20200515214719-Seção 2 1 Sistema de condicionamento de ar

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Refrigeração, ar 
condicionado e ventilação
Unidade 2 | SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE AR
Seção 2.1 – Sistema de condicionamento de ar
Prof. M.Sc. Elias Ricardo Durango Padilla
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 Conhecer e compreender os sistemas de condicionamento de ar, zona simples 
e zonas múltiplas, com volume de ar variável e de água.
 Aprender a determinar as cargas de resfriamento e aquecimento para os 
sistemas de condicionamento de ar.
 Conhecer e compreender sobre os componentes de um sistema de 
condicionamento de ar.
Sistema de condicionamento de ar
 Implementar um sistema de condicionamento de ar com reaquecimento
terminal para duas salas de trabalho de uso coletivo de uma fábrica de peças
de automóveis.
 Determinar qual será a taxa de calor removido na serpentina do resfriador
e na serpentina do aquecedor, e também a vazão de ar necessária para
fornecer ar para cada sala, sabendo que:
 a carga sensível em cada ambiente é de 40 kW (assumir que o calor específico
do ar de 1,0 kJ/kg.K).
Sistema de condicionamento de ar
 O ar na entrada do sistema deverá ser composto por 80% de recirculado e 20%
de ar externo.
 A temperatura do ar externo é de 35°C e 50% de umidade relativa,
 A temperatura do ar na saída da serpentina do resfriador deverá ser de 13°C,
e na saída da serpentina do aquecedor de 16°C.
 A temperatura no interior da sala de trabalho deve ser mantida a 25°C.
 A Figura, mostra o condicionamento de ar pelo sistema de reaquecimento
terminal e as informações necessárias do projeto.
Sistema de condicionamento de ar
Nesta seção, vamos tratar sobre a configuração dos componentes dos sistemas de
distribuição de ar ou água, responsáveis pela transferência de calor entre o
espaço condicionado e o sumidouro (ou ar externo).
 Sistema zona simples clássico:
 aplicações em grandes espaços, como auditórios e laboratórios,
 Sistemas de zonas múltiplas
 sistemas com reaquecimento terminal
 sistema de duplo duto ou multizona
 Sistemas com volume de ar variável
 sistema VAV somente de resfriamento
 sistema VAV somente de aquecimento
 sistema VAV com reaquecimento
 Sistema de água
Sistema zona simples clássico
 Os componentes desse sistema, seja para aquecimento e umidificação ou para 
resfriamento e desumidificação. 
 termostato, controla T 
 Umidostato, controla U,
Figura | Sistema zona simples clássico: (a) sem recirculação de ar; (b) com recirculação de ar.
vazão mínima de entrada de ar externo, entre 10 a 20% 
da vazão total de ar fornecido (insuflado) ao recinto. 
Processos de condicionamento de ar
 A) aquecimento e umidificação e b) resfriamento e desumidificação com 
reaquecimento 
Projeto de um sistema zona simples
 Projeto de um sistema zona simples, num sistema de condicionamento de ar 
que tenha uma adição de carga sensível e latente, seja do meio exterior ou 
interior.
 Relação entre as cargas sensível e latente pode ser determinada traçando 
uma linha entre as cargas sensível de resfriamento, qs, (kW) e a carga 
latente, ql (kW). Qualquer ponto i sobre essa linha de relação de cargas, 
fornecerá a relação de carga pela seguinte equação:
 A projeção da linha de relação de cargas entre as condições de temperatura e 
umidade do recinto e o ponto i fornece a temperatura de bulbo seco e bulbo 
úmido na saída do resfriador ou do aquecedor, para um sistema zona simples,
Figura | Linha de relação de cargas para um processo de resfriamento e 
desumidificação vista através de uma carta psicrométrica.
Sistemas de zonas múltiplas
 O condicionamento de ar a partir da utilização de um sistema para cada zona
em um determinado prédio não é economicamente viável.
 É comum empregar um único sistema central que envolva vários espaços,
como: salas, corredores, andares, ou até mesmo todos os ambientes
interiores do prédio.
 Em geral, esse sistema é controlado por um único termostato.
 Sistemas com reaquecimento terminal
 sistema de duplo duto ou multizona
 Sistemas com reaquecimento terminal: Esse sistema está baseado no
resfriamento de todo o ar até uma temperatura próxima de 13°C, para
garantir a desumidificação. Logo, é feito o reaquecimento em cada zona, que
é controlado por um termostato localizado no próprio lugar (em cada zona),
Figura | Sistema com reaquecimento terminal
As vantagens do sistema de reaquecimento terminal,
 A serpentina de reaquecimento pode serde água quente ou com resistência 
elétrica.
 usa um sistema de dutos que ocupa pouco espaço 
 Excelente controle das condições ambientais em cada zona, mesmo com 
variação de carga térmica.
Desvantagem, 
elevado consumo de energia para o resfriamento e para o reaquecimento.
sistema de duplo duto ou multizona
 o ar que vem do ventilador é dividido em duas partes, sendo que uma parte
vai para serpentina de aquecimento e a outra vai para a serpentina de
resfriamento.
Figura | Sistema de duplo duto.
As vantagens, 
 é bem sensível às mudanças de carga em cada zona, acomodando
simultaneamente o resfriamento em algumas zonas e o aquecimento em
outras.
 casos em que a temperatura do ar externo é baixa o suficiente para chegar
aos 13°C sem que haja a necessidade de operar a serpentina de resfriamento,
economizando energia e tornando-o mais econômico
Uma desvantagem
 são necessárias duas redes de dutos com tamanhos suficientes para comportar
a vazão total do sistema
 Quando houver períodos nos quais ocorrem resfriamento e aquecimento
simultaneamente, haverá a diminuição da eficiência energética.
Sistemas com volume de ar variável (VAV)
Existe um grande número de variações de sistemas VAV e também um número de 
combinações possíveis de VAV com outros sistemas. 
As três configurações mais importantes são: 
 VAV somente resfriamento ou aquecimento, 
 VAV com reaquecimento e 
 VAV com duplo duto.
 No sistema VAV somente de resfriamento (Figura), temos uma única
corrente de ar frio, que atende a todas as zonas, e um termostato em cada
zona, que regula uma válvula para controlar a vazão de ar frio para cada
zona.
Figura | Sistema de volume de ar variável com serpentina de refrigeração
 No sistema VAV somente de resfriamento 
 A característica de energia desejável desse sistema é que operando a baixas
cargas de resfriamento a vazão de ar é reduzida, de modo que a capacidade
de resfriamento necessária na serpentina seja correspondentemente
reduzida.
 Muito utilizado em espaços interiores de edifícios que não têm cargas de
aquecimento, nos quais somente cargas de resfriamento prevalecem.
 O sistema apresenta um problema para cargas de resfriamento muito baixas
em razão da diminuição da vazão de ar, que cai tanto que resulta em uma má
distribuição de ar e/ou ventilação.
Sistema de condicionamento de ar
 Implementar um sistema de condicionamento de ar com reaquecimento
terminal para duas salas de trabalho de uso coletivo de uma fábrica de peças
de automóveis.
 Determinar qual será a taxa de calor removido na serpentina do resfriador
e na serpentina do aquecedor, e também a vazão de ar necessária para
fornecer ar para cada sala, sabendo que:
 a carga sensível em cada ambiente é de 40 kW (assumir que o calor específico
do ar de 1,0 kJ/kg.K).
Sistema de condicionamento de ar
 O ar na entrada do sistema deverá ser composto por 80% de recirculado e 20%
de ar externo.
 A temperatura do ar externo é de 35°C e 50% de umidade relativa,
 A temperatura do ar na saída da serpentina do resfriador deverá ser de 13°C,
e na saída da serpentina do aquecedor de 16°C.
 A temperatura no interior da sala de trabalho deve ser mantida a 25°C.
 A Figura, mostra o condicionamento de ar pelo sistema de reaquecimento
terminal e as informações necessárias do projeto.
 Primeiramente, vamos a determinar a vazão de ar que deverá entrar nas 
salas. 
 carga sensível é de 40 kW e
 temperatura na sala deve ser 25°C. 
 temperatura na entrada da sala de 16°C. duas salas: a vazão de retorno de ar será de 8,888kg/s.
 80% de ar recirculado e 20% de ar do exterior, 
 então as quantidades de ar externo e do ar recirculado serão:
 a vazão de ar necessária
0,2 ∗ 𝑇𝑒 − 0,8 ∗ 𝑇𝑎𝑟𝑟𝑒𝑐𝑖𝑟 = 1 ∗ 𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑓
𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑓=0,2 ∗ 35°𝐶 − 0,8 ∗ 25°𝐶 = 27°𝐶
taxa de calor na serpentina de resfriamento e a taxa de calor na serpentina de 
aquecimento serão:
taxa de calor de aquecimento total será de (2)(39,996)= 79,992kW
Sistema de condicionamento de ar
 As cargas térmicas sensível e latente de um recinto servido por um
condicionador de ar de zona simples são 65 e 8 kW. O recinto deve ser
mantido a 24 °C e 50% de umidade relativa. As condições externas de projeto
são 35°C de temperatura de bulbo seco e 25°C de bulbo úmido.
 O ar externo deve ser admitido na proporção de 1 para 4 com o ar
recirculado. Determine:
 As condições do ar que adentra a serpentina de refrigeração
 As condições do ar que deixa a serpentina de refrigeração
 a capacidade de refrigeração da serpentina
Sistema de condicionamento de ar
Bons estudos! 
Prof. M.Sc. Elias Ricardo Durango Padilla