Ar Condicionado e Refrigeração Carga Termica

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Universidade Santa Cecília – Santos / SP
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Ar Condicionado e Refrigeração
CARGA TÉRMICA
Representa a quantidade de calor (sensível e/ou latente) a ser 
extraída do ar de um ambiente (no caso de verão) ou a ser 
fornecida ao ar de um ambiente (no caso de inverno) para que 
sejam mantidas as condições desejadas. 
Calor sensível : envolve variação de temperatura
Calor latente: envolve variação de umidade absoluta
 
 
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Carga Térmica
Origens das fontes de calor que compõem a carga térmica de verão:
• Condução de calor; 
• Radiação direta através das superfícies transparentes;
• Radiação direta nas superfícies não transparentes (opacas);
• Calor associado à entrada de ar externo; 
• Calor resultante da ocupação, equipamentos, iluminação artificial 
e outros. 
Carga Térmica é a soma de todas essas fontes
 
 
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Carga Térmica
Ganhos de calor por condução
A condução através de uma superfície (vidros, paredes, portas, pisos, coberturas) pode 
ser calculada pela equação de transmissão de calor por condução unidirecional:
QCD = U.A.(te-ti)
onde:
U= coeficiente de transmissão térmica do elemento, calculado como o inverso da 
resistência térmica (W/m2ºK);
A = área do elemento considerado (m2);
(te-ti) = diferença de temperatura externa-interna
 
 
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Carga Térmica
Ganhos de calor por radiação em superfícies transparentes
O ganho de calor por radiação solar é calculado através da fórmula:
QRT = I.A.FS
onde:
A – área da superfície transparente [m2];
I – Intensidade de radiação [W/m2];
FS – fator de sombreamento;
 
 
 
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Ganhos por radiação em superfícies opacas (não transparentes)
A radiação em superfícies opaca (paredes e coberturas) pode ser calculada utilizando-se a
equação da condução de calor já apresentada, porém adotando-se outro diferencial de
temperatura:
QRO = U.A.CLTD
onde:
U= coeficiente de transmissão térmica do elemento, calculado como o inverso da resistência 
térmica (W/m2ºK);
A = área do elemento considerado (m2);
CLTD – valor da diferença fictícia de temperatura exterior menos a interior, provocada pelo
aquecimento da superfície pela radiação.
Valores de CLTD foram inicialmente calculados pela ASHRAE, no entanto, passaram a ser 
adaptados para cada região.
 
 
 
 
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Carga Térmica
Ganhos de calor em conseqüência da entrada de ar externo
Ar externo:
- renovação para higienização (Portaria 3523 do Minis tério da Saúde e NBR 16401)
- inf iltração por frestas
O ganho de calor devido a entrada de ar externo é calculado através da fórmula:
QAE = QAES + QAEL
onde:
QAE = Calor total devido ao ar externo
QAES = Parcela do calor sensível
QAEL = Parcela do calor latente
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Carga Térmica
Ganhos de calor em conseqüência da entrada de ar externo
Ar externo:
- renovação para higienização (Portaria 3523 do Minis tério da Saúde e NBR 16401)
- inf iltração por f restas
O ganho de calor devido a entrada de ar externo é calculado através da fórmula:
QAE = QAES + QAEL
onde:
QAE = Calor total devido ao ar externo
QAES = Parcela do calor sensível
QAEL = Parcela do calor latente
 
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Estado 1: ar externo
Estado 2: ar interno
QAES = m. Δh sensível = (V/v) . Δh sensível
QAEL = m. Δh latente = (V/v) . Δh latente
Onde:
m = vazão de ar externo em massa [kg/s]
V = vazão de ar externo em volume [m3/s]
v= volume específico do ar externo [m3/kg]
1
2
TEMPERATURA DE BULBO SECO
 
 
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Outras fontes de calor:
Ocupação de pessoas: 
QOC = NP . (QPS + QPL)
Onde:
NP = número de pessoas
QPS = calor sensível gerado por pessoa (tabelas – NBR 16401)
QPL = calor latente gerado por pessoa (tabelas – NBR 16401)
 
 
 
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Outras fontes de calor:
Iluminação: 
QIL = NL . QL . Fu
onde: NL = número de lâmpadas
QL = calor sensível gerado por cada lâmpada (observar tipo de lâmpada e reatores)
FU = Fator de utilização
Equipamentos elétricos: 
QEQ= ∑ [ (QEQ )i . (FU )i ] (i = 1 a n)
onde: n = número de equipamentos
FU = Fator de utilização
 
 
 
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Carga Térmica Total:
QT = QCD + QRT + QRO + QAE + QOC + QIL + QEQ
Notas: 
1 - Havendo ainda outras fontes de calor, essas deverão também ser incluídas.
2 – Atentar para a possibilidade da ocorrência de picos de carga térmica nos diversos ambientes em 
diferentes horários. 
3 - TR : Quantidade de calor necessária para derreter 1 tonelada de gelo no período de 24 horas.
TR = tonelada de refrigeração 
1 TR = 3023 Kcal/h = 12.000 Btu/h
 
 
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Exemplo
• Determine a carga térmica de uma cabine de ponte rolante, cujas dimensões e 
outros dados são apresentados abaixo. A cabine tem três paredes e teto 
inteiramente envidraçadas e uma parede e piso de chapa isolada termicamente. 
Observa-se que nenhuma parede, teto ou piso recebe insolação, visto estarem 
dentro de um galpão fechado. O ambiente externo pode ser considerado, para efeito 
de projeto, a 40ºC e 80% de umidade relativa. Internamente a cabine deverá ficar a 
22ºC e 50% de umidade relativa. 
• Dados:
• - Dimensões da cabine: largura=3m, comprimento=3m, altura=2,5m
• - Resist. térmica do ar : 0,10 m2 . K / W (valores válidos para as superfícies 
horizontais e 
verticais, interna e externamente)
• - Resist. Térmica do vidro: 0,17 m2 . K / W
• - Resist. Térmica da chapa isolada: 0,45 m2 . K / W
• - Entalpia ar externo = 120 kJ/kg
• - Entalpia ar interno = 43 kJ/kg
• No de pessoas = 2 pessoas
• renovação de ar necessária: 27 m3/h por pessoa
• dissipação de calor de cada pessoa: 150 W
• Iluminação e equipamentos elétricos : 800 W
 
 
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Solução
• Calor por condução: 
Rvidros = Rar ext + Rv + Rar int =0,10+0,17+0,10 =0,37 [m2.K/W].
Rch isolada = Rar ext + Rch isol + Rar int =0,10+0,45+0,10 =0,65 [m2.K/W].
][4,1989)2240()335,23(
65,0
1)335,233(
37,0
1
)(11 int
W
ttA
R
A
R
Q extchIsol
chIsol
vidro
vidro
cond


























 
 
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Calor liberado pelas pessoas: 
][300]/[1502 WpessoaWpessoasQpessoas 
Calor devido aoar de renovação:
- vazão de ar externo necessário: ]/[54]./[272 33 hmpessoahmpessoasV 
-vazão de ar externo em massa:
]/[7,58
]/[92,0
]/[54
3
3
hkg
kgm
hm
v
Vm
ext



-cálculo do calor devido ao ar externo:
WkWhkJkgkJhkghhmQ extar 1300][3,1}/{9,4519]/)[43120(]/[7,58)( int  
Calor devido à iluminação e equipamentos elétricos:
][800 WQelétr 
CALOR TOTAL:
][4,438980013003004,1989 W
QQQQQ elétarpessoascondtotal

 