ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – REFRIGERAÇÃO, AR-CONDICIONADO E VENTILAÇÃO

REFRIGERAÇÃO, AR CONDICIONADO E VENTILAÇÃO

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

AULA 1

Unidade: U1 – Termodinâmica aplicada à refrigeração e ao condicionamento de ar

Aula: A3 – Mistura de gases ideais e psicrometria

OBJETIVOS

Os objetivos desta aula prática são:

• Compreender o funcionamento dos equipamentos de um sistema de refrigeração por compressão;
• Verificar as sucessivas mudanças de estado do fluido de trabalho durante o ciclo;
• Identificar e compreender as diferenças entre o sistema ideal e o sistema real.

SOLUÇÃO DIGITAL

VirtuaLab – ALGETEC

O laboratório virtual deve ser acessado por computador.

Requisitos:

• Memória RAM mínima: 4 GB;
• Não utilizar celular ou tablet.

Recomendações:

• Windows 10: utilizar Google Chrome;
• Windows 7: utilizar Mozilla Firefox;
• Fechar programas desnecessários;
• Verificar atualização do navegador;
• Realizar teste de velocidade da internet.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento 1

Atividade proposta:

Determinar o coeficiente de performance de refrigeração e o coeficiente global de transferência de calor.

ACESSO AO EXPERIMENTO

1. Acessar VirtuaLab (Biblioteca Virtual – ALGETEC);
2. Selecionar:
   • Exatas;
   • Práticas Específicas de Engenharia Mecânica e Engenharia de Produção;
   • Refrigeração e Ar-Condicionado: Psicrômetro Giratório.

PROCEDIMENTOS PARA REALIZAÇÃO

1. SEGURANÇA DO EXPERIMENTO

Utilização dos EPIs:

1. Iniciar o experimento clicando em “Começar”;
2. Acessar o armário de EPIs;
3. Abrir o armário;
4. Selecionar:
   • Jaleco;
   • Luvas;
   • Óculos de proteção;
5. Fechar o armário.

2. ADICIONANDO ÁGUA AO RESERVATÓRIO

Procedimentos:

1. Acessar a bancada;
2. Posicionar o psicrômetro para adicionar água;
3. Retirar a tampa do reservatório;
4. Posicionar a pisseta com água destilada;
5. Adicionar água ao reservatório;
6. Retornar a pisseta à mesa;
7. Fechar o reservatório.

3. COLETANDO DADOS DO PSICRÔMETRO

Procedimentos:

1. Posicionar o psicrômetro para o giro;
2. Girar o equipamento;
3. Inspecionar os termômetros;
4. Coletar:

• Temperatura de bulbo seco (T);
• Temperatura de bulbo molhado (Tw).

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Entregar:

• Imagens da execução da prática;
• Imagens do software utilizado;
• Texto dissertativo contendo:

Dados obtidos:

• Temperatura de bulbo seco;
• Temperatura de bulbo molhado;
• Umidade relativa utilizando a tabela fornecida;
• Discussão dos resultados.

CHECKLIST

✓ Utilizar EPIs;
✓ Adicionar água destilada ao psicrômetro;
✓ Fechar reservatório;
✓ Girar psicrômetro;
✓ Coletar temperaturas.

RESULTADOS

Enviar arquivo Word contendo:

• Informações solicitadas;
• Gráficos;
• Respostas das perguntas;
• Texto conclusivo;
• Referências bibliográficas ABNT.

RESULTADO DE APRENDIZAGEM

Compreender os conceitos de mistura de gases ideais e psicrometria.

AULA 2

Unidade: U1 – Termodinâmica aplicada à refrigeração e ao condicionamento de ar

Aula: A3 – Carga térmica de refrigeração e de aquecimento

OBJETIVOS

• Determinar potência e coeficiente de desempenho de um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor utilizando o software EES;
• Determinar taxa de remoção de calor no evaporador;
• Determinar taxa de calor rejeitado no condensador;
• Utilizar programas computacionais para resolução de problemas de refrigeração;
• Aprender programação básica no EES.

SOLUÇÃO DIGITAL

Engineering Equation Solver (EES)

Software utilizado para solução de equações de engenharia.

Possui:

• Banco de propriedades termofísicas;
• Recursos para cálculos termodinâmicos.

Link:

http://www.fchart.com/ees/demo.php

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento 1

Atividade proposta:

Modelar um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor.

Determinar:

• Taxa de remoção de calor;
• Potência do compressor;
• Taxa de rejeição de calor;
• Coeficiente de desempenho (COP).

DADOS DO SISTEMA

Fluido refrigerante:

• R134a.

Condições:

• Entrada do compressor:
  • Pressão: 140 kPa;
  • Temperatura: -18,77 °C.
• Saída do compressor:
  • Pressão: 800 kPa;
  • Vazão: 0,05 kg/s.
• Saída do condensador:
  • Líquido saturado;
  • Entalpia: 95,47 kJ/kg.

ETAPAS NO SOFTWARE EES

1. Abrir o programa

• Criar novo arquivo;
• Inserir comentários da prática.

2. Configurar unidades

Selecionar:

• Massa: kg;
• Pressão: kPa;
• Temperatura: °C;
• Energia: kJ.

3. Inserir dados do ciclo

Definir:

• Vazão mássica;
• Temperatura;
• Pressão;
• Entalpia;
• Entropia.

Realizar para os estados:

• 1;
• 2;
• 3;

4. Inserir equações

Calcular:

• Taxa de remoção de calor no evaporador;
• Taxa de rejeição de calor no condensador;
• Potência do compressor;
• COP.

5. Executar programa

Procedimentos:

• Verificar equações;
• Executar solução;
• Conferir resultados;
• Consultar tabela de propriedades.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Entregar:

• Imagens da execução;
• Imagens do software;
• Programa desenvolvido.

Determinar:

• COP;
• Vazão mássica;
• Calor do condensador;
• Calor do evaporador;
• Trabalho do compressor.

Realizar discussão dos resultados.

CHECKLIST

✓ Instalar EES;
✓ Inserir estados do ciclo;
✓ Configurar propriedades;
✓ Executar programa;
✓ Analisar resultados.

RESULTADOS

Enviar arquivo Word contendo:

• Dados solicitados;
• Gráficos;
• Respostas;
• Texto conclusivo;
• Referências ABNT.

RESULTADO DE APRENDIZAGEM

Aplicar conceitos termodinâmicos utilizando ferramentas computacionais para solução de problemas de refrigeração.

AULA 3

Unidade: U4 – Sistemas de refrigeração e bombas de calor

Aula: A1 – Refrigeração industrial e unidades de absorção comerciais

OBJETIVOS

• Compreender o funcionamento dos equipamentos de um sistema de refrigeração por compressão;
• Verificar mudanças de estado do fluido durante o ciclo;
• Identificar diferenças entre sistema ideal e sistema real.

SOLUÇÃO DIGITAL

VirtuaLab – ALGETEC

Requisitos:

• Computador;
• RAM mínima de 4 GB.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento 1

Atividade proposta:

Determinar:

• Coeficiente de performance da refrigeração;
• Coeficiente global de transferência de calor.

ACESSO AO EXPERIMENTO

1. Acessar VirtuaLab;
2. Selecionar:
   • Exatas;
   • Práticas Específicas de Engenharia Mecânica e Engenharia de Produção;
   • Refrigeração e Ar Condicionado:
     • Ciclo de Refrigeração por Compressão de Vapor.

PROCEDIMENTOS

1. FECHAMENTO DAS VÁLVULAS

Procedimentos:

• Acessar visualização “Válvulas e tubos capilares”;
• Fechar:
  • Tubo capilar 0,036”;
  • Válvula de expansão.

2. ABERTURA DA VÁLVULA

Abrir:

• Tubo capilar de 0,050”.

3. LIGAR A BANCADA

Procedimentos:

1. Alterar visualização para bancada;
2. Ajustar dimmers;
3. Acessar painel elétrico;
4. Pressionar botão LIGA;
5. Aguardar estabilização.

4. COLETA DE DADOS

Registrar:

• Pressão;
• Temperatura;
• Temperatura do condensador;
• Temperatura do evaporador.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Responder:

Questões conceituais:

• O que ocorre no processo de condensação?
• O que ocorre no processo de evaporação?

Cálculos:

Elaborar:

• Diagrama T-s;
• Diagrama P-h;
• COPR;
• Balanço energético do compressor;
• Taxa de calor no condensador;
• Taxa de calor no evaporador.

TABELA DE RESULTADOS

OUTROS RESULTADOS

ANÁLISE DO SISTEMA

Comparar:

• Potência medida no wattímetro;
• Balanço energético do compressor.

Avaliar:

• Perda entálpica entre pontos 3 e 4;
• Transferência de calor no condensador;
• Transferência de calor no evaporador;
• Coeficiente global de transferência de calor.

CHECKLIST

✓ Fechar válvulas indicadas;
✓ Abrir tubo capilar 0,050”;
✓ Ligar bancada;
✓ Aguardar regime permanente;
✓ Coletar dados;
✓ Realizar cálculos.

RESULTADOS

Enviar arquivo Word contendo:

• Informações solicitadas;
• Gráficos;
• Respostas;
• Discussão;
• Texto conclusivo;
• Referências ABNT.

RESULTADO DE APRENDIZAGEM

Compreender o ciclo de refrigeração por compressão de vapor, determinando COP e coeficientes de transferência de calor.