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INTRODUÇÃO À
PSICROMETRIA
Sistemas de Refrigeração e
Condicionamento de Ar (SRAC B)
Prof. Jesue
Exemplos
Segundo a ASHRAE, Ar condicionado
é o processo de tratamento do ar de
modo a controlar simultaneamente a
temperatura, a umidade, a pureza e a
distribuição para atender às
necessidades do recinto condicionado.
Carta psicrométrica
Propriedades psicrométricas
•
•
•
•
•
•
Temperatura de Bulbo seco
Temperatura de Bulbo Úmido
Umidade relativa
Umidade absoluta
Entalpia específica
Volume específico
Lei de Dalton – pressões parciais
AR SECO
APENAS
VAPOR
D´ ÁGUA
APENAS
m = 1kg
m =0
p = 100143 Pa
p=0
p = 100143 Pa
m = 0kg
m = 0,00737kg
p =0
P= 1182 Pa
P= 1182 Pa
o
o
a
v
a
s
t
T= 20 C
a
v
a
s
t
T= 20 C
AR SECO
+ VAPOR
D´ ÁGUA
m = 1kg
M = 0,00737kg
p = 100143 Pa
P= 1182 Pa
P= 101325 Pa
a
v
a
s
t
o
T= 20 C
1
T orvalho
TEMPERATURA DE BULBO SECO
UMIDADE ABSOLUTA
SA
TU
R
DE
A
LI
NH
• A temperatura de
orvalho é muito
importante para
previsão da
possibilidade de
condensação da
umidade do ar sobre
um duto de ar
condicionado por
exemplo.
AÇ
ÃO
Temperatura de Orvalho
Processos psicrométricos
•
•
•
•
•
Aquecimento
Umidificação
Resfriamento e Desumidificação
Mistura de dois fluxos de ar
Insuflamento no ambiente
Exemplo sobre Temperatura Orvalho
Um jato de ar a uma temperatura de 15C passa dentro de um duto
não isolado através de um ambiente a TBS de 32 C e TBU de
23 C. Haverá condensação em sua face externa?
Na carta psicrométrica, marcar o ponto referente à temperatura do ar
externo e traçando uma linha horizontal da direita para a
esquerda, verificar o ponto em que há cruzamento com a linha
de saturação. Neste ponto, situa-se a temperatura de orvalho do
ar externo, ou seja, se a temperatura do mesmo é resfriada
abaixo deste valor, haverá condensação de parte da sua
umidade dissolvida. Neste exemplo a temperatura de orvalho é
de 19,2 C e a temperatura da face externa do duto é
praticamente de 15C, o que faz com que a condensação da
umidade seja inevitável. A solução deste problema geralmente é
conseguida através do isolamento do duto
Processos psicrométricos
w
A
RESFRIAMENTO
E DESUMIDIFICAÇÃO (CA)
AQUECIMENTO
E UMIDIFICAÇÃO (BA)
C
B
AQUECIMENTO (CB)
TBS
Resfriamento e desumidificação
CALOR RETIRADO
DO AR PELA SRD
2
2
1
SA
TU
R
DE
1
2
DRENO
i
MASSA DE VAPOR D´ ÁGUA
DONDENSADA (m )
c o n d
TEMPERATURA DE BULBO SECO
UMIDADE ABSOLUTA
1
AR FRIO
E SECO SAINDO
m h
LI
NH
A
AR QUENTE E
ÚMIDO ENTRANDO
m h
AÇ
ÃO
SRD
Aquecimento
• No aquecimento a umidade relativa
do ar permanece inalterada, ou seja,
w1 = w2.
RESISTÊNCIA
AR FRIO
ENTRANDO
mh
1
1
AR QUENTE
SAINDO
mh
2
2
CALOR
ADICIONADO PELA
RESISTÊNCIA (q )
rE S
3
2
TEMPERATURA DE BULBO SECO
UMIDADE ABSOLUTA
SA
TU
R
DE
1
LI
NH
A
• Na mistura de dois
fluxos de ar, a condição
final (3) é encontrada
sobre uma reta que liga
a condição 1 e a
condição 2 na carta.
• Um balanço de energia
fornece:
• M3.H3=M1.H1+M2.H2
AÇ
ÃO
Mistura de dois fluxos de ar
• No insuflamento
no ambiente (4
para 2) o ar é
aquecido e
umedecido. O
FCS é
importante neste
processo.
1
FCSa
3
i
4
2
UMIDADE ABSOLUTA
Insuflamento de dois fluxos de ar
TEMPERATURA DE BULBO SECO
Processo completo de climatização
• Observe a
ilustração a
seguir – Nela
vemos que o ar
externo é
misturado com o
ar de retorno. O
ar de mistura
passa pela SRD
e é insuflado no
ambiente,
passando para a
condição de
retorno.
Casa de
máquinas
AR
EXTERNO
1
q sensível
4
2’
2’’
INSUFLAMENTO
2
RETORNO
q latente
Exemplo
Dada a instalação a seguir, sabe-se que um fluxo de
massa de ar externo (1) =0,7kg/s é misturado com
outro fluxo de ar de retorno =4,5kg/s. As condições do
ar externo (E) ou ponto 1 são: TBS=32C e umidade
relativa ()=60%. Já o ar de retorno (2) apresenta as
seguintes condições (iguais ao ar de exaustão, 2”):
TBS=25C e =50%. Sabendo ainda que a carga
térmica sensível ambiente =12kW e a carga térmica
latente =2kW.
AR EXTERNO
1
MISTURA
RETORNO
•
SERPENTINA
DE RESFRIAMENTO E
DESUMIDIFICAÇÃO
3
4
2
EXAUSTÃO
CARGA
TÉRMICA
AMBIENTE
CLIMATIZADO
2’
2’‘
VENTILADOR
Calcule qual a
temperatura do ar de
insuflamento;
a capacidade da
serpentina de
resfriamento e
desumidificação;
a quantidade de água
retirada pela
serpentina de
resfriamento e
desumidificação
Exemplo
•
•
O primeiro passo é marcar os pontos conhecidos na carta psicrométrica e encontrar as
propriedades – h1 = 79kJ/kgar e h2 = 50,5 kJ/kgar
Depois devemos realizar um balanço de massa e energia na mistura onde determinamos o fluxo
de massa de entrada na serpentina de resfriamento e a entalpia do ponto 3 através da lei da
linha reta, que diz que o ponto 3 está localizado sobre uma reta entre 1 e 2.
h3 
0,7.79  4,5.50,5
 54,3kJ / kga
5,2
h4 
m 2 h2  qCT 5,2.50,5  14

 47,8kJ / kga
m 4
5,2
•
•
A entalpia do ponto 4 é calculada através de um balanço de
energia no ambPara encontrar a temperatura de insuflamento (4)
deve-se calcular o Fator de calor sensível = 12/14=0,85 (definido
como a carga térmica sensível sobre a carga térmica total) e
traçar uma reta a partir do ponto 2 na carta psicrométrica. A
inclinação da reta é definida pelo valor 0,85 encontrado no
semicírculo interno localizado no canto superior esquerdo da
carta. Desta forma, no cruzamento da linha do FCS e linha de
entalpia 47,8kJ/kg encontramos o ponto 4 que tem
TBS4=22,8C.
A capacidade da serpentina de resfriamento e desumidificação é
calculada por um balanço de energia na serpentina da forma:
(Lembre-se que a energia se conserva, logo, a energia que entra
com o fluxo de ar é igual a energia retirada pela serpentina mais
a energia que sai com o fluxo de ar .