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 psicrométricaCarta Psicrométrica

10%

30%

15ºC

50%

70%

90%

10

30

50

70

90 110 130

5ºC

35ºC

25ºC

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

0,016

0,018

0,02

0,022

0,024

0,026

0,028

0,03

0,032

0,034

0,036

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Temperatura Bulbo Seco (ºC)Umidade Relativa Entalpia V. Esp. 0,80 m³/kg V. Esp. 0,84 m³/kg

V. Esp. 0,88 m³/kg V. Esp. 0,92 m³/kg V. Esp. 0,96 m³/kg V. Esp. 1,00 m³/kg

Volume Especifico V.Esp 1,04 m³/kg Temperatura Bulbo Úmido

101,3Pressão Atmosférica = kPaV. Esp. m3/kg

Propriedades psicrométricas

• Temperatura de Bulbo seco

• Temperatura de Bulbo Úmido

• Umidade relativa

• Umidade absoluta

• Entalpia específica

• Volume específico

Lei de Dalton – pressões parciais

AR SEC O APENAS

VAPO R D´ ÁG UA APENAS

AR SEC O + VAPO R D´ ÁG UA

m = 1kgm = 0p = 100143 Pap = 0p = 100143 Pa

a

v

a

s

t

m = 0kgm = 0,00737kgp = 0P = 1182 PaP = 1182 Pa

a

v

a

s

t

m = 1kgM = 0,00737kgp = 100143 PaP = 1182 PaP = 101325 Pa

a

v

a

s

t

T = 20 Co

T = 20 Co

T = 20 Co

Temperatura de Orvalho

• 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.

1

TEM PERATURA DE BULBO SEC O

L INH

A D

E SATU

R AÇÃ

O

T o rv a lh o

UMID

AD

E A

BSO

LUTA

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 15C 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 15C, 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

RESFRIAM ENTO E DESUM IDIFIC AÇ ÃO (C A)

TBS

w

A

BCAQ UEC IM ENTO (C B)

AQ UEC IM ENTO E UM IDIFIC AÇ ÃO (BA)

Resfriamento e desumidificação

AR Q UENTE E ÚM IDO ENTRANDO

M ASSA DE VAPO R D´ ÁG UADO NDENSADA (m )

c o n d

DRENO

AR FRIO E SEC O SAINDO

SRD

C ALO R RETIRADO DO AR PELA SRD

m h1 1

m h2 2 1

2i

TEM PERATURA DE BULBO SEC O

UMID

AD

E AB

SOLU

TA

L INH A D

E SATU R A Ç Ã O

Aquecimento

• No aquecimento a umidade relativa do ar permanece inalterada, ou seja, w1 = w2.

AR FRIO ENTRANDO

RESISTÊNC IA

C ALO R ADIC IO NADO PELA RESISTÊNC IA

AR Q UENTE SAINDO

m h1 1 m h

2 2

(q )r E S

Mistura de dois fluxos de ar

• 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

1

2

TEM PERATURA DE BULBO SEC O

UMID

AD

E A

BSO

LUTA

L INH A D

E SAT U R A Ç Ã O

3

Insuflamento 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

2

3

FC Sa

4i

TEM PERATURA DE BULBO SEC O

UMID

AD

E A

BSO

LUTA

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.

1 2’

2’’

4

2

q se nsíve l

q la te nte

C a sa d e m á q uina s

RETO RNO

INSUFLAM ENTO

AREXTERNO

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=32C e umidade relativa ()=60%. Já o ar de retorno (2) apresenta as seguintes condições (iguais ao ar de exaustão, 2”): TBS=25C e =50%. Sabendo ainda que a carga térmica sensível ambiente =12kW e a carga térmica latente =2kW.

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

AM BIENTE C LIM ATIZADO

RETO

RNO

SERPENTIN ADE RESFRIAM ENTO E DESUM IDIFIC AÇ ÃO VENTILADO RAR EXTERNO

EXAUSTÃO

C ARG A TÉRM IC AM ISTURA 43

22’‘

1

2’

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.

akgkJh /3,542,5

5,50.5,479.7,03

• 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=22,8C.

• 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 .

aCT kgkJ

m

qhmh /8,47

2,5

145,50.2,5

4

224