Segue

1. 1
3/10/2005 1
AR CONDICIONADO
Fundamentos
Carga térmica
Psicrometria
Aplicações
3/10/2005 2
FUNDAMENTOS
AR CONDICIONADO

2. 2
3/10/2005 3
AR CONDICIONADO
Definições relativas ao ar atmosférico
Ar seco
Existe quando todo vapor de água e contaminantes
forem removidos do ar atmosférico.
3/10/2005 4
AR CONDICIONADO
A composição do ar seco(relativamente constante) em
volume porcentual:
Nitrogênio : 78,084
Oxigênio : 20,9476
Argônio : 0,934
CO2 : 0,0314
Neônio : 0,001818
Hélio : 0,000524
Metano : 0,0002
SO2 : 0 a 0,0001
Hidrogênio: 0,00005
Kriptônio, Xenônio, Ozona: 0,0002

3. 3
3/10/2005 5
AR CONDICIONADO
Ar úmido
Ar seco mais vapor de água. A quantidade de vapor de
água depende da pressão e temperatura. Nas condições
normais de temperatura e pressão tem-se
aproximadamente até 4% de vapor de água.
3/10/2005 6
AR CONDICIONADO
Ar Normal
Ar úmido mais pequenas quantidades de materiais
microscópicos comumente chamados de impurezas
permanentes e que tem origem em processos naturais
como erosões por ventos, erupções vulcânicas,
evaporação do mar. Sua concentração média é menor
que a concentração de contaminantes gerados pela
atividade humana.

4. 4
3/10/2005 7
AR CONDICIONADO
Contaminantes ou poluentes
Todo e qualquer elemento que não estiver na
composição do ar normal ou mesmo elementos da
composição do ar normal quando suas concentrações
forem prejudiciais ao homem, ao processo ou ao
produto. Admite-se a presença de alguns contaminantes
nos ambientes desde que sua concentrações não
ultrapassem valores que possam ser considerados
prejudiciais às pessoas, processos ou patrimônio.
3/10/2005 8
AR CONDICIONADO
Classificação dos contaminantes
Sólidos
Fumos – oxidação de vapores metálicos – PbO < 1 µ
Poeiras – desintegração mecânica – carvão < 100 µ
Fumaça – combustão incompleta do carbono < 1 µ
Líquidos
“mist” – líquidas na temperaturas e pressões normais – atomização
“fog” – resultantes da condensação de vapores – cerração
Gases e vapores
NH3 – CO2
Microorganismos vivos
Pólem – 20 a 40 µ
Fungos – 10 a 30 µ
Bactérias – 0,4 a 5 µ
Vírus – 0,005 a 0,1 µ
Concentração – unidades usuais - ppm, mppmc, g/m3

5. 5
3/10/2005 9
Ar Condicionado
Processo de tratamento do ar de maneira a
controlar simultaneamente a qualidade
(pureza), distribuição, velocidade,
temperatura e umidade do ar, para o
ambiente tratado.
AR CONDICIONADO
3/10/2005 10
AR CONDICIONADO
renovação
Pureza {
filtragem
dutos
Distribuição {
bocas
Temperatura
{ equipamentos: resfriamento,aquecimento,
Umidade umidificação,desumidificação

6. 6
3/10/2005 11
Ventilação
Processo de retirar ou fornecer ar por meios
naturais (ventilação natural) ou mecânicos
(ventilação forçada) para controlar a
qualidade do ar interior de um ambiente.
Controlar a qualidade é manter sob controle a
concentração de contaminantes do ambiente.
AR CONDICIONADO
3/10/2005 12
Como é possível concluir, o ar condicionado
já inclui a ventilação pois requer o controle da
qualidade do ar no ambiente. A exigência de
controle da qualidade do ar vem se tornando
cada vez mais importante e sujeita a
legislações específicas.
AR CONDICIONADO

7. 7
3/10/2005 13
AR CONDICIONADO
Aplicações
Conforto
Processos Industriais
Especiais
3/10/2005 14
AR CONDICIONADO
Conforto
Saúde Ocupacional
Bem estar
Produtividade

8. 8
3/10/2005 15
AR CONDICIONADO
Processos industriais
Saúde
Produtividade
Produção
Qualidade dos produtos
3/10/2005 16
AR CONDICIONADO
Especiais
Exigências ambientais típicas

9. 9
3/10/2005 17
AR CONDICIONADO
Condicionamento para conforto
3/10/2005 18
AR CONDICIONADO
DEFINIÇÃO (ASHRAE 1997)
“Conforto térmico é a condição da
mente que expressa satisfação com o
ambiente térmico”

10. 10
3/10/2005 19
AR CONDICIONADO
Conforto ocorre quando:
A temperatura do corpo é mantida em um
intervalo estreito.
A umidade sobre a pele é baixa.
O esforço fisiológico de regulação da
temperatura é minimizado.
3/10/2005 20
AR CONDICIONADO
TERMOREGULAÇÃO
Metabolismo – Conjunto de fenômenos
complexos e incessantes da transformação da
matéria em energia, por um organismo,
durante processos orgânicos.
A atividade metabólica resulta quase que
totalmente em calor que precisa ser
continuamente dissipado para evitar
temperaturas anormais no corpo.

11. 11
3/10/2005 21
AR CONDICIONADO
Temperaturas no centro de regulação:
Cérebro
36,8 °C em descanso
37,4 °C caminhando
37,9 °C em exercício cardioresriratório
temperatura interna < 28°C – arritmia e morte
temperatura interna > 46 °C – danos irreversíveis ao
cérebro
3/10/2005 22
AR CONDICIONADO
Temperaturas da pele associadas ao conforto:
Entre 33 °C e 34 °C atividade sedentária (até 1 met)
Essa temperatura diminui com a atividade (Fanger
1968) em contraste com a temperatura interna que
aumenta.
Temperaturas abaixo de 18 °C e acima de 45 °C
causam bastante desconforto.

12. 12
3/10/2005 23
AR CONDICIONADO
Obs. – Grande quantidade do calor metabólico e transferida ao
ar através da pele. É conveniente caracterizar a atividade
metabólica em termos de quantidade de calor por unidade de
superfície da pele (W/m2). Para uma pessoa quieta com área de
superfície média de 1,8 m2 o valor é de aproximadamente 58,2
W/m2. O valor 58,2 W/m2 corresponde a uma unidade de
referência definida como met.
3/10/2005 24
AR CONDICIONADO
Hipotálamo – central de regulação da temperatura do
corpo – controla processos fisiológicos para manter
temperatura interna.
Vasodilatação
Vasoconstrição
Sudação

13. 13
3/10/2005 25
AR CONDICIONADO
BALANÇO DE ENERGIA
O processo termodinâmico fundamental na troca de calor
entre o corpo e o ambiente pode ser descrito pela equação
do balanço de energia:
S = M + C + R + E + W + QRES. W/m2
3/10/2005 26
AR CONDICIONADO
S –variação de energia – em equilíbrio com ambiente S=0
M - taxa de metabolismo
M= f (pessoa, atividade, realização da atividade,sexo)
C – troca de calor pelos mecanismos de convecção e condução
C = f (diferença de temperatura entre o ambiente e o corpo, área
corpórea, velocidade relativa do ar)
R – troca de calor por radiação
R= f (diferença de temperatura entre o corpo e as superfícies
envoltórias)

14. 14
3/10/2005 27
AR CONDICIONADO
E – troca de calor por evaporação da pele ao ar
E = f (diferença de pressão de vapor nas temperaturas do corpo e
ambiente, fração úmida do corpo, velocidade relativa do ar)
W – trabalho mecânico realizado pelos músculos para uma
atividade expresso normalmente em termos de eficiência
mecânica η=W/M (5% a 10%).Para cálculo do condicionamento
é assumida igual a zero
W = f (atividade)
Q res. – troca de calor através da respiração ~10% de M
3/10/2005 28
AR CONDICIONADO
Valores médios típicos de
taxa metabólica
3,6-4210-260tênis
2115
Andando
3,2 km/h
160
Sentado
quieto
Met
Aprox.
W/m2ATIV.

15. 15
3/10/2005 29
AR CONDICIONADO
Obs. Cálculo da área corpórea
Os termos da equação do balanço térmico tem como unidade
potencia por unidade de área corpórea para o corpo nu.A
medida da área da superfície proposta por DuBois é:
Ad = 0,202m 0,425 l 0,725 m2
onde:
m – massa em kg
l – altura em m
3/10/2005 30
AR CONDICIONADO
Calor sensível e latente
Às parcelas C, R e parcialmente Qres corresponde o calor sensível.
Às parcelas E e parcialmente Qres corresponde o calor latente.
Qres ~10% de M sendo 1,5% de sensível e 7,5% de latente.

16. 16
3/10/2005 31
AR CONDICIONADO
Condições de conforto verão
Combinação de condições de temperatura, umidade e velocidade
do ar que satisfaz no mínimo 80% da população do ambiente.
Tbu = 20°C
T or. = 2°C
Tef = 26,5°C
Tef = 23°C
Zona de conforto térmico para o verão
t
Pv
ou g
3/10/2005 32
AR CONDICIONADO
Para o inverno, o limite superior é tbu = 18°C, o inferior
continua temperatura de orvalho = 2°C e nas
extremidades da zona de conforto 23,°C e 20,5°C.
Os limites apresentados na figura permitiriam se ter
umidades relativas entre 20 e 70%.
Fatores independentes da sensação de conforto indicam
que a faixa de umidade relativa para não provocar
desconforto está entre 40 e 60% em ambas as estações.

17. 17
3/10/2005 33
AR CONDICIONADO
AVALIAÇÃO TÉRMICA DE
AMBIENTES
Escala de sensação térmica
Muito frio-3
Frio-2
Levemente frio-1
Neutro0
Levemente quente+1
Quente+2
Muito quente+3
3/10/2005 34
AR CONDICIONADO
Para adultos jovens, com roupas leves e velocidade do
ar <0,2 m/s experimentalmente foi possível relacionar
temperatura e umidade.
Homem Y = 0,212t+ 0,293p -5,949
Onde:
Y - índice de sensação térmica
t – temperatura de bulbo seco
P – pressão de vapor na t

18. 18
3/10/2005 35
AR CONDICIONADO
Aproximadamente cada 3°C ou 3 kPa de alteração
produz alteração de uma unidade na escala.
Na região central da zona de conforto a sensação
térmica e de ambiente neutro. No limite superior da
zona quente a sensação térmica é de +0,5 na escala. No
limite inferior da zona fria é -0,5 na escala.
Independentemente da sensação térmica a umidade
relativa deve ser mantida entre 40 e 60%.
A norma brasileira recomenda valores de temperatura e
umidade para vários tipos de ambientes.
3/10/2005 36
AR CONDICIONADO
ÍNDICES AMBIENTAIS
Combinam dois ou mais parâmetros como temperatura,
umidade e velocidade do ar em um única variável
facilitando a descrição do ambiente térmico.
Temperatura efetiva
Temperatura operativa
Temperatura de globo de bulbo úmido
Índice de stress térmico, etc.

19. 19
3/10/2005 37
AR CONDICIONADO
TEMPERATURA EFETIVA
É a temperatura de um ambiente a 50% de umidade
relativa que resulta na mesma perda de calor pela pele
que o ambiente atual.
Combina temperatura e umidade para uma determinada
velocidade do ar.
Ambientes com a mesma temperatura efetiva provocam a
mesma sensação térmica.
As linhas de temperatura efetiva, nas zonas de conforto,
com atividade baixa, roupas leves e velocidade < 0,2 m/s
são levemente inclinadas em relação às linhas de
temperatura de bulbo seco.
3/10/2005 38
AR CONDICIONADO
CONDICIONAMENTO PARA PROCESSOS

20. 20
3/10/2005 39
AR CONDICIONADO
As necessidades dos ambientes de processos industriais
recaem geralmente em:
Manter o equilíbrio de umidade nos materiais.
Manter a uniformidade e propriedades físicas dos produtos.
Evitar eletricidade estática.
Controlar velocidades de reações químicas e biológicas.
Controlar velocidades de cristalização.
Evitar corrosão e outros processos de superfícies polidas
3/10/2005 40
AR CONDICIONADO
AMBIENTES ESPECIAIS

21. 21
3/10/2005 41
AR CONDICIONADO
AMBIENTES ESPECIAIS
Salas de hospitais.
Ambientes de processamento de dados.
Fabricação e montagem de produtos eletrônicos.
Salas de testes de equipamentos.
Aplicações biomédicas, etc.
3/10/2005 42
AR CONDICIONADO
Componentes e operação de uma instalação
de ar condicionado

22. 22
3/10/2005 43
AR CONDICIONADO
MODOS DE OPERAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO
DE AR CONDIACIONADO
Estação de verão, regime de verão.
Estação de inverno, regime de inverno.
Estação de inverno, regime de verão.
3/10/2005 44
AR CONDICIONADO
ESTAÇÃO DE VERÃO, REGIME DE VERÃO.
Estação te> ts e ge> gs

23. 23
3/10/2005 45
AR CONDICIONADO
Nessas condições o ar deve ser insuflado com:
ti < ts para retirar o sensível gerado internamente e o que penetra
pelas paredes e
gi < gs para retirar o calor latente gerado internamente.
ti temperatura de insuflamento do ar no ambiente
gi umidade absoluta de insuflamento do ar no ambiente
Ainda:
qs = m cp (ts – ti) - calor sensível a retirar
ql = m L (gs – gi) – calor latente a retirar
Cp - calor específico do ar
L – calor latente de vaporização da água
3/10/2005 46
AR CONDICIONADO
ESTAÇÃO DO INVERNO, REGIME DE INVERNO
Estação te < ts e ge < gs

24. 24
3/10/2005 47
AR CONDICIONADO
Nessas condições o ar deve ser insuflado com:
ti > gs e gi < gs
ti > ts para fornecer calor sensível ao ambiente
gi < gs – para retirar calor latente do ambiente
Permanecem as equações do calor sensível e latente
3/10/2005 48
AR CONDICIONADO
Estação do inverno, regime de verão
te < ts e ge < gs Qg>Qp

25. 25
3/10/2005 49
AR CONDICIONADO
Nessa situação o ar deve ser insuflado com:
ti < ts para retirar o calor sensível
gi < gs para retirar o calor latente
Permanecem as equações do calor sensível e latente.
Essa situação é bastante comum nos edifícios que tem grande
geração de calor sensível devido ao número de pessoas e
equipamentos instalados e instalações industriais.
3/10/2005 50
AR CONDICIONADO
CARGA TÉRMICA

26. 26
3/10/2005 51
AR CONDICIONADO
Definição
É a quantidade de calor a ser retirada(regime de verão) ou
fornecida ( regime de inverno), para manter um ambiente
nas condições desejadas de temperatura e umidade.
Observações
Carga é variável em função do dia, hora, mês, latitude,etc.
Para efeito de dimensionamento de equipamentos
interessa a carga máxima. Para efeito de selecionamento
de controles automáticos interessam também as cargas
parciais, fora da carga de pico.
3/10/2005 52
AR CONDICIONADO
Espécies de calor
Sensível
Latente
Unidades usuais
kW (SI)
TR (toneladas de refrigeração)
kcal/h
Btu/h
1 TR = 3,517 kW = 3024 kcal/h

27. 27
3/10/2005 53
AR CONDICIONADO
Dados necessários para o cálculo da carga térmica
Latitude e orientação das faces. S.Paulo 23,33 S / 46.38 W
Hora, dia e mês de cálculo.
Dimensões das partes.
Características dos materiais de construção – espessuras,
condutividade,pesos.
Uso do ambientes – contínuo, intermitente.
Condições de temperatura, umidade e velocidade do ar a serem mantidas
nos ambientes.
Condições de temperatura, umidade e velocidade do ar externo.
Condições de temperatura, umidade e velocidade do ar nos ambientes
adjacentes aos ambientes tratados.
Condições de pressões relativas aos ambientes externo e adjacentes –
positiva ou negativa.
3/10/2005 54
AR CONDICIONADO
Dados necessários para o cálculo da carga térmica
Iluminação -tipos e disposição das luminárias, potências, tempo de uso.
Pessoas – número, atividades, distribuição de ocupação, horas de
ocupação,permissão de fumaça de cigarro,vazão de ar por pessoa.
Equipamentos – características de placa, localização, consumo de
potência,quantidade de ar eventualmente requerida.
Ventiladores de exaustão no ambiente – vazões, potências.
Janelas – tipos, materiais, proteções.
Portas – características, freqüência de abertura.
Características de qualidade do ar externo e ambiente.
Outros.

28. 28
3/10/2005 55
AR CONDICIONADO
PARCELAS QUE COMPÕEM A CARGA TÉRMICA DE VERÃO
Condução – sensível
Insolação – sensível
Pessoas – sensível e latente
Iluminação – sensível
Motores - sensível
Diversos – sensível e ou latente
Ar externo – sensível e latente
3/10/2005 56
AR CONDICIONADO
PARCELAS QUE COMPÕEM A CARGA TÉRMICA DE
INVERNO
As mesmas parcelas de verão todavia as parcelas
condução(perdas) e ar externo são as desfavoráveis. As
demais podem ser descontadas desde que constantes.

29. 29
3/10/2005 57
AR CONDICIONADO
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA
CONDUÇÃO
Superfícies opacas externas(paredes, teto, piso)
É a quantidade de calor transmitida devido à diferença de
temperatura entre as faces da superfície acrescida da
quantidade de calor devido à radiação solar direta, difusa e
refletida.
O método de cálculo apresentado usa uma diferença de
temperatura (CLTD) que já considera os dois efeitos.
3/10/2005 58
AR CONDICIONADO
CONDUÇÃO POR PAREDES OPACAS
q c
q r
q i
q rf
q a
T e Ts
i– incidente
rf– refletido
a– armazenado
c– convecção
r- radiação

30. 30
3/10/2005 59
AR CONDICIONADO
Carga
instantânea
Carga de
resfriamento
Calor
armazena
do na
estrutura
Calor
armazenad
o removido
tempo
Carga
3/10/2005 60
AR CONDICIONADO
A parcela da radiação solar faz sentir seu efeito na carga
de resfriamento(interna) com atraso, devido à
armazenagem de calor na estrutura. Essa quantidade de
calor é posteriormente liberada parte ao interior parte
ao exterior.
estrutura
leve
estrutura
media
Estrutura
pesada
temp
o

31. 31
3/10/2005 61
AR CONDICIONADO
CÁLCULO
EQUAÇÃO
Q = U * A* CLTD
U – coeficiente global de transmissão de calor
A – área de troca de calor
CLTD – diferença de temperatura (tabelas)
CLTD = f (latitude, orientação N/S, tipo, hora, cor,
temperatura média externa)
3/10/2005 62
AR CONDICIONADO
O cálculo de coeficiente global U
O inverso de U (condutância) é a resistência imposta à
transferência de calor.
R = 1/U = R1 + R2 + R3 + .........
Cada camada que compõem a superfície tem a resistência
e/k onde e é a espessura do material da camada e k sua
condutibilidade térmica do material da parede.
Alem dos materiais, deve ser acrescida a resistência pela
película de ar junto as duas faces da parede (coeficiente de
película).

32. 32
3/10/2005 63
AR CONDICIONADO
Determinação de CLTD
O método aqui apresentado usa uma diferença de
temperatura (CLTD – Cooling Load Temperature Diference)
que já considera os dois os efeitos, da diferença de
temperatura e da radiação.
O valor das diferenças de temperatura estão tabelados
para condições do hemisfério norte e portanto deve ser
corrigidos para aplicação em outros locais, conforme
indicado nas observações das tabelas.
3/10/2005 64
AR CONDICIONADO
Valores exemplos de resistências.
Resist. de película externa - 0,059 m2.°C/ W
Tijolo comum 100mm – o,139 m2.°C/ W
Gesso ou similar 19mm – 0,026 m2.°C/ W
Bloco de concreto 200mm – 0,356 m2.°C/ W

33. 33
3/10/2005 65
AR CONDICIONADO
Valores exemplos de CLTD
para paredes entre 300 e
350 quilos em duas
orientações entre 8 e 18 h.
1414141313131210864SE
98766544333S
18171615141312111098
3/10/2005 66
AR CONDICIONADO
Para superfícies internas, entre ambientes.
Q = U x S x DT
Onde DT é a diferença de temperatura do ar nas duas faces da superfície.
Para superfícies translúcidas (vidros,domos)
Q = U x S x CLTD
Onde: U ~5,2 a 5,4 W/m2.°C ; CLTD – tabelas ou ~ DT

34. 34
3/10/2005 67
AR CONDICIONADO
INSOLAÇÃO
É A CARGA DEVIDO À RADIAÇÃO SOLAR DIRETA DIFUSA
ATRAVÉS DE SUPERFÍCIES TRANSLÚCIDAS.
A INTENSIDADE SOLAR CHEGANDO EM UMA SUPERFÍCIE
NORMAL AOS RAIOS SOLARES NA CAMADA SUPERIOR DA
ATMOSFERA TERRESTRE, ACEITA, É DE 1352 W/m2
VARIANDO DE 1398 EM JANEIRO A 1310 EM JULHO EM,
FREQÜÊNCIAS NA REGIÃO ULTRAVIOLETA, VISÍVEL E
INFRAVERMELHA.
ALGUMA RADIAÇAO DISPERSA PELAS MOLECULAS DO AR E
POEIRA CHEGAM À SUPERFÍCIE DA TERRA EM FORMA DE
RADIAÇÃO DIFUSA.
3/10/2005 68
AR CONDICIONADO
INSOLAÇÃO
C
R
I
R
A
AMBIENTE

35. 35
3/10/2005 69
AR CONDICIONADO
CÁLCULO
Q = A x SHGF x CS x CLF
A – área do vidro
SHGF – fator de ganho de calor, dependente da orientação,
latitude e mês ~ 85% da intensidade para vidro incolor.
CS – coeficiente de sombreamento a partir de um vidro incolor
CLF – fator que corrige o efeito retardado da radiação como
carga térmica para o ambiente.
Os valores de SHGF, CS e CLF encontram-se tabelados.
3/10/2005 70
AR CONDICIONADO
PESSOAS
CALOR SENSÍVEL
Q = N x qsp x CLF
CALOR LATENTE
Q = N x qlp
Os valores de qsp e qlp estão em função da atividade nas
aplicações de ambientes típicos e corresponde a valores
médios ponderados entre homens e mulheres considerando
metabolismo de 85% para as mulheres.

36. 36
3/10/2005 71
AR CONDICIONADO
ILUMINAÇÃO
Q = W x fu x fl x CLF
Watts totais
fu - fator de uso – razão entre os watts em uso e os watts totais
na hora de cálculo
fl – fator da luminária – introduzido para luminárias que requerem
maior energia do que a indicada (fluorescentes = 1,2)
CLF – fator que corrige a carga instantânea para a de resfriamento
Carga acumulada
tempo
Carga liberada ao
ambiente
Luzes apagadas
Carga de resfriamento
Carga instantânea
3/10/2005 72
AR CONDICIONADO
EQUIPAMENTOS (MOTORES)
Q = WATTS / RENDIMENTO x CLF PARA MOTORES NO FLUXO
DE AR.
Q = WATTS PARA MOTORES FORA DO FLUXO DE AR
ACIONANDO EQUIPAMENTOS(VENTILADORES) NO FLUXO DE
AR.
DIVERSOS
QUALQUER ELEMENTO GERANDO CALOR SENSÍVEL OU
LATENTE NO FLUXO DE AR OBSERVANDO A EXISTENCIA DE
CALOR RADIANTE PARA APLICAÇÃO DOS FATORES CLF.
CALOR TRANSFERIDO AO AR NOS DUTOS NORMALMENTE
ISOLADOS.

37. 37
3/10/2005 73
AR CONDICIONADO
AR EXTERNO
SENSÍVEL
Q = M x Cp x (te – ts)
M – fluxo de massa do ar externo
Cp – calor específico do ar
te – temperatura do ar externo para a hora de cálculo
ts – temperatura mantida no ambiente
3/10/2005 74
AR CONDICIONADO
AR EXTERNO
LATENTE
Q = M x L x (ge – gs)
L – calor latente de vaporização da água
ge – umidade absoluta do ar externo
gs – umidade absoluta do ar mantida no ambiente

38. 38
3/10/2005 75
AR CONDICIONADO
CARGA TÉRMICA TOTAL
SOMA DE TODAS AS PARCELAS DE CARGA TÉRMICA PARA
CADA HORA CONSIDERADA.
A CARGA MÁXIMA É NORMALMENTE A CARGA DE
DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS DE AR
CONDICIONADO A MENOS QUE SE ADMITA UMA
FLUTUAÇÃO DA TEMPERATURA NO AMBIENTE NO
PERÍODO DE MÁXIMA CARGA
3/10/2005 76
AR CONDICIONADO
PSICROMETRIA

39. 39
3/10/2005 77
AR CONDICIONADO
O ar atmosférico é uma mistura de vários gases e
vapor de água. Qualquer elemento estranho ao ar
atmosférico normal ou mesmo elementos do ar
normal em concentrações inconvenientes, serão
considerados contaminantes. Em ar condicionado o
ar é visto como uma mistura de ar seco contaminado
ou não, mais umidade.
3/10/2005 78
AR CONDICIONADO
As propriedades que definem o estado do ar úmido
foram equacionadas e colocadas em diagramas. As
propriedades principais para efeito de
condicionamento de ar são:
Temperatura de bulbo seco (t): é a temperatura
medida por um termômetro comum não sujeito à
radiação. Há uma troca de calor sensível entre o ar e
o elemento do termômetro geralmente um fluido
como mercúrio.

40. 40
3/10/2005 79
AR CONDICIONADO
Temperatura de bulbo úmido (tbu): é a temperatura
medida por um termômetro envolvido por elemento
embebido em água (tecido). Nesse caso há uma
troca de calor sensível e latente. É a temperatura de
equilíbrio entre o ar e a água. A água evaporada do
tecido para o ar (se o ar permitir, não estiver
saturado) retira calor do fluido termométrico
indicando uma temperatura mais baixa.A
temperatura de bulbo úmido será sempre menor que
a de bulbo seco a não ser quando o ar estiver
saturado de água (umidade relativa 100%). Nessa
situação as duas temperaturas serão iguais.
3/10/2005 80
AR CONDICIONADO
Umidade absoluta (g): é a quantidade de água contida na
unidade de massa do ar seco cuja expressão consideradas as
propriedades do ar seco e da umidade é:
g = 0,62198 x pv / (p – pv) (g / kg)
Onde:
g – umidade absoluta ou específica
pv – pressão de vapor na temperatura t
p - pressão barométrica = pa + pv
pa – pressão parcial do ar seco

41. 41
3/10/2005 81
AR CONDICIONADO
Umidade relativa (y): é a relação entre a pressão de
vapor do ar e a pressão de vapor se o ar estivesse
saturado na mesma temperatura. A expressão em
porcentagem é:
y = pv / pvs x 100%
Onde pvs é a pressão de vapor saturado
3/10/2005 82
AR CONDICIONADO
entalpia (h): é a energia total contida no ar, sensível
e latente a partir de uma referência e é a soma das
entalpias do ar seco e do vapor de água nele contido
cuja expressão é:
h = t + g (2501 + 1,805t) (kJ/ kg ar seco)
volume específico (v): é o volume por unidade de
massa do ar seco (m3/ kg)
temperatura de orvalho (to): é a temperatura em que
o ar se torna saturado quando sofre um
resfriamento.

42. 42
3/10/2005 83
AR CONDICIONADO
DIAGRAMAS PSICROMÉTRICOS
g = cte
h,tbu = cte
v = cte
t = cte
y = cte
3/10/2005 84
AR CONDICIONADO
PROCESSOS NO DIAGRAMA PSICROMÉTRICO
E RESPECTIVOS EQUIPAMENTOS.
Em ar condicionado utilizam-se dois processos
básicos:
a) Fazer a mistura de duas quantidades de ar em
condições diferentes resultando uma terceira
condição.

43. 43
3/10/2005 85
AR CONDICIONADO
MISTURA DE DUAS QUANTIDADES DE AR
m3 = m1 + m2 fluxos de massa
m3 h3 = m1 h1 + m2 h2 balanço de energia
O ponto de mistura está representado entre os pontos 1 e 2 na proporção dos fluxos
de massa.
1
2
3
3/10/2005 86
AR CONDICIONADO
PONTO DE MISTURA
1
2
3
h 3

44. 44
3/10/2005 87
AR CONDICIONADO
b) Fazer o ar passar por trocadores de calor e
ou massa modificando suas condições iniciais.
Os trocadores de calor permitirão realizar o
resfriamento, o aquecimento, a umidificação
e a desumidificação conforme a necessidade
momentânea do ambiente. São oito
processos básicos que, geralmente
combinados, permitem obter as condições de
temperatura e umidade desejadas no
ambiente.
3/10/2005 88
AR CONDICIONADO
Aquecimento
1 2
1 2
vapor, água quente.resistência

45. 45
3/10/2005 89
AR CONDICIONADO
UMIDIFICAÇÃO
1
2
1 2
resistência
bandeja de umidificação
3/10/2005 90
AR CONDICIONADO
AQUECIMENTO COM UMIDIFICAÇÃO
1
2
1
2
1’
1’

46. 46
3/10/2005 91
AR CONDICIONADO
Resfriamento com desumidificação
90 %
Temp. média da superfície
do resfriador. 1
2
Temp. de
orvalho de 1
ou
fluido refrigerante Agente de resfriamento:
água,solução.
expansão
direta expansão
indireta
Desumidificação: t sup. < t orv.
3/10/2005 92
AR CONDICIONADO
SÓ RESFRIAMENTO
Y = 90%
temp. da super. =t orv.
equip. idênticos ao anterior mas t sup. > temp. orvalho de 1
12

47. 47
3/10/2005 93
AR CONDICIONADO
DESUMIDIFICAÇÃO COM AQUECIMENTO
1
2
h = cte
h
h ~=cte ocorre quando passa o ar por secador por sorção, com aumento da
temperatura devido condensação do vapor
1 2
3/10/2005 94
AR CONDICIONADO
SÓ DESUMIDIFICAÇÃO
2
1
uma composição de processos como secagem com posterior resfriamento
h = cte
g = cte

48. 48
3/10/2005 95
AR CONDICIONADO
RESFRIAMENTO COM UMIDIFICAÇÃO
1
2
ocorre quando água é atomizada no fluxo de ar. o processo é praticamente isoentálpico
e a umidade relativa na saída do ar = 90% como pré projeto (lavador de ar)
1 2
Temp. da superfície da água
h = cte
Y = 90%
B
TC
quando usando TC resf. – desumid.
3/10/2005 96
AR CONDICIONADO
MULTIPLICADOR INTERNO
É a relação entre o calor sensível e o calor total do
ambiente tratado. O multiplicador indica o processo
do ar no ambiente na proporção de ganho de calor
sensível e latente:
m = (qsi + qli) / qsi > 1 onde
qsi é o calor sensível gerado no ambiente.
qli é o calor latente gerado no ambiente.
No diagrama, para traçar o processo, toma-se a
paralela à linha definida no quadrante, passando
pelas condições a serem mantidas no ambiente.

49. 49
3/10/2005 97
AR CONDICIONADO
Multiplicador interno
S
I
M
E
m =1
3/10/2005 98
AR CONDICIONADO
MULTIPLICADOR TOTAL
Para o multiplicador total:
m = (qsi + qse + qli + qle) / (qsi + qse) onde
qse e qle são respectivamente os calores sensível e
latente devidos ao ar externo.

50. 50
3/10/2005 99
AR CONDICIONADO
FATOR DE CALOR SENSÍVEL
Alguns diagramas ao invés do multiplicador utilizam o
fator de calor sensível:
fcs = qsi / (qsi + qli) > 1
3/10/2005 100
AR CONDICIONADO
Fator de calor sensível
S
I
M
E
m =
1
referência
fcs

51. 51
3/10/2005 101
AR CONDICIONADO
∆h/∆g
Onde:
∆h é o ganho de entalpia no ambiente e ∆g o ganho de umidade de q = m ∆h e
ql = m L ∆g - L calor latente de vaporização da água.
3/10/2005 102
AR CONDICIONADO
DIFUSÃO
É a diferença entre a temperatura a ser mantida no
ambiente e a temperatura de insuflamento:
(ts – ti) ou (ti – ts) positivos
Qs = m * Cp * ∆t onde:
m = fluxo de massa a insuflar.
Cp = calor específico do ar.
∆t = difusão.
Com esse fluxo de massa e o fluxo de ar externo
calculado pela ventilação ou para manter pressão
positiva no ambiente, determina-se o fluxo de
massa do ar de retorno.

52. 52
3/10/2005 103
AR CONDICIONADO
DIFUSÃO
S
I
M
E
m = 1
difusão