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Ar & Vapor d'Água II

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Tópicos: Exemplo: Condicionamento de Ar |


1) Exemplo: Condicionamento de Ar

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A Figura 1-I dá o esquema simplificado típico do fluxo de ar em um sistema de condicionamento. Considera-se uma aproximação do ideal, isto é, não há troca de calor pelos dutos que conduzem o ar.

O ar é insuflado nas condições psicrométricas E. No ambiente, ele recebe uma quantidade de calor por unidade de tempo Q, mudando as condições para F e retornando ao equipamento de condicionamento. O fluxo de calor Q é composto por uma parcela sensível (de fontes que produzem aumento de temperatura, como equipamentos no ambiente, pessoas, radiação solar, condução através de paredes, etc) e uma parcela latente (de fontes que produzem aumento de umidade, como pessoas, equipamentos de cozimento, banhos de laboratório, etc). Q é usualmente denominado carga térmica do ambiente.

As condições psicrométricas do ar retornado (F) são, teoricamente, as condições desejadas (normalmente expressas em temperatura de bulbo seco e umidade relativa) para o ambiente.

Condicionamento de ar
Fig 1-I

O ar de retorno entra no equipamento condicionador junto de um fluxo de ar de renovação (condição A), externo ao ambiente condicionado. Essa renovação é necessária porque, se fosse um circuito fechado, o metabolismo das pessoas iria reduzir gradativamente a proporção de oxigênio no ar. E também para evitar a concentração de odores gerados no ambiente. Após passar pelo ventilador, o ar de retorno e o de renovação estão misturados, resultando em ar na condição B, que passa pela serpentina.

A serpentina de resfriamento é o dispositivo que reduz a temperatura e umidade do ar. Instalações de grande porte fazem uso em geral de água gelada produzida por uma máquina de refrigeração. Em aparelhos mais compactos, incluindo os de janela, a serpentina é próprio evaporador do circuito de refrigeração (aqui não comentado). Se existisse, uma serpentina ideal removeria toda a umidade possível, deixando o ar com uma temperatura baixa e com 100% de umidade relativa (saturado). Numa serpentina real, isso não ocorre.

Para simular uma serpentina real, considera-se uma ideal, isto é, o ar que sai (C) está saturado com um by-pass do ar que entra (B). Na saída, ambos se misturam, resultando em ar nas condições D. O ar D passa por um aquecimento (em geral com resistências elétricas) para reduzir a umidade, produzindo o ar E, insuflado no ambiente. Isso pode ser visto de forma mais clara no diagrama psicrométrico. As linhas mais grossas no diagrama da Figura 1-II indicam as transformações e misturas.

Diagrama psicrométrico e ar condicionado
Fig 1-II

O ar de renovação A é misturado com o de retorno F, resultando nas condições B, na reta AF (a posição depende das vazões de cada. B estará tanto mais próximo de F quanto maior for a vazão de F em relação a A e vice-versa).

De forma similar, no modelo dado para a serpentina real, ar B se mistura com C (saturado), resultando em ar nas condições D.

A variação de entalpia entre o ar de retorno (F) e o insuflado (E) é o calor removido do ambiente. A variação de temperatura corresponde ao calor sensível e a de umidade, ao calor latente.

A resistência de desumidificação não adiciona água ao ar e, portanto, a variação DE se dá na linha horizontal, somente com aumento de temperatura de bulbo seco.

Nota: os valores numéricos dos pontos no diagrama são hipotéticos, para facilitar a visualização. Não correspondem a dados usuais de instalações práticas.
Referências
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel - Manual da Construção de Máquinas. São Paulo: Hemus, 1979.
Cengel, Y. A. Michael A. B. Thermodynamics: An Engineering Approach. New York: McGraw-Hill, 2006.
Giek, Kurt. Manual de Fórmulas Técnicas. São Paulo: Hemus.
Rohsenow, W. M. Hartnett, J. R. Cho, Y. I. Handbook of Heat Transfer. McGraw-Hill, 1998.
Yamane, E. Saito, H. Tecnologia do Condicionamento de Ar. São Paulo, Edgard Blücher, 1986.

Topo | Rev: Ago/2018