 37843 5 25
9046
0 4
0 8 0 4
2
2
,
, ,
,
, ,
�
�
�
�
�
�
� � �
�
h
h W
H O
H O //m K
2 �� �
Neste momento, é possível encontrar o coeficiente global de transferência de calor, para isso, basta 
substituir os valores encontrados, anteriormente, na equação 5, a qual pode ser reescrita como:
1 1
1426 72
0 000002735 0 016
0 014
0 000176 0 016
0 014
1
9Ue
� � � � � �
,
,
,
,
,
,
, 0046
1 0 00070 0 000002735 0 00020 0 0001263 0 001029
9
U
U
e
e
� � � � �
�
, , , , ,
772 2W m K/ �� �
A exemplo do que vimos na Unidade 1, a melhor forma de calcular a diferença de temperatura em um 
trocador de calor é por meio da média logarítmica das temperaturas. Dessa forma, temos que:
D
D D
D
D
D
T T T
T
T
T
ln
ln
ln
ln
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�� � � �� �
�� �
�
1 2
1
2
40 30 40 35
40 30
40 335
7 22
� �
�
�
�
�
�
�
� �, C
UNICESUMAR
154
Para identificarmos qual é a área externa, utilizaremos a equação que define qual é a transferência de 
calor global, dada pela equação: 
q U A Te e e= D ln
Isolando a área e substituindo os respectivos valores, temos:
A kW
W m K K
me �
�� � � � �
�
100
972 7 22
14 25
2
2
/ ,
,
O comprimento dos tubos é dado por:
comprimento m
tubos
m�
� �� �
�
14 25
30 0 016
9 45
2
2,
,
,
p
Dessa forma, temos que os tubos deverão apresentar o comprimento de 9 45 2, m .
Chegamos ao final de mais uma unidade, aluno(a). 
Vamos para mais um podcast?
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9836
155
1. Qual é a capacidade de uma torre de resfriamento que apresenta uma vazão mássica de 120 
l de água por minuto? Considere que o calor específico da água é 4 2, /kJ kg C��� � e a e 
diferença de temperatura da água, na entrada e na saída da torre, é igual aDT C� �5 . 
Dados importantes: 1 10003m L= e µH O
kg
m2
1000 3= . Após encontrar o resultado, assinale 
a alternativa correta: 
a) 2400W
b) 42W
c) 0 042, W
d) 42kW
e) 2520kW
2. Qual é o modelo de condensador necessário para aplicar a técnica de limpeza conhecida como 
varetamento? Quais são a finalidade da utilização desta técnica e a propriedade do conden-
sador, diretamente, afetada, quando tal procedimento não é executado?
3. Qual é a finalidade de um condensador em um sistema de refrigeração?
156
7
Nesta unidade, daremos continuidade à análise dos trocadores de 
calor. O equipamento em questão se chama evaporador e tem a 
função de retirar o calor do ambiente climatizado ou do fluido de 
trabalho usado na refrigeração. Veremos os seus principais mode-
los, a sua importância para o sistema de refrigeração e algumas 
classificações.
Evaporadores
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
158
Como já sabemos, precisamos fazer com que dois fluidos distintos troquem calor, sem haver contato 
direto entre eles e, para fazer com que este processo ocorra no sentido de retirar calor de um meio a 
ser climatizado, utilizamos um evaporador. 
Como esse equipamento retira o calor necessário de um dado local ou fluido? Será que existe, 
somente, um modelo de evaporador?
Os trocadores de calor condensador e evaporador são parte fundamental dos sistemas de refrige-
ração e condicionamento de ar, afinal, é por meio deles que se realiza a troca térmica entre dois locais, 
sem contato direto entre os fluidos de trabalho. É por meio do evaporador que o fluido refrigerante 
troca calor com o meio a ser climatizado, visando a controlar a temperatura deste local. 
No dia a dia, nos deparamos com alguns sistemas de ar-condicionado e, em alguns casos, conse-
guimos identificar que, sempre, há uma geração de água líquida por esses equipamentos. Para relem-
brarmos alguns conceitos importantes, analisaremos o simples fenômeno do embaçamento dos vidros 
do carro em um dia frio. 
Explique, de forma detalhada, como esse fenômeno ocorre, depois trace um paralelo com a água 
liquida gerada pelos evaporadores. 
Como é de conhecimento da maior parte da população, em um dia frio e, principalmente, chuvo-
so, os vidros do carro ficam embaçados, pois o ar no interior do veículo se encontra em alto nível de 
umidade e entra em contato com os vidros que estão em temperatura mais baixa, absorvendo calor 
desse ar. Este se condensa, ou seja, muda o seu estado físico. 
No evaporador, temos este mesmo fenômeno, mas, como a troca térmica entre o ar ambiente e a 
serpentina do evaporador se mantém por longos períodos e com diferença de temperatura maior, temos 
considerável formação de gotículas de água e, assim, uma quantidade significativa de água líquida.
UNIDADE 7
159
A principal função dos evaporadores é retirar o calor do meio a ser refrigerado, estes dispositivos, 
juntamente, com a válvula de expansão, devem estar em perfeita harmonia, fazendo com que todo 
fluido refrigerante admitido pelo evaporador o deixe em estado de vapor superaquecido, fazendo 
com que nenhum fluido refrigerante em estado líquido seja aspirado pelo compressor. O dispo-
sitivo em questão também é chamado de: serpentina de congelamento; resfriador da unidade; 
serpentina de resfriamento e congelador. 
A serpentina de resfriamento é um dispositivo bastante simples, porém muito importante para o 
sistema de refrigeração. Vale ressaltar que qualquer sistema voltado à prática de refrigerar tem a função 
de retirar calor de um meio ou de uma substância. Esse calor é absorvido pelo evaporador, tornando a 
eficiência do sistema dependente, de forma direta, do projeto e da operação desse dispositivo. 
Agora, vejamos os três principais pontos citados por Ferraz (2009) que devem ser considerados 
durante o projeto dos evaporadores: 
• Dimensionar uma superfície com tamanho suficiente para absorver a carga térmica necessária, 
sem a necessidade de variação de temperatura muito alta entre o fluido refrigerante e o fluido 
a ser resfriado.
• O tamanho da serpentina deve ser o suficiente para comportar o refrigerante líquido, como 
também deve ter tamanho suficiente para que o vapor do fluido refrigerante se separe da parte 
líquida. 
• O tamanho da serpentina não deve ser grande a ponto de gerar perda excessiva de pressão.
Processo de evaporação
Na evaporação, o fluido refrigerante que passa no interior da serpentina de resfriamento advém da 
válvula de expansão (ou tubo capilar). Esse fluido é admitido no estado líquido e deixa a serpentina 
no estado gasoso, isso é possível porque a pressão no evaporador é pequena, possibilitando que o 
fluido seja evaporado em baixa temperatura. O que acontece, neste estágio, é o seguinte: o fluido 
refrigerante apresenta menor temperatura do que a substância a ser resfriada (água, solução de 
etilenoglicol, ar etc.), tal substância fluirá sobre a serpentina de congelamento, introduzindo calor 
ao fluido refrigerante,o qual sofrerá uma mudança de estado, se tornando vapor saturado, ou seja, 
isso é o que acontece em um sistema ideal. 
No caso de um sistema real, o fluido que deixa o evaporador se encontra em um estado de vapor 
superaquecido, com a intenção mitigar a entrada de líquido no compressor. Para obter esse vapor, a 
válvula de expansão controla o fluxo de líquido admitido no evaporador (FERRAZ, 2009).
Classificação dos evaporadores
Como descrito por Silva (2019), esses equipamentos são classificados como sistema de expansão direta 
ou sistema de expansão indireta. 
UNICESUMAR
160
Os evaporadores de expansão direta se encontram em contato direto com a substância a ser resfriada 
ou se localizam em passagens de circulação dessa substância, proporcionando a retirada de calor do 
meio a ser refrigerado, diretamente, pelo fluido refrigerante (a Figura 1 demonstra um esquema do 
sistema em questão). 
No sistema direto, é usado qualquer tipo de trocador de calor, por exemplo: serpentinas de tubos, 
resfriadores tubulares, serpentinas aletadas ou qualquer dispositivo no qual um refrigerante primário 
— amônia, freon ou dióxido de carbono — seja circulado e evaporado com a finalidade de resfriar 
qualquer material em contato direto com a superfície oposta do trocador de calor (FERRAZ, 2009).
De acordo com Costa (2017), os evaporadores de expansão direta podem ser subclassificados de 
acordo com:
• O fluido que será refrigerado, como: em evaporadores para a refrigeração do ar (de superfície 
seca ou molhada), de líquidos, de sólidos.
• A circulação do fluido que será refrigerado, como: evaporadores de circulação natural ou forçada.
• A forma de alimentação do fluido refrigerante no sistema, como: evaporadores inundados ou secos. 
Os evaporadores inundados são aqueles que trabalham, praticamente, cheios de fluido refrigerante 
cujo nível é controlado por meio de válvulas tipo boia, a qual pode estar localizada tanto na alta como 
na baixa pressão. Este modelo de evaporador é bastante utilizado em instalações industriais que operam 
com amônia. As principais características dele são:
Compressor
Condensador
Evaporador
Válvula de expansão
M
ei
o 
a
re
fr
ig
er
ar
Descrição da Imagem: a figura traz um simples esquema do sistema de expansão direta, no qual é evidenciado que o calor do am-
biente é retirado, diretamente, pelo próprio fluido refrigerante do sistema. O meio a refrigerar é representado por um retângulo sem o 
fechamento da linha, localizado do lado esquerdo da imagem. Em frente a esse retângulo, há um resistor caracterizando o evaporador, 
após o resistor, segue um fluxo a partir do lado direito, da seguinte forma: um círculo representa o compressor, a seguir, ele encontra 
outro resistor classificado como condensador, por fim, vê-se a válvula de expansão onde o ciclo se reinicia no meio a refrigerar.
Figura 1 - Sistema de expansão direta / Fonte: Costa (2017, p. 128). 
UNIDADE 7
161
• Menor perda de carga na sucção.
• Menor possibilidade de arrasto de sujeira.
• Maior rendimento na transmissão de calor ( %) 15 .
• Fácil regulagem.
• Fornecimento de vapor saturado seco, proporcionando maior segurança ao compressor.
Para o caso de evaporadores inundados, o fluido refrigerante costuma ser inserido nos evaporadores 
por diferentes formas:
Injeção direta: quando todos os evaporadores são alimentados pela linha de alta pressão, com 
exceção do último, que é alimentado, diretamente, pelo separador. Na Figura 2, é apresentado este 
esquema de alimentação. 
Gravidade: neste método de alimentação, os evaporadores são conectados, diretamente, aos sepa-
radores de líquido. Vale ressaltar que, neste caso, é possível ter configurações que usem separadores 
de líquido individual, parcial, ou, até mesmo, um único separador para todo o sistema, como de-
monstrado na Figura 3.
Linha de sucção
Separador
Linha de
líquido
V1
E1 E2
V2
E3
V3
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema do sistema de evaporadores inundados, os quais são alimentados por 
injeção direta. Os evaporadores desse sistema são representados pelos símbolos de resistências, enquanto as válvulas de expansão 
são representadas por dois triângulos ligados de ponta a ponta. O separador de líquido é representado por uma figura oval que, em 
seu lado esquerdo, apresenta, na parte de cima, uma linha com o fluxo para a esquerda, a qual indica a linha de sucção. Na parte de 
baixo do separador, há uma linha cujo fluxo vai para a direita da imagem e que acompanha todo o desenho, é a linha de líquido. Ela 
contém, também, um fluxo para cima, do lado esquerdo do separador de líquido, tal fluxo integra a válvula V1. Do lado direito da figura, 
é possível ver um resistor E1, mais à frente, dois resistores em paralelo e duas válvulas, da esquerda para direita: E2 e V2, E3 e V3, onde 
o fluxo de todos os elementos vai para o separador de líquido. 
 Figura 2 - Sistema de alimentação por injeção direta / Fonte: Costa (2017, p. 128).
UNICESUMAR
162
Bomba: neste caso, a alimentação é feita, geralmente, a partir de um único separador de líquido, o qual 
contará com bombas para impulsionar o fluido refrigerante até todos os evaporadores do sistema. O 
esquema é mostrado na Figura 4.
Descrição da Imagem:a ilustração traz um simples esquema do sistema de evaporadores inundados, os quais são alimentados por 
gravidade. Esse esquema tem, como principal característica, a alimentação direta dos evaporadores. O separador de líquido é repre-
sentado por uma figura oval que, em seu lado esquerdo, apresenta, na parte de cima, uma linha com o fluxo para a esquerda, a qual 
indica a linha de sucção. No meio do separador, há uma linha com fluxo para a direita, a qual é a linha de líquido, além de uma válvula 
V.E., representada por dois triângulos ligados pelas pontas. Do lado direito do separador, é possível ver dois resistores em paralelo, E1 
e E2, ambos interligados ao separador líquido. 
Figura 3 - Sistema de alimentação por gravidade / Fonte: Costa (2017, p. 129).
Linha de sucção
Separador
Linha de
líquido
V. E.
E1 E2
Linha de sucção
Separador
Linha de líquido
V. E.
Bomba
E3
E2
E1
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema do sistema de evaporadores inundados, os quais são alimentados por 
um sistema central que faz a bomba levar o fluido refrigerante a todos os evaporadores do sistema. 
Figura 4 - Sistema de alimentação por bomba / Fonte: Costa (2017, p. 133).
UNIDADE 7
163
De acordo com Costa (2017), os evaporadores secos trabalham com alimentação intermitente de 
fluido refrigerante e, para controlar a vazão desse fluido, são usadas válvulas manuais ou automáticas 
controladas por pressão ou temperatura da linha de sucção. Para que não haja entrada de líquido no 
compressor, as válvulas do sistema são reguladas de forma que o vapor, no final do processo de eva-
poração, esteja, levemente, superaquecido. A Figura 5 apresenta esse esquema.
No sistema de expansão indireta (Figura 6), o fluido refrigerante é evaporado na serpentina do 
evaporador, a qual se encontra imersa em um tanque, geralmente, de salmoura ou água. O calor do 
sistema é retirado através dessa água ou salmoura, resfriada, anteriormente, pelo fluido refrigerante 
do sistema inicial. 
Conforme Silva (2019), os sistemas de expansão indireta possuem, como principal característica, a 
centralização da produção do frio em uma casa de máquinas, local onde se encontra o chiller (resfria-
dor). A distribuição da água gelada é realizada por meio de tubulações hidráulicas. 
T
Evaporador
Controle de temperatura
Linha de
sucção
Controle de
pressão
Linha de
líquido
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema do sistema de evaporadores secos, no qual é evidenciada a análise da 
temperatura da linha de sucção para o funcionamento da válvula de admissão presente na linha de líquido.
Figura 5 - Esquema de um evaporador seco / Fonte: Costa (2017, p. 135).
UNICESUMAR
164
Em relação ao fluido intermediário,podemos fazer uma relação entre dada temperatura de trabalho 
e o meio no qual ele será empregado. No caso de sistemas que operam com temperatura acima de 0 
°C, normalmente, utiliza-se a água como fluido intermediário, por exemplo: instalações centrais de 
ar-condicionado de expansão indireta. 
Segundo Costa (2017), para os casos de temperaturas abaixo de 0 °C, são adotadas misturas de flui-
dos refrigerantes, por exemplo, quando o meio a refrigerar contém alimentos com os quais a salmoura 
entrará em contato — carnes, peixes e aves — usa-se, como fluido intermediário, o cloreto de sódio 
NaCl H O�� �2 com adição de bicromato de sódio Na Cr O2 2 7� � , a fim de amenizar a ação corrosiva. 
Os evaporadores também são classificados quanto ao fluido a ser resfriado. Dessa forma, temos 
as seguintes classificações: evaporador para ar, evaporador para líquido e evaporadores de contato.
Evaporador para resfriamento de ar
De acordo com Venturini e Pirani (2005), nestes equipamentos, o fluido refrigerante troca calor através 
dos tubos aletados, ou não, diretamente, com o ar que escoa na superfície externa do evaporador. Este 
ar que trocou calor com o fluido refrigerante do sistema será utilizado para resfriar os refrigeradores, 
as salas climatizadas, o interior de automóveis etc. 
No que se refere à forma de circulação desse ar, os evaporadores costumam ser classificados em 
evaporadores com corrente de ar forçada ou natural. A principal diferença entre estes dois modelos de 
evaporadores é: aquele com convecção forçada (Figura 7) tem a adição de um ventilador, com a finali-
dade de aumentar a velocidade do ar ambiente que passa através dos tubos do evaporador; enquanto 
que, no evaporador de convecção natural, o ar passa através dos tubos, sem nenhum auxílio mecânico.
Resfriador
Bomba
salmoura
M
ei
o 
a
re
fr
ig
er
ar
Tanque
salmoura
Condensador
Evaporador
Válvula de expansão
Compressor
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema do sistema de expansão indireta, no qual é possível identificar que o 
fluido refrigerante resfria um fluido intermediário. Este, por sua vez, retirará o calor do meio a ser refrigerado.
Figura 6 - Sistema de expansão indireta / Fonte: Costa (2017, p. 136).
UNIDADE 7
165
Como demonstrado por Venturini e Pirani (2005), os ventiladores usados no evaporador com corrente 
de ar forçada podem estar posicionados de duas formas distintas:
• Draw-Through (ventilador succionando). Esta configuração permite maior alcance do 
fluxo de ar frio, porém o calor dissipado pelo motor do ventilador não é, imediatamente, retirado.
• Blow-Through (ventilador soprando). Embora o alcance desta configuração seja 
menor, o calor dissipado pelo motor do ventilador é retirado do ar, imediatamente, após 
a sua liberação.
Agora, analisaremos, um pouco mais a fundo, os evaporadores para resfriamento de ar. Segundo 
Venturini e Pirani (2005), os principais parâmetros dimensionais e operacionais que influenciam o 
comportamento desses dispositivos são:
• Área e velocidade de face.
• Quantidade de aletas por unidade de comprimento.
• Profundidade da serpentina, no sentido do ar.
• Temperatura do fluido refrigerante.
• Vazão de ar.
Válvula Solenóide
Válvula de Expansão
Distribuidor
Ar
Refrig.
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema do evaporador de convecção forçada, no qual se vê o ventilador soprando 
na direção das serpentinas.
Figura 7 - Ilustração de um evaporador de convecção forçada / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005). 
UNICESUMAR
166
A área de face de um evaporador é calculada pelo 
produto entre a largura e a altura deste equipamen-
to. A área de face está, intimamente, relacionada 
à velocidade de face, uma vez que, ao diminuir 
a área, aumenta-se a velocidade, esta, porém, au-
menta até determinado valor, então, no dimen-
sionamento de um evaporador, se leva tal aspecto 
em conta. Destaca-se que o coeficiente global de 
transferência de calor é, também, diretamente, 
afetado pela velocidade de face. Com frequência, 
são utilizados valores usuais dessa velocidade da 
ordem de 2,0 a 4,0 m/s. Para evitar o arraste de 
gotas de água condensada, esse valor não deve ser 
superior 3,0 m/s para serpentinas simples e 3,5 
m/s para serpentinas com eliminadores de gotas 
(VENTURINI; PIRANI, 2005).
As aletas têm a função de aumentar a superfí-
cie efetiva do evaporador, proporcionando troca 
térmica maior. Normalmente, elas são projetadas 
após a fabricação dos tubos do evaporador, são 
perfuradas e, então, encaixadas nos tubos. Para 
que o encaixe fique adequado, é feita a expansão 
mecânica ou hidráulica dos tubos. 
Em relação ao tamanho e ao espaçamento das 
aletas, tal fator depende da aplicação para a qual a 
serpentina foi projetada e do diâmetro dos tubos. 
Em operações que requerem tubos de pequeno 
diâmetro, as aletas também serão pequenas. Agora, 
para casos mais específicos, como na refrigeração 
industrial, o número de aletas de uma serpentina 
pode variar de quatro a seis por polegada, isso para 
sistemas que trabalham com temperaturas acima 
de 0 ºC, já para o caso de sistemas que operam 
com temperaturas abaixo de 0 °C, são utilizadas, 
no máximo, 2,5 aletas por polegada. Já em serpen-
tinas projetadas para condicionamento de ar, as 
quais trabalham com temperaturas elevadas, este 
número pode ser de 12 a 15 aletas por polegada. 
Lembre-se que, ao aumentar o número de 
aletas por unidade de comprimento, isto é, di-
minuindo o afastamento entre elas, aumen-
ta-se a variação de temperatura e a redução 
de umidade do ar que atravessa a serpentina 
(VENTURINI; PIRANI, 2005). 
Outro parâmetro importante é a profundi-
dade da serpentina, a qual é caracterizada pelo 
número de rows — fileiras, em português — de 
tubos na direção do escoamento. Quanto maior 
esse número, maior a redução de umidade do 
ar ao atravessar a serpentina, o que influencia a 
remoção de calor latente. A quantidade de rows, 
normalmente, varia de quatro a oito, sendo li-
mitado pela temperatura do fluido refrigerante 
(VENTURINI; PIRANI, 2005).
De acordo com Venturini e Pirani (2005), a 
temperatura da superfície externa da serpen-
tina do evaporador é determinada a partir da 
temperatura do fluido refrigerante, este deve 
entrar naquele com a menor temperatura pos-
sível, a fim de aumentar o delta de temperatura 
entre o evaporador e o ar ambiente, fator que é 
essencial para maior transferência térmica. Tal 
variação de temperatura também proporciona 
mais umidade e, para que o sistema funcione 
de maneira adequada, é necessário que o fluido 
refrigerante tenha temperatura de 3 °C até 8 °C 
menor do que a temperatura de ar na entrada 
da serpentina.
Em relação ao aumento de vazão, primeiro, 
lembremos que a vazão é a velocidade que o 
fluido passa em determinada área vezes essa 
área. No caso em questão, a área do evaporador 
se mantém a mesma, logo, teremos aumento 
proporcional da velocidade de face e, com esse 
aumento, temos que a variação de temperatura 
e a remoção de umidade do ar diminuem.
UNIDADE 7
167
Evaporador para 
resfriamento de líquido
Este tipo de evaporador resfria o líquido até cer-
ta temperatura, depois, o bombeia para outros 
equipamentos. No sistema de ares-condicionados, 
são usados os fan-coils para fazer a troca térmica 
deste fluido já resfriado com o ar ambiente do 
local a ser climatizado. 
Os principais modelos de evaporadores de 
líquido são: carcaça e tubo, carcaça e serpentina, 
evaporadores de placas e de contato. Estes tipos de 
evaporadores são idênticos aos apresentados na 
unidade anterior, a principal diferença entre eles é 
que o condensador faz o fluido refrigerante ceder 
calor para o meio, enquanto que, no evaporador, 
o fluido absorve calor do meio.
Evaporadores de contato
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), os 
evaporadores de contato se caracterizam como 
um caso particular dos evaporadores de placas, 
sendo muito utilizados para o congelamento de 
produtos sólidos, pastososou líquidos. Atualmente, 
são, amplamente, empregados como serpentinas de 
prateleiras em congeladores: o fluido refrigerante 
circula através dos tubos das serpentinas, enquan-
to o produto a ser congelado é colocado entre as 
placas. Este modelo de evaporador pode, ainda, 
ser produzido pelo sistema roll-bond, onde são 
tomadas duas chapas de alumínio, sobre as quais 
são impressos canais, em grafite, com o formato de-
sejado. Faz-se, desse modo, a união das chapas, por 
caldeamento, a 500 ºC (o caldeamento não 
ocorre nos pontos onde há grafite). Por último, 
os canais são expandidos sob pressão de 
até 150 bar, retirando o grafite e deixando 
o formato dos canais.
Outro conceito é o evaporador de recirculação 
de líquido ou evaporador sobre alimentação de 
líquido, no qual o excesso de líquido em baixas 
pressão e temperatura é bombeado ao evapora-
dor. Uma parte do fluido refrigerante muda da 
fase líquida para a fase de vapor saturado no eva-
porador, e o restante de líquido que não sofre esta 
alteração de fase é separado, então, o vapor flui 
para o compressor. 
Os sistemas de refrigeração industrial de bai-
xa temperatura usam, geralmente, este tipo de 
evaporador, o qual tem a vantagem de molhar 
todas as superfícies internas do mesmo, manten-
do alto coeficiente de transferência de calor. Na 
Figura 8, é mostrado o esquema deste modelo 
de evaporador.
UNICESUMAR
168
No que se refere à fabricação dos evaporadores, estes são construídos, normalmente, de aço, quando 
o fluido de trabalho é a amônia, já para os fluidos refrigerantes tradicionais, o evaporador é feito de 
cobre, latão e alumínio. Os tubos do evaporador podem ser lisos ou com aletas tanto internas quanto 
externas, tal característica tem a função de aumentar a área de troca térmica entre os fluidos de trabalho. 
Descrição da Imagem: a ilustração traz um simples esquema de evaporador de recirculação. É possível identificar que os fluidos são 
separados devido à diferença de densidade. 
Figura 8 - Esquema de um evaporador de recirculação / Fonte: Ferraz (2009, p. 52). 
Chegamos à Unidade 7, aluno(a), estamos quase no fim. Como está 
sendo para você? Vamos a mais um podcast? 
para o compressor
separador de líquido
nível de líquido
entrada
de líquido
válvula de bóia
em baixa pressão
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9837
UNIDADE 7
169
Título: Refrigeração Comercial – Para técnicos em ar-condicionado
Autor: Dick Wirz
Editora: Cengage Learning
Sinopse: esta obra é destinada a profissionais que trabalham com sistemas 
de arrefecimento, principalmente, para equipamentos de refrigeração de 
médias e baixas temperaturas, tais como câmaras frigoríficas, geladeiras 
comerciais e máquinas de gelo. O livro enfoca a refrigeração industrial de 
alimentos, com dezenas de dicas práticas que podem ser utilizadas durante 
a instalação e a manutenção de equipamentos comerciais deste ramo. 
Comentário: a Unidade 2 deste livro apresenta alguns dos diferentes modelos de evaporadores, 
como também alguns dos principais problemas possíveis de ocorrer nesses equipamentos, além 
de alguns métodos de análise e manutenção.
170
1. Relacione as colunas, a seguir, e assinale, depois, a alternativa correta: 
(1) Evaporadores de expansão indireta
(2) Evaporadores de expansão direta
(3) Evaporador de recirculação
(4) Evaporador com circulação forçada de ar
 ) ( Este dispositivo mantém contato direto com a substância a ser resfriada ou se localiza em 
passagens de circulação dessa substância.
 ) ( Este dispositivo transforma uma parte do fluido refrigerante em vapor saturado e o restante, 
em fase líquida, é separado.
 ) ( Este dispositivo tem, como diferencial, a presença de um ventilador.
 ) ( Este dispositivo tem a sua serpentina imersa dentro de um tanque, geralmente, de salmoura ou água.
A sequência correta para a resposta da questão é: 
a) 1, 3, 4, 2.
b) 2, 3, 1, 4.
c) 2, 4, 1, 3.
d) 2, 3, 4, 1.
e) 3, 2, 4, 1.
2. Avalie se as afirmativas, a seguir, são Verdadeiras (V) ou Falsas (F), em seguida, assinale a 
alternativa correta.
 ) ( Quanto maior o número de rows ou de fileiras em uma serpentina de resfriamento, maior 
será a troca de calor de transformação.
 ) ( A serpentina de resfriamento com aletas apresenta menor transferência de calor do que a mesma 
serpentina sem aletas, uma vez que elas limitam a passagem de ar sobre os tubos da serpentina.
 ) ( Evaporadores de expansão indireta utilizam, somente, como fluido intermediário, a água, 
devida à sua ampla abrangência.
 ) ( Os sistemas de refrigeração industrial de baixa temperatura usam, de modo geral, o evaporador 
de recirculação de líquido, pois ele tem a vantagem de molhar todas as superfícies internas 
do evaporador, mantendo alto coeficiente de transferência de calor. 
A sequência correta para a resposta da questão é: 
a) V, V, F, V.
b) V, V, V, V.
c) V, F, V, V.
d) V, F, F, F.
e) V, F, F, V.
3. Cite três características dos evaporadores inundados.
8
Nesta unidade, daremos continuidade ao estudo dos equipamentos 
que compõem os sistemas de refrigeração, tendo, como pontos 
principais, os dispositivos de expansão, que apresentam a função 
de reduzir a pressão do fluido refrigerante e controlar o fluxo re-
frigerante que será admitido pelo evaporador.
Dispositivos de 
Expansão e Linhas de 
Distribuição 
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
172
Como vimos nas unidades anteriores, os evaporadores têm a função de retirar o calor do meio re-
frigerado, fazendo com que o fluido refrigerante alterne o seu estado físico, de liquido para gasoso, 
porém, caso haja refrigerante sobressalente no evaporador, não teremos a evaporação de todo o fluido 
refrigerante, acarretando na entrada de liquido no compressor, situação que pode ser muito prejudicial 
ao sistema como um todo. 
Para mantermos o funcionamento correto e eficiente de um sistema de refrigeração, é necessário 
termos bom controle do fluxo de fluido refrigerante, e o dispositivo responsável por fazer esse controle 
é o de expansão. Como é o funcionamento desse equipamento? Quais são as suas principais caracte-
rísticas? Existem diferentes tipos de dispositivos de expansão? 
Nesta unidade, você entenderá qual é a importância das válvulas de expansão nos sistemas de refri-
geração, conhecerá alguns dos modelos mais utilizados e entenderá o funcionamento de cada um deles. 
Após entender este componente, você terá domínio total dos principais pontos de um ciclo de refrigeração. 
De acordo com que aprendemos até aqui, no ciclo de refrigeração, aumentamos a pressão de um fluido 
de trabalho antes ele seja enviado para o evaporador, pois, dessa forma, a troca de calor será mais efetiva, 
resultando na retirada de calor do meio a ser refrigerado e na transformação de estado do nosso fluido 
refrigerante, de gasoso para líquido. Porém precisamos fazer com que esse fluido volte para o estado gasoso, 
então, para isso, devemos diminuir a pressão dele. De maneira simplificada, caro(a) aluno(a), explique 
uma forma de diminuir a pressão de gás qualquer, para isso, pense em um espaço cúbico. 
Então, para diminuir a pressão desse gás, podemos simplesmente aumentar o volume no qual o 
gás está contido. Para entendermos isso melhor, lembre-se de que pressão é força sobre área, então, ao 
aumentar a área, o gás exercerá menor pressão à parede, então, podemos dizer que a pressão interna 
diminuirá com o aumento da área desse recipiente. No caso do ciclo de refrigeração, a linha de fluido 
que entra no condensador terá maior área do que a linha que sai do compressor.
UNIDADE 8
173
Como descrito por Stoecker e Jones (1985), os dispositivos de expansão possuem duas funções: reduzir 
a pressão do fluido refrigerante, desde a pressão de condensação até a pressão de vaporização, e regu-
lar a quantidade de líquido que chega no evaporador, de modo que, ao final desse processo, o fluido 
refrigerante não se encontre no estado líquido nem o vapor superaquecido estejaa uma temperatura 
muito elevada, ao ser admitido pelo compressor.
De acordo com Silva (2019), os dispositivos comumente empregados são: válvula de expansão direta 
a pressão constante (válvula de expansão automática); válvulas eletrônicas; válvula de expansão direta 
e superaquecimento constante (válvula de expansão termostática); tubo capilar; orifício graduado; e 
válvulas de boia. Agora, vejamos as principais características de cada um desses componentes.
Tubo capilar
Este dispositivo é um tubo simples de cobre, com comprimento relativamente longo e diâmetro muito 
pequeno, na ordem de 0,5 mm. O tubo capilar une a linha de alta pressão com a linha de baixa pressão. 
Quando o fluido refrigerante passa por meio desse tubo, a sua pressão é reduzida, devido ao atrito do 
fluido refrigerante com a parede interna do tubo. Em relação ao dimensionamento do tubo capilar, este 
depende do fluido refrigerante utilizado e da relação de compressão do sistema, mas, normalmente, 
possui comprimento de 1 a 6 m e diâmetro interno de 0,5 a 2 mm (SILVA, 2019). A Figura 1 ilustra 
um tubo capilar enrolado em uma linha de sucção.
De acordo com Alvarez (2019), os tubos capilares são muito utilizados em sistemas de pequena ca-
pacidade, em torno de 10 kW, como ares condicionados do tipo janela, geladeiras e freezers. O tubo 
capilar difere de outros dispositivos de expansão, uma vez que não obstrui o fluxo de fluido refrigerante 
para o evaporador. Quando o sistema é desligado, as pressões de alta e baixa se igualam por meio do 
tubo capilar, e o fluido refrigerante em estado líquido existente no condensador flui em direção ao 
evaporador. Esse fluido se encontra à temperatura de condensação e, caso sua quantidade for dema-
siadamente grande, provocará o degelo do evaporador. Tal situação aumenta a chance de, ao ligar o 
Linha de sucção
Tubo capilar
Descrição da Imagem: a figura apresenta um tubo, com diâmetro muito pequeno, enrolado em outro tubo, com diâmetro muito maior. 
O tubo menor representa o tubo capilar e o maior, a linha de sucção.
Figura 1 - Tubo capilar / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNICESUMAR
174
sistema, o fluído refrigerante líquido, contido no evaporador, ser admitido pelo compressor. Sistemas 
que fazem o uso desse dispositivo possuem a carga mínima de refrigerante necessária para o bom 
funcionamento do sistema.
Válvula de expansão direta a pressão constante
De acordo com Stoecker e Jones (1985), este dispositivo mantém uma pressão constante na sua saída (na 
entrada do evaporador), inundando mais ou menos o evaporador, em função das mudanças de carga 
térmica do sistema. A pressão constante nesta válvula é proveniente da interação de duas forças opostas: a 
primeira força se dá devido à 
pressão do fluido refrigerante 
sobre um lado do diafragma, 
fazendo com que a agulha se 
mova no sentido de fecha-
mento do orifício da válvula; 
e a segunda força se dá devi-
do ao movimento da mola, a 
qual age sobre o lado oposto 
do diafragma, fazendo com 
que a agulha da válvula se 
mova na direção de abertura 
do orifício (VENTURINI; 
PIRANI, 2005).
A Figura 2 traz uma vis-
ta em corte da válvula de 
expansão direta a pressão 
constante, na qual é possível 
identificar suas principais 
partes e o sentido de fluxo 
do fluido refrigerante. 
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), este modelo de válvula se fechará suavemente quando 
o compressor for desligado e permanecerá assim até que o compressor seja ligado novamente. Este 
dispositivo se adapta melhor às aplicações, em que a carga térmica é, aproximadamente, constante, fa-
N
Capa
Haste de ajuste
Mola para ajuste da faixa de operação
Assento do piloto
Conexão para manômetro
Diafragma
Pistão de acionamento
Tampão de modulação
Mola e fechamento
Removedor de sujeira
Haste para abertura manual
Descrição da Imagem: a figura apresenta a vista em corte da válvula de expansão direta a pressão constante. É uma figura com variá-
veis formas geométricas, traços e linhas, porém de forma simétrica. O corte traz os elementos da peça na seguinte ordem, do topo até 
a parte inferior da figura: capa, haste de ajuste, mola para ajuste da faixa de operação, assento do piloto, conexão para manômetro, 
diafragma, pistão de acionamento, tampão de modulação, mola e fechamento, removedor de sujeira e haste para abertura manual.
Figura 2 - Válvula de expansão automática / Fonte: adaptada de Stoecker e Jabardo (2018).
UNIDADE 8
175
zendo com que ela seja, principalmente, utilizada 
em sistemas que necessitem de uma temperatura 
de vaporização constante, em determinado valor, 
para controlar a umidade em câmaras frigorí-
ficas ou evitar o congelamento em resfriadores 
de água, além de ser vantajosa para proteger o 
compressor de sobrecarga também. A principal 
desvantagem da válvula de expansão automática é 
a sua eficiência, pois é relativamente baixa quando 
comparada com outros tipos de dispositivos de 
expansão, especialmente em condições de carga 
térmica variável.
Válvula de expansão ter-
mostática
De acordo com Venturini e Pirani (2005), as vál-
vulas de expansão termostáticas são os disposi-
tivos de expansão mais utilizados em sistemas 
de refrigeração de expansão direta, uma vez que 
esses equipamentos possuem fácil adaptação a 
qualquer tipo de aplicação associada à uma alta 
eficiência. Tais dispositivos provocam a perda de 
pressão necessária e regulam o fluxo de fluido 
refrigerante, garantindo certo grau de superaque-
cimento constante na saída do evaporador.
Agora, vejamos, de forma mais detalhada, este 
modelo de válvula. Na Figura 3, é demonstrado 
um diagrama esquemático da válvula de expan-
são termostática. Lembre-se de que esse disposi-
tivo possui a função de regular a vazão do fluido 
refrigerante para o evaporador. De acordo com 
Stoecker e Jabardo (2018), tal função é realizada 
por meio do controle do superaquecimento do 
refrigerante na saída do evaporador. 
A haste da válvula, por sua vez, desloca-se, 
devido à diferença de pressão entre os lados de 
um diafragma, o qual está localizado na cabeça 
da válvula. Na superfície inferior do diafragma, 
atua a pressão no evaporador mais a pressão, de-
vido a uma mola, enquanto, na parte superior do 
diafragma, atua a pressão, devido ao fluido de 
acionamento, que constitui a denominada carga 
do bulbo. A força da mola atua sobre o diafragma, 
no sentido de fechar a válvula, de modo que, para 
abri-la, a pressão na câmara superior (da carga) 
deve ser tal que se equivalha às forças combina-
das resultantes da ação da mola e da pressão no 
evaporador. A válvula só permanecerá aberta se 
a pressão na câmara acima do diafragma for su-
perior à pressão de evaporação. 
UNICESUMAR
176
As válvulas de expansão termostática podem ser classificadas como: equalização interna; equalização 
externa; pressão máxima de operação; ou válvula com MOP.
Válvula de expansão termostática com equalização interna
Este modelo de válvula é representado na Figura 4, na qual podemos identificar a presença de um 
bulbo, localizado na saída do evaporador, que é conectado à parte superior do diafragma por meio de 
um tubo capilar. Como descrito por Venturini e Pirani (2005), no interior desse bulbo, normalmente, 
há o mesmo fluido refrigerante utilizado no sistema, porém esse refrigerante se apresenta em estado 
saturado. Já a saída da válvula de expansão termostática é conectada à entrada do evaporador. Caso o 
sistema seja de múltiplos circuitos, é necessário utilizar um distribuidor de líquido.
Diafragma
Diafragma
P bulbo
P mola P evaporador 
Bulbo
Parafuso p/ 
pressão da mola
Capilar
Orifícios
Entrada
Filtro
Câmara superior 
(P bulbo)
Mola (P mola)
Para evaporador 
(P evaporador) 
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma vista em corte da válvula de expansão direta e superaquecimento constante.
Figura 3 - Válvula de expansão termostática / Fonte: adaptada de Stoecker e Jabardo (2018).
UNIDADE 8
177
Este dispositivo faz com que o fluido refrigerante admitidotenha a sua pressão reduzida até a pressão 
de vaporização e, quando essa premissa é atendida, ele é distribuído para o evaporador. Ao passar pelo 
evaporador, o fluido refrigerante recebe calor e vaporiza-se e, em determinada posição, ele se encontra 
totalmente em estado gasoso. A partir desse estágio, todo calor recebido pelo refrigerante fará que este 
sofra um aumento de temperatura, resultando em um vapor superaquecido na saída do evaporador, 
local que se encontra o bulbo. Esse vapor superaquecido aumentará a temperatura do fluido refrige-
rante dentro do sistema bulbo-diafragma, ocasionando um aumento da pressão na parte superior do 
diafragma, o que faz com que a agulha obturadora se mova para baixo, aumentado a abertura da válvula 
e, consequentemente, a vazão de fluido refrigerante. Dessa forma, mais fluido refrigerante é admitido 
pelo evaporador, compensando a carga térmica do sistema. Quando a carga térmica diminui, acontece 
o inverso da situação apresentada, uma vez que o fluido refrigerante terá menor temperatura na saída 
do evaporador, resultando em uma diminuição da pressão no sistema bulbo-diafragma, de forma a 
provocar o fechamento da válvula e, consequentemente, reduzir a entrada de fluido refrigerante no 
evaporador (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Válvula de expansão termostática com equalização externa
Na Figura 5, é demonstrado o esquema de instalação deste dispositivo, o qual possui uma tubulação 
externa de pequeno diâmetro, que conecta a região abaixo do diafragma à saída do evaporador em um 
ponto localizado à frente do bulbo. Este modelo de válvula é muito utilizado em sistemas de expansão 
direta que são alimentados por distribuidores de líquido (VENTURINI; PIRANI, 2005).
Diafragma
Agulha
Refrigerante
Corpo
Mola
(1,2 bar)
Parafuso
de Ajuste
Distribuidor
6,2 bar/7,0 °C
7,4 bar/ 13°C
Bulbo
5,6 bar
(Tsat=3,7°C)
Descrição da Imagem: a figura apresenta um esquema da válvula de expansão termostática com equalização interna, no qual são 
evidenciadas as ligações entre a válvula e o evaporador.
Figura 4 - Válvula de expansão termostática com equalização interna / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005).
UNICESUMAR
178
Para melhorar a compreensão do funcionamento dessas duas válvulas de expansão termostáticas, 
vejamos o exemplo dado por Venturini e Pirani (2005), no qual temos um sistema de expansão direta 
utilizando o fluido refrigerante R22. A temperatura de evaporação na entrada do evaporador é de 7,0° 
C e a pressão de saturação é de 6,2 bar. Considerando que a perda de carga no evaporador é de 0,6 bar, 
temos que a pressão e a temperatura na saída do evaporador são de 5,6 bar e 3,7° C, respectivamente.
Caso seja usada uma válvula termostática com equalização interna no sistema citado anterior-
mente, considerando que essa válvula teve a tensão da mola ajustada em 1,2 bar, resultando em uma 
pressão no bulbo de 7,4 bar, o fluido refrigerante R22 nesta pressão apresenta uma temperatura de 
saturação de, aproximadamente, 13° C, resultando em um superaquecimento do fluido na saída do 
evaporador de 9,3° C.
Já, se neste mesmo sistema for adotado uma válvula de expansão termostática com equalização 
externa, teremos que a pressão no bulbo será de 6,8 bar, e a temperatura de saturação correspondente 
a esta pressão é de 10° C; dessa forma, teremos que o superaquecimento do fluido refrigerante na saída 
do evaporador será de 6,3° C.
De acordo com Venturini e Pirani (2005), este modelo de válvula, também, pode ser diferenciado 
de acordo com o fluido refrigerante adotado. Caso a válvula utilize o mesmo fluido refrigerante do 
sistema a qual está acoplada, recebe-se o nome de válvula de carga normal. A válvula de carga cruzada, 
por sua vez, é aquela que trabalha com fluido refrigerante diferente do sistema, e esse modelo de válvula 
é usada para manter um grau de aquecimento quase constante para toda a gama de temperaturas de 
evaporação do sistema.
Na Tabela 1, é relacionado o que acontece com o superaquecimento do sistema, quando a válvula 
de expansão termostática se abre, fecha ou se adiciona mais fluido refrigerante no sistema.
Diafragma
Agulha
Refrigerante
Corpo
6.2 bar/7.0°C Equalizador Externo
Distribuidor
Mola
(1,2 bar)
Parafuso
de Ajuste
Bulbo
5,6 bar
(Tsat = 3,7 °C)
6,8 bar/10 °C
Descrição da Imagem: a figura apresenta um esquema da válvula de expansão termostática com equalização externa, no qual são 
evidenciadas as ligações: parte superior do diafragma ao bulbo localizado na saída do evaporador e a parte inferior do diafragma ao 
canal de saída do evaporador, após o bulbo.
Figura 5 - Válvula de expansão termostática com equalização externa / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005).
UNIDADE 8
179
Procedimento
Superaquecimento
Aumenta Diminui
Abrir válvula X
Fechar válvula X
Adicionar refrigerante X
Retirar refrigerante X
Tabela 1 - Condições do superaquecimento do sistema / Fonte: adaptada de Silva (2019).
Lembre-se de que o superaquecimento é a diferença entre as temperaturas na saída do evaporador e 
da temperatura de saturação do fluido refrigerante, a qual é obtida a partir da medição da pressão de 
saturação de sucção do compressor. Agora, vejamos os dois exemplos a seguir:
01. EXEMPLO Suponha que seja necessário avaliar o grau de superaquecimento em um sistema que 
utiliza o fluido refrigerante R-134a. Para fazer isso, é necessário realizar os seguintes 
passos: aferir a pressão de sucção com um manômetro, considerando que esta pressão 
é de 32,6 psi; medir a temperatura na saída do evaporador, considerando que o valor 
aferido é de 8° C; e, por último, consultar alguma tabela de propriedade térmica do 
fluido refrigerante em questão, para, então, identificar a temperatura de saturação desse 
fluido para a dada pressão de sucção, em que o R-134a apresenta uma temperatura 
de 3° C para a pressão de 32,6 psi. Para identificar o grau de superaquecimento do 
sistema, basta calcular a variação entre as temperaturas na saída do evaporador e de 
saturação, dessa forma, temos: 
 
D
D
T T T
T C
SUP sucção sat
SUP
� �
� � � �8 3 5
Com isso, podemos concluir que, se o fluido R-134a apresentar um superaquecimento 
entre 4 e 6° C, a regulagem da válvula de expansão está dentro do padrão. Se estiver 
abaixo desse valor, há muito refrigerante sendo injetado no evaporador e será necessá-
rio fechar a válvula. Caso o superaquecimento esteja muito alto, é preciso inserir mais 
fluido refrigerante no evaporador, para isso, basta abrir a válvula.
02. EXEMPLO Considere que o sistema, apresentado na Figura 6, use o fluido refrigerante R-134a 
e apresente as seguintes condições: a pressão do fluido refrigerante no ponto 2 é de 
868 kPa; o evaporador apresenta uma perda de pressão de 50 kPa; a mola impõe uma 
pressão de 60 kPa; e a válvula provoca uma perda de pressão de 600 kPa. Agora, calcule:
a) Qual é o grau de superaquecimento na saída do evaporador quando se utiliza uma válvula de 
expansão termostática com equalização interna? 
UNICESUMAR
180
b) Qual é o grau de superaquecimento na saída do evaporador quando se utiliza uma válvula de 
expansão termostática com equalização externa? 
Para obtermos a pressão no ponto 4, basta subtrair a perda de carga, devido ao evaporador, e da válvula 
de expansão da pressão do ponto 2, dessa forma, temos:
 
P P P P
P kPa
T C
válvula evaporador4 2
4
4
868 600 50 218
7 8
� � �
� � � �
� � �
D D
,
Onde T4 é a temperatura de saturação do fluido refrigerante para dada pressão desse ponto. 
Para o caso da questão a), em que se emprega uma válvula de expansão termostática com equali-
zação interna, fazendo o equilíbrio de pressões, temos que a pressão no bulbo (PB) é igual à pressão, 
devido à mola (PM), mais a pressão na entrada do evaporador (P3). Na Figura 7, é apresentado um 
diagrama dessas pressões.
Evaporador
Bulbo
VET
Condensador
Compressor 
4
3
2
1
Descrição da Imagem: a figura apresenta um sistema de refrigeração, no qual os principais dispositivossão evidenciados.
Figura 6 - Sistema de refrigeração / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNIDADE 8
181
 
P P P
P kPa
Bulbo Mola
Bulbo
� �
� � �
3
60 268 328
Usando uma tabela de propriedades termodinâmicas do fluido refrigerante R-134a, temos que a tempe-
ratura de saturação do bulbo é de 3,2° C. Agora, podemos calcular a temperatura de superaquecimento:
 
D
D
T T T
T C C C
Bulbo� �
� � � � � � �
4
3 2 7 8 11, ( , )
Para o caso da questão b), em que se emprega uma válvula de expansão termostática com equa-
lização externa, ao montar o equilíbrio de pressões, temos que a pressão no bulbo (PB) é igual à 
pressão, devido à mola (PM), mais a pressão na saída do evaporador (P4). Na Figura 8, é apresen-
tado um diagrama dessas pressões.
PB
PM
P3
Descrição da Imagem: a figura apresenta um diagrama do equilíbrio de pressões, referente à válvula de expansão termostática com 
equalização interna. Nesse diagrama, a pressão do bulbo interpõe as pressões na entrada do evaporador e da mola.
Figura 7 - Diagrama do equilíbrio de pressões / Fonte: adaptada de Silva (2019).
PB
PM
P4
Descrição da Imagem: a figura apresenta um diagrama do equilíbrio de pressões, referente 
à válvula de expansão termostática com equalização externa. Nesse diagrama, a pressão do 
bulbo interpõe as pressões na saída do evaporador e da mola.
Figura 8 - Diagrama do equilíbrio de pressões / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNICESUMAR
182
P P P
P kPa
Bulbo Mola
Bulbo
� �
� � �
4
60 218 278
Usando uma tabela de propriedades termodinâmicas do fluido refrigerante R-134a, temos que a tempe-
ratura de saturação do bulbo é de -1,2° C. Agora, podemos calcular a temperatura de superaquecimento:
 
D
D
T T T
T C C C
Bulbo� �
� � � � � � � �
4
1 2 7 8 6 6, ( , ) ,
Na situação analisada durante o segundo exemplo, podemos concluir que a válvula de expansão 
termostática com equalização externa é mais adequada para o sistema em questão, uma vez que ela 
consegue manter o superaquecimento do sistema dentro do que é considerado normal.
Válvulas eletrônicas 
Este modelo de válvula possui um controle mais preciso do fluxo de fluido refrigerante, de forma a 
aumentar a eficiência do sistema, resultando em uma economia de energia. Na Figura 9, é apresentado 
um modelo de válvula eletrônica.
Bobina
Agulha
Saída
Entrada
Descrição da Imagem: a figura apresenta, do lado direito, uma imagem real de uma válvula eletrônica e, do lado esquerdo, um esquema 
dessa mesma válvula, no qual é evidenciada a direção do fluxo de refrigerante.
Figura 9 - Válvula eletrônica / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNIDADE 8
183
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), as 
válvulas eletrônicas podem ser classificadas de 
acordo com o seu método de acionamento: 
Acionada por motor de passo
Estes motores podem ser acionados eletronica-
mente, fornecendo um movimento de rotação, o 
qual pode ser, facilmente, transformado em um 
movimento de translação por meio de engrena-
gens e cremalheiras, o qual possibilita a execução 
da abertura e do fechamento da válvula de expan-
são. Algumas das válvulas eletrônicas acionadas 
por motores de passo podem ter até 1.532 passos 
para um percurso de 3,2 mm e, caso uma válvula 
com essas características seja usada em sistema 
de refrigeração com R22, teremos que a variação 
da vazão mássica do fluido refrigerante será de, 
apenas, 0,001 kg/min, em outras palavras, a ca-
pacidade térmica do sistema pode sofrer uma 
variação de 0,88 W a cada passo.
Controle por pulso de lar-
gura modulada
Neste caso, são utilizadas válvulas solenoides para 
controlar o fluxo de fluido refrigerante. Este mo-
delo de válvula opera de forma liga/desliga, isto 
quer dizer que elas estão completamente abertas 
ou completamente fechadas. Para controlar a va-
zão do fluido refrigerante com estas válvulas, é 
necessário ficar alterando o tempo de abertura 
ou a largura do pulso. 
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), 
se uma válvula com largura de pulso modulada 
opera com cinco pulsos por segundo e a vazão 
precisar ser reduzida para 40% da nominal, a 
válvula deverá ficar aberta por cinco segundos 
e fechada por cinco segundos. Porém esse fecha-
mento repentino da válvula pode causar golpes 
de líquido na linha de refrigerante que alimenta 
a válvula, gerando vibração excessiva no siste-
ma. Quando fazemos a comparação das válvulas 
eletrônicas com as válvulas termostáticas, temos 
que as válvulas eletrônicas apresentam as seguin-
tes características:
• Controle mais preciso da temperatura.
• Controle consistente do superaqueci-
mento, mesmo em condições de pressão 
variável.
• Boa operação em casos de pressão de con-
densação menores (tal aspecto é muito im-
portante quando a temperatura ambiente 
é baixa).
• Apresentam economia de energia maior 
ou igual a 10%.
Válvulas de boia
De acordo com Venturini e Pirani (2005), as vál-
vulas de boia são um tipo de válvula de expansão 
que mantém constante o nível de líquido em um 
recipiente, tanto nos evaporadores quanto nos 
separadores de líquido. As válvulas de boia, para 
sistemas de refrigeração, podem ser caracteriza-
das como de alta pressão ou de baixa pressão.
A válvula de boia de baixa pressão (Figura 10) 
é um recipiente oco, geralmente esférico, ligado, 
por meio de alavancas e articulações, a uma vál-
vula de agulha. Esta válvula mantém um nível 
de liquido constante no evaporador e, quando o 
refrigerante é evaporado, esse líquido se reduz, 
fazendo com que o flutuador se mova para baixo, 
abrindo a válvula de forma a permitir a entrada 
de mais fluido refrigerante. Então, quando o nível 
de líquido sobe até o ponto necessário, a boia é 
erguida, fechando a válvula de agulha. 
UNICESUMAR
184
Esse tipo de válvula é muito utilizado com evaporadores ou serpentinas inundadas e pode 
ser empregado em sistemas de um ou diversos evaporadores, uma vez que cada válvu-
la flui, apenas, a quantidade de refrigerante necessária para o seu próprio evaporador. Essas 
válvulas devem ser selecionadas em função do fluido refrigerante específico que será empre-
gado, devido à diferença de densidade existente entre esses fluidos. Por exemplo, uma vál-
vula dimensionada para alguns dos fluidos refrigerantes de maior densidade, como R-12 ou 
R-22, precisaria ter uma boia mais compacta e pesada do que uma válvula construída para 
o uso com amônia. Além disso, as pressões no sistema, durante o descongelamento, têm que ser 
consideradas, pois altas pressões podem levar à implosão da própria boia.
A válvula de boia de alta pressão possui os mesmos elementos que a válvula de boia de baixa pressão. 
A principal diferença entre esses dois dispositivos é a sua localização no sistema e o fato de a válvula 
de alta pressão se abrir quando o nível aumenta. Como descrito por Venturini e Pirani (2005), este 
equipamento é instalado abaixo do condensador e transfere o refrigerante líquido para o evaporador, 
impedindo a passagem de vapor condensado, o que faz com que a maior parte da carga de refrigerante 
do sistema se localize no evaporador. 
Como a válvula de boia do lado de alta pressão, normalmente, dá passagem a todo o refrigerante lí-
quido que chega a ela, não seria praticável instalar essa boia em um sistema de evaporador com circuitos 
múltiplos em paralelo, pois não haveria maneira de assegurar distribuição adequada do refrigerante. 
Na Figura 11, é demonstrado um diagrama desse modelo de válvula.
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de uma válvula de boia de baixa pressão.
Figura 10 - Válvula de boia de baixa pressão / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005).
UNIDADE 8
185
Linhas de fluido refrigerante 
Estas linhas têm a função de proporcionar o deslocamento do fluido refrigerante de um componente 
para o outro com menor perda de carga possível. Na Figura 12, é demonstrada uma ilustração de um 
sistema de condicionamento de ar que evidencia as linhas de fluido refrigerante. De acordo com Silva 
(2019), para estimar a perdade carga total em um sistema de refrigeração, soma-se a perda de carga 
dos trechos reto e curvos mais a perda de carga, devido aos dispositivos da instalação, como válvula 
de expansão, visor de líquido filtro secador, entre outros.
Tubo
 de purga
Cabeçote
Parafuso
Válvula de agulha
Assento da válvula
Saída 
Flutuador
Haste do �utuador
En
tr
ad
a
Carcaça
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de uma válvula de boia de alta pressão, na qual são evidenciados os principais 
elementos que compõem este dispositivo.
Figura 11 - Válvula de boia de alta pressão / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005).
Descrição da Imagem:a figura apresenta uma ilustração de um sistema de condicionamento de ar que evidencia as linhas de fluido 
refrigerante e alguns dispositivos que podem ser inseridos nessa linha de fluido.
Figura 12 - Sistema de refrigeração / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNICESUMAR
186
As linhas de fluido refrigerante, normalmente, são nomeadas de três maneiras distintas e cada uma 
delas se refere a uma parte específica desta tubulação.
• Linha de sucção: liga o evaporador até o compressor e, por ela, passa o fluido refrigerante frio 
e a baixa pressão.
• Linha de gás quente: liga o compressor até o condensador e, por ela, passa o fluido refrigerante 
e a alta temperatura e pressão.
• Linha de líquido: transporta o liquido refrigerante, desde o condensador até o dispositivo de 
expansão.
A fim de minimizar a perda de carga nas linhas de fluido refrigerante e diminuir o custo de instalação 
de um sistema de refrigeração, é necessário que as linhas apresentem o traçado mais simples e as linhas 
horizontais tenham uma leve inclinação na direção do fluxo, facilitando o fluxo de refrigerante, de 
forma a evitar as retenções e o retorno do fluxo durante a parada do ciclo (SILVA, 2019).
Em relação aos sistemas de Splits, o diâmetro da linha de sucção e de líquido deve ser dimensionado 
a partir dos catálogos dos fabricantes. Mas, em situações em que o comprimento da linha é maior do 
que a recomendada, será necessário utilizar diâmetros maiores que os convencionais, afim de minimizar 
a perda de carga que o comprimento excessivo da linha pode proporcionar (SILVA, 2019).
Ufa, chegamos na Unidade 8. Vamos para o nosso penúltimo podcast?
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9838
UNIDADE 8
187
Livro: Refrigeração Industrial
Autores: Wilbert F. Stoecker e José M. Saiz Jabardo
Editora: Blucher
Sinopse: este livro aborda, de maneira pratica e simples, os principais temas 
acerca da refrigeração industrial, demonstrando os principais componentes 
que compõem esses sistemas. Como este livro apresenta uma linguagem 
simplificada, ele pode ser usado como livro-texto em cursos técnicos de 
nível médio, universidades e cursos de extensão para profissionais que 
queiram se especializar na área de refrigeração. 
Comentário: a Unidade 9 deste trabalho mostra, de forma detalhada, as diferentes linhas de 
fluido e apresenta a forma de calcular a perda de carga nesses dutos, e a Unidade 10 apresenta 
as principais válvulas usadas em sistemas de refrigeração. Dessa forma, este livro serve como 
excelente material de aprofundamento de estudos dos temas aqui abordado.
188
1. Em relação às linhas de fluido refrigerante, relacione as colunas a seguir.
(1) Linha de líquido.
(2) Linha de gás quente.
(3) Linha de sucção.
 ) ( Liga o compressor até o condensador, e o fluido que passa nesta linha apresenta alta pressão.
 ) ( Liga o evaporador até o compressor, e o fluido que passa nesta linha apresenta baixa tem-
peratura.
 ) ( Liga o condensador até o dispositivo de expansão.
A sequência correta para a resposta da questão é:
a) 1, 2, 3.
b) 3, 2, 1.
c) 2, 1, 3.
d) 3, 1, 2.
e) 2, 3, 1.
2. Das válvulas apresentadas nesta unidade, qual delas pode causar golpes de líquido na linha 
de refrigerante?
a) Válvula de expansão termostática com equalização interna. 
b) Válvula eletrônica com acionamento por pulso de largura modulada.
c) Válvula de expansão termostática com equalização externa. 
d) Válvula eletrônica com acionamento por motor de passo.
e) Válvula de boia de alta pressão.
189
3. Em relação aos dispositivos de expansão apresentados nesta unidade, relacione as colunas 
a seguir.
(1) Tubo capilar.
(2) Válvula de expansão termostática.
(3) Válvulas eletrônicas.
(4) Válvulas de boia. 
 ) ( Dispositivo de expansão que pode ter equalização interna e externa.
 ) ( Dispositivos que podem ser utilizados nas linhas de alta e baixa pressão.
 ) ( Dispositivos de expansão que apresenta o controle mais preciso do fluxo de refrigerante.
 ) ( Dispositivo de expansão relativamente simples, que possui um diâmetro muito pequeno.
A sequência correta para a resposta da questão é:
a) 1, 2, 3, 4.
b) 4, 3, 2, 1.
c) 2, 4, 3, 1.
d) 2, 3, 4, 1.
e) 2, 4, 1, 3.
190
9
Nesta unidade, estudaremos, principalmente, os fluidos refrigeran-
tes. Conheceremos uma pouco sobre a sua nomenclatura, quais 
são as propriedades que um composto químico deve ter para ser 
categorizado como fluido frigorífico e a relação desses com o meio 
ambiente. No final desta unidade, também, abordaremos, de ma-
neira breve, alguns dispositivos que são amplamente usados nos 
sistemas de refrigeração.
Fluido Refrigerante e 
Acessórios 
Me. Rodrigo Alkimim Faria Alves
UNICESUMAR
192
Como vimos durante este nosso módulo, os fluidos refrigerantes são de suma importância para o 
sistema de refrigeração, nós já até conhecemos um pouco sobre eles, mas, ainda, não os estudamos 
de maneira focalizada. Quais são as principais propriedades que esses fluidos devem ter para que 
sejam considerados refrigerantes? Como proceder com esses fluidos, caso haja manutenção no 
sistema de refrigeração?
Caso você venha a trabalhar na área de refrigeração, será comum o acompanhamento da manu-
tenção desses equipamentos, então, nesta unidade, você conhecerá quais são os principais passos que 
os técnicos devem seguir em relação aos fluidos refrigerantes, a fim de aumentar a sua capacidade de 
gestão da equipe. Nesta última unidade, também serão apresentados alguns outros dispositivos em-
pregados na refrigeração, para que você, caso você venha a trabalhar com este segmento, tenha maior 
entendimento e, assim, possa fazer análises mais técnicas e eficientes.
Como já vimos, o fluido refrigerante é o responsável por retirar o calor de um meio (local a ser cli-
matizado) e o transportar para outro (local externo). De acordo com seu ponto de vista, elenque, pelo 
menos, três características que esses fluidos devem apresentar, para que uma operação seja realizada 
de forma segura e eficiente. 
Em relação à segurança, podemos acreditar que é necessário um fluido que não seja inflamável e 
tóxico, pois, se houver qualquer tipo de fuga de gás, não teremos problemas maiores. Em relação à 
eficiência do sistema, queremos um fluido que tenha alta condutância térmica, de forma a aumentar 
a troca térmica entre os fluidos. 
UNIDADE 9
193
O fluido frigorífico, ou somente refrigerante, como 
descrito por Venturini e Pirani (2005), tem a fun-
ção de conduzir o calor dentro de um sistema de 
refrigeração. Os primeiros elementos a serem usa-
dos como refrigerantes foram: hidróxido de amô-
nia NH3� � ; dióxido de carbono CO2� � ; dióxido 
de enxofre SO2� � ; e cloreto de metila CH Cl3� �
. Com o desenvolvimento da tecnologia de refri-
geração e o intuito de alcançar temperaturas de, 
aproximadamente, -75° C, começou-se a utilizar 
substâncias, como óxido nitroso N O2� � ; etano ;
C H2 6� � ; e propano C H3 8� � . 
O crescimento e o desenvolvimento da refri-
geração mecânica sempre estiveram associados 
ao aprimoramento dos fluidos refrigerantes, por 
exemplo: ao iniciar a utilização da refrigeração 
em residências, associando-se à necessidade de 
empregar compressores rotativo e centrífugo, foi 
necessária a elaboração de novas pesquisas em 
relação aos fluidos frigoríficos, levando à desco-berta dos clorofluorcarbonetos (CFCs), que são 
refrigerantes de hidrocarbonetos à base de flúor e 
cloro. Essas substâncias são muito estáveis e mini-
mamente tóxicas, além de não serem inflamáveis, 
corrosivas e explosivas.
Os CFCs, porém, estão longe de ser perfeitos, 
pois pesquisas, no ano de 1974, demonstraram 
que eles podem atingir a estratosfera e destruir 
moléculas de ozônio, e essa característica fez com 
que os CFCs fossem responsabilizados pelo sur-
gimento do buraco na camada de ozônio sobre 
a Antártica. Devido a esta grande consequência, 
o protocolo de Montreal, em 1986, designou a 
substituição desses refrigerantes, o que acarretou 
em uma verdadeira revolução no segmento de 
refrigeração como um todo. 
Atualmente, têm surgido diversos substitutos 
para os CFCs, e boa parte desses fazem parte da 
família dos hidrocarbonetos halogenados, mas 
também temos misturas azeotrópicas, hidrocar-
bonetos, componentes orgânicos e misturas não 
azeotrópicas. Na Figura 1, é ilustrado um reci-
piente típico de fluido refrigerante (SILVA, 2019).
No que diz respeito às regulamentações nacionais 
sobre fluidos refrigerantes, temos que, no dia 14 
de setembro de 2000, o Conselho Nacional do 
Meio Ambiente (CONAMA) estabeleceu a proi-
bição da utilização dos refrigerantes CFC-11 e 12 
em todo território nacional, para instalações de 
ar condicionado central, instalações frigoríficas 
com mais de 100 HP e sistemas de ar condiciona-
do automotivo. Além disso, ficou decidido que, a 
partir do primeiro dia do ano posterior, esses dois 
fluidos tivessem suas importações gradativamen-
te reduzidas, de maneira que, no ano de 2007, não 
fossem mais importados.
De acordo com Venturini e Pirani (2005), os 
demais fluidos refrigerantes do tipo CFCs pos-
suem as seguintes datas de proibição, descritas 
na Tabela 1:
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de 
uma espécie de botijão pequeno com alças altas, que é utili-
zado no transporte e armazenamento do fluido refrigerante.
Figura 1 - Vasilhame de fluido frigorifico / Fonte: adaptada de 
Silva (2019).
UNICESUMAR
194
Data Limite Fluido refrigerante Ação
1996 R11, R12 e R500
Extinguir a produção dos refrigerantes
Parar a produção de equipamentos 
2010 HCFC-22 Parar a produção de equipamentos
2020 HCFC-123 Parar a produção de equipamentos
2030 HCFC-123 Parar a fabricação de refrigerante
2040 HCFC-22 Parar a fabricação de refrigerante no hemisfério sul
Tabela 1 - Datas de proibição de alguns CFCs / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2019).
Nomenclaturas e propriedades dos fluidos refrigerantes
De acordo com Silva (2019), os hidrocarbonetos halogenados possuem até três algarismos em seu nome, 
os quais são interpretados da seguinte maneira: o primeiro algarismo é igual ao número de átomos 
do carbono menos 1; o segundo algarismo representa o número de átomos de hidrogênio mais 1; e o 
terceiro algarismo refere-se à quantidade de átomos de flúor, como, por exemplo, o fluido refrigerante 
R-134, que possui a fórmula química C H F2 2 4� � . 
Já, para os fluidos que têm somente dois algarismos em seu nome, como no caso do R-22, que pos-
sui a composição química CHClF2� � , isso se dá pois só existe um carbono, de forma que o primeiro 
algarismo fique igual a zero. Vale ressaltar também que o nome do fluido refrigerante está associado, 
somente, aos átomos de carbono, hidrogênio e flúor. Por exemplo, nesse refrigerante em questão, 
temos a presença de cloro Cl� � , mas este não é referenciado em seu nome. Outros hidrocarbonetos 
comumente encontrados, junto à sua composição química, são: metano, ou R-50 CH4� � , propano, 
ou R-290 CH CH CH3 2 3� � , e etano, ou R-170 CH CH3 3� � .
Existem, também, outras classes de fluidos refrigerantes, como os inorgânicos, em que o refrigerante 
mais conhecido desse grupo é, sem dúvidas, a amônia, que é muito utilizada em aplicações industriais, 
devido a sua grande capacidade de refrigeração. Na Tabela 2, são descritos alguns outros refrigerantes 
que pertencem à classe dos inorgânicos. 
Como descrito por Venturini e Pirani (2005), os fluidos refrigerantes podem ser classificados nas 
seguintes categorias: hidrocarbonetos halogenados; misturas azeotrópicas; misturas não azeo-
trópicas; e compostos orgânicos e inorgânicos. Na tabela a seguir, são demostrados diversos fluidos 
refrigerantes, junto a suas siglas associadas às suas classes.
UNIDADE 9
195
Classe Composição quí-mica
Nome ou percentual 
da composição quí-
mica
Sigla ODP GWP
Hidrocarbonetos 
halogenados
CCl F3� �
Tri cloro mono flúor me-
tano R-11 1 1
CCl F2 2� � Bi cloro bi flúor metano R-12 1 3,2
CClF3� �
Mono cloro tri flúor me-
tano R-13 1 2,98
CHCl F2 2� �
Mono cloro bi flúor me-
tano R-22 0,05 0,34
CHF3� � Hidro tri flúor metano R-23 0 2,66
CH F2 2� � Bi hidro bi flúor metano R-32 0 0,15
C HCl F2 2 3� �
Hidro bi cloro bi flúor 
etano R-123 0,02 0,02
C HF2 5� � Hidro penta flúor etano R-125 0 0,84
C H F2 2 4� �
Bi hidro tetra flúor eta-
no R-134a 0 0,28
C H F2 4 2� �
Tetra hidro bi flúor eta-
no R-152a 0 0,03
Misturas não azeo-
trópicas
R-22/R-152a/R-124 (53%/13%/34%) R-401a 0,03 0,22
R-125/R-290/R-22 (60%/2%/38%) R-402a 0,02 0,52
R-290/R-22/R-218 (5%/75%/20%) R-403a 0,03 0,67
R-125/R143a/R134a (44%/52%/4%) R-404a 0 0,94
R-32/R-125/R-134a (20%/40%/40%) R-407c 0 0,38
R-22/R-124/R-142b (60%/25%/15%) R-409a 0,05 0,30
Misturas azeotró-
picas
R-12/R152a (73,8%/26,2%) R-500 0,5 1,73
R-22/R-115 (48,8%/51,2%) R-502 0,22 3,7
R-125/R-143a (50%/50%) R-507a 0 0,86
UNICESUMAR
196
Classe Composição quí-mica
Nome ou percentual 
da composição quí-
mica
Sigla ODP GWP
Compostos orgâ-
nicos
C H2 6� � Etano R-170 0 (1)
C H3 8� � Propano R-290 0 (5)
C H4 10� � Butano R-600 0 (4)
C H4 10� �
Butano normal (isobu-
tano) R-600a 0 (20)
Compostos inor-
gânicos
NH3� � Amônia R-717 0 0
H O2� � Água R-718 0 0
CO2� � Dióxido de carbono R-744 0 (1)
SO2� � Dióxido de enxofre R-764 0 (1)
- Ar R-729 0 0
Tabela 2 - Informações sobre os fluidos refrigerantes / Fonte: adaptada de Venturini e Pirani (2005).
Na Tabela 2, as duas ultimas colunas, da direita para esquerda, representam as seguintes propriedades: 
o ODP — Ozone Depleting Potential (potencial de destruição da camada de ozônio) —, que quantifica 
o potencial de destruição da camada de ozônio que o referido fluido refrigerante proporciona; e o 
índice GWP — Global Warming Potential —, que define qual é a relação direta que o fluido refrige-
rante proporciona ao efeito estufa. A escala desse índice é baseada no refrigerante R-11, que recebeu, 
arbitrariamente, o valor de 1, e todos os demais fluidos frigoríficos estão relacionados a este valor, 
menos os índices que aparecem entre parênteses, que são valores absolutos, descritos por Stoecker e 
Jabardo (2018).
De acordo com Venturini e Pirani (2005), os sufixos a, b e c, que aparecem nas siglas, representam 
os isômeros, que são substâncias químicas diferentes, porém possuem a mesma quantidade de átomos 
de cada elemento que uma outra substância, a diferença está associada à forma que esses átomos estão 
organizados. Esta estrutura distinta proporciona diferentes propriedades químicas e físicas; como 
exemplo, temos o caso do R-134a, que é um isômero espacial do composto 134. 
Na Tabela 2, também podemos notar que as misturas não azeotrópicas são designadas pela série 
400, e as misturas azeotrópicas são identificadas pela série 500, enquanto os compostos orgânicos e 
inorgânicos são representados, respectivamente, pelas séries 600 e 700. Em relação ao ordenamento, 
esses estão de acordo com a cronologia de aparecimento, salvo os compostos inorgânicos, que estão 
organizados de acordo com a massa molecular. Por exemplo, a amônia, NH3� � , possui massa mole-
cular 17 e é dada como refrigerante 717; e a água, H O2� � , possui massa molecular igual a 18 e é tida 
como refrigerante 718.
UNIDADE 9
197
Quais são as propriedades que um composto 
químico deve apresentar para que seja creden-
ciado como um fluidorefrigerante? De acordo 
com os trabalhos de Stoecker e Jabardo (2018) 
e Venturini e Pirani (2005), o refrigerante deve 
apresentar as seguintes características:
1. Propriedades termodinâmicas favoráveis, 
como:
• Pressão de vaporização não muito bai-
xa, para evitar vácuo elevado no eva-
porador, e grande relação de compres-
são, proporcionando baixa eficiência 
volumétrica no compressor.
• Pressão de condensação não muito ele-
vada, pois, quanto menor for a pressão de 
condensação do refrigerante, menor será 
a relação de compressão, o que acarretará 
em alta eficiência do compressor. Outro 
fator é que, quando a pressão de alta é 
relativamente baixa, tal característica 
favorece a segurança da instalação.
• Calor latente de vaporização elevado 
— resulta em menor vazão de fluido 
refrigerante para dada capacidade de 
refrigeração.
• Volume específico reduzido, principal-
mente na fase de vapor — tal caracte-
rística, associada a alto calor latente de 
vaporização, possibilita que o tamanho 
do sistema de refrigeração seja menor 
para dada capacidade.
• Condutibilidade térmica elevada — 
acarreta em melhor transferência de 
calor.
• Baixa viscosidade na fase líquida e gaso-
sa — acarreta em menor perda de carga.
2. Estabilidade química, de forma que ela não 
sofra com as pressões e as temperaturas do 
sistema e altere as suas condições químicas, 
acarretando em propriedades diferentes.
3. Não deve ser tóxico. Apesar dos sistemas 
de refrigeração não serem abertos para 
a atmosfera, ainda sim é necessário que 
os fluidos refrigerantes apresentem baixa 
toxidade, pois os circuitos de refrigeração 
podem sofrer avarias, de forma que esse 
fluido escape para a atmosfera e, conse-
quentemente, contamine-a.
4. Não ser inflamável, pois, caso haja vaza-
mentos, estes não provocarão incêndios.
5. Deve ser de fácil detecção, para minimizar 
as perdas em grandes instalações.
6. Deve apresentar preços moderados para 
que tenha viabilidade econômica. 
7. Ser compatível com o óleo lubrificante do 
compressor, pois isso facilita a sua utili-
zação em instalações automáticas, uma 
vez que essas necessitam do retorno de 
lubrificante ao compressor.
8. Não ser prejudicial ao meio ambiente, 
fazendo com que a tecnologia de refrige-
ração se adeque às políticas ambientais.
Processos de vácuo e carga 
de fluido refrigerante 
Como descrito por Silva (2019), sempre que hou-
ver a manutenção de um sistema de refrigeração, 
em que o fluido refrigerante possa escapar para 
a atmosfera, deve-se fazer o recolhimento desse 
fluido. Tal processo é realizado por meio de um 
conjunto de equipamentos, como válvula perfu-
radora, conjunto de manômetro, recolhedor de 
fluido refrigerante e cilindro. Para armazenar o 
fluido refrigerante, esses dispositivos estão ilus-
trados na figura a seguir.
UNICESUMAR
198
Depois de extrair todo o fluido refrigerante do sistema, é necessário verificar se ele apresenta algum 
tipo de vazamento, para isso, pressuriza-se o sistema com nitrogênio; então, caso não haja fuga de 
fluido para atmosfera, o sistema apresentará uma pressão maior que a externa. Após esse processo, 
é necessário fazer a redução da pressão, no interior da tubulação, para um valor próximo a zero, em 
outras palavras, criar uma espécie de vácuo no sistema, a fim de garantir a eliminação de umidade no 
mesmo. Os equipamentos utilizados para realizar esse procedimento são as bombas de vácuo rotativa 
e de duplo estágio. Na ilustração a seguir, é demonstrado o esquema de conexão de uma bomba de 
vácuo no sistema de refrigeração (SILVA, 2019).
APARELHO DE 
AR CONDICIONADO
MANIFOLD
RECOLHEDOR
CILINDRO
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de um processo de recolhimento do fluido refrigerante, no qual são eviden-
ciados os principais dispositivos utilizados: aparelho de ar condicionado, Manifold, recolhedor e cilindro. O aparelho de ar condicionado 
está ligado à uma válvula Manifold, que está conectada ao recolhedor, e este, ao cilindro. Todo o processo é realizado por um desenho 
representativo dos elementos. 
Figura 2 - Processo de recolhimento do fluido refrigerante / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNIDADE 9
199
Para a realização desse processo, normalmente, utilizam-se níveis de vácuo de, no mínimo, 350µm 
de Hg no processo de evacuação da linha de fluido refrigerante, com a intenção de garantir que toda 
umidade seja eliminada. Outro fato relevante sobre a manutenção dos sistemas de refrigeração é que, 
quando esses precisam ser abertos para troca de algum componente ou, por algum motivo, apre-
sentam-se violados, possibilitando o vazamento do fluido, será necessária a troca do filtro secador, 
para que, depois, seja feita a carga de fluido refrigerante no sistema. Um processo simples de carga é 
demonstrado na figura a seguir.
��������
Vacuômetro
Bomba de vácuo
Unidade 
evaporadora VS Compressor
Unidade condensadora
Válvula de 
serviço (VS)
Dispositivo de 
expansão
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de uma bomba de vácuo conectada em sistema de refrigeração, na qual é 
possível identificar os principais componentes do ciclo de refrigeração: bomba de vácuo, vacuômetro, válvulas Manifold, válvula de 
serviço (VS), unidade evaporadora, VS, dispositivo de expansão, unidade condensadora e compressor. Todo o processo é realizado por 
um desenho representativo dos elementos.
Figura 3 - Conexão de uma bomba de vácuo / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNICESUMAR
200
Vale ressaltar que este processo pode ser efetuado tanto na linha de sucção do compressor quanto na 
linha de líquido. Para aferir qual é a quantidade de fluido refrigerante inserida no sistema, usa-se uma 
balança de precisão, situação que, também, está representada na Figura 4.
Acessórios 
Para finalizarmos o nosso estudo, veremos alguns dispositivos que são muito utilizados na área da 
refrigeração e possuem diversas funções, como: garantir que o compressor funcione de maneira se-
gura; controlar as pressões internas; eliminar a presença de umidade; entre outras (SILVA, 2019). Os 
equipamentos que veremos são: monômetro, termostato, filtro secador, separador de óleo, pressostato, 
visor de líquido e válvula solenoide. Alguns desses dispositivos estão representados na figura a seguir.
��������
Cilindro de �uído
 refrigerante
Balança
Unidade 
evaporadora
VS Compressor
Unidade condensadora
Válvula de 
serviço (VS)
Dispositivo de 
expansão
12g
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração de uma bomba de vácuo conectada em sistema de refrigeração, na qual é 
possível identificar os principais componentes do ciclo de refrigeração.
Figura 4 - Ilustração da admissão de fluido refrigerante no sistema / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNIDADE 9
201
Acumulador de sucção
Este é um artificio inserido entre o evaporador e o compressor e tem a função de reter e evaporar qual-
quer líquido que tenha sido deixado no evaporador, proporcionando maior segurança ao compressor.
Filtro secador
Este dispositivo tem a função de retirar a umidade que entra no sistema e de reter qualquer partícula 
solida que possa estar circulando junto ao fluido refrigerante, que possui um formato cilíndrico e, em seu 
interior, a presença de um filtro, de forma conjunta com um material dessecante. Normalmente, o filtro 
secador é colocado na linha de líquido com a finalidade de evitar entupimentos da válvula de expansão.
Manômetros
São os equipamentos utilizados para mensurar a pressão do fluido refrigerante, e os modelos mais 
usados são os de tubo de Bourdon e o digital.
VÁLVULA 
DE EXPANSÃO
FILTRO SECADOR
VÁLVULA SOLENOIDE
VISOR DE LÍQUIDO
EVAPORADOR
PRESSOSTATO 
DE ALTA E 
BAIXA PRESSÃO
COMPRESSOR
LINHA DE LÍQUIDO
CONDENSADOR
PRESSOSTATO
 DE ÓLEO
DEPÓSITO DE LÍQUIDO
SEPARADOR
 DE ÓLEO
Descrição da Imagem: a figura apresenta uma ilustração do sistema de refrigeração, sendo possível identificar onde diversos dispo-
sitivos podem ser alocados.
Figura 5 - Sistema de refrigeraçãocom diversos acessórios / Fonte: adaptada de Silva (2019).
UNICESUMAR
202
Pressostato 
Este é uma espécie de interruptor elétrico comandado por meio da pressão local. Normalmente, no 
sistema de refrigeração, tem-se, pelo menos, dois, o pressostato de alta, que encerra a operação quando 
a pressão de descarga atinge um valor elevado, e o pressostato de baixa, que corta a operação quando 
a pressão de sucção fica menor do que um valor predeterminado.
Pressostato de óleo
Avalia a pressão de óleo do sistema, podendo cortar a energia do sistema quando a pressão de óleo 
ficar abaixo de um valor predeterminado, de forma a evitar que o compressor venha a quebrar por 
falta de lubrificação.
Separador de óleo
Tem a finalidade de controlar o fluxo de óleo, fazendo com que o excesso de lubrificante em circulação 
com o fluido refrigerante retorne ao cárter do compressor, pois a quantidade de óleo pode afetar a 
transferência de calor do sistema ou, até mesmo, o funcionamento da válvula de expansão.
Termostato
Os termostatos são interruptores que regulam, de forma automática, o 
funcionamento do refrigerador, com a finalidade de conservar a temperatura desejada no 
evaporador e na câmara. Indicam variações de temperatura e fecham ou abrem os 
contatos elétricos.
Válvula solenoide 
Este equipamento é um equipamento elétrico que pode ser acionado por meio do termostato ou pres-
sostato, e a sua principal função é bloquear a passagem de fluido refrigerante na linha de líquido antes 
da válvula de expansão, de forma a evitar a entrada de líquido no evaporador quando o compressor 
sofrer uma parada. Dessa forma, ele evita problemas de lubrificação e golpes de líquido no compressor.
UNIDADE 9
203
Visor de líquido 
O visor de líquido é colocado na saída do reservatório de líquido ou na entrada do evaporador. É um 
equipamento que possui um visor que possibilita checar se a carga de refrigeração está completa ou se 
existe umidade no sistema. Ao fazer a leitura do visor de líquido, é possível identificar uma das seguin-
tes cores: verde, que indica que não há presença de umidade no sistema, amarelo, que indica que há 
presença de umidade no sistema, ou marrom, que indica que há uma contaminação total no sistema. 
Olá, aluno(a), chegamos ao final de nossa última unidade e, também, ao 
nosso último podcast. Espero que tenha compreendido todo o conteúdo. 
Acesse, por meio do QR Code, o podcast dessa unidade. Grande abraço!
Livro: Ar condicionado e Refrigeração 
Autores: Rex Miller e Mark Miller
Editora: GEN
Sinopse: este livro apresenta um grande embasamento técnico para es-
tudantes e profissionais desse segmento da indústria. Tem, como carac-
terística, a demonstração detalhada de ferramentas e equipamentos utili-
zados na área de refrigeração, fazendo com que este livro seja de grande 
utilidade para as pessoas que já atuam na área. Todos os capítulos são introduzidos por uma 
lista de objetivos de desempenho e finalizados por uma série de questões de revisão dos temas 
apresentados. O texto aborda, minuciosamente, os assuntos mais específicos, com clareza e 
objetividade, e ainda proporciona ao leitor um panorama do mercado de trabalho e da formação 
acadêmica nos Estados Unidos, direcionado àqueles que buscam aumentar sua empregabilidade 
em uma economia globalizada.
Comentário: a Unidade 7 é destinada aos fluidos refrigerantes, em que os autores explicam os 
fluidos refrigerantes antigos e apresentam os seus substitutos, sempre mostrando as suas ca-
racterísticas e o motivo de sua substituição. Com essa abordagem, adquirimos um conhecimento 
bastante robusto dos fluidos refrigerantes e, com ele, você estará mais capacitado(a) para explicar 
a seus clientes a real necessidade da atualização dos sistemas de refrigeração que eles utilizam.
https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/9839
204
1. Quando é feita uma manutenção no sistema de ar condicionado, em que é necessário fazer a 
evacuação do fluido refrigerante, por que deve ser feita a redução da pressão no interior da 
tubulação para um valor próximo a zero (vácuo)?
2. Relacione as seguintes composições químicas com a siglas, a seguir, que representam o fluido 
refrigerante em questão.
1. C H3 8� �
2. CClF3� �
3. CHF3� �
4. C HF2 5� �
 ) ( R-23.
 ) ( R-125.
 ) ( R-290.
 ) ( R-13.
A sequência correta para a resposta da questão é:
a) 3 , 2 , 4 , 1. 
b) 2 , 3 , 4 , 1.
c) 3 , 4 , 1 , 2.
d) 2 , 4 , 1 , 3.
e) 1 , 2 , 4 , 3. 
205
3. Relacione as seguintes colunas no que diz respeito às cores que aparecem no visor de líquido.
1- Amarelo.
2- Marrom.
3- Verde.
 ) ( Contaminação total do sistema.
 ) ( Não há presença de umidade no sistema.
 ) ( Há presença de umidade no sistema.
A sequência correta para a resposta da questão é:
a) 1 , 2 , 3.
b) 2 , 1 , 3.
c) 2 , 3 , 1.
d) 3 , 1 , 2.
e) 3 , 2 , 1.
206
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e Comercial. Rio de Janeiro: Procel, 2005.
UNIDADE 6 
MILLER, R.; MILLER, M. R. Ar-Condicionado e Refrigeração. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
SILVA, J. G. da. Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização. 3. ed. São Paulo: 
Artliber, 2019. 
STOECKER, W. F.; JONES, J. W. Refrigeraçãoe Ar-Condicionado. São Paulo: McGraw-Hill do 
Brasil, 1985.
208
VENTURINI, O. J.; PIRANI, M. J. Eficiência Energética em Sistemas de Refrigeração Industrial 
e Comercial. Rio de Janeiro: Procel, 2005.
WIRZ, D. Refrigeração Comercial para Técnicos em Ar-Condicionado. São Paulo: Cengage 
Learning, 2011.
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COSTA, E. C. da. Refrigeração. 3. ed. São Paulo: Blücher, 2017.
FERRAZ, F. B. Apostila de Refrigeração. Santo Amaro: IF-BA, 2009.
SILVA, J. G. da. Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização. 3. ed. São Paulo: 
Artliber, 2019. 
VENTURINI, O. J.; PIRANI, M. J. Eficiência Energética em Sistemas de Refrigeração Industrial 
e Comercial. Rio de Janeiro: Procel, 2005.
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ALVAREZ, M. E. T. Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação. Londrina: Editora e Distribuidora 
Educacional S.A., 2019.
SILVA, J. G. da. Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização. 3. ed. São Paulo: 
Artliber, 2019.
STOECKER, W. F.; JABARDO, J. M. Refrigeração industrial. 3. ed. São Paulo: Blucher, 2018.
STOECKER, W. F.; JONES, J. W. Refrigeração e ar condicionado. São Paulo: McGraw-Hill do 
Brasil, 1985.
VENTURINI, O. J.; PIRANI, M. J. Eficiência energética em sistemas de refrigeração industrial 
e comercial. Rio de Janeiro: PROCEL, 2005.
UNIDADE 9
SILVA, J. G. da. Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização. 3. ed. São Paulo: 
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STOECKER, W. F.; JABARDO, J. M. Refrigeração industrial. 3. ed. São Paulo: Blucher, 2018.
VENTURINI, O. J.; PIRANI, M. J. Eficiência energética em sistemas de refrigeração industrial 
e comercial. Rio de Janeiro: PROCEL, 2005.
209
UNIDADE 1 
1. D. Como vimos na unidade, o único método de transferência de calor que não é associado ao 
meio material é a radiação, lembre-se que os outros dois métodos, condução e convecção, estão 
associados, principalmente, a sólidos e a fluidos, respectivamente. Já as outras duas alternativas, 
difusão térmica e emissão térmica, não são meios de transferência de calor. 
2. B. Como sabemos, a unidade de medida usada no Sistema internacional de Medidas é o Kelvin. 
Para converter as demais temperaturas à escala Kelvin, usamos a equação: 
 
T T TC F K
5
32
9
273 15
5
�
�
�
� ,
1° passo: converter 25 °C para a escala Kelvin.
T T
T T
T
T K
C K
K C
K
K
5
273 15
5
273 15
273 15 25
298 15
�
�
� �
� �
�
,
,
,
,
2° passo: converter 72,5°F para Kelvin.
T T
T T
T
F K
K
F
K
�
�
�
� �
��
�
�
�
�
� �
� �
��
�
�
�
32
9
273 15
5
5 32
9
273 15
5 72 5 32
9
,
,
,
��
� �
�
273 15
295 65
,
,TK
3. A.
1º passo: calcule a variação da temperatura entre o vapor e a água de resfriamento, nas duas ex-
tremidades do condensador: 
D
D
T T T C C
T T T C
V A
V A
ent sai
sai ent
1
2
30 22 8
30 14 16
� � � � � � �
� � � � � � �
( )
( ) CC
onde: T TV Vent sai= são iguais, pois o vapor se encontra em um processo de transformação e, por 
isso, não tem variação da temperatura.
210
Aplicando a média logarítmica para as temperaturas:
DT Kln ,=11 54
2º passo: para calcular a taxa de transferência de calor no condensador, basta usar a equação da 
transferência de calor de coeficiente global. 


Q U A T
Q W
m K
m K W
� � �
� �
�
�
�
�
� � � � � � � �
D ln
, ,2100 45 11 54 1090 532
2
3º passo: use as equações referente ao calor especifico e ao calor latente, a fim de determinar a 
vazão mássica da água de resfriamento e a taxa de condensação do vapor:



Q mc T
m
kJ
s
J
kg K
K
kg
s
v�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� � � �
� �
�
�
�
D
1090
4184 8
32 56,
��
�



Q m L
m
kJ
s
kJ
kg
kg
s
v v
v
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�
1090
2431
0 45,
UNIDADE 2 
1. As principais diferenças de um ciclo ideal é que, nele, são desconsiderados os efeitos do atrito do 
fluido, fenômeno que é responsável pela queda de pressão. A outra diferença é que, no ciclo ideal, 
a transferência de calor ao meio é desprezada. Tais desconsiderações fazem com que o ciclo ideal 
tenha COP maior do que o real.
2. D. Para resolver este modelo de questão, é aconselhável desenvolver o diagrama (T-s) do ciclo de 
refrigeração, depois, basta consultar as tabelas das propriedades do refrigerante 134a. As tabelas 
usadas foram a Tabela A-11 e a Tabela A-13, disponíveis no livro Termodinâmica, de Çengel, Boles 
e Buesa (2006). Dessa forma, o diagrama fica:
211
Após a realização do diagrama, basta calcular os valores necessários, por meio das equações, a 
seguir, com isso, encontramos todos os valores pedidos. 




W m h h
W kg s kJ kg
W
ent
ent
e
� �
� � �
( )
, ( / ) ( , , )( / )
2 1
0 07 300 61 248 795
nnt kW� 3 63, ( )




Q m h h
Q kg s kJ kg
Q
L i
L
L
� �
� � �
�
( )
, ( / ) ( , , )( / )
,
1 4
0 07 248 795 114 28
9 442( )kW
COP Q
W
COP kW kg
kW kg
COP
R
L
ent
R
R
=
=
=


9 42
3 63
2 60
, ( / )
, ( / )
,
Descrição da Imagem: a figura mostra o digrama de temperatura x entropia do ciclo analisado, tendo, como principais 
informações, as entalpias dos pontos analisados.
Figura 1 - Diagrama temperatura x entropia do sistema apresentado na Questão 2 / Fonte: o autor. 
212
3. O fluido é resfriado para alterar o seu estado físico de gasoso para líquido, o qual tem a sua pressão 
elevada por uma bomba. No gerador, ele é aquecido para que o fluido refrigerante se separe do 
fluido de transporte, proporcionando o retorno do fluido refrigerante ao estado gasoso, só que, 
agora, ele estará em alta temperatura.
4. O COP desse ciclo pode ser avaliado com base no calor absorvido no evaporador e no calor requi-
sitado no gerador. Podemos representar, matematicamente, como:
COP Q
Qabsorção
L
ger
=
UNIDADE 3 
1. Para responder a esta pergunta, primeiro, pegue uma carta psicrométrica elaborada para a pressão 
de 101,325 k1kPa. Depois, basta identificar onde as linhas de temperatura e umidade dadas no 
enunciado coincidem. A partir deste ponto, trace as linhas referentes às propriedades requisitadas. 
Os valores das propriedades são:
T C h kJ kg kg
kg
v
m
BU ar o
v
ar seco
ar sec
� � � �
�
25 5 78 2 0 021
0 88
3
, , / ,
,
sec w
oo
ar secokg
2. Para responder a esta pergunta, primeiro, pegue uma carta psicrométrica elaborada para a pressão 
de 101,325 k1kPa. Depois, identifique os pontos 1 e 2 referentes às condições das correntes de 
ar úmido, antes de serem misturadas. Ao encontrar esses pontos, trace uma linha entre os dois e 
identifique qual é o ponto 3 nesta linha, usando a temperatura de bulbo seco dada no enunciado. 
A partir desse ponto, trace as linhas necessárias para encontrar as propriedades pedidas. Na Figura 
1, a seguir, é mostrado um esquema da carta psicrométrica, após a traçar as linhas necessárias.
Os valores das propriedades térmicas são, aproximadamente:
T C T C h kJ kg g
kgBU O ar o
v
ar seco
� � � � � �
�
20 17 7 58 12 7
64
, / ,
%
sec ω
φ
 
213
3. Utilizando uma carta psicrométrica, é possível identificar qual é o volume específico do ar na entrada 
e quais são as entalpias do sistema. Estes valores são, aproximadamente: 
v m
kg
h kJ kg h kJ kgar o ar o= = =0 875 57 5 23 1
3
1 2, , / , /sec sec
Usando o conceito de volume especifico, podemos encontrar o fluxo mássico do sistema, mas, 
primeiro, é necessário encontrar a vazão em m
s
3 :
m Q
v
m
s
m
kg
kg
s
� � � �
�
�
�
�
�
2
0 875
2 29
3
3
,
,
Para encontrar a transferência de calor da serpentina qs , basta utilizar a equação:
Descrição da Imagem: a figura mostra uma carta psicrométrica para a pressão de 101,325 kPa com a identificação dos 
pontos, juntamente, com os tracejados das linhas necessárias para a identificação das propriedades do sistema descritos 
pela Questão 2. 
Figura 1 - Carta psicrométrica (Questão 2) / Fonte: adaptada de Çengel e Boles (2006). 
214
 
 


q m h h
q
q kW
s
s
s
� �� �
� �
�
2 1
2 29 23 1 57 5
78 77
, ( , , )
,
UNIDADE 4 
1. C. Primeiro passo: calcular a carga térmica devido à condução. Paraisso, é preciso avaliar qual é a 
área de parede que não possui janelas, pois, a área com janela será considerada no cálculo da carga 
térmica por insolação. Sabemos que a área total é igual a área das janelas mais a área de parede 
sem elas. Dessa forma, temos:
A A A
A m m
A m
T J P
P
P
� �
� �� � � �� �
�
3 25 6 2 40 1 20
57 72
2 2
2
, ,
,
onde: 
At = a área total da parede;
 J
A
= a área de janelas;
 P
A
= a área de parede sem janelas.
Agora, para encontrar as demais grandezas da equação 1, verifica-se qual é a temperatura externa 
de acordo com a cidade onde a obra está localizada, Belo Horizonte, a qual apresenta uma temperat
AT ura de bulbo seco de, aproximadamente, 31 °C de acordo com a Tabela 1. Já a temperatura 
interna é obtida com base na utilização do ambiente climatizado e, para o caso analisado, temos 
que essa temperatura varia entre 23 e 25 °C. Considerando 23 °C temperatura interna, temos que 
a variação de temperatura é � � �T C8 . Em relação ao coeficiente global de transferência de 
calor da parede, ele foi dado no Exemplo 1. Com posse destas informações, podemos escrever a 
equação 1 como:



Q AUD
Q m kcal
h m C
C
Q kca
�
� � � �
� ��
�
�
�
�
�
� � �� �
�
57 72 3 5 8
1616 16
2
2, ,
, ll
h
�
�
�
�
�
�
Segundo passo: calcular a contribuição por insolação. Para isso, é utilizada a equação 3. O coefi-
ciente global de transferência de calor das janelas é 
U kcal
h m C
�
� ��
�
�
�
�
�
�5 18 2,
, enquanto o coefi-
ciente de sombreamento para este tipo de vidro é CS =1 e o FGCI kcal hmax /� � �650 .
215


Q U A T T A FGCI CS
Q kcal
h m C
vidro e i
vidro
� � � � � � �
�
� ��
�
�
�
( )
,
max
5 18 2
��
�
� � � � � �� � � � � �
�
�
�
�
�
�
� �
�
17 28 8 17 28 650 12 2 2, ,m C m
kcal
h m
Qvidro 111948 08,
kcal
h
�
�
�
�
�
�
Último passo: somar as duas contribuições. Dessa forma, temos:
  

Q Q Q
Q kcal
h
kcal
h
Total vidro
Total
� �
� �
�
�
�
�
� �11948 08 1616 16, ,
��
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�Q
kcal
hTotal
13564 24,
2. A. Devemos analisar, individualmente, as três soluções propostas. Na primeira e na segunda solução, 
temos que as paredes não sofrem nenhum tipo de alteração, devido a isso, é possível concluir que 
a carga por condução que atravessa a parede permanecerá a mesma: 
Q kcal
h
� �
�
�
�
�
�1616 16,
.
Para o primeiro caso, temos que a carga por insolação é escrita como: 


Q U A T T A FGCI CS
Q kcal
h m C
vidro e i
vidro
� � � � � � �
�
� ��
�
�
�
( )
,
max
3 13 2
��
�
� � � � � �� � � � � �
�
�
�
�
�
�
� �17 28 8 17 28 650 0 62
2 2
2, , ,m C m
kcal
h m
Qvid rro
kcal
h
� �
�
�
�
�
�7396 53,
A carga térmica total dessa solução é:
  

Q Q Q
Q kcal
h
kcal
h
Total vidro
Total
� �
� �
�
�
�
�
� �
�7396 53 1616 16, ,
��
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�Q
kcal
hTotal
9012 69,
A redução da carga térmica foi de ≈ 33 55, %
Para o segundo caso, temos que a carga por insolação pode ser escrita como: 


Q U A T T A FGCI CS
Q kcal
h m C
vidro e i
vidro
� � � � � � �
�
� ��
�
�
�
( )
,
max
1 66 2
��
�
� � � � � �� � � � � �
�
�
�
�
�
�
� �17 28 8 17 28 650 0 94
2 2
2, , ,m C m
kcal
h m
Qvid rro
kcal
h
� �
�
�
�
�
�10787 56,
216
A carga térmica total dessa solução é:
  

Q Q Q
Q kcal
h
kcal
h
Total vidro
Total
� �
� �
�
�
�
�
� �10787 56 1616 16, ,
��
�
�
�
�
�
� �
�
�
�
�
�Q
kcal
hTotal
12403 72,
A redução da carga térmica foi de ≈ 9 30, %
Para o terceiro caso, devemos calcular tanto a carga térmica que atravessa as paredes quanto a 
carga térmica que atravessa as janelas.
A transferência de calor através das janelas é dada por:


Q U A T T A FGCI CS
Q kcal
h m C
vidro e i
vidro
� � � � � � �
�
� ��
�
�
�
( )
,
max
3 13 2
��
�
� � � � � �� � � � � �
�
�
�
�
�
�
� �17 28 8 17 28 650 0 80
2 2
2, , ,m C m
kcal
h m
Qvid rro
kcal
h
� �
�
�
�
�
�9418 29,
É o cálculo da transferência de calor devido à condução pela parede, para isso, devemos considerar 
o conceito de resistência térmica bem como calcular o coeficiente global de condutividade térmica. 
Basta aplicar as equações:
R L
k
R R U
Ri
i
i
T i
i
n
T
� � �
�
�
1
1
Dessa forma, temos que as resistências térmicas de cada material e a resistência térmica total são:
R R Rparede iso gesso= = = = = =
0 2
1 11
0 18 0 05
0 04
1 25 0 016
0 40
0 0,
,
, ,
,
, ,
,
, 44
1 47RT = ,
O coeficiente global de transmissão de calor é:
U
R
kcal
h m CT
� � �
� ��
�
�
�
�
�
�
1 1
1 47
0 68 2,
,
Para encontrar a carga térmica que atravessa a parede, basta usar a equação 1.



Q AUD
Q m kcal
h m C
C
Q kca
�
� � � �
� ��
�
�
�
�
�
� � �� �
�
57 72 0 68 8
313 99
2
2, ,
, ll
h
�
�
�
�
�
�
217
A carga térmica total dessa solução é:
  

Q Q Q
Q kcal
h
kcal
h
Total vidro
Total
� �
� �
�
�
�
�
� �
�
�
9418 29 313 99, , ��
�
�
�
� �
�
�
�
�
�Q
kcal
hTotal
9732 28,
A redução da carga térmica foi de ≈ 28 25, %
Após calcular todas as possíveis soluções, concluímos que a primeira estratégia oferece maior 
redução na carga térmica total.
3. B. Para identificarmos qual é a carga térmica total deste ambiente, faremos a análise individual de 
cada um.
Carga devido às pessoas.
Na Tabela 8, temos os valores de calor liberado por pessoas, de acordo com a atividade. A fim de des-
cobrirmos o valor total, basta multiplicar este valor de referência pela quantidade de trabalhadores: 
Q W Wpessoas � � �40 115 4600
Carga térmica devido à iluminação.
Na Tabela 10, encontram-se os valores sugeridos da potência térmica gerada, de acordo com o nível 
de iluminação e o modelo das lâmpadas. Com base nas informações da tabela, temos:
Q m W
m
Wiluminação � � �180 28 5040
2
2
Carga térmica devido aos equipamentos.
Com base na Tabela C.3, apresentada na NBR 16.401-1, podemos identificar qual é a potência 
dissipada pelos computadores. A norma traz alguns valores de acordo com a especificidade do 
equipamento, mas, como não temos todas estas características, é razoável usar o maior valor entre 
os tabelados. Dessa forma, temos que, independentemente da situação, o sistema de ar-condicio-
nado suprirá a carga térmica local. A norma traz que os monitores emitem uma carga térmica de 
80 W, enquanto os CPUs emitem 75 W, então, teremos que a carga térmica para cada computador 
será 155 W. O valor total é:
Q Wequipamentos � � �40 155 6200
Agora, verificaremos qual é a carga térmica total proveniente das três naturezas analisadas e aplicar 
as conversões necessárias de unidades:
218



Q W W W W
Q hp
Q
Total
Total
Total
� � � �
�
�
4600 5040 6200 15840
21 25
540
,
000Btu h/
Portanto, a alternativa B é a única reposta correta. Mas, vale ressaltar que a carga térmica encontra-
da não descreve a carga térmica devido a todas as fontes de calor existente em um ambiente. No 
caso de um sistema de ar-condicionado real, é necessário efetuar diversas outras considerações.
UNIDADE 5 
1. B. Como vimos no primeiro exemplo, para descobrir a vazão mássica de um sistema, basta dividir 
a taxa de deslocamento do compressor pelo volume específico do fluido refrigerante na entrada 
do compressor, então, primeiro, devemos identificar quais são os valores do volume específico 
para as temperaturas dadas. Nesta resolução, utilizamos os valores descritos na Tabela A-11 do 
livro (ÇENGEL, 2011). 
Os volumes específicos da amônia para as temperaturas de -15 °C e 5 °C são, respectivamente: 
 
v m
kg
v m
kg
1
3
2
3
0 5086
0 2429
�
�
�
��
�
�
��
�
�
�
��
�
�
��
,
,
Dividindo a taxa de deslocamento do compressor pelos volumes específicos, temos:


m
m
s
m
kg
kg
s
m
1
3
3
1
0 072
0 5086
0 1415
0 07
�
�
�
� �
�
�
�
�
� �
�
�
� �
�
�
�
�
�
�
,
,
,
, 22
0 2429
0 2964
3
3
m
s
m
kg
kg
s
�
�
� �
�
�
�
�
� �
�
�
� �
�
�
�
�
�
,
,
Por último, basta retirar a parcela do espaço nocivo, que é de 4,3%, obtendo a resposta final:
 
  
 
m m m kg
s
m mf
f
1 1 1
2 2
4 3 0 1415 0 0060 0 1355
4
,
,
, % , , ,� � � � � �
�
�
�
�
�
� � ,, % , , ,3 0 2964 0 0127 0 28372m
kg
s
� � � �
�
�
�
�
�
As vazões do fluido refrigerante são, respectivamente: 0 1355,
kg
s
�
�
�
�
�
� e 0 2837,
kg
s
�
�
�
�
�
�
219
2. A. Como descrito na unidade, o compressor centrífugo a baixas rotações apresenta velocidades 
periférica e tangencial do refrigerante, na saída do rotor, muito próximas. Dessa forma, temos a 
seguinte definição:
 V wrt2 =
Substituindo Vt2 pela equação 13 e isolando r, temos que o raio do rotor é dado por:
 r
h
w
i=
1000D
Agora, é necessário encontrar as entalpias da água às dadas temperaturas. Para este caso, usou-se 
a Tabela A-2 (MORAN; SHAPIRO; BOETTNER, 2013). As entalpias para as temperaturas de 8 °C e 32 
°C são, respectivamente:
 
h kJ
kg
h kJ
kg
1
2
2516 1
2559 9
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
,
,
Substituindo os respectivos valores na equação 14 e transformado rps em radianos por segundos, 
temos que o raio do rotor é:
 
r
h h
w
r m
r cm
�
�
�
�
�
�
�
1000 1000 43 80
60 2
209 3
377
0 55
55
2 1( ) ( , ) ,
,
p
3. C. Como vimos na unidade, o compressor que apresenta este tipo de arranjo é o de duplo pa-
rafuso. É importante lembrar que esta numeração carrega a informação importante sobre esse 
compressor: o valor do lado esquerdo do sinal de soma se refere a quantos lóbulos o rotor macho 
apresenta, enquanto o valor do lado direito do sinal de soma representa quantas reentrâncias há 
no parafuso fêmea. 
UNIDADE 6 
1. D. 
1º passo: converter a vazão de L / min� � para m s3 /� � :
 120
1000
120
1000 60
0 002
3 3 3L m
L
m
s
m
smin min
min
,� � � �
2º passo: para encontrar o fluxo mássico, é necessário multiplicar a vazão encontrada, anterior-
mente, pela massa específica da água, com isso, temos:
220
 m
m
s
kg
m
kg
sH O2
0 002 1000 2
3
3� � �,
3º passo: agora sim, podemos calcular a capacidade de resfriamento da torre. Para isso, basta 
utilizar a equação 1 e substituir os respectivos valores:
 




Q m c T T
Q kg
s
kJ
kg
C
Q
torre H O H O e s
torre
torre
� � � �� �
� � � �
�
2 2
2 4 2 5,
442kW
2. A técnica de varetamento é utilizada nos condensadores do tipo casco e tubo, ela tem a finalidade 
de reduzir a quantidade de material depositado no interior das paredes do tubo, pois esta camada 
aumenta a resistência térmica do material. Tal propriedade influencia, diretamente, a capacidade 
da troca térmica entre os dois fluidos de trabalho. 
3. O condensador tem a finalidade de retirar calor do fluido refrigerante, diminuindo a sua tempe-
ratura, o que faz o fluido refrigerante passar do estado gasoso para o estado líquido com baixa 
temperatura, sem diferença de pressão.
UNIDADE 7 
1. D. (2) Este dispositivo mantém contato direto com a substância a ser resfriada ou se localiza em 
passagens de circulação dessa substância. (3) Este dispositivo transforma uma parte do fluido refri-
gerante em vapor saturado e o restante, em fase líquida, é separado. (4) Este dispositivo tem, como 
diferencial, a presença de um ventilador. (1) Este dispositivo tem a sua serpentina imersa dentro de 
um tanque, geralmente, de salmoura ou água.
2. E. (V) Quanto maior o número de rows ou de fileiras em uma serpentina de resfriamento, maior será 
a troca de calor de transformação. (F) A serpentina de resfriamento com aletas apresenta menor 
transferência de calor do que a mesma serpentina sem aletas, uma vez que elas limitam a passagem 
de ar sobre os tubos da serpentina. As aletas têm a função de aumentar a superfície efetiva do 
evaporador, consequentemente, aumenta a transferência de calor entre o fluido refrigerante e o 
ar ambiente. (F) Evaporadores de expansão indireta utilizam, somente, como fluido intermediário, a 
água, devido à sua ampla abrangência. Este modelo de evaporador utiliza diversos fluidos como fluido 
intermediário, tal fator dependerá de qual é a finalidade do sistema de refrigeração. Outros fluidos 
usados são a salmoura e a amônia. (V) Os sistemas de refrigeração industrial de baixa temperatura, 
geralmente, usam o evaporador de recirculação de líquido, pois ele tem a vantagem de molhar 
todas as superfícies internas do evaporador, mantendo alto coeficiente de transferência de calor. 
3. Os evaporadores inundados são reconhecidos pelas seguintes características:
Menor perda de carga na sucção.
Menor possibilidade de arrasto de sujeira.
221
Maior rendimento na transmissão de calor ( %) 15 .
Fácil regulagem.
UNIDADE 8
1. E.
2. B. A válvula eletrônica com acionamento por pulso de largura modulada pode proporcionar golpes 
de líquido na linha de fluido refrigerante, uma vez que ela opera de maneira on/off, e esses fecha-
mentos repentinos podem gerar vibrações indesejadas no sistema.
3. C.
UNIDADE 9
1. O processo de vácuo é aplicado com a intenção de garantir a eliminação de toda umidade no sis-
tema de refrigeração.
2. C. Para encontrar qual refrigerante corresponde à fórmula química apresentada, basta verificar a 
correspondência, em que se diminui 1 na quantidade de átomos de carbono e soma-se 1 à quan-
tidade de hidrogênio, e a quantidade de átomos de flúor é representado pelo o último algarismo. 
3. C.
222
223
224
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