O estágio supervisionado constitui uma etapa essencial na formação do engenheiro mecânico, pois possibilita a aplicação prática dos conhecimentos teóricos adquiridos ao longo do curso, promovendo sua consolidação e aprofundamento em sistemas reais. No contexto das 100 horas de estágio supervisionado, desenvolvidas na área de manutenção de sistemas de climatização central (HVAC)em um prédio com uma área aproximada de 27.500 m², foi possível integrar, de forma sistêmica, diversas áreas da engenharia mecânica, com base na observação e atuação em uma instalação com capacidade térmica aproximada de 1.200 TR (≈ 4.220 kW).

Considerando a relação entre carga térmica e área atendida, obtém-se um valor aproximado de:

• 1.200 TR / 27.500 m² ≈ 0,0436 TR/m²
• equivalente a aproximadamente 153 W/m²

Esse valor encontra-se dentro das faixas típicas de projetos de climatização para edificações administrativas e comerciais, evidenciando a coerência entre a capacidade instalada e a demanda térmica do edifício.

           O sistema analisado é composto por chillers com compressores centrífugos de aproximadamente 600 TR cada, operando segundo o princípio de refrigeração por expansão indireta, no qual a água atua como fluido intermediário na transferência de calor. O ciclo termodinâmico de compressão de vapor envolve as etapas de evaporação, compressão, condensação e expansão. No evaporador, o fluido refrigerante absorve calor da água gelada, reduzindo sua temperatura tipicamente para 6,7 °C, com retorno a aproximadamente 12 °C, sendo essa água distribuída às unidades fan coil para climatização dos ambientes.

           A compressão do fluido refrigerante é realizada por compressores centrífugos por expansão indireta, que utilizam impulsores de alta rotação para converter energia cinética em energia de pressão, proporcionando operação contínua e elevada eficiência em grandes cargas térmicas. Após a compressão, o fluido refrigerante é condensado no condensador, transferindo calor para a água de condensação, que opera tipicamente entre 29 °C e 35 °C, sendo posteriormente encaminhada às torres de arrefecimento.

           O processo de expansão do refrigerante em vários pontos com economizadora térmica refrigeração da bobina do motor principal ocorre por meio de dispositivos de expansão, como válvulas de expansão eletrônicas ou orifícios calibrados, responsáveis pela redução de pressão antes do ingresso no evaporador. O desempenho energético do sistema é expresso pelo coeficiente de performance (COP), observado na faixa de 6,1 a 21, dependendo das condições operacionais, carga térmica e eficiência do sistema de rejeição de calor.

O balanço térmico do sistema pode ser representado pela equação:

Q = m˙ ⋅cp ⋅ ΔT

onde Q representa a carga térmica, m˙ a vazão mássica, cp o calor específico e ΔT a variação de temperatura da água gelada. Esse princípio foi observado na prática na análise da eficiência da troca térmica nos evaporadores e fan coils.

           A eficiência das torres de arrefecimento e trocadores de calor está diretamente relacionada ao parâmetro approach, definido como a diferença entre a temperatura da água de saída da torre e a temperatura de bulbo úmido do ar ambiente. Valores reduzidos de approach indicam maior eficiência na rejeição de calor e melhor desempenho dos chillers, reduzindo a pressão de condensação e o consumo energético.

           Na área de Transferência de Calor, foram observados fenômenos de condução, convecção e evaporação em serpentinas, torres e trocadores, sendo evidenciada a influência de incrustações e biofilmes na redução da eficiência térmica. Em Mecânica dos Fluidos, foram analisados escoamentos de água e ar, considerando vazão, perda de carga, pressão diferencial e balanceamento da rede hidráulica e de dutos.

           A distribuição de ar ocorre por meio de dutos de alta pressão, atendendo a uma rede com 494 caixas VAV (Volume de Ar Variável), controladas por termostatos, permitindo ajuste dinâmico da vazão conforme a carga térmica de cada ambiente. Em Instrumentação e Controle, destacou-se o uso de sensores, válvulas modulantes e sistemas automatizados.

           A disciplina de Metrologia foi aplicada na calibração de instrumentos de medição, garantindo confiabilidade dos dados. Em Materiais de Engenharia, observou-se corrosão em torres e desgaste em componentes. Em Elementos de Máquinas, foram analisados rolamentos, eixos e sistemas de transmissão. Em Resistência dos Materiais, avaliou-se a influência de vibrações e esforços estruturais.

           A Gestão da Manutenção foi aplicada de forma integrada. A manutenção preventiva envolveu inspeções e limpezas programadas. A manutenção corretiva atuou na eliminação de falhas. A manutenção preditiva destacou-se com uso de técnicas avançadas: termografia, para identificação de pontos quentes; análise de vibração, para diagnóstico de falhas mecânicas; análise de óleo, para avaliação de desgaste interno; ultrassom, para detecção de vazamentos; e megôhmetro, para verificação da resistência de isolação das bobinas da bomba de óleo lubrificante e do motor principal, garantindo integridade elétrica.

           Adicionalmente, foi utilizado o sistema supervisório SISGEMM, permitindo controle das ordens de serviço, rastreabilidade e análise de desempenho, promovendo gestão baseada em dados.

           A vivência prática proporcionou uma visão sistêmica do funcionamento dos sistemas HVAC, evidenciando a interdependência entre os subsistemas e a influência direta da manutenção na confiabilidade, disponibilidade e eficiência energética.

           Dessa forma, conclui-se que o estudo da engenharia de manutenção aplicada a sistemas HVAC em consonância com a vivencia prática do período de estágio apresenta elevada relevância para a formação do profissional de engenharia mecânica, pois integra teoria e prática, desenvolve competências técnicas avançadas e capacita o profissional para atuar com eficiência, segurança e visão estratégica em sistemas térmicos de grande porte e modernos.