ATIVIDADE 1 - EMEC - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53_2025

ATIVIDADE 1 - EMEC - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53_2025

Olá, alunos!

Podemos afirmar que os sistemas de refrigeração desempenham um papel essencial na engenharia, pois são responsáveis por controlar parâmetros do ar em diversos contextos, sendo fundamentais para uma vasta gama de aplicações em diversas indústrias. Eles são fundamentais em várias áreas da indústria, indo muito além de sua presença cotidiana em equipamentos como ar-condicionado e refrigeradores, e abrangendo aplicações críticas como o controle térmico em ambientes hospitalares e em processos industriais específicos.

Esses sistemas operam com base nos princípios da termodinâmica, que regem a transferência e transformação de energia. Compreender seu funcionamento é fundamental para melhorar a eficiência energética e minimizar os impactos ambientais, principalmente no que se refere ao uso de energia elétrica e à emissão de gases de efeito estufa. Por exemplo, em sistemas de climatização, uma boa eficiência no ciclo termodinâmico pode resultar em menor consumo de energia e maior sustentabilidade.

Além disso, os sistemas de refrigeração são essenciais para a conservação de alimentos, medicamentos e outros produtos sensíveis, mantendo condições ideais de temperatura e umidade. Também são amplamente utilizados em processos industriais que exigem ambientes rigorosamente controlados.

Nesta atividade, teremos como objetivo:

- Avaliar como as propriedades e funcionamento de um sistema térmico.

- Realizar cálculos e dimensionar a capacidade de funcionamento.

- Verificar a operação e desempenho do sistema.

CONTEXTUALIZAÇÃO

Como engenheiro responsável pela área de sistemas térmicos, você foi chamado para realização uma avaliação em um edifício corporativo localizado na região central da cidade. O gestor predial relatou que o sistema de climatização em um dos pavimentos, instalado há mais de 18 anos, vem apresentando falhas frequentes, baixo desempenho e um aumento significativo no consumo de energia elétrica. Isso tem gerado reclamações constantes dos usuários devido a baixas condições de conforto térmico dos ocupantes.

Diante da situação, o cliente solicitou uma análise técnica para verificar a viabilidade de realizar um retrofit no sistema atual, substituindo os equipamentos atuais por soluções mais modernas, eficientes e sustentáveis. Durante a visita técnica, você coletou diversas informações junto ao responsável de manutenção, que repassou dados operacionais e históricos de desempenho do sistema.

- O sistema opera com fluido refrigerante R-134a.

- O fluido refrigerante é admitido no compressor no estado de vapor superaquecido a -30°C.

- Após a compressão o fluido encontra-se a 0,8 MPa.

- O refrigerante é então resfriado até a condição de líquido saturado.

- Posteriormente, o fluido é expandido até a pressão inicial.

- Você verificou também que a carga térmica no local é de 10,0 kW e que o sistema retira a mesma quantidade de calor do local.

Com base nesses dados, seu objetivo é apresentar um diagnóstico detalhado, apontando as principais características do sistema e propondo soluções que garantam maior eficiência energética, conforto ambiental e redução dos custos operacionais.

(Despreze a perda de carga e a transferência de calor nas linhas de conexão entre os elementos do sistema).

Diante dessas informações, determine os seguintes parâmetros para o sistema:

1 – Esboce um diagrama PxH para o ciclo proposto.

2 – Calcule a vazão mássica, em kg/s, de fluido refrigerante necessária para atender a carga térmica de projeto.

3 – Calcule a potência requerida pelo compressor, em kW.

Sabendo que atualmente, sistemas mais comuns operam com um COP de aproximadamente 4,0, você avalia que o sistema está operando de maneira adequada ou ainda é possível melhorar o sistema? Justifique sua resposta.