Aula01 Ref IntroducaoRefrig (1)

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
Campus Campo Mourão 
Fundamentos de Refrigeração Industrial 
 
Aula 1 
Introdução à Refrigeração Industrial 
 
 
Profa. Karla karla@utfpr.edu.br 
 
 
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/karla 
 
Semestre 2-2015 
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Hoje 
Aula 1A: Introdução à 
Refrigeração Industrial 
 
• Refrigeração e cadeia 
do frio 
 
• Por que aprender 
refrigeração 
Aula 1B: 
Revisão 
 
• Sistemas e Ciclos de 
Refrigeração 
 
• Equipamentos 
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1° Compreender 
 
Refrigeração e Cadeia do Frio 
Aula 1A 
 
 
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Resfriar x Congelar 
 (Temperaturas inferiores ao Ponto de Congelamento) 
• T < 15°C 
 
• Resfriados: ~0°C < T < 15°C 
 
 (Temperaturas menores são para Criogenia) 
• Congelados : ~-18°C > T > ~-70 °C 
 
 
 
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Cadeia do Frio: 
 Resfriar o produto desde a colheita e mantê-lo frio ao 
longo de toda a sequência até o consumo final. 
 
“It is the ability to deliver on the quality promise” 
Planta de 
Processamento 
Transporte para o 
Centro de 
Distribuição 
Estocagem/ 
Distribuição/ 
Carregamento 
Entrega para 
Mercados 
Vendas no Mercado 
Tempo 
T
em
p
er
r
a
tu
ra
 (
ºC
) 
(Pacitti, N. ,Sterling Solutions LLC para SQF Institute, 2006.) 
10 
15 
20 
25 
05 
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2° 
 
Convencendo 
 
Por que aprender (e bem!) isso? 
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OPORTUNIDADE!!! 
“De fato, a única coisa que atrasa o 
crescimento da indústria de 
refrigeração atualmente é a falta 
de um fornecimento adequado de 
mão de obra especializada.” 
(Dossat, R. J., 2004) 
 
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Cenário Ideal 
 Mundial 
 ‘Crise dos Alimentos’ 
 "A palavra de ordem deste governo para combater a inflação e a crise americana é 
aumentar os investimentos em produção.“(Presidente Lula - Folha Online em 02/08/2008 16:23h) 
A meta, segundo ele, é dobrar a produção da agricultura familiar até 2010. 
 
 CRIES 
 Nacional 
CRISE 
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Realidade Brasileira 
Complexo Soja
21,7%
Outros
16,1%
Produtos de 
Madeira
7,0%
Café
6,6%
Tabaco
3,9%
Produtos de 
Couro
3,8%
Couro
3,2%
Suco de Laranja
2,5%
Carnes
18,3%
Açúcar
9,0%
Celulose/Papel
7,8%
Principais Produtos - 2005 
Produto % Produção
Abacate 30
Abacaxi 24
Banana 40
Caju 40
Laranja 22
Uva 25
Maçã 10 a 15
Papaia 30 a 40
Manga 30 a 40
 
“Existem produtos em que as perdas 
chegam a mais de 40% do total 
produzido.“ 
Laudizio Marquesi 
Consultor logístico da Consulog Consultoria 
 
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O Brasil no mundo 
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Você usará Refrigeração! 
 Aplicações da Engenharia: 
 Dimensionamento/ Projeto de Instalações 
 Instrumentação/ Automação/ Controle 
 Consultoria/ Assessoria 
 Eficiência Energética 
 Logística 
 Científico: 
 Pesquisa (Pura ou Aplicada) 
 Desenvolvimento 
 Tecnológico 
 Comercial 
 Nutricional 
 Educacional 
 
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Compromisso da 
Engenharia de Alimentos 
 Desenvolver processos de conservação; 
 Disponibilização de alimentos : 
 Entre-safras; 
 Evitar especulação; 
 Ampliação do Shelf-Life; 
 Redução de perdas; 
 Manutenção da qualidade do produto e do processo; 
 Respeito a Legislação e Higiene; 
 Desenvolvimento e aplicação de técnicas : 
 Conservação; 
 Estocagem / acondicionamento ; 
 Distribuição 
 
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RefrigerAÇÃO 
Processo de conservação que 
mais se aproxima do produto 
fresco. 
 
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Classificando as Aplicações: 
 Refrigeração Doméstica; 
 
 Refrigeração Comercial; 
 
 Refrigeração Industrial: 
 Conservação; 
 Processamento; 
 Tratamento. 
 Refrigeração de Transporte: 
 Terrestre: 
o Rodoviário; 
o Ferroviário. 
 Marítimo; 
 Aéreo. 
 Condicionamento de Ar 
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APS (5% da nota final!) 
• Carga Térmica de um ciclo frigorífico 
• Sistema frigorífico real 
• Parâmetros reais 
 
 
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Reviram??? 
Fizeram a 1ª Lista de Exercícios 
Lembrando que: 
 
10% “Trabalho” será composto por 
Listas de Exercícios 2,5 % 
Relatórios 2,5 % 
Seminários 5,0 % 
 
 
 
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Introdução aos Conceitos Básicos 
Cap. 1 “Çengel” 
 
 Termodinâmica e Energia 
 Dimensões e Unidades 
 Sistemas e Volumes de Controle 
 Propriedades de um Sistema 
 Densidade e Densidade Relativa 
 Estado e Equilíbrio 
 Processos e Ciclos 
 Temperatura e Lei Zero da Termodinâmica 
 Pressão 
 Técnicas de Solução de Problemas 
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Energia, Transferência de Energia e 
Análise Geral da Energia 
Cap. 2 “Çengel” 
 
 Formas de Energia 
 Transferências de Energia: Calor e Trabalho 
 Formas Mecânicas de Trabalho 
 Primeira Lei da Termodinâmica 
 Eficiência de Conversão de Energia 
 
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Propriedades das Substâncias Puras 
Cap. 3 “Çengel” 
 
 
 Substância Pura 
 Fases de uma Substância Pura 
 Processos de Mudança de Fase de Substância Pura 
 Diagramas de Propriedades para Processos de Mudanças 
de Fase 
 Tabelas de Propriedades 
 Equações de Estado do Gás Ideal 
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Análise da Energia dos Sistemas Fechados 
Cap. 4 “Çengel” 
 
 
 Trabalho de Fronteira Móvel 
 Balanço de Energia em Sistemas Fechados 
 Energia Interna 
 Entalpia 
 Calores Específicos 
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 Termodinâmica: Ciência da energia. 
Therme = Calor Dynamis = Potência 
 Inicialmente  converter calor em potência. 
 
 
 
 Hoje  aspectos da energia e suas transformações. 
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As Leis da Termodinâmica 
 Lei Zero da Termodinâmica : “Dois corpos a diferentes temperaturas, quando 
em contato entram em equilíbrio térmico.” 
 
 
 
Lado Frio LadoQuente 
Transferência de Calor Natural 
CONDUÇÃO 
 1ªLei da Termodinâmica: Lei da Conservação de Energia 
 “Num ciclo termodinâmico a variação da energia interna é dada pela diferença entre a 
quantidade de calor trocada com o meio e o trabalho realizado no processo.” 
 
 2ªLei da Termodinâmica: “A energia tem qualidade e quantidade, e os 
processos reais ocorrem na direção da qualidade decrescente da energia”. 
 
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Termodinâmica 
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Conceitos Essenciais 
 Sistema 
 
 
 
 
 Vizinhança 
 
 Fronteira 
 
 
 
 
o Fixa 
o Móvel 
o Aberto (ou Volume de Controle) 
 
o Fechado (Massa de Controle) 
- Volume fixo 
 
- Massa fixa 
Sistema Isolado: nem energia atravessa fronteira! 
Calor entra 
Fronteira do sistema 
(aberta) 
Trabalho externo 
realizado 
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Conceitos Essenciais 
 Propriedade = característica da matéria que pode ser medida ou calculada 
(massa, volume, energia, pressão, temperatura). 
 Extensiva: dependem do tamanho ou da extensão de um sistema. 
 Intensiva: função da posição e do tempo, mas mas independem do 
tamanho ou extensão do sistema. 
 Regime Permanente = nenhuma propriedade varia num dado tempo. 
 Estado = conjunto de propriedades da matéria num dado tempo. 
 Processo = transformação de um estado para o outro. 
m 
V 
T 
P 
 
m ½m 
V ½V 
T T 
P P 
  
Volume específico 
V/m =  = 1/ Viscosidade 
Condutividade Térmica 
Módulo de elasticidade 
Coefic. Expansão térmica 
Reversibilidade Elétrica 
Velocidade 
Elevação 
Massa volumétrica () 
 = m/V [kg/m3] 
Densidade “relativa”(s) 
s =  / água 
(sendo água = 1000 kg/m
3) 
Estado 
1 
Estado 
2 
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 Diagrama de Estado 
 
 
 
 
 
 Transformações Cíclicas = conjunto de transformações sofridas, ao fim das 
quais retorna ao estado inicial (T, P, , h, s). 
 
Vapor 
(superaquecido) 
Sólido 
Temperatura 
P
re
s
s
ã
o
 
Pto 
Triplo 
Líquido 
(sub-resfriado) 
Temperatura 
P
re
s
s
ã
o
 
Temperatura 
P
re
s
s
ã
o
 
Temperatura 
P
re
s
s
ã
o
 
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Diagramas para obtenção das propriedades 
Alguns diagramas que correlacionam as 
Propriedades termodinâmicas dos Refrigerantes: 
 
Pressão-Volume específico 
Entalpia-Entropia 
Temperatura-Entropia 
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Diagrama Pressão-Entalpia 
Justificativa: 
- É o mais utilizado para ver as propriedades termodinâmicas (P, T, v, h, s) de refrigerantes. 
- Inclui as várias propriedades num mesmo diagrama. 
 Relembrando: 
h = u + P*v 
Saturação: móleculas do líquido “escapam” para o gás até que o gás fique “cheio” (saturado) . 
Diagrama de Pressão por Entalpia 
Vapor Superaquecido Mistura líquido-vapor 
Entalpia (Btu/lb ou kJ/ kg) 
P
re
ss
ã
o
 
Ponto Crítico: 
propriedades líquido-vapor 
 são idênticas 
Só tem vapor! 
Só tem líquido! 
Líquido Sub-resfriado 
(ou Comprimido) 
Base de massa 
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Tabelas e Diagramas de Propriedades Termodinâmicas 
Informações Fornecidas: 
- Entalpias 
- Temperatura de saturação para uma dada pressão 
- Pressão de saturação para uma dada temperatura 
- Volume específico do vapor 
- Entropia do vapor 
- Inclui as várias propriedades num mesmo diagrama. 
 
Nos diagramas P-h as informações são mais detalhadas na região de vapor 
superaquecido. 
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Conceito “simplista” das formas de energia 
 Calor (Q) =energia que flui pela fronteira devido T. 
 Trabalho (W) =não pode ser armazenado, é função da trajetória. 
 Entalpia (h) =combinação de variáveis (h=u+P*v) 
 Entropia (s) = nível de “desordem” do sistema . 
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• http://www.refrigeracao.net/Topicos/ciclo_refri.htm 
 
 
• http://refrigere.no.comunidades.net/index.php?pagina=1682701894 
 
 
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Termodinâmica e Transferência de Calor 
• Lei Zero da Termodinâmica : “Dois corpos a diferentes temperaturas, quando 
em contato entram em equilíbrio térmico.” 
 
 
 
• 1ªLei da Termodinâmica: = “Num ciclo termodinâmico a variação da energia 
interna (U) é dada pela diferença entre a quantidade de calor (Q) trocada com o 
meio e o trabalho realizado no processo.” Lei da Conservação de Energia 
 U = Q - W 
 
 
Lado Frio LadoQuente 
Transferência de Calor Natural 
CONDUÇÃO 
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e d c 
P 
h[kJ/kg] hc hd he 
Exemplo de processo no diagrama PH 
Pressão Constante: 
Q 
c 
Líquido-Vapor 
1atm 
d 
Vapor Saturado 
1atm 
e 
Vapor Superaquecido 
1atm 
b 
hb 
a 
ha 
Líquido Sub-resfriado 
Q 
b 
1atm 
Líquido Saturado 
a 
1atm 
Q Q 
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Introduzindo 
especificamente a 
Refrigeração 
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Princípios da Refrigeração Mecânica 
Refrigerando com água a 0C: 
dreno 
Isolante 
Câmara a 30C 
Ãgua a 0C 
Equilíbrio: Tágua↑ 
 Tcâmara↓ 
 
Gelo a 0C 
dreno 
Isolante 
Câmara a 30C 
Equilíbrio: Tgelocte até derreter tudo 
 Tcâmara↓ 
 
Refrigerante 
Mudança de fase: 
Vaporização 
(líquido-vapor) 
Vantagens do uso de refrigerantes (líquidos em vaporização): 
- Processo de vaporização + fácil de controlar (começa e para à vontade); 
- Tvaporização determinada pelo controle da P a qual o líquido vaporiza; 
- Possível recolher o vapor e condensá-lo novamente fechando o ciclo. 
Escape do gás 
Isolante 
Câmara a 4C 
R-12 
Líquido em 
Ebulição a -5.8C 
Vapor 
na Patmosférica 
A utilização de uma válvula 
possibilitará o controle da pressão 
de vaporização do líquido refrigerante! 
Evaporador 
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Princípios da Refrigeração Mecânica 
1) Pvaporrefrigerante + baixa que P
atmosférica : 
Vapor 
Isolante 
Câmara a -25C 
Refrigerante-12 
Líquido em 
Ebulição a -38C 
Vapor 
P=0.8atm 
2)Repondo o líquido que evapora: 
Vapor 
 
Líquido Refrigerrnte 
(baixa P) 
Líquido 
refriger. 
(alta P) 
Conjunto de 
válvula agulha 
3)Recuperando o vapor do refrigerante: 
 
Líquido Ref. 
(baixa P) 
bomba 
Líquido 
refriger. 
(alta P) 
Conjunto de 
válvula agulha 
Condensador 
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Refrigeração Mecânica 
Recapitulando as partes do “circuito de refrigeração mecânica”: 
Refrigeração Contínua: 
Obtida pelo Ciclo Termodinâmico onde se faz um fluido (Refrigerante), 
passar por uma série de processos, retornando ao estado inicial. 
Compressor 
Eleva a T e P do fluido (vapor saturado) 
possibilitando a troca térmica com o meio 
(agente de condensação) 
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Refrigeração Mecânica 
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Ciclo Frigorífico visto no Diagrama Pv 
a 
b c d 
e 
v1 v2 v3 v4 v5 
x x 
x x x a-b: Compressão Adiabática Reversível 
-P e V 
-Rápida (perda desprezível de calor)  Adiabático 
- Fluido Gasoso o processo todo 
 
 
 
b-c: Resfriamento Isobárico 
-No Trocador de calor o fluido começa a perder calor 
-Como P é alta e constante, T e V diminuem 
 
 
 
c-d: Condensação P e V 
- Alta P, perde mais calor 
- V e T fluido passa de gás para liq. 
- Fluido líquido.d-e: Expansão Adiabática Reversível 
- Líquido a Alta P expande (tubo capilar) 
- Rápida (perda desprezível calor)  Adiabático 
- P e T  parte do Líquido se vaporiza 
- gotas de líquido em vapor a baixa pressão. 
NOTA: a baixa pressão após o tubo capilar se 
deve a “pressão de sucção” do compressor 
 
 
 
e-a: Vaporização Isobárica 
-P é baixa e constante no evaporador 
- “Roubo” do Calor do meio 
- Vapor a baixa pressão 
 
 
 
Isoentrópica 
Isoentrópica 
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Ciclo Frigorífico - Refrigeração por Compressão 
Entalpia 
Gás 
Mistura Saturada 
P
re
ss
ão
 
Líquido 
Evaporador 
Condensador 
Compressor 
Trocador de 
Calor 
Superaquecido Sub-resfriado Condensação 
Válvula de 
expansão 
+ W - W 
-Q 
+Q +Q 
 
Teremos estados líquido e gasoso no ciclo: 
Compressão/Condensação  Gás-Líquido 
Expansão / Evaporação  Líquido para Gás. 
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Máquinas Térmicas x Máquinas Frigoríficas 
Espontâneas! 
(Locomotiva, vento) 
Precisam realizar trabalho! 
(Refrigeradores) 
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Campus Campo Mourão Ciclos Termodinâmicos 
1°Ciclo Ideal 
Entendê-lo é + fácil! 
Ciclo de Carnot: 
- Ideal; 
- Dois níveis de temperatura ( eficiência máxima) 
Tquente 
Tfrio 
Qquente 
Qfrio 
A 
D 
B 
C 
Wmecânico 
P 
V 
I 
II 
III 
IV 
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43 
Processo = Mudança de Propriedades 
Projetar dispositivos depende de conhecer 
o comportamento das propriedades 
Físicas das substâncias. 
Fonte: Prof. Vicente Luiz Scalon – Termodinâmica Avançada - FEB 
Vamos rever de uma nova 
perspectiva? 
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44 
Substância Pura 
• Definição: aquela que tem composição química 
invariável e homogênea 
pode haver presença de mais de uma fase 
Mistura de gases pode ser considerada uma substância pura em 
determinados casos 
Nesta etapa inicial, estudo se limitará ao efeito da 
compressibilidadade (variação de volume) mas outras propriedades 
têm comportamento similar 
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45 
Fase Líquida 
Exemplo: estrutura da água 
Fase Vapor 
Exemplo: estrutura vapor d'água 
Fase Sólida 
Exemplo: estrutura do gelo 
Fases Sólida Líquida e Vapor 
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46 
Mudança de Fase Água - Vapor 
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47 
Influência da Pressão no Processo 
de Mudança de Fase 
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48 
Curva de Evaporação 
• Cada pressão tem uma 
temperatura de 
evaporação 
• Para 1atm => 100°C 
• Para 31,2 kPa => 70°C 
• Para 198,5 kPa => 120°C 
• Curva de Evaporação 
• Regiões Líquida e Gasosa 
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49 
Processos Físicos 
• Processo à temperatura 
constante (A-B) 
• Processo à pressão constante 
(C-D) 
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50 
Diagrama Geral de Fases 
• Evaporação (parte do diagrama) 
• Diagrama completo 
 
• Pontos característicos 
• Curvas de Mudança de Fase 
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51 
Processos com Mudança de Fase 
• Sublimação (A-B) 
A B 
C D 
• Passagem pelo ponto triplo (C-D) 
E 
F 
• Transformação sólido-líquido-
vapor (E-F) 
G H 
• Transformação supercrítica (G-H) 
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52 
Diagramas de fases diferenciados 
• Diagrama para a água englobando 
as diversas fases do gelo sólido 
Gelo 
Líquido 
Vapor 
• Diagrama para dióxido de carbono 
(CO2) 
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53 
Propriedades Independentes de 
uma Substância Pura 
Pegunta: Quantas propriedades são necessárias para 
definir o estado de uma substância pura? 
Respostas: 
• fora das regiões de mudança de fase: duas (2) propriedades 
definem o estado termodinâmico. 
• na curva de mudança de fase: o conhecimento do fato e uma 
(1) propriedade define o estado. 
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54 
Gráficos associados ao 
estado termodinâmico 
• Pelo Apresentado uma propriedade termodinâmica é 
sempre função de duas outras propriedades. 
• Por exemplo: 
 
• Para representá-lo é necessário uma superfície 
tridimensional. 
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55 
As diversas regiões da 
Superfície 3D 
V
P
TT
V
PP
V
T
P
V
T
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56 
As regiões de Mudança de 
Fase 
V
P
T
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57 
Processos a temperatura 
constante e pressão constante 
Processo a Pressão Constante Processo a Temperatura Constante 
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58 
Projeção da Superfície em P-
T 
Transformação Sólido Vapor (Sublimação) 
Transformação Sólido-Líquido (Fusão) 
Transformação Líquido Vapor (Evaporação) 
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59 
Projeção em T-v 
Sólido 
Vapor 
ou 
Gás 
Região de maior interesse neste 
curso 
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60 
Projeção P-v 
Sólido 
 Gás 
 Vapor 
Região de maior interesse neste 
curso 
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61 
A região de mudança de fase 
• Na região de mudança de fase P e T são 
propriedades dependentes 
• O processo de mudança de fase ocorre 
gradualmente. 
• É preciso uma propriedade indicando a 
parcela que já sofreu mudança de fase 
• Esta propriedade é denominada por 
TÍTULO e representada na forma: 
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Gráfico Real – T x v 
 0
 50
 100
 150
 200
 250
 300
 350
 400
 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
T 
[o 
C]
v [m
3
/kg]
Fusão
Vaporização
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O uso de Tabelas 
Termodinâmicas 
• Os gráficos para que possam ser utilizados na avaliação das 
propriedades precisam ser muito grandes para dar uma certa 
precisão. 
• O mais comum em engenharia é usar tabelas ou softwares 
capazes de avaliar as propriedades do fluido. 
• Assim é preciso desenvolver uma boa capacidade de 
trabalho com tabelas. 
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Tabelas com propriedades 
• Água 
Nos livros podem ser encontradas tabelas para diversos fluidos: 
• Amônia 
• Freon 12 ou R12 
• Refrigerante 134a ou R134a 
• Nitrogênio 
• Freon 22 ou R22 
• Metano 
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Interpolação de Propriedades 
• Quando não se encontra diretamente a propriedade para as 
condições desejadas é necessário realizar uma interpolação. 
T 
v 
v2 
v1 
T2 T1 Tin
t 
vint 
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Outras propriedades físicas relevantes 
• Energia interna (U ou u) 
Existem, além do volume específico algumas ou-
tras importantes propriedades das substâncias: 
• Entalpia (H ou h)• Entropia (S ou s) 
• Função de Gibbs (G ou g), etc 
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Avaliando as propriedades 
• As propriedades podes ser avaliadas através de Tabelas e 
Gráficos da mesma forma que o v. Inclusive o 
comportamento geral é muito parecido dos gráficos. 
• no processo de mudança de fase o cálculo do título segue as 
mesmas regras: 
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Relações entre as 
propriedades 
• Uma relação de fundamental importância é a relação entre a 
entalpia h e a energia interna u 
• Esta relação é tão importante que algumas tabelas fornecem 
somente uma das duas propriedades, u ou h, sendo a outra 
obtida a partir da relação termodinâmica acima. 
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Exercício 
1) Para a sunstância água determine as propriedades termodinâmicas 
usando as opcões entre parênteses: 
v (tabelas, diagrama específico e generalizado) 
h e u (usando tabelas) 
x nas condições de: 
P=4,8 bar x=0,3 
P=6 bar e T=200°C 
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Dúvidas? 
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Teste seu conhecimento 
• A lista de exercícios, vai auxiliar você na 
verificação dos conhecimentos 
necessários em refrigeração! 
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Lista de Exercícios 2 
1. O gelo é uma substância pura? Por quê? 
2. Qual a diferença entre líquido saturado e líquido comprimido? 
3. Qual a diferença entre vapor saturado e vapor superaquecido? 
4. Existe alguma diferença entre as propriedades intensivas do vapor saturado a 
uma determinada temperatura e as do vapor em uma mistura saturada à 
mesma temperatura? 
5. Existe alguma diferença entre as propriedades intensivas do líquido saturado 
a uma determinada temperatura e as do líquido em uma mistura saturada à 
mesma temperatura? 
6. Se a pressão de uma substância aumenta durante um processo de ebulição, a 
temperatura também aumentará ou permanecerá constante? Por quê? 
7. Por que a temperatura e a pressão são propriedades dependentes na região 
de mistura saturada? 
8. Qual é a diferença entre o ponto crítico e o ponto triplo? 
9. É possível ter vapor d’água a - 10°C? 
10. Em que tipo de panela um determinado volume de água ferve a uma 
temperatura mais alta: em uma panela alta e estreita ou em uma panela baixa 
e larga? Explique. 
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Continuação 1 da Lista de Exercícios 2 
11. Em 1775, o Dr. William Cullen fez gelo na Escócia evacuando o ar de um 
tanque da água. Explique como funciona esse dispositivo e discuta como 
tornar o processo mais eficiente. 
12. O ponto de referência arbitrado para as propriedades de uma substância tem 
algum efeito sobre a análise termodinâmica? Por quê? 
13. O que é título? Ele possui algum significado nas regiões de vapor 
superaquecido? 
14. Que processo exige mais energia: vaporizar completamente 1 kg de água 
líquida saturada à pressão de 1 atm ou vaporizar completamente 1 kg de água 
líquida saturada à pressão de 8 atm? 
15. Na ausência de tabelas de líquido comprimido, como se determina o volume 
específico de um líquido comprimido a uma determinada P e T? 
16. Complete esta tabela para H2O: 
 
 
T (°C) P (kPa) v 
(m3/kg) 
Descrição da fase 
50 4,16 
 200 Vapor saturado 
250 400 
110 600 
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Continuação 2 da Lista de Exercícios 2 
17. Complete para a H2O 
 
 
 
 
18. Complete para a H2O 
 
 
 
 
19. Um tanque rígido de 1,8 m3 contém vapor d’água a 220°C. Um terço do 
volume está na fase líquida e o restante sob a forma de vapor. Determine (a) a 
pressão do vapor d’água; (b) o título da mistura saturada e (c) a densidade da 
mistura. 
 
Resposta: (a) 2320 kPa (b) 0,0269 (c) 287,8 kg/m3 
 
 
T (°C) P (kPa) h (kJ/kg) x Descrição da fase 
 200 0,7 
140 1800 
 950 0,0 
80 500 
 800 3162,2 
T (°C) P (kPa) v (m3/kg) Descrição da fase 
 400 1450 
220 Vapor saturado 
190 2500 
 4000 3040 
Vapor d’água 
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Continuação 3 da Lista de Exercícios 2 
20. Um arranjo pistão-cilindro contém 0,85 kg de refrigerante 134a a -10°C. O 
pistão, que está livre para se movimentar, possui uma massa de 12 kg e um 
diâmetro de 25 cm. A pressão atmosférica local é de 88 kPa. Calor é 
transferido para o refrigerante 134a até que a temperatura atinja 15°C 
Determine (a) a pressão final, (b) a variação do volume do cilindro e (c) a 
variação da entalpia do refrigerante 134a. 
 
 
 
Resposta: (a) 90,4 kPa (b) 0,0205 (c) 17,4 kJ/kg 
 
21. O que é e como funciona uma Máquina Térmica? E uma Máquina 
Frigorífica? Qual a diferença termodinâmica fundamental entre elas do ponto 
de vista de espontaneidade do processo? Faça um esboço de ambas 
comparando seus funcionamentos. 
22. Considerando uma mistura bifásica líquido-vapor, que se consiga medir a 
temperatura, quais seriam as propriedades passíveis de se encontrar (defina 
se dependeria de algo mais ou não)? Atenção: Especifique como encontrar 
as propriedades parciais (de cada fase) e as totais (da mistura). 
 
 
 
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Continuação 4 da Lista de Exercícios 2 
23. O que é um ciclo termodinâmico? Esboce num diagrama de pressão por volume específico 
o ciclo de Carnot especificando as entradas e saídas de energia. Como ficaria nesse 
diagrama um ciclo frigorífico? E o ciclo frigorífico num diagrama de pressão por entalpia? 
24. Quais são as leis termodinâmicas fundamentais na refrigeração? (Cite a lei, explique a que 
se refere e correlacione com a refrigeração). 
25. Um engenheiro alega que criou um ciclo de refrigeração utilizando água como fluido de 
trabalho. Avalie essa invenção. Utilize o diagrama impresso na próxima página para 
propor as operações necessárias neste ciclo, supondo valores para as diversas etapas desse 
ciclo de refrigeração proposto e discutindo a possibilidade dos supostos valores. 
26. Explique e exemplifique os conceitos termodinâmicos de: 
a.Estado; 
b.Sistema aberto, fechado e isolado; 
c.Volume de controle; 
d.Diagrama de estado; 
e.Propriedades extensiva e intensiva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
19. Que processo exige mais energia: vaporizar completamente 1 kg de água 
líquida saturada à pressão de 1 atm ou vaporizar completamente 1 kg de 
água líquida saturada à pressão de 8 atm? 
20. Na ausência de tabelas de líquido comprimido, como se determina o volume 
específico de um líquido comprimido a uma determinada P e T? 
21. Complete esta tabela para H2O: