Aula 11

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Disciplina : CCE0317 – Refrigeração e Climatização
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11ª Aula
Curso : 841 - Engenharia Mecânica
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DISTRIBUIÇÃO DE AR NOS RECINTOS
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O ar, depois de impulsionado pelo ventilador através do sistema de
 dutos, deverá ser distribuído no ambiente con­dicionado por meio
 de grelhas ou difusores de teto. (Helio Creder)
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O dimensionamento das grelhas e difusores é de grande 
importân­cia para a eficiência do sistema de condicionamento do ar,
pois através desses elementos deve ser assegurada uma 
distribuição uniforme do ar a uma altura adequada acima do piso, 
de modo que todas as correntes de ar se formem acima da linha de 
respiração. 
Essa linha de respiração deve ficar cerca de 5 pés (1,50 m) acima do 
piso.
As grelhas podem ser simples, quando não têm meios de controle de ar,
 ou com registro, quando existem réguas móveis que permitem o 
controle da vazão de ar. 
Ambas as grelhas (simples ou com registros) podem ser usadas para o 
insuflamento ou retomo do ar ao recinto (Figura a seguir)
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Os difusores são colocados no teto e podem ser usados para o insuflamento e retomo do ar. 
Existem difuso­res de forma quadrada, retangular, circular etc., cada tipo devendo combinar com a decoração do ambiente e com disposição harmônica em relação às luminárias, vigas, bicos de sprinklers, pontos de detetores de fumaça, de alto-falantes etc. (Fig. 4.18).
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Grelhas simples e com registros
As grelhas normalmente são fabricadas em aço, alumínio e outros
 materiais, com os mais diversos acabamentos. 
Suas dimensões mais usuais são em polegadas. 
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A forma normal das grelhas é retangular e é importante para o projetista a área Iívre, isto é, a área disponível (largura X altura) menos a área ocupada pelas réguas. 
A área livre das grelhas normalmente encontradas em insuflamento do ar varia de 75% a 85% da área total. 
Para o retorno poderá haver grelhas com áreas livres de 60% a 90%.
A moldura da grelha não deve ser considerada nos cálculos. 
Para se escolher uma grelha de insuflamento do ar, basta saber a vazão e velocidade de ar.
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Exemplo 
Especificar uma grelha para insuflamento de ar com as seguintes 
características:
- vazão : 600 CFM (16,9 m³/min);
- velocidade 800 FPM (243,8 m/min);
- área livre de 80%.
	CFM = Cubic Feet per Minute
	
	FPM = Feet per minute
Solução :
A = Q / V = 600 / 800 = 0,75 ft² (=0,069 m²)
Área livre = 0,75 / 0,8 = 0,93 ft² (=0,086 m²)  0,93 X 144 = 135 in²
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Comprimento
Altura
polegadas
cm
polegadas
cm
18
45,7
8
20,3
24
60,9
6
15,2
Como dado prático, pode-se usar a relação entre largura e altura de 
2 para 1 até 5 para 1, para o insuflamento; e para o retorno, qualquer 
relação.
Pelos catálogos de fabricantes, seria escolhido o tipo de grelha (simples deflexão, dupla deflexão ou com registro) nas dimensões:
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Para facilitar a difusão do ar no recinto, será sempre preferível a utilização
de grelhas com registros, que permitem regulagens de modo a não haver 
correntes de ar em nenhum ponto (Fig. 4.19).
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Há grelhas de até sete direções, cada uma escolhida de acordo com a 
velocidade do ar, pois quanto maior o número de direções, menor será o 
alcance do jato do ar (Fig. 4.20). 
A escolha da grelha está condicionada tam­bém à forma do recinto 
(Fig. 4.21).
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Seleção de grelhas de insuflamento
Para selecionar adequadamente uma grelha, será indispensável a consulta
aos catálogos dos fabricantes, que fornecem as curvas em função do 
material de fabricação.
Os dados indispensáveis ao selecionamento das grelhas :
vazão de ar em CFM ou m³/min;
velocidade do ar em FPM ou m/min;
alcance do jato de ar (throw) em pés ou metros.
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Escolha da altura da grelha de insuflamento
Na figura anterior, vimos como o ar insuflado pela grelha se distribui pelo 
recinto. 
O jato de ar deve cobrir toda a distância entre a parede da grelha e a 
parede oposta, mas de tal maneira a ficar cerca de 30 cm acima da linha 
da respiração, que é de 1,50 m acima do piso. 
Pela mesma figura, verifica-se que a grelha deve ficar 15 em abaixo
do teto e no mesmo nível de qualquer viga.
Para se escolher corretamente a altura da grelha em relação ao piso, 
deve-se recorrer a Fig. 4.23, que relaci­ona a altura com a velocidade e o 
jato do ar.
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Exemplo 
Queremos saber a que altura em relação ao piso deve ser instalada uma 
grelha unidirecional, de modo que o jato seja de 12,2 m e a velocidade de 
30,5 m por minuto.
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Solução:
Pela Fig. 4.23, 
loca-se o ponto
P na linha 
relativa ao 
jato de 12,2 m. 
Verifica-se que 
para a 
velocidade 
de 30,5 MPM 
corresponde a 
altura da grelha 
de 6,10 m.
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Jato
P
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Distância entre as grelhas de insuflamento
A distância entre as grelhas de insuflamento é um fator importante para se 
conseguir uniformidade na distri­buição do ar. 
Essa distância é função do jato e do número de direções da grelha e pode 
ser tanto maior quanto maior for o número de direções.
Na Tabela 4.3 podemos escolher a distância entre as grelhas em função do
 jato e do tipo.
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em pol
alcance 
em pés
velocidade em
pés por min
vazão em
pés cúbicos
por min
bitola em
pol²
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Exemplo :
Selecionar uma grelha de alumínio, partindo dos dados de um fabricante que especifica
as deflexões por letras, no caso, "deflexão - B" com cinco direções.
Os dados tomados como exemplo são:
vazão de ar: 1.000 CFM (28,3 MCM);
velocidade do ar: 800 FPM (243,8 MPM);
alcance do jato (throw): 10,5 m
.
Pela Fig. 4.24, loca-se o ponto P, e, descendo na vertical, encontramos as seguintes dimensões para a grelha:
largura: 36 polegadas (91,44 cm);
altura: 8 polegadas (20,32 cm).
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Determinação da vazão de uma grelha
É comum, em instalações de ar condicionado, a verificação da vazão das grelhas de uma instalação em funcionamento.
Para tal, deve-se dispor de um aparelho medidor da velocidade do ar
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A área útil da grelha pode ser obtida de tabelas fornecidas pelos fabricantes, como, por exemplo, a tabela da Inmer, que fornece a área Ak em função das dimensões de deflexão da grelha.
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Exemplo :
Queremos saber qual a vazão de ar de uma grelha de 24" X 14" para uma deflexão de 20°: a velocidade de ar, medida por um anemômetro, indica 800 FPM.
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Solução:
Pela tabela e com os dados do problema, temos:
A = 1,6 pé quadrado;
Q =~ 1,6 x 800 = 1.280 CFM (ft³/min)
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VENTILAÇÃO 
EM
RESIDÊNCIAS
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No cálculo de Carga Térmica , a insolação é a parcela que mais pesa na 
escolha do equipamento.
Na figura 5.13, um exemplo de uma casa de dois pavimentos onde, abaixo
do telhado, temos o ar parado à temperatura de 60º C, e nos ambientes 
habitáveis o ar condicionado mantém temperaturas de 27º C e 26º C.
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Se utilizarmos um exaustor para fazer circular o ar parado, conseguiremos
Uma economia acentuada no equipamento de ar condicionado (ver
fig. 5.14)
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Na figura 5.15, um outro exemplo de ventilação de uma residência onde o 
exaustor, colocado no centro do teto, possibilita uma circulação do ar através das janelas e saindo pelas aberturas do sótão.
É um tipo de instalação de baixo custo e que proporciona certas condições de conforto, dependendo da temperatura e umidade do ar exterior.
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Para se calcular a vazão de ar objetivando a especificação dos ventiladores, 
Precisa-se calcular o volume do recinto e aplicar o método das trocas de ar
(tabela 5.4)
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Exemplo : na figura 5.16, o volume do recinto é :
V = 2,5 x 1,2 x 8,0 = 24 m³
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Pelo método das trocas de ar, se tomar a taxa de 4 min de troca, tem-se
a seguinte vazão de ar :
Q = 24 / 4 = 6 m³/min ou 6 MCM
Para se calcular as dimensões mínimas da janela de entrada de ar, 
dividir a vazão pela velocidade permitida (tabela 5.5)
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A = Q / V = 6 / (210 x 0,4) = 0,007 m² ou 0,30 x 0,25 m
Observação : como existem venezianas , toma-se somente 40% da área 
livre da janela
Na figura 5.17; a determinação da cubagem do sótão de uma residência
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Exaustão
É um tipo de ventilação em que se procura evitar que as partículas que 
irão contaminar o recinto se espalhem; por isso procura-se captá-las nos 
locais de origem e lançá-las ao exterior. 
O princípio que se utiliza é o de criar uma corrente de ar de modo a 
provocar o arrastamento das partículas e, em consequência, surgirão 
correntes de ar no recinto, melhorando a ventilação geral.
Um sistema de exaustão compõe-se de : 
captor, onde são coletados os contaminantes;
dutos de ar;
ventilador;
chaminé
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 Captor
O captor cria junto à partícula uma corrente de ar, cuja velocidade deve 
ser suficiente para sua captura e ar­rastamento.
Publicações americanas (Guide) dão indicação das velocidades mínimas 
necessárias (Tabela 5.6) à captação. 
A forma dos captores depende do tipo de poluente, sendo o mais comum a 
coifa, que deve obedecer à indi­cação da Fig. 5.20.
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O volume de poluente aspirado pode ser obtido da fórmula :
Q = K x V x P x H
Q = vazão em MCM
V = velocidade de captação em MPM (tabela 5.6) 
K = constante que depende da forma da boca (1,25 a 1,4)
P = perímetro da abertura , em m.
Obs.: se a fonte poluidora 
for colocada encostada na
parede, o Perímetro , de
abertura do captor, é reduzido do trecho que fica 
encostado
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Dutos de Ar
A equação para o dimensionamento de dutos é :
Q = A . V  A = Q / V
A = área, em m²
Q = vazão, em MCM
V = velocidade, em MPM
O mais comum entre os métodos de dimensionamento de tubos é o de perda de carga (outros : método da velocidade e método da recuperação estática) em função do material a ser transportado, as velocidades recomendadas para o ar devem satisfazer a tabela 5.7
Obs.: pode-se
diminuir a seção do
duto, aumentando
a velocidade , o que 
pode resultar em
aumento de ruído e 
de perda de carga 
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Material de Dutos
Os materiais para dutos podem ser madeira, alvenaria, chapas de aço 
inoxidável ou galvanizado, alumínio etc., sendo mais usual o aço 
galvanizado. 
As espessuras das chapas dos dutos podem ser as mesmas indicadas 
 na Tabela 4.2, aumentando-se conforme o tipo do material a ser 
conduzido (Tabela 5.8).
A seção do duto mais aconselhável é a circular, para evitar acúmulo do 
material captado nas arestas dos dutos de outras seções.
Observação: Se o duto for de aluminio, aumentar dois pontos. 
Exemplo: tipo 1; espessura 0,80 m, chapa galvanizada nº 20; 
alumínio nº 16.
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Tipo do material arrastado pelo duto
tipo 1: material não-abrasivo (tinta, serragem, vapores);
tipo 2: pouco material abrasivo (moagem de combustível), muito material 
 não-abrasivo; 
tipo 3: muito material abrasivo (britadores, chaminés).
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Observações:
usar curvas de raio longo (mínimo 2 diâmetros);
usar portas de inspeção a cada 3 m;
idem junto de cotovelos, reduções, junções; 
prever registros de vazão de ar (dampers).
Os dampers corta fogo servem para isolar determinadas zonas
contra o fogo em instalações de ventilação e ar condicionado, 
podendo ser montados em paredes, lajes e o mesmo poderá 
ser acionado por fusível térmico, solenóides, motor elétrico, 
pistão pneumático, etc.
Dentre as séries possíveis temos os dampers standard, 
certificados e os testados (conforme Norma NBR 6479, 
conforme Oenorm M 7625 e vedação da aleta à alta temperatura 
do ambiente conforme norma EN 1366-2).
Estes dampers podem ter classe de resistência ao fogo de 
30, 60, 90, e 120 minutos. 
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Ventilador
Os ventiladores dos exaustores também podem ser centrífugos ou axiais. 
São normalmente fabricados em chapa de aço preto, galvanizadas ou 
inoxidáveis. 
Em casos especiais, para exaustão de elementos corrosivos, as 
 chapas podem ser revestidas de chumbo e os motores podem ser à prova
 de explosão.
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Chaminés
A função da chaminé é a de lançar na atmosfera os poluentes captados no
 ambiente e conduzidos através dos dutos pela pressão que é provocada 
pelo ventilador.
Na Fig. 5.21 temos uma indicação para projetar uma chaminé, e na Tabela 
5.9 temos as perdas de carga em função da altura H entre o chapéu e a 
tubulação. 
A altura H deve variar de 0,45 a 1 diâmetro, e quanto menor o seu valor, 
maiores são as perdas de carga.
A pressão dinâmica pode ser tirada da fórmula:
 V = velocidade em m/min
Pv = pressão dinâmica em mm de coluna de água
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v= 242,4 Pv (unidades métricas)
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Exemplo de dimensionamento
Dimensionamento do sistema de exaustão para a cozinha da 
figura abaixo :
Dados : 
- dimensões do fogão : 
(l) 1,50 x (p) 2, 0 x (a) 0,75 m
- pé direito : 4 m
0,75
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0,32
0,24
H
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Dimensionamento do captor (coifa)
2,0 + (dif. coifa)2 x 0,3 por 1,50 + (dif. coifa) 2 x 0,3 = 2,6 x 2,1 m
Obs.: se o captor estivesse encostado à parede, não seria necessário 
 adicionar 0,30 m ao lado que estivesse encostado
perímetro : 2 (2,6 + 2,1) = 9,4 m
volume de ar em MCM : Q = K . V. P. H
	onde 	*K = 1,3 (valor médio – assumido – constante que 		depende da forma da boca -1,25 a 1,4))
		V = 20 MPM (tabela 5.6 - assumido)
		P = 9,4 m
		*H = 1,2 m (da figura 5.23 – altura acima da fonte 		poluidora)
		Q = 1,3 x 20 x 9,4 x 1,2 = 293 MCM
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Dimensionamento dos Dutos
* velocidade do ar : 900 MPM (tabela 5.7 – poeiras secas e finas)
perda de carga por atrito 0,17 mm de C.A./m (figura 4.4)
vazão Q = 293 MCM
diâmetro do duto : 0,64 m : 
A = Q / V = 293 / 900 = 0,325 m²
A =  d2 / 4  d =  4. A /  = 0,64 m
* Chapa galvanizada nº 20 (tabela 5.8 – tipo 1)
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Chaminé
o diâmetro da chaminé poderá, para não ficar com dimensões exageradas, ser reduzido à metade do diâmetro do duto, o quer aumentará a velocidade :
- chapéu = 2D = 0, 64 m ; D = 0,32 m
- altura do chapéu = D/3 = 0,13 m
- H = 0,75 D = 0,106 m 
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Ventilador
Cálculo das perdas de carga
perda de carga nos filtros
	* 10 mm de C.A. (arbitrado; na prática , deve-se consultar os
fabricantes)
perda de carga na coifa
 	perdas dinâmicas : 1, 49 x Pv
	V = 900 (toma-se a velocidade no duto, na fig. 4.5 – perda 						dinâmica = 1,49)
	 perdas dinâmicas : 1,49 x V2 / (242,4)2 = 
				= 1,49 x 13,78 = 20,54 mm C.A.
Obs.: perdas dinâmicas são devidas a mudança de direção, turbulência 		e mudança de velocidades
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perda de carga nos dutos
 	trecho reto : 0,75 + 2,0 + 3,0 = 5,75 m 
	* perda por atrito (fig. 4,4) : 0,17 x 5,75 = 0,97 mm de C.A.
	perdas dinâmicas nos dois joelhos (figuras 4.5 e 4.6)
	* 2 x 0,8 x Pv = 2 x 0,8 x 6,5 = 10,40 mm de C.A.
	 		(ângulo reto, joelho reto com palhetas)
	* perdas de carga nas junções : 4 mm de C.A. (0,30 x Pv)
 	
d) perda de carga na chaminé
 	* tomando H = 0,75 D (tab. 5.9 – pg. 210 ) = n = 0,18
	velocidade na chaminé :
	Q = 293 MCM
	A =  x 0,322 / 4 = 0,08 m²
	V = Q / A = 293 / 0,08 = 3662 MPM
	perda dinâmica : 0,18 x V2 / (242)2 = 0,18 x 228,2 
					= 41 mm de C.A.
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perda no ventilador 
 	* usando-se ventilador centrífugo de entrada simples
	* velocidade na descarga : 15 m/s ou 900 MPM
	perda = 9002 /(242)2 = 13,78 mm de C.A.
Perdas totais
Pt = 10 + 20,54 + 0,97 + 22,6 + 4 + 41 + 13,78 = 112,35 mm de C.A.
Potência do ventilador 
P = Q x Pt / 60 x 75 x  *
P = 293 x 112,35 / 60 x 75 x 0,7 = 10,45 CV ou 7,79 kW 
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SISTEMAS DE CONTROLE
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 Generalidades
Há três objetivos principais ao se projetar um sistema de controle 
numa instalação de ar condicionado: 
- conforto;
- economia;
- segurança.
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O conforto consegue-se mantendo a temperatura e a umidade relativa do
 ambiente dentro dos limites desejá­veis; 
A economia é obtida fazendo-se com que certos equipamentos sejam 
desligados no momentos de menor carga térmica; 
A segurança é obtida acionando-se certos dispositivos toda vez que há 
alguma anormalidade no funcionamento da instalação.
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Controles Automáticos
Os dispositivos de controle podem ser de dois tipos:
- liga-desliga (on-off);
- gradual.
Como exemplo de controle 
Liga-desLiga : pode-se citar termostatos, pressostatos; 
Gradual : válvula de expansão termostática.
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Sistemas de Controles Automáticos
Os sistemas de controle mais usados são : 
- elétricos;
- pneumáticos;
- autônomos.
Os sistemas elétricos são os mais usuais e se baseiam no
 
princípio de que pequenas correntes de ar podem controlar grandes 
cargas
. Há dois circuitos básicos no controle elétrico:
- circuito de força, que aciona a máquina operatriz;
- circuito de controle, que uma vez fechado possibilita o fechamento da 
	chave do circuito de força.
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Os sistemas pneumáticos são acionados por ar comprimido, 
normalmente a baixa pressão (até 1,05 kg/cm²), e servem para abrir ou 
fechar válvulas ou registros.
Os controles autônomos são assim chamados porque não precisam de 
fonte externa para agir; utilizam o prin­cípio da dilatação de um líquido 
volátil para fazer abrir ou fechar uma válvula.
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Controles Elétricos
Os controles elétricos podem ser:
 
- de acionamento dos equipamentos;
 - de operação do sistema.
O controle de acionamento é conseguido por meio de chaves, relés, 
contactores, lâmpadas sinalizadoras, botoeiras liga-desliga etc. 
dispostos de maneira adequada a dar partida, proteger e intertravar os
diversos equipamentos que devem entrar em operação segundo uma 
sequência apropriada. 
O controle de operação do sistema é conseguido por meio de 
termostatos, umidistatos, pressostatos, válvulas solenóides etc., cuja 
função é manter o recinto dentro das condições de conforto desejadas
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termostato
umidistato
pressostato
solenóide
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Sistemas Pneumáticos
Esses sistemas só se justificam em grandes instalações: o 
compressor de ar, além de ocupar um espaço apre­ciável na casa de 
máquinas, representa um investimento adicional que deve ser pesado 
antes de se optar por essa solução. 
Basicamente é constituído por um compressor de ar, acionado por 
motor elétrico, que comprime ar a baixa pressão (até 1 atmosfera), o
 qual é distribuído em um circuito primário e controlado por um 
circuito secundário.
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Na figura vê-se três controladores, C1, C2 e C3, que recebem a pressão primária, P do compressor e abai­xam até as pressões P´, P´´ e P ´´´. 
Se a pressão secundária for igual à pressão primária, o pistão, E, do motor 
 pneumático permanece parado, ou seja, a peça controlada 
(válvula ou registro) não se desloca. 
Havendo um desequilíbrio de pressões, o pistão se desloca, abrindo ou fechando a peça a ser controlada.
 Os controles pneumáticos podem ser aplicados em “dampers” controladores das vazões de ar nos dutos, nas venezianas de controle de ar exterior, abrir ou fechar válvulas de três vias, válvulas de fluxo etc.
 A fim de evitar a corrosão e consequentes obstruções das tubulações, é mais confiável o emprego de tubos de cobre com solda capilar, o que também onera a instalação. 
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 Sistemas Autônomos
São sistemas que não necessitam de energia externa para desempenhar a
 função controladora. 
Utilizam a dilatação de um líquido volátil para abrir ou fechar uma válvula
 que comanda o fluxo de um fluido qualquer. 
 Como exemplo de um sistema autônomo, temos a válvula de expansão 
termostática, utilizada em todos os equi­pamentos frigorígenos. 
Essa válvula controla a vazão do fluido frigorígeno no evaporador em 
função da carga térmica que lhe é transmitida pelo fluxo de ar, no caso dos 
sistemas de expansão direta, ou pela água fria, no caso dos sistemas de 
expansão indireta. 
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O controle exercido pela válvula de expansão termostática é o do 
cha­mado tipo feedback (retroalimentação), ou seja, um bulbo térmico é
colocado após o evaporador, a entrada de fluido sendo controlada antes 
da válvula de expansão.
Na figura 7.24 vemos um tipo de válvula de expansão em que a dilatação 
do fluido no bulbo térmico, por ação do calor absorvido pelo fréon, se 
transmite pelo tubo capilar agindo no diafragma, que provoca maior ou 
menor abertura controlando a entrada de líquido no evaporador. 
Essa válvula é dita termostática porque procura man­ter a mesma 
temperatura na serpentina do evaporador. 
Nas pequenas unidades frigorígenas, a válvula de expansão 
 é substituída por um tubo capilar que exerce a mesma função de provocar 
a expansão do líquido refrigerante ..
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 Funcionamento de uma válvula de expansão termostática (VET)
Basicamente, o funcionamento de uma VET é determinado por três pressões:
- P1 - pressão do bulbo - atua em um dos lados do diafragma: tende a abrir a válvula;
P2 - pressão do evaporador - atua no lado oposto do diafragma: tende a fechar a 
 válvula;
- P3 - pressão da mola - atua no pino que, juntamente com a pressão do evaporador, 
 irá fechar a válvula.
Assim, na posição de equilíbrio, temos:
			 P1 = P2 + P3
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Na Fig. 7.25 vemos um diagrama em que estão mostradas as pressões em 
jogo no sistema e um gráfico apre­sentando as temperaturas
e pressões 
de abertura e de fechamento 
(baseado em dados da Sporlan Valve Com­pany - St. Louis, Mi).
Quando o mesmo refrigerante é usado no sistema de refrigeração e no 
bulbo da VET, as pressões resultantes das variações das temperaturas são 
idênticas. 
Há casos em que o refrigerante da VET é de tipo diverso do sistema de 
refrigeração; assim as temperaturas de evaporação são diferentes.
Na Tabela 7.1 temos as quedas de pressão máximas em função da 
temperatura de evaporação para diversos refrigerantes. 
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Se a queda de pressão for superior a esses valores, deverá ser usado um 
equalizador externo, ou seja, uma tubulação adicional entre o bulbo e o 
diafragma da VET (Fig. 7.27).
Após a evaporação do líquido refrigerante no evaporador em decorrência da 
carga térmica do ar (expansão direta) ou da água (expansão indireta), a sua 
temperatura crescerá. 
No entanto, a pressão do evaporador, despre­zando-se a queda devida às 
perdas, permanece constante. 
Esse vapor quente fluindo através da linha de sucção faz crescer a 
temperatura do bulbo. 
Como o bulbo contém vapor e líquido refrigerante, sua temperatura e sua 
pressão aumentam. 
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Essa pressão mais elevada atuando no diafragma é maior do que a pressão 
que lhe opõem o evaporador e a mola, o que causa um movimento do pino 
para fora do seu berço. 
A válvula então se abre até que a pressão da mola, combinada com a do 
evaporador, é suficiente para equilibrar a pressão do bulbo. 
As curvas da força de abertura resultantes da pressão do bulbo e a da 
pressão do evaporador então coinçidem. 
Quando a pressão da mola é adicionada, resulta a força de fechamento, 
como é mostrado na Fig. 7.25 (linha interrompida).
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Se a VET não é alimentada por quantidade suficiente de refrigerante, a 
pressão do evaporador cai, ao mesmo tempo em que a temperatura do 
bulbo é aumentada pelo vapor quente oriundo do evaporador, e 
assim a válvula abre-se admitindo maior quantidade de refrigerante até que 
as três pressões estejam novamente em equilíbrio. 
Inversamente, se a válvula admite muito refrigerante, a temperatura do 
bulbo decai, ao mesmo tempo em que a pressão do evaporador aumenta, e 
desse modo a mola tende a fechar a válvula até que as três pressões 
estejam novamente em equilíbrio. 
Assim, pode-se concluir que a válvula de ex­pansão termostática manterá as 
mesmas condições de temperatura no evaporador, independentemente das 
 flutuações da carga térmica.
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OPERAÇÃO 
DE 
SISTEMAS
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Controle e Regulagem
• Proteger os termostatos e outros sensores, para evitar sua manipulação
 por pessoas não autorizadas.
• Instalar os termostatos longe dos locais que sofrem grande influência de
 focos de calor ou frio.
• Sempre que possível, instalar controles de temperatura ambiente em todos
 e em cada um dos locais climatizados.
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• Avaliar a possibilidade de trocar as válvulas de três vias por válvulas de
 duas vias, instalando-se um sistema de bombeamento com velocidade 
 variável.
• Avaliar a possibilidade de instalação de termostatos de controle
 flutuante, permitindo que a temperatura ambiente flutue entre margens 
 relativamente amplas.
• Manter os sensores limpos
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		 Uso de Motores Eficientes
Os sistemas de condicionamento de ar utilizam uma quantidade de motores apreciáveis: bombas, torres de resfriamento, unidades ventiladoras (.fan coils.), etc. 
Dependendo da potência (e idade), os rendimentos típicos dos motores podem variar na faixa de 75 a 95%, sendo os 5 a 25% da potência restantes perdidos internamente no motor.
Motores mais eficientes são projetados para converter uma quantia de energia elétrica maior em trabalho. Instalando motores bem dimensionados e mais eficientes, consome-se menos energia.
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Na tabela a seguir é feita uma comparação entre motores 
Padrão e de Alto Rendimento:
Em ocasiões de troca de motores, principalmente aqueles de grandes potências e que operam continuamente, deve-se considerar a possibilidade de adquirir motores de Alto Rendimento.
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A eficiência de um motor elétrico é dada por:
		η = Pot. Entrada / Pot. Saída
Para uma mesma potência de saída (por exemplo: 100 hp), tem-se:
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Eficiência de motores elétricos padrão e de alto rendimento
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Para funcionamento contínuo durante 1 ano (8760 h), e sendo 1 hp = 745 W :
Considerando que a tarifa da energia elétrica é de R$ 0,10/kWh, a economia será de R$ 2.451,00/ano. Com esta redução no consumo, pode-se calcular o tempo de retorno do “investimento” (troca de motor não eficiente, por outro eficiente).
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		Uso de Inversores de Frequência -VSD 
			(Variable Speed Driver)
Os Inversores de Frequência são dispositivos eletrônicos, que atuam sobre a frequência da corrente dos motores, permitindo alteração da sua rotação.
Considerando que ventiladores, bombas e outras máquinas rotativas nem sempre operam a plena carga (sua vazão varia), e que as formas de variar as vazões, via de regra, são obtidas através de estrangulamento (fechamento de válvulas e “dampers”), isto introduz perdas consideráveis de energia. 
Considerando ainda que as vazões são linearmente relacionadas com a rotação (da bomba ou ventilador), a utilização de VSD, permite o controle da vazão sem a introdução de perdas, pela alteração da rotação do equipamento.
Obs.: VSD : verificar a 
cada 5 anos 
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Lembrar, que a relação de potências varia com o cubo da rotação, isto significa que reduzindo a vazão (atuando na rotação), o consumo cairá em relação cúbica.
Estudos realizados nos EUA têm mostrado que os uso destes dispositivos pode economizar até 52% de energia. 
A seguir, é mostrada uma tabela com custo instalado (nos EUA) de VSD para diversas potências
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Análise dos componentes - mecânicos ou elétricos.
Analisar detalhadamente todos os sistemas antes de efetuar modificações. 
 Certas modificações podem aumentar o consumo de energia.
Utilizar motores elétricos de potência adequada. Motores elétricos 
 superdimensionados trabalham com rendimento baixo.
3. Desligar todos os sistemas quando não vão realmente ser utilizados.
Estudar e otimizar o horário de partida e parada dos sistemas de 
 climatização.
Fechar as tomadas de ar exterior, quando os sistemas não vão ser 
 utilizados.
Diminuir a vazão de ar exterior de renovação até o valor mínimo 
 permissível para satisfazer os critérios de ventilação.
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8. Minimizar as fugas de ar dos dutos.
9. Checar os “dampers” para garantir que sejam mínimos os vazamentos 
 (fluxo através dos “dampers”) quando completamente fechados.
10. Quando do dimnsionamento da instalação, ou mesmo em intervalos 
 regulares, deve-se determinar o valor das infiltrações de ar externo, 
 pois estas podem constituir uma porcentagem importante da vazão 
 mínima de ar externo.
11. Ajustar a temperatura da água gelada e da água quente, de acordo com 
 as necessidades reais da instalação.
 Estabelecer um zoneamento correto da edificação, utilizando sistemas
 distintos para as zonas perimetrais (sujeitas aos efeitos climáticos) e 
 as zonas interiores (sujeitas
basicamente a cargas devido à iluminação 
 e ocupação).
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13. Fazer com que os elementos auxiliares do sistema de condicionamento 
 de ar somente sejam usados postos em marcha quando sejam 
 necessários.
14. Desligar os ventiladores de extração de zonas não ocupadas e manter a 
 vazão destes ventiladores dentro dos valores estabelecidos em projeto 
 (valor mínimo possível).
15. Fazer com que os ventiladores de extração de banheiros e lavabos 
 funcionem somente quando estejam ocupados. 
 Isto pode ser realizado conectando os ventiladores ao interruptor de 
 iluminação.
16, Utilizar a água dos sistemas de condensação dos equipamentos 
 frigoríficos para pré-aquecer a água quente sanitário ou industrial.
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17. Utilizar água de condensação para alimentar as serpentinas de 
 reaquecimento dos sistemas de climatização.
18. Utilizar água de condensação para alimentar pré-aquecer o ar externo.
Se houver disponibilidade, aproveitar o condensado de vapor para 
	pré-aquecer a água.
20. Analisar a possibilidade de substituição de equipamentos de calefação 
 elétricos por outros que trabalhem com um fluido quente.
 Isolar tubulações e dutos que passam por espaços não condicionados 
 e/ou não ocupados.
22. Reparar todos os isolamentos em mau estado de conservação.
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23. Diminuir as vazões de água gelada e quente, até os valores mínimos 
 possíveis.
24. Ajustar o diâmetro dos rotores das bombas para compatibilizar seu 
 funcionamento coma as necessidades dos circuitos.
25. Manter limpos os filtros das tubulações de água gelada e quente;
26. Verificar se os purgadores de ar dos circuitos hidráulicos estão 
 funcionando corretamente.
 A presença de ar nas tubulações aumenta o consumo de energia.
27. Verificar se as dimensões dos tanques de expansão são adequadas. 
 Tanques subdimensionados provocam a perda de água.
28. Se existe vapor de alta pressão, analisar a possibilidade de instalar 
 turbinas para acionar bombas e ventiladores.
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29. Identificar e reparar todas as fugas de fluidos existentes (ar, água 
 quente, água gelada, refrigerante, óleo, etc).
30. Utilizar um sistema de tratamento de água adequado, diminuindo assim 
 as incrustações nas tubulações em tubulações, trocadores de calor, 
 etc.
31. Manter ajustado o sistema de purga do circuito de água das torres de 
 resfriamento, evitando a perda excessiva de água e produtos químicos.
32. Verificar se a classe dos filtros de ar atendem as exigências da 
 instalação em questão.
 Normalmente, filtros de melhores (classes maiores) provocam maior 
 perda de carga, consumindo mais energia.
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 Analisar a possibilidade de aumentar a área dos filtros de ar para 
 diminuir sua perda de carga.
Estabelecer um programa cuidadoso de manutenção dos filtros de ar, 
 para que estes sempre estejam em ótimas condições.
35. Manter limpos evaporadores, serpentinas de água e condensadores.
37. Considerar a possibilidade de utilização de resfriamento evaporativo do 
 ar para a climatização de certos ambientes.
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Metodologia para Diagnóstico 
e 
Tratamento de Problemas
de 
Qualidade do Ar 
em 
Ambientes Fechados
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O processo de Investigação e controlar de problemas de qualidade de ar em recintos fechados não é uma tarefa muito fácil. 
Vários fatores podem influenciar na qualidade do ar interior. 
Pro­blemas podem ser muito complicados, devido, por exemplo, as altas taxas de emissão de contaminantes, a complexidade dos edifícios, e principalmente pelo fato das normas técnicas de avaliação serem inconclusivas. 
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Os principais fatores que influenciam na qualidade do ar de ambientes internos são:
Projeto e localização do edifício;
Qualidade do ar exterior;
Taxa de ocupação do edifício;
Eficiência do sistema de filtragem;
Tipo de atividade dos ocupantes;
Temperatura e umidade fornecidas pelo sistema de condicionamento de ar;
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Os principais fatores que influenciam na qualidade do ar de ambientes internos são:
Tempo de operação do sistema de condicionamento de ar;
Manuterição e limpeza do sistema de condicionamento de ar;
Rotina de manutenção dos componentes do edifício;
Estratégia dos sistemas de controle;
Taxa de ventilação.
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Alguns problemas de qualidade de ar podem ser resolvidos rapidamente, e outros exigem investigações longas, requerendo medidas exaustivas para identifi­car as fontes de emissão de contaminantes e a sua eliminação de forma adequada. 
Diante disso, é muito importante a utilização de uma metodologia de diagnóstico que procure resolver o problema em etapas. 
Assim, a análise e determinação dos problemas deve seguir uma metodologia sistemática que compreenda:
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Coleta de informações preliminares
Nessa etapa é onde se tem o reconhecimento inicial de algumas 
informações relacionadas ao problema. 
O objetivo dessa etapa é desenvolver algu­mas hipóteses de trabalho, e assim estabelecer uma cronologia do problema.
Nessa etapa devem ser examinados projetos e especificações juntamente com as documentações de reclamações e observações pertinentes. 
Todas essas informações devem ser obtidas junto aos responsáveis pela administração do edifício e pelas pessoas que identificaram os problemas de qualidade do ar. 
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Algumas informações importantes que devem ser coletadas nessa etapa são:
Condições climáticas do local (médias mensais de temperatura, 
 umidade e precipitação);
Quando o edifício foi construido;
Obtenção dos projetos Arquitetônico e de Engenharia para se 
 entender o funcionamento do sistema de condicionamento de ar;
Problemas e investigações anteriores de qualidade de ar;
Reformas realizadas no período de existência do edifício, etc.
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Entrevistas
Tendo revisado as informações disponíveis nos itens anteriores, 
é im­portante entrevistar algumas pessoas ligadas a manutenção dos equipamentos, administração do prédio, gerentes de pessoal, etc. 
É importante entrevistar essas pessoas que sabem da história do edifício, da construção, das reformas, operação e manutenção dos sistemas de condicionamento de ar, os padrões de ocupação atuais e anteriores. 
O uso passado do edifício pode ser diferente do uso atual. 
Deve se analisar também projetos e os planos de manutenção.
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É importante também entrevistar pessoas para caracterizar melhor a 
população do edifício e determinar a natureza dos sintomas e reclamaçõe 
que são informadas. 
Entrevistas pessoais também mostram a magnitude do problema, especificamente se o problema é difundido ao longo do edifício, ou se está isolado em uma seção particular do edifício ou entre um certo 
grupo de empregados. 
Esses dados fornecerão informações para ajudar na determinação da extensão do problema .
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Inspeção in loco
A inspeção in loco é importante para a obtenção de informações adicionais 
que não foram obtidas nas etapas anteriores. 
Deve-se nessa etapa caminhar ao lon­go do edifício para se fazer uma avaliação visual do problema e avaliar a condição global do mesmo e deterrninar que sistemas estão funcionando corretamente.
A primeira inspeção
é normalmente feita por meios visuais e olfativos.
A investigação deve incluir o ambiente externo do edifício, áreas internas 
com problemas, e áreas internas frequentadas por ocupantes livres de 
proble­mas de qualidade do ar. 
Uma inspeção crítica ao sistema de condicionamento de ar é de fundamental importância.
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Uma segunda inspeção ao local é um importante processo de avaliação e 
pode se basear nas informações obtidas durante o processo de 
reconhecimento dos vários componentes investigados nas etapas anteriores. 
O objetivo dessa etapa é refinar as hipóteses levantadas nas etapas anteriores.
Frequentemente, a investigação pode chegar a conclusões convincentes na primeira inspeção e a segunda inspeção pode não ser necessária. 
Se este é o caso, o controle e a solução do problema pode ser iniciado sem estudos adicionais.
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Medições
Se nas etapas anteriores o problema não foi suficientemente esclarecido 
é necessário partir para fase das medições dos níveis de contaminantes. 
Essa é uma que faz uma avaliação mais detalhada do problema e normalmen­ 
te envolve medições para as diferentes classes de contaminantes e fatores 
que afetam a qualidade do ar. 
As estratégias para o desenvolvimento de uma metodologia de coleta e análise devem ser baseadas nas melhores hipóteses desenvolvidas nas etapas anteriores.
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Os parâmetros gerais a serem analisados incluem os seguintes itens, 
mas não se restringem a eles:
Conforto térmico: temperatura, umidade relativa e circulação do ar, 
 seguindo o padrão ASHARE 55-2004;
Ventilação ou taxa de ar livre seguindo o padrão ASHARE 62-2001;
Monóxido de carbono ou produtos da combustão incompleta; se há
suspeita de alguma fonte como estacionamento interno ou retorno de 
ar próximo a uma fonte;
Partículas, se uma fonte interna ou o desempenho do sistema de 
 fil­tragem são suspeitos;
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Compostos orgânicos voláteis (COV) ou solventes, incluindo 
 for­maldeidos.
 Essas substâncias são muito comum em prédios novos ou 
 recém reformados;
Agentes microbiológicos, se existir suspeita de problemas de 
 condensa­ção, umidade elevada ou água estagnada. 
 Umidificadores a vapor, placas de condensação, dutos de suprimento de 
 ar, carpetes, forrações e paredes molhadas são orrências comuns de 
 problemas de qualidade do ar.
Mesmo que num prédio possa haver apenas um único tipo de atividade 
desenvolvida ou haja a presença de equipamentos muito específicos (ou que possam estar em locais que poluem o ambiente), outros contaminantes internos e fatores estressantes podem requerer identificação. 
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A Realidade Brasileira
Apesar de ser muito importante para a saúde dos ocupantes dos ambientes 
climatizados, a preocupação com a qualidade do ar interior somente ganhou destaque no Brasil com a publicação da Portaria 3.523/98 do Ministério da Saúde. (Serra e F. Henrique)
A partir dela, passou-se a considerar a relação entre a saúde, a produti­vidade e o absenteísmo ao trabalho, com a qualidade do ar de interiores e sua 
correlação com a Sindrome dos Edifícios Doentes.
Como já comentado, é evidente que um mau projeto e execução da instalação de forma inadequada, a operação e a manutenção precárias 
dos sistemas de climatização de edifícios fechados, favorecem a ocorrência e o agravamento de problemas de saúde. 
Por esse motivo, a portaria estabelece que todos os sistmas de climatização devam estar em condições adequada de limpeza, manutenção, operação e controle, observadas as determinações, a seguir :
103
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_·· ...... '-.I..1LV U'-'
Manter limpos os componentes do sistema de climatização, tais como: 
bandejas, serpentinas, umidificadores, ventiladores e dutos, de forma a
evitar a difusão ou multiplicação de agentes nocivos à saúde humana e 
a manter a boa qualidade do ar interno 
_·· ...... '-.I..1LV U'-'
Preservar a captação de ar externo livre de possíveis fontes poluentes 
externas que apresentem riscos à saúde humana, com filtro no mínimo 
de eficiência G3 .
Garantir a adequada renovação do ar de interior dos ambientes 
 clima­tizados, ou seja no mínimo 27 m3/h/pessoa (7,5 litros/s/pessoa).
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A portaria determina que os proprietários, locatários e prepostos 
responsáveis por sistemas de climatização, com capacidade acima de 5 TR 
(15.000 kcal/h ou 60.000 Btu/h), deverão manter um responsável técnico 
habilitado, com as seguintes atribuições: 
implantar e manter disponivel no imóvel um Plano de Manutenção, Operação e Controle (pMOC), adotado para o sistema de climatização e garantir a aplicação do PMOC por intermé­dio da execução contínua direta ou indireta desse serviço.
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CONTROLE 
 
DE
RUÍDO
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O controle do ruído é fundamental em instalações de condicionamen­to de ar e de refrigeração, uma vez que o conforto e benefícios alcançados podem ser perdidos se a solução para o problema de conforto térmico tiver como efeito colateral o desconforto acústico. 
Algumas informações práticas e úteis ao dia-a-dia dos profissionais.
As principais fontes de ruído na área de refrigeração e ar condicionado 
são consequências dos compressores, ventiladores, bombas e também ruídos devido ao escoamento do ar ou água por dutos e tubos, principalmente em regiões onde ocorrem grandes perdas localizadas. 
Na figura 14.1 ilustra-se a transmissão de ruído ocorrida por toda a edificação como consequência do mau isolamento da fonte geradora da estrutura do prédio.
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Fig. 14.1 – Representação da transmissão de ruído de uma edificação
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Na figura 14.2, ilustra-se alguns exemplos de ruídos causados devido 
às perdas localizadas e as respectivas correções mais comuns. 
Observa-se que a configuração da canalização de transporte de ar deve evitar mudanças bruscas de trajetórias e ampliações abruptas. 
Essas ocorrências provocam o aparecimento de vórtices no escoamento, gerando ruído.
Fig. 14.2 – Problemas de ruído
devido ao escoamento
do ar em dutos de ar 
condicionado
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As derivações devem ser construídas sempre favorecendo o fluxo de ar.
Por esse motivo, a instalação de veias nas curvas é importante (figura 14.3).
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O controle de ruído passa, ainda, pelo isolamento da vibração produzi­da pela fonte geradora de ruído. 
Por esse motivo, são utilizadas bases elásticas para instalação de equipamentos que vibram.
Os equipamentos de ar-condicionado podem, além de gerar ruídos, 
também funcionar como transmissores de ruídos através das canalizações e 
dutos. 
Por isso é que a instalação de atenuadores acústicos, colarinhos nos 
dutos de saída da máquina, bases de concreto e molas atenuadoras são importantes.
Na figura 14.4, ilustra-se uma casa de máquinas com tratamento acústico adequado
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Conforme ilustrado na figura 14.4, as modificações na obra para controlar a propagação do ruido incluem: instalação de atenuador de ruído na 
entrada de retorno do ar, modificação no duto na saída da máquina por saida 
suave, instalação de base sólida e molas atenuadoras sob o equipamento, 
iso­lamento da casa de máquinas com material pesado, instalação de colarinho flexivel no duto para evitar que a vibração do aparelho se propague.
Após esta breve introdução é preciso que o profissional da área de 
refrigeração ar ondicionado conheça os fundamentos básicos de uma 
ava­liação de ruído, uma vez que, apenas
após uma rigorosa avaliação, 
poder-se-á tomar providências satisfatórias tais como o isolamento da fonte geradora e a absorção do ruido emitido.
A medição do nível de ruido é feita através de aparelhos conhecidos 
como medidores de pressão sonora (figura 14.5). 
O nível de pressão sonora é expresso em decibéis (dB).
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Os equipamentos para pedir o nível de pressão sonora podem ser do tipo simples (figura 14.5), que fornecem apenas o nível global de ruído em escala dBA, ou mais sofisticados com recursos capazes de fornecer dB linear, A, B, C ou D e serem acoplados a um analisador de frequências. 
Uma boa medição de ruído deve seguir os seguintes pro­cedimentos:
Verificação das baterias;
Verificação se o aparelho está calibrado;
Realização de medições de orientação antes das medidas definitivas;
Minimização dos erros devido ao vento utilizando esfera de espuma 
sobre o microfone;
Escolha do circuito de compensação usar (linear, A, B, C ou D);
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Seleção da resposta do medidor (slow para ruído de elevado 
 amortecimento e fast para ruído com baixo amortecimento);
Manutenção dos braços estendidos para evitar atenuação do ruído 
incidente;
Garantia de distância de 1m no mínimo de superfícies reflexivas;
Anotação dos valores em planilhas apropriadas.
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Se o nível de ruído for medido em faixas de freqüência, o cálculo do nível de pressão sonora se faz a partir da tabela 14.1.
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Na tabela 14.2, ilustra-se uma escala típica de ruído, na qual se pode
perceber desde ruídos baixos para a audição até ruídos perigosos à saúde 
humana.
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Onde: NPSres é o nivel de pressão sonora resultante e NPS1, NPS2 e NPS3 
são os níveis de pressão sonora das fontes geradoras. 
Para fins de assimilação, observa-se que, se há duas unidades condensadoras produzindo 50 dBA cada, o nivel de pressão sonora percebido é de 53 dBA, ou seja, um aumento de 3 dBA de NPS significa dobrar a intensidade do som. 
Se fossem três máquinas iguais o valor percebido pelo instrumento seria de 54,7 dBA.
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Tabelas existentes definem os níveis de ruído aceitáveis em edificações 
como escritórios e condomínios. 
O valor de 45 dBA é normatizado pela NBR-10151 e NBR-10152 da ABNT. 
Porém, os ventiladores e compressores podem gerar ruídos muito superiores a esse valor. 
Para corrigir o elevado nível de pressão sonora, pode-se utilizar materiais absorvedores acústicos do tipo lã de vidro, cujo uso deve ser feito com cuidado para não contaminar o ar interior através das fibras que se desprendem no escoamento.
Ressaltamos que os absorvedores acústicos não isolam o ruído de outro meio, mas, sim, absorvem o ruído que poderia ser transmitido para outro 
meio. 
Os absorvedores têm eficiência dependente da frequência de vibração, 
sendo menos eficientes para baixas frequências.