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Apostila refrigeracao domestica

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Apostila refrigeracao domestica

  1. 1. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” CURSO DE REFRIGERAÇÃO MECÂNICO NÍVEL “A” - REFRIGERADOR - FREEZER -CONDICIONADOR DOMÉSTICO MANUTENÇÃO E CONSERTO Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 1 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  2. 2. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” ÍNDICEÍNDICE .............................................................................................................................................................................. 2INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................. 7Refrigeração ....................................................................................................................................................................... 7Ar-condicionado................................................................................................................................................................. 7OBJETIVO DO CURSO.................................................................................................................................................... 7CONCEITOS E DEFINIÇÕES.......................................................................................................................................... 8Mecânica ............................................................................................................................................................................ 8 • Massa ......................................................................................................................................................................... 8 • Meio........................................................................................................................................................................... 8 • Força .......................................................................................................................................................................... 8 • Área............................................................................................................................................................................ 8 • Volume ...................................................................................................................................................................... 9 • Pressão ....................................................................................................................................................................... 9 • Vácuo....................................................................................................................................................................... 10Calorimetria...................................................................................................................................................................... 10 • Temperatura ............................................................................................................................................................. 10 • Estados físicos da matéria - fases............................................................................................................................. 10 » Sólido ................................................................................................................................................................. 11 » Líquido ............................................................................................................................................................... 11 » Gasoso................................................................................................................................................................ 11 • Mudança de estado físico......................................................................................................................................... 11 » Solidificação....................................................................................................................................................... 11 » Fusão .................................................................................................................................................................. 11 » Condensação ...................................................................................................................................................... 11 » Vaporização ....................................................................................................................................................... 11 » Sublimação......................................................................................................................................................... 11 » Sublimação (cristalização) ................................................................................................................................. 12 • Energia ..................................................................................................................................................................... 12 • Calor ........................................................................................................................................................................ 12 » Calor total........................................................................................................................................................... 12 » Calor latente ....................................................................................................................................................... 12 » Calor sensível ..................................................................................................................................................... 12 • Equação fundamental da calorimetria...................................................................................................................... 12 • Transmissão de calor................................................................................................................................................ 13 » Condução Térmica ............................................................................................................................................. 13 » Convecção Térmica............................................................................................................................................ 13 » Irradiação Térmica ............................................................................................................................................. 14 » Troca Direta ....................................................................................................................................................... 14 » Troca Indireta ..................................................................................................................................................... 14 » Expansão Direta ................................................................................................................................................. 14 » Expansão Indireta............................................................................................................................................... 14 • Trocador de calor ..................................................................................................................................................... 14 • Potência frigorífica................................................................................................................................................... 14 • Carga Térmica.......................................................................................................................................................... 15 • Saturação.................................................................................................................................................................. 15 » Superaquecimento .............................................................................................................................................. 15 » Sub-resfriamento ................................................................................................................................................ 15Termodinâmica................................................................................................................................................................. 16 • Trabalho nos gases................................................................................................................................................... 16 • Energia interna......................................................................................................................................................... 17 • 1ª Lei da Termodinâmica ......................................................................................................................................... 17 Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 2 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  3. 3. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Transformação Isobárica.....................................................................................................................................17 » Transformação Isocórica (Isométrica) ................................................................................................................18 » Transformação Isotérmica...................................................................................................................................18 » Transformação adiabática ...................................................................................................................................18 » Transformação cíclica.........................................................................................................................................19 • 2ª Lei da Termodinâmica..........................................................................................................................................19Eletricidade .......................................................................................................................................................................19 • Corrente elétrica .......................................................................................................................................................19 • Tensão.......................................................................................................................................................................20 • Resistência elétrica ...................................................................................................................................................20 • Sistemas elétricos .....................................................................................................................................................20 » Sistema monofásico (2 fios)................................................................................................................................20 » Sistema bifásico (3 fios)......................................................................................................................................20 » Sistema trifásico (4 fios) .....................................................................................................................................20 • Motores elétricos ......................................................................................................................................................20 • Temperatura de bulbo seco(TBS) .............................................................................................................................21 • Temperatura de bulbo úmido(TBU) .........................................................................................................................21 • Umidade relativa(UR) ..............................................................................................................................................21 • Temperatura de ponto de orvalho(TPO) ...................................................................................................................21 • Entalpia (h) ...............................................................................................................................................................21Instrumentos......................................................................................................................................................................23 • Manômetro ...............................................................................................................................................................23 • Amperímetro.............................................................................................................................................................24 • Reguladores de pressão.............................................................................................................................................24 • Voltímetro.................................................................................................................................................................24 • Ohmímetro................................................................................................................................................................24 • Multímetro ................................................................................................................................................................24 • Megôhmetro..............................................................................................................................................................24 • Vacuômetro ..............................................................................................................................................................24 • Capacímetro..............................................................................................................................................................24 • Anemômetro .............................................................................................................................................................24 • Termômetro ..............................................................................................................................................................25 • Tacômetro.................................................................................................................................................................25 • Chave de Teste Néon ................................................................................................................................................25 • Lâmpada-série ..........................................................................................................................................................25REFRIGERAÇÃO ............................................................................................................................................................27Ciclo básico teórico...........................................................................................................................................................27 • Compressor...............................................................................................................................................................27 • Condensador .............................................................................................................................................................28 • Válvula de expansão .................................................................................................................................................28 • Evaporador ...............................................................................................................................................................28 • Descrição do ciclo ....................................................................................................................................................28Ciclo básico real................................................................................................................................................................29 • Processo de compressão ...........................................................................................................................................29 • Processo de condensação..........................................................................................................................................29 • Processo de expansão ...............................................................................................................................................29 • Processo de evaporação ............................................................................................................................................30COMPONENTE DO CIRCUITO DE REGRIFERAÇÃO ...............................................................................................30Compressor .......................................................................................................................................................................30 • Conceito....................................................................................................................................................................31 • Classificação.............................................................................................................................................................31 • Funcionamento .........................................................................................................................................................31 Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 3 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  4. 4. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Compressor alternativo ...................................................................................................................................... 31 » Compressor rotativo ........................................................................................................................................... 32 » Compressor centrífugo ....................................................................................................................................... 32 » Compressor de parafuso ..................................................................................................................................... 32 » Compressor hermético........................................................................................................................................ 32 » Compressor semi-hermético............................................................................................................................... 32 » Compressor aberto ............................................................................................................................................. 33Trocadores de calor – Condensador e Evaporador ........................................................................................................... 33 • Conceito ................................................................................................................................................................... 33 • Condensador ............................................................................................................................................................ 33 » Condensadores resfriados a ar............................................................................................................................ 34 • Evaporador............................................................................................................................................................... 34Dispositivos de expansão ................................................................................................................................................. 36 » Restritores .......................................................................................................................................................... 36 » Tubos capilares................................................................................................................................................... 37 » Válvulas de expansão termostáticas ................................................................................................................... 37DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS..................................................................................................................................... 38Compressor ...................................................................................................................................................................... 38 » Identificação dos bornes do compressor............................................................................................................. 39 » Teste de Isolação ............................................................................................................................................... 40 » Compressor não comprime................................................................................................................................. 41 » Compressor não parte......................................................................................................................................... 41 » Compressor arranca e apresenta alta corrente (amperagem) .............................................................................. 42 » Outras considerações.......................................................................................................................................... 43CONDICIONADORES DE AR DOMÉSTICO............................................................................................................... 44Conceito ........................................................................................................................................................................... 44Gabinete ........................................................................................................................................................................... 44 • Conceito ................................................................................................................................................................... 44Estrutura ou chassi ........................................................................................................................................................... 45 • Conceito ................................................................................................................................................................... 45Sistema de ventilação ....................................................................................................................................................... 46 • Conceito ................................................................................................................................................................... 46Sistema elétrico ................................................................................................................................................................ 47 • Conceito ................................................................................................................................................................... 47 » Rabicho .............................................................................................................................................................. 48 » Chave seletora ou de operação ........................................................................................................................... 48 » Termostato ......................................................................................................................................................... 49 » Capacitor ............................................................................................................................................................ 50 » Timer.................................................................................................................................................................. 51 » Protetor térmico.................................................................................................................................................. 51 » Relé voltimétrico................................................................................................................................................ 52 » Motor do ventilador............................................................................................................................................ 52 » Motor do air-cycle.............................................................................................................................................. 53 » Teste da chave do air-cycle ................................................................................................................................ 53 » Válvula reversora ............................................................................................................................................... 53 » Testar a bobina na própria válvula ..................................................................................................................... 53 » Teste da válvula.................................................................................................................................................. 53Sistema de refrigeração .................................................................................................................................................... 54 • Instrumentos básicos para diagnóstico..................................................................................................................... 54 » Válvula Perfuradora ........................................................................................................................................... 54 » Pressões.............................................................................................................................................................. 54Principais defeitos e suas possíveis causas - Aparelhos Condicionadores de Ar ............................................................. 55 • MANUTENÇÃO DOS CONDICIONADORES DE AR ........................................................................................ 56Gabinete ........................................................................................................................................................................... 57 Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 4 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  5. 5. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A”Estrutura............................................................................................................................................................................57Sistema de ventilação........................................................................................................................................................58CONSERTOS ...................................................................................................................................................................58 • Processamento do sistema ........................................................................................................................................58 • Desmontagem do sistema .........................................................................................................................................59 • Lavagem dos componentes.......................................................................................................................................59 • Processo de vácuo.....................................................................................................................................................60 • Operação de vácuo....................................................................................................................................................60Teste de vazamento do sistema .........................................................................................................................................60 • Processo de carga de gás com o aparelho desligado.................................................................................................60 • Teste de funcionamento............................................................................................................................................61 • Controle de qualidade ...............................................................................................................................................61Recomendações gerais sobre a instalação de aparelhos de ar condicionado.....................................................................61Refrigerador (geladeira)....................................................................................................................................................62FLUIDOS REFRIGERANTES.........................................................................................................................................63Controle de Qualidade ......................................................................................................................................................64 Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 5 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  6. 6. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” FUNDAMENTOS Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELOPágina 6 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  7. 7. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” INTRODUÇÃO De há muito, o mercado consumidor de refrigeradores, freezers e ares-condicionadosdomésticos no Estado do Ceará, se ressente pela falta de bons profissionais que possam atender aosconsumidores e/ou usuários desses equipamentos domésticos que equipam muitos dos escritórioscomerciais, médico-odontológicos, escolas, indústrias, e quase todos os segmentos da sociedade,inclusive residências. Profissionais que, utilizando-se somente de técnicas apropriadas, interfeririam no aparelhopara executar a manutenção preventiva, ou consertos e reparos. Manutenção feita de forma segura, íntegra, com baixo consumo de material e ferramentaladequado visando à integridade física da máquina, de terceiros e de si próprio como profissional. A substituição de peças feita apenas quando último recurso. Tudo isso propiciando um serviço eficaz, honesto, rápido, limpo e barato. Refrigeração A população emprega sem o propósito mais técnico o termo refrigeração para indicar aperda de calor, todavia, para aqueles que se ensejam para essa atividade tecnológica, o significadodeve ganhar uma dimensão mais real. A refrigeração é, normalmente, conseguida com auxilio de equipamento que remove calordos corpos, quaisquer que sejam seus estados físicos, com o propósito de baixa sua temperatura e oumantê-los em temperatura mais baixa que o ambiente externo ao equipamento onde se encontram. Neste sentido, abre-se um campo muito grande de aplicações, como por exemplo:conservação de alimentos, fabricação de bebidas, conservação de corpos de seres vivos,conservação de corpos orgânicos e inorgânicos, fabricação de tecidos, sapatos, computadores,dentre outros. Ar-condicionado Preferimos destacar o ar-condicionado neste item para informar que é uma aplicação derefrigeração, cujo campo de utilização é muito grande, e no nosso curso trataremos dos conceitosbásicos e das máquinas de uso doméstico. Da manutenção adequada e criteriosa depende a conservação das condições defuncionamento das máquinas e conseqüentemente, a qualidade do ar interno com reflexos diretos naqualidade de vida das pessoas usuárias dos ambientes condicionados. OBJETIVO DO CURSO Durante o transcurso do treinamento profissional para a formação de Mecânico deRefrigeração - Nível A, serão desenvolvidos o programa de embasamento teórico, e prática deoficina, que resultará, como certo, na qualificação adequada do Mecânico de Refrigeração paratrabalhar em refrigeradores domésticos, freezers e condicionadores de ar domésticos (janeleiro). Ao final do Curso, o aluno será capaz de não somente trabalhar no mercado formal emempresas já estabelecidas, como também poderá abrir seu próprio negócio, se para tal receber apoiofinanceiro de Instituições governamentais que promovem o desenvolvimento do Estado. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 7 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  8. 8. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” Este treinamento tem como meta, também, tornar a relação do homem com os tipos demáquinas já descritas de tal forma estreita, que ele sinta-se realizado profissionalmente com estanova oportunidade. Para bem cumprir os objetivos sociais, as entidades promotoras e financiadoras doTreinamento deverão efetivar um processo de seleção justo que pese a aptidão do indivíduo e suarelação social com a comunidade, para que o investimento financeiro e social surta o efeitoesperado. Consoante filosofia desenvolvimentista vivenciada no Estado do Ceará, mister se fazmelhorar o nível dos profissionais que militam pela refrigeração, porque a sociedade está sob estaótica, completamente desassistida, e, considere-se que as empresas do ramo não têm alternativaspara melhoria de sua qualidade senão pela qualificação da mão-de-obra. CONCEITOS E DEFINIÇÕES É necessário que se faça um mostruário de termos e se dê o significado de algumas palavrasutilizadas na refrigeração doméstica e no condicionamento de ar. Mecânica Parte da Física que estuda as relações das forças e seus equilíbrios, é a mecânica, por issotrataremos dos conceitos que mais utilizaremos nos trabalhos de refrigeração. O leitor irá encontrar alguns termos que não são propriamente da mecânica, mas foi o localmais adequado que encontramos para alocá-los sem criar novos itens de descrição. •Massa É a própria matéria, o corpo ou substância. Tudo que está sujeita à ação da gravidade. •Meio Para a nossa necessidade o meio é a matéria, o corpo ou substância a qual se quer aquecer ouresfriar. Pode ser o ar, a água ou outro qualquer. •Força É a ação que tem tendência de movimentar um corpo (massa), cessar seu movimento, mudá-lo de direção ou ainda, mudá-lo de forma. A unidade mais freqüente é o quilograma-força (kgf) ou alibra-força (lbf). Matematicamente, a grandeza de uma força é proporcional à massa do corpo e àvelocidade que ela produz no deslocamento do ponto de sua aplicação: F = m . a, onde F é agrandeza da força; m a massa deslocada e a, a aceleração provocada. •Área É a medida total de uma superfície. Quando se deseja a área de uma sala, basta multiplicar oseu comprimento pela sua largura, o resultado é a medida dela. O conhecimento disto é muito útilpara os trabalhos de refrigeração, haja vista que posteriormente trabalharemos com o conceito depressão. Exemplo 1: Uma sala com 5m de comprimento e 3 m de largura tem 15 m2 de área. (5 m x 3m = 15 m2). Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 8 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  9. 9. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” Exemplo 2: O tampo de uma mesa com 50 pol de comprimento e 10 pol de largura tem umaárea de 500 pol2 (50 pol x 10 pol = 500 pol2). •Volume É o produto de três dimensões: comprimento x largura x altura, ou ainda, o produto da áreapela altura. No exemplo “1”, anterior, se considerarmos a altura da sala igual a 3 m, o seu volumeserá: V = 5 m x 3 m x 3 m = 45 m3, ou V = 15 m2 x 3m = 45 m3. •Pressão O conceito de pressão mais simples está associado ao que vamos dizer agora. Imagine umhomem de peso igual a 70 kg em pé sobre uma cerâmica medindo 10 cm por 10 cm (100 cm² = 10cm x 10 cm), embaixo da cerâmica há areia, então a areia está suportando uma pressão de 0,7 kg /cm² (70 kg ÷ 100 cm²), ou seja, por cada centímetro quadrado que possui a cerâmica, há 0,7 kg depeso do homem sobre a areia. Assim podemos dizer que a pressão é a distribuição uniforme de uma Fforça em uma área determinada. Portanto se calcula a Pressão pela seguinte fórmula: p = . A Em refrigeração isto é muito útil porque o gás refrigerante quando preso nos cilindros oumesmo nos circuitos de refrigeração exerce uma força sobre as paredes das tubulações e doscilindros que se traduzem em uma pressão, considerando que a força é exercida sobre a área internadas paredes. Pode-se ver na própria natureza que todos os corpos estão submetidos à pressão atmosféricaque é a pressão que o ar atmosférico exerce sobre os corpos na superfície terrestre. Ao nível do mar,a pressão atmosférica corresponde a 1 atm ou 1,033 kg/cm2 ou a 14,7 psi (Pound for square inch =libras por polegada quadrada). É comum se utilizar como unidade de pressão o kg/cm² (quilograma por centímetroquadrado) e a psi (libra por polegada quadrada). Uma libra equivale a 0,454 kg ou 454 g e umapolegada equivale a 2,54 cm, e, 1 kg / cm² = 14,2 psi. Quando se trata de vácuo a unidade passa a ser o mmHg (milímetro de mercúrio) e seusubmúltiplo µHg (mícron de mercúrio) ou a polHg (polegada de mercúrio). A pressão atmosféricaao nível do mar equivale a 760 mmHg ou 29,92 polHg. Às pressões nas quais ocorrem as mudanças de fases dão-se os nomes daquelas mudanças.Exemplo: Pressão de condensação, Pressão de solidificação, Pressão de fusão, Pressão devaporização, Pressão de sublimação. FATORES DE CONVERSÃO pol de água pol de Hg mmHg Psi atmosfera bar kgf/cm² Pascal (60°F) (32°) (32°)1 27,708 2,0360 0,068046 51,715 0,068948 0,07030696 6894,80,036091 1 0,073483 2,4559x10-3 1,8665 2,4884x10-3 2,537x10-3 248,840,491154 13,609 1 0,033421 25,400 0,033864 0,034532 3386,414,6960 407,19 29,921 1 760,00 1,01325* 1,03323 1,01325x105*0,0193368 0,53578 0,03937 1,31579x10-3 1 1,3332x10-3 1,3595x10-3 133,3214,5038 401,86 29,53 0,98692 750,062 1 1,01972* 105*14,223 394,1 28,959 0,96784 735,559 0,980665* 1 9,80665x104*1,45038x10-4 4,0186x10-3 2,953x10-4 9,8692x10-6 7,50x10-3 10-5* 1,01972x10-5* 1 Extraído de ASHRAE (*) valores exato Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 9 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  10. 10. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” •Vácuo Este termo é utilizado para explicitar a ausência parcial ou total (vácuo absoluto) de matéria,isto é, define o valor da pressão, abaixo da pressão atmosférica. Portanto, quando especificamosvácuo em um sistema fechado, estamos nos referindo a um valor negativo de pressão. Calorimetria Aqui, também, verifica-se uma divisão da Física. Neste caso específico, esta área estuda ascircunstâncias da transmissão de calor e tudo que for pertinente. •Temperatura É o grau de agitação térmica das moléculas de um corpo. Uma elevada temperatura indicaum alto grau de agitação ou de pressão térmica, e uma baixa temperatura indica um baixo grau deagitação ou de pressão térmica. Os termos quente e frio são relativos, um ao outro, e só poderão existir em comparação,portanto, quando um corpo está quente é porque temos outro de menor temperatura para compararcom ele e dizermos que este está frio. Pelo dito, é correto afirmar que um corpo que está a umatemperatura de - 20 ºC (20 graus negativos) está quente se comparado com outro que está a - 25 ºC(25 graus negativos). Isto é muito importante e necessário que o mecânico de refrigeraçãocompreenda. Às temperaturas nas quais ocorrem as mudanças de fases dão-se os nomes daquelasmudanças. Exemplo: Temperatura de condensação, Temperatura de solidificação, Temperatura defusão, Temperatura de vaporização, Temperatura de sublimação. O instrumento que se utiliza para medir a temperatura é o termômetro, e normalmente setrabalha com a escala Celsius (°C) ou centígrada e a Fahrenheit (ºF). Para se converter uma temperatura em outra basta utilizar as equações: °C = 5 ÷ 9 (ºF -32) e ºF = 9 ÷ 5 ºC + 32. Exemplos: 50 ºC ºF = 9 ÷ 5 x 50 ºC + 32 => ºF = 1,8 x 50 + 32 => ºF = 90 + 32 => ºF = 122 50 ºF ºC = 5 ÷ 9 x (50 ºF - 32) => ºC = 5 ÷ 9 x 18 => ºC = 5 x 18 ÷ 9 => ºC = 10 EXERCÍCIOS Transformar: 1) 30°C, para °F; 5°C, para °F; 100°C, para °F; 0°C, para °F; -40°C, para °F. 2) 41°F, para °C; 104°F, para °C; - 4°F, para °C; - 40°F, para °C. GABARITO 1) 86ºF; 41ºF; 212ºF; 32ºF; -40ºF 2) 5°C; 40°C; -20°C; -40°C •Estados físicos da matéria - fases Sólido, Líquido e Gasoso (vapor) são as formas mais comuns como a matéria se apresentadependendo da temperatura e da pressão onde se encontra. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 10 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  11. 11. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Sólido É o estado de agregação da matéria onde as moléculas estão mais fortemente atraídas umaspelas outras. Isto é, as forças de coesão entre as moléculas são as maiores. Possui volume e formabem definidos. » Líquido No estado líquido, as forças de coesão entre as moléculas são menores do que no estadosólido. Neste estado, a matéria não possui forma definida, mas possui volume definido. » Gasoso É o estado de agregação da matéria onde as forças de coesão entre as moléculas sãoextremamente fracas, muito menores que no estado líquido, e isto permite uma grande liberdade demovimentação às moléculas. Neste estado, a matéria não apresenta nem forma e nem volumedefinidos. •Mudança de estado físico A mudança de estado físico é a passagem de uma fase para outra, e depende exclusivamenteda temperatura e da pressão. » Solidificação É a passagem do estado líquido para o estado sólido. A temperatura na qual a matéria sesolidifica é chamada de temperatura de solidificação, e a pressão correspondente, de pressão desolidificação. » Fusão É a passagem do estado sólido para o estado líquido. A temperatura na qual a matéria sefunde é chamada de temperatura de fusão, e a pressão correspondente, de pressão de fusão. » Condensação É a passagem do estado gasoso (vapor) para o estado líquido. A temperatura na qual amatéria condensa é chamada de temperatura de condensação, e a pressão correspondente, depressão de condensação. » Vaporização É a passagem do estado líquido para o estado vapor. Existem duas formas de vaporização: aevaporação e a ebulição. A evaporação é a passagem lenta do estado líquido para o de vapor, que seefetua exclusivamente na superfície livre do líquido, com absorção de calor. Ebulição é a passagemtumultuosa do estado líquido para o de vapor, mediante criação de bolhas originada pela convecçãorápida, e estar relacionada com a pressão de saturação. A temperatura na qual a matéria vaporiza échamada de temperatura de vaporização, e a pressão correspondente, de pressão de vaporização. » Sublimação É a passagem do estado sólido para o estado vapor. A temperatura na qual a matéria sublimaé chamada de temperatura de sublimação, e a pressão correspondente, de pressão de sublimação. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 11 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  12. 12. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Sublimação (cristalização) É a passagem do estado vapor para o estado sólido. •Energia Em sua expressão mais simples, energia é capacidade de realizar trabalho. Ela pode existirsob diversas formas, tais como a energia elétrica, a energia mecânica, a energia térmica (calor), aenergia química, etc., e pode ser transformada de uma forma para outra, porém não pode ser criadanem destruída. A unidade em que é medida a energia é o Joule (J), embora, por razões históricas,em refrigeração utiliza-se mais freqüentemente da caloria (cal). 1 cal = 4,186 J. •Calor Pode-se definir o calor como sendo a energia térmica em trânsito de um corpo ou substânciapara outro como resultado de uma diferença de temperatura entre os dois. Poderá ser entre duasregiões de um mesmo corpo com diferentes temperaturas. Quando o “meio” recebe calor, diz que se aqueceu, e inversamente, quando cede calor, dizque se esfriou. De qualquer modo, pelo conceito acima, quando uma substância (meio) se aquece, a outra seresfria, e vice-versa. Para medir o calor utiliza-se comumente, em refrigeração, três unidades a kcal(quilocaloria), o kJ (quilojoule), e o BTU (British Thermal Unit ou Unidade Térmica Britânica). Uma kcal é a quantidade necessária de calor para mudar a temperatura de 1 kg de água de 1grau Celsius (1º C). Um kJ equivale a 0,23889 kcal. Uma BTU é a quantidade necessária de calor para mudar a temperatura de 1 libra de água de1 grau fahrenheit (1º F). 1 kcal ≅ 4 BTU 1 kJ = 0,23889 kcal » Calor total É a quantidade total de calor que a substância recebe ou cede, durante a transformação,mudando ou não de fase. Calor total = calor latente + calor sensível » Calor latente É a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, durante a transformação,mantendo-se a temperatura constante, e é a parcela de calor que faz a substância mudar de fase. » Calor sensível É a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, durante a transformação, que a fazvariar somente a temperatura. •Equação fundamental da calorimetria A quantidade de energia térmica recebida ou cedida por uma substância é medida através da“Quantidade de Calor”, que é diretamente proporcional à massa da substância e a sua variação detemperatura, sendo que este valor é determinado pela seguinte equação: Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 12 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  13. 13. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” Q = m . c. (Tf – Ti) Onde: Q = quantidade de calor (cal) m = massa da substância (g) Observação: 1.000 cal = 1 kcal c = calor específico da substância (cal/g°C) Tf = temperatura final (°C) Ti = temperatura inicial (°C) EXERCÍCIOS: 01. Um recipiente contém 200g de água à temperatura de 20°C. O conjunto é entãoaquecido, até atingir a temperatura de 70°C. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g. °C,determine a quantidade de calor recebida pela mesma. 02. Determine a quantidade de calor necessário para elevar até o ponto de ebulição, 1 litrode água, que está inicialmente a uma temperatura de 30°C. (c =1 cal/g. °C). 03. Qual a quantidade de calor necessário para resfriar 1 m3 de água, de 90°C para 5°C? (c =1 cal/g. °C)? 04. Uma placa de alumínio pesando 500g é aquecida e sofre um acréscimo de temperaturade 10°C. A quantidade de calor fornecida à placa foi de 1,1 kcal. Determine o calor específico doalumínio. GABARITO: 01. 10.000cal ou 10kcal ou 40BTU ou ainda, 41.868J 02. 70.000cal ou 70kcal ou 280BTU ou ainda, 293.076J 03. 85.000 kcal ou 340.000BTU ou 355.878kJ 04. 0,22cal/g.°C •Transmissão de calor São três os processos fundamentais de transmissão de calor, e estes estão presentes narefrigeração: CONDUÇÃO, CONVECÇÃO e RADIAÇÃO. A troca de calor pode ser classificada como DIRETA e INDIRETA. » Condução Térmica É o processo de propagação da energia térmica através da agitação molecular de um corpo.Isto é muito importante para se conhecer a diferença entre um material bom ou mau condutor decalor ou isolante térmico, uma vez que os isolantes térmicos são largamente aplicados nos diversosequipamentos de refrigeração, quando se deseja manter alguma coisa a uma temperatura maior oumenor que a temperatura ambiente. » Convecção Térmica Consiste no transporte de energia térmica, de uma região para outra, através do transporte dematéria e, portanto, esse é um fenômeno que só pode ocorrer nos líquidos e nos gases. Esse conceito Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 13 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  14. 14. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A”é importante para se perceber, por exemplo, o por quê do congelador de uma geladeira ser colocadona parte superior da mesma. » Irradiação Térmica Esse fenômeno efetua-se através das ondas eletromagnéticas que se propagam no meio emque vivemos. Dessa forma, é que o calor do sol chega até a terra, uma vez que a ausência de matériaem algum ponto entre ambos (gravidade zero), impossibilita a existência dos outros dois processos. » Troca Direta É assim chamada quando a troca de calor é feita entre duas substâncias sem a interveniênciade outra, isto é, o calor de uma se transmite diretamente para a outra. Exemplo: a mistura desubstâncias com temperaturas diferentes (café e leite). » Troca Indireta Diz-se quando a troca de calor é feita entre duas substâncias com a interveniência de outra,isto é, o calor de uma se transmite para a outra através de uma parede, geralmente metálica ou boacondutora de calor. Exemplo: o aquecimento do refrigerante nos evaporadores dos refrigeradores. OBSERVAÇÃO Em condicionamento de ar utilizam-se as expressões EXPANSÃO DIRETA e EXPANSÃOINDIRETA, que significam: » Expansão Direta Quando a troca de calor é feita entre o ar e a substância refrigerante através da parede dotrocador de calor, é o que acontece no ar-condicionado tipo doméstico: o calor da sala, através doar, aquece o refrigerante no evaporador da máquina. » Expansão Indireta Quando entre o ar e a substância refrigerante existe outra substância de transporte térmico, éo que acontece no sistema de ar-condicionado que utiliza um condicionador tipo fan-coil com águagelada: o calor da sala, através do ar, aquece a água na serpentina do fan-coil e esta aquece fluido orefrigerante no evaporador da máquina. •Trocador de calor É o componente, aparelho a peça do sistema de refrigeração que tem como função conter osfluidos que trocarão calor e permitir que esta energia seja transferida, por condução térmica, de umpara o outro. Existem muitos tipos e modelos de trocadores de calor como exemplo: Trocador a placas;trocador de serpentina; trocador de serpentina aletada; trocador de casco e tubo (Shell and tube);trocador tubo e tubo (tube and tube), dentre outros. •Potência frigorífica É a quantidade de calor que a máquina retira ou acrescenta a uma substância (ar, alimento,pessoas, etc.), na unidade de tempo (1 hora). Nas máquinas de refrigeração como as do nosso curso,temos a potência frigorífica expressa em kcal / h; kJ / h, kW (quilowatt); BTU / h ou TR (Toneladade Refrigeração). Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 14 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  15. 15. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” kW é a potência energética correspondente a 860 kcal/h. Uma TR (Tonelada de Refrigeração) corresponde à quantidade necessária de calor parafundir ou formar uma tonelada curta de gelo a 0°C, em 24 horas. 1 kcal/h ≅ 4 BTU/h 1 TR = 3.024 kcal/h = 12.000 BTU/h 1 kW = 860 kcal/h 1 kW = 3.600 kJ/h •Carga Térmica Agora, que já conhecemos o conceito de temperatura, calor e suas formas de transmissão,calor sensível, calor latente e potência frigorífica, vamos apresentar o conceito de Carga Térmicapara, no momento oportuno, adotar-se o procedimento para definir a CAPACIDADE que deve terum equipamento frigorígeno a ser instalado em determinado ambiente. A Carga Térmica é entendida como a quantidade de calor que deve ser removida peloequipamento de refrigeração, de modo a proporcionar as condições de temperatura, umidade, etc.no espaço a ser refrigerado ou condicionado em concordância com as exigências do projeto e/oudefinições do usuário. Considerando que o calor flui de forma contínua através das paredes dos ambientes e dascâmaras, vencendo a resistência térmica do isolamento, o equipamento, também, deverá funcionarde forma continuada, e, por isso a carga térmica é estimada ou estabelecida num valor unitário detempo. Por exemplo: 3.750 kcal/h (três mil, setecentas e cinqüenta, quilocalorias por hora). O cálculo da Carga Térmica baseia-se em um conjunto de fatores, dentre os quaisdestacamos: transmissão de calor, irradiação solar, pessoas, iluminação e equipamentos elétricos,etc. •Saturação A saturação pode ser entendida sob dois aspectos, quais sejam: 1 - quando uma substância esta diluída (soluto) em outra (solvente) ao ponto desta últimanão suportar mais a diluição, fazendo com que a primeira se precipite no fundo do recipiente. 2 - quando uma substância apresenta duas fases ao mesmo tempo, por exemplo: vapor elíquido. Neste caso diz-se, saturação entre fases. No caso do segundo conceito, a saturação depende da temperatura e da pressão, e diz-se quea substância está na temperatura de saturação e na pressão de saturação. Considerando o caso da água fervendo (ebulindo ou vaporizando) em Fortaleza, a pressão desaturação é l atm, porque estando a cidade ao nível do mar a pressão é a indicada e é nela que aágua está vaporizando. Também, diz-se que a temperatura de saturação é 100 °C, o que se podecomprovar medindo-a com um termômetro. » Superaquecimento Diz-se que um vapor está superaquecido quando se encontra com temperatura acima dasaturação. » Sub-resfriamento Diz-se que um líquido está sub-resfriado quando se encontra com temperatura abaixo dasaturação. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 15 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  16. 16. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” Todavia, quando um vapor (ou líquido) se encontra na temperatura de saturação, isto é,mudando de fase, diz-se que ele está saturado, portanto apresenta as duas fases juntas, líquida evapor. Termodinâmica As relações das transformações de calor em trabalho e vice-versa, são estudas pelo ramo daFísica denominado de Termodinâmica. •Trabalho nos gases Consideremos um cilindro dotado de um êmbolo móvel(exemplo: uma bomba de encher pneu de bicicleta) e, ao tempo queempurramos esse êmbolo fechemos também a saída de ar. Dessa Fforma, estaremos comprimindo o ar contido dentro do cilindro. Assim,devido à intensidade da força “F” que aplicamos, o êmbolo sedeslocará de um determinado valor, que chamaremos de “∆L”. O ∆LTrabalho realizado no gás (ar) é dado por: F Como já vimos anteriormente, a pressão é obtida através da expressão: p = , logo, se se Aconsiderar a pressão constante, a força será: F=p.A Desse modo, o trabalho realizado “no” gás (ar) será: T = p . A . ∆L O produto “A . ∆L” é igual à variação de volume (∆V = Vi - Vf), uma vez que o mesmodiminuiu, de onde podemos concluir que: Trabalho = pressão . variação de volume (T = p . ∆V) Com isso, podemos tirar duas conclusões importantíssimas: 1. Se houver uma redução de volume (Vf < Vi), haverá uma compressão. 2. Se houver um aumento de volume (Vf > Vi), haverá uma expansão (trabalho realizado“pelo” gás). EXERCÍCIOS: 01. Um gás ideal sofre transformação a uma pressão constante de 10 N/m2. Qual o trabalhorealizado pelas forças de pressão, durante o deslocamento do pistão, sabendo que o volume inicialdo gás era de 4m3 e que o volume final é de 10m3? 02. Numa transformação à pressão constante, um gás ideal inicialmente ocupando umvolume de 10m3 expande-se até o volume de 15m3. Qual o valor da pressão do gás, se o trabalhorealizado foi de 100 J? GABARITO: 01. 60J 02. 20N/m2 Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 16 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  17. 17. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” •Energia interna A energia interna de um gás (sistema) não pode ser medida, mas é importante se conhecer asua variação (“∆U”) durante um processo termodinâmico, uma vez que ela está diretamenterelacionada com a energia térmica e, é alterada em função da temperatura em que se encontra o gás. •1ª Lei da Termodinâmica O enunciado da 1ª Lei da Termodinâmica ou 1° Princípio da Termodinâmica é o seguinte: “O trabalho realizado num processo termodinâmico é igual à diferença entre a quantidade de calor trocada com o meio exterior e a variação da energia interna do sistema”. Este enunciado se traduz na seguinte expressão matemática: T = Q – ∆U A análise da relação entre o trabalho realizado e o calor trocado em um processotermodinâmico é feita tomando-se como base a 1ª Lei da Termodinâmica, e levando-se em conta astransformações por que passa o gás durante esse processo. Essas transformações, denominadas de “transformações gasosas”, levam em conta a pressão,a temperatura e o volume, e são analisadas da seguinte forma: » Transformação Isobárica É uma transformação realizada à pressão constante, isto é a pressão é a mesma durante todoo processo. Exemplo 01: Uma amostra de gás sofre uma transformação isobárica, a uma pressão de 20N/m2, recebendo do meio exterior uma quantidade de calor igual a 100 cal. O volume de gás que erade 6 m3, passou para 20 m3. Qual a variação da energia interna do Sistema? Solução: A variação de volume do gás será: ∆V = Vf - Vi = 20 m3 - 6 m3 = 14 m3. O trabalho realizado pelo gás será: T = p . ∆V = 20 N/m2 . 14 m3 = 280 J. 1 cal = 4,186 J ou 1 J = 0,239 cal, logo, 280 J = 66,92 cal. Pela 1ª Lei da Termodinâmica temos: T = Q – ∆U ⇒ ∆U = Q – T = 100 – 66,92 = 33,08 cal. No exemplo acima, podemos fazer as seguintes considerações: 1. O volume do gás aumentou, portanto, houve uma expansão isobárica. 2. Em uma expansão isobárica, há um aumento (∆U > 0) da energia interna do gás. 3. Em uma expansão isobárica, a quantidade de calor recebida é maior que o trabalho realizado(Q > T). Exemplo 02: Um cilindro contém 5m3 de gás a uma temperatura de 30 °C. Quando atemperatura do cilindro é aumentada para 70 °C, seu volume aumenta para 10m3, enquanto que apressão permanece constante e igual a 20N/m2. Sabendo que a energia interna do sistema aumentoude 15 cal e que o calor específico do gás é de 0,03 cal/g. °C, qual a massa de gás contida nocilindro? Resposta: 32,4 g. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 17 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  18. 18. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Transformação Isocórica (Isométrica) É uma transformação realizada a volume constante, isto é, o volume é o mesmo durante todoo processo. Exemplo: Um recipiente, hermeticamente fechado, contém 32 g de um gás, cujo calorespecífico é de 0,094 cal/g. °C. Sabendo que sua temperatura inicial é de 27 °C e que o volume domesmo permanece constante, determine: a) A quantidade de calor necessária para duplicar a temperatura do gás. b) A variação da energia interna do gás, na transformação. Solução: a) Q = m . c . ∆T ⇒ Q = 32 . 0,094 . 27 ⇒ Q = 81,21 cal. b) Como Vf = Vi ⇒ ∆V = 0, logo, T = p . ∆V = 0, portanto, Q = T + ∆U ⇒ Q = ∆U ⇒∆U = 81,21 cal. No exemplo acima, podemos fazer as seguintes considerações: 1. Em uma Transformação Isocórica, o trabalho realizado é nulo. 2. Em uma Transformação Isocórica, o calor recebido aumenta a energia interna e atemperatura do gás. 3. Em uma Transformação Isocórica, a variação da energia interna do gás é igual àquantidade de calor trocada com o meio exterior. » Transformação Isotérmica É uma transformação realizada à temperatura constante, isto é a temperatura é a mesmadurante todo o processo. Exemplo: Cinqüenta gramas de um gás, cujo calor específico é de 0,08 cal/g. °C, sofre umatransformação isotérmica a uma pressão de 40 N/m2, quando então seu volume duplica para 6 m3.Qual a temperatura externa final da transformação, sabendo que no início a temperatura era de30 °C? Solução: a) O trabalho será: T = p . ∆V ⇒ T = 40 N/m2 . 3 m3 ⇒ T = 120 J = 28,68 cal. Q 28,68 b) A variação de temperatura externa, será: ∆T = ⇒ ∆T = ⇒ ∆T = 7,17 °C. m.c 50 x 0,08 c) A temperatura final será: Tf = Ti + ∆T ⇒ Tf = 30 °C + 7,17 °C = 37,17 °C. » Transformação adiabática Em uma transformação adiabática não há trocas de calor com o meio exterior. Portanto,Q = 0 e ∆U = - T. Em uma expansão adiabática, o trabalho é realizado pelo gás, sendo que o seu volume aumentae sua temperatura diminui, pois há uma diminuição da sua energia interna. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 18 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  19. 19. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” » Transformação cíclica Ciclo ou transformação cíclica de uma determinada massa gasosa é um conjunto detransformações após as quais o gás volta a apresentar a mesma pressão, o mesmo volume e a mesmatemperatura que possuía anteriormente. Em um ciclo, o estado final é igual ao estado inicial. p p Q→T T→Q A B A B P2 P2 P1 P1 D C D C 0 V 0 V V1 V2 V1 V2 Ciclo em sentido horário: Ciclo em sentido anti-horário: Conversão de Calor em Trabalho Conversão de Trabalho em Calor •2ª Lei da Termodinâmica O enunciado da 2ª Lei da Termodinâmica ou 2° Princípio da Termodinâmica é o seguinte: “O calor não passa espontaneamente de um corpo para outro de temperatura mais alta”. Este enunciado é muito importante para a compreensão do princípio de funcionamento dasmáquinas térmicas, incluindo-se aí, os equipamentos de refrigeração. Eletricidade A eletricidade é também uma forma de energia e pode ser transformada em outras formas deenergia, principalmente a energia mecânica. Quanto à natureza da energia elétrica, as experiências já demonstraram que a menorquantidade de eletricidade encontrada na natureza é a carga elétrica elementar, que é denominada de“elétron”. Os materiais metálicos, como por exemplo, o aço, o alumínio, o ouro, a prata, o cobre, têmfacilidade de gerar elétrons e permitir o livre movimento dessas cargas em sua estrutura. Nos trabalhos de refrigeração estão sempre presentes motores elétricos, quadros de comandoe força que deverão ser inspecionados, montados ou mantidos pelo mecânico de refrigeração. •Corrente elétrica É o movimento dos elétrons no interior dos materiais. A intensidade com que esses elétrons movimentam-se é medida em Ampères (A) e oaparelho destinado à sua medição é o Amperímetro. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 19 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  20. 20. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” •Tensão É a força que impões movimento aos elétrons. A tensão é medida em Volts (V) e o aparelho destinado à sua medição é o Voltímetro. •Resistência elétrica É a maior ou menor dificuldade que os materiais oferecem à passagem da corrente elétrica. A resistência elétrica é medida em Ohms (Ω) e o aparelho destinado à sua medição é oOhmímetro. •Sistemas elétricos As empresas concessionárias fornecem ao consumidor, a energia elétrica da seguinte forma: » Sistema monofásico (2 fios) É o sistema formado por dois condutores, sendo um deles denominado de “FASE” e o outrode “NEUTRO”. O condutor neutro não possui tensão, ou seja, tem 0 (zero) volt, enquanto que ocondutor fase possui uma tensão de 220 volts em relação ao condutor neutro (em Fortaleza). » Sistema bifásico (3 fios) É o sistema formado por dois condutores fases e um condutor neutro. O sistema bifásico tem a grande vantagem de se poder utilizar dois níveis de tensão: 127volts e 220 volts, quando a tensão de 220V é verificada entre duas fases. » Sistema trifásico (4 fios) É o sistema formado por quatro condutores, sendo três condutores fases e um condutorneutro. Emprega-se esse sistema onde há necessidade de se alimentar equipamentos trifásicos emgeral. A tensão entre fases é de 380 volts e entre fase e neutro é de 220 volts (em Fortaleza). •Motores elétricos O motor elétrico é constituído de duas partes distintas e principais que são, rotor e o estator.Podem ser alimentados por energia monofásica ou trifásica. Antes de darmos prosseguimento ao assunto, é necessário se estabelecer noções para auxiliarna compreensão. a) Todo condutor elétrico, quando energizado cria ao redor de si um campo magnético, tantomais intenso quanto for o valor da corrente (I) que o atravessa. b) Quando se faz uma volta com um condutor, fazendo o começo coincidir com o fim, tem-se uma espira. c) Juntando-se várias espiras, forma-se uma bobina. d) Várias bobinas reunidas formam um “enrolamento”. Pois bem, existem muitos projetos de motores elétricos, cada um apresenta vantagens sobreo outro e tem uma aplicação mais apropriada. Neste trabalho voltaremos nossa atenção para os motores elétricos que estão presentes numcondicionador de ar doméstico. O motor do ventilador e o motor do conjunto compressor, ambosmonofásicos. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 20 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  21. 21. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” O torque, a força, do motor está associado ao enrolamento principal, de trabalho, efetivo,conforme o nome que se queira dar. É construído de fio grosso com resistência baixa e por issopermite a passagem de corrente de intensidade maior. Todavia, há também, nesse motor um enrolamento de fio mais fino, que apresenta granderesistência elétrica, e quando energizado, a corrente por ele é baixa. É o enrolamento de partida,start ou arranque. Tem a finalidade de aumentar o torque inicial do motor na partida e orientar ocampo magnético para dar o sentido para o qual o rotor vai girar. Psicrometria Psicrometria é o estudo das misturas de ar e vapor de água. O ar atmosférico é constituído de Oxigênio, Nitrogênio, outros gases e vapor dágua e comotudo está aquecido e o homem sofre suas influências, resulta daí a importância da psicrometria nocondicionamento de ar. As propriedades térmicas do ar atmosférico se encontram indicadas num gráfico oudiagrama conhecido como “Carta Psicrométrica”, a qual é utilizada para nos auxiliar na obtençãodessas propriedades, das quais destacamos: •Temperatura de bulbo seco(TBS) É a temperatura ambiente, do ar, medida com um termômetro comum. •Temperatura de bulbo úmido(TBU) É a temperatura ambiente, do ar, medida com um termômetro comum, porém, com o bulbocoberto com uma mecha (gaze ou algodão) umedecida. •Umidade relativa(UR) Umidade do ar é a quantidade de vapor d’água que participa da mistura atmosférica.Umidade relativa é a proporção de vapor d’água contido em um determinado volume de ar, emrelação à quantidade total que este mesmo volume poderia absorver ficando saturado. •Temperatura de ponto de orvalho(TPO) É a temperatura de saturação do ar. De uma forma bem simples, podemos dizer que é atemperatura à qual a umidade condensa sobre uma superfície. •Entalpia (h) É uma propriedade que as substâncias possuem e que traduz uma medida do seu calorinerente. Para o ar, esta grandeza representa a quantidade de calor recebida ou cedida, por unidadede massa (kcal/kg) Em relação à carta psicrométrica, os termos abaixo podem explicar, rapidamente, algunsconceitos referentes a determinadas condições do ar. Se as temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido são conhecidas, a umidade relativa atemperatura do ponto de orvalho podem ser determinadas. Se a temperatura de bulbo seco e a umidade relativa são conhecidas, a temperatura de bulboúmido e a temperatura do ponto de orvalho podem ser determinadas. Se a temperatura de bulbo úmido e a umidade relativa são conhecidas, a temperatura debulbo seco e a temperatura do ponto de orvalho, podem ser determinados. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 21 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  22. 22. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELOPágina 22 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  23. 23. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A”EXERCÍCIOS: 01. Dados: TBS = 30 °C; UR = 60%; Encontrar: a) TBU; b) TPO; c) volume específico; d) entalpia. 02. Dados: TBU = 20 °C; TBS = 25 °C; Encontrar: a) UR; b)TPO; c) entalpia. 03. 30% de ar com TBS = 30 °C e UR = 60%, serão misturados com uma massa de aratmosférico com TBU = 20 °C e TBS = 25 °C. Nessas condições qual o resultado da mistura? 04. O ar de um ambiente está a uma TBS igual a 30°C e UR de 70%. Queremos condicionareste ambiente e deixá-lo nas condições de conforto, isto é, TBS igual a 24°C e UR de 50%. a) Quantas gramas de umidade deverão ser retiradas do ar? b) Qual o diferencial de TBU? 05. O ar ambiente de um laboratório químico está nas seguintes condições: TBS = 22°C e UR = 40%. Ele deverá ser misturado com ar de renovação externo, com as seguintes condições: TBS = 35°C e UR = 60%. Qual o resultado da mistura? 06. Observe a seguinte situação: a) O ar de um ambiente condicionado, retorna para o condicionador de ar, com TBS igual a24°C e UR de 45%. b) Nele, é misturado ar externo com TBS igual a 30°C e UR de 60%. c) O ar é insuflado através do aparelho a TBS igual a 13°C. Determine as condições que o ar é misturado no condicionador. Instrumentos Neste item procuraremos listar os principais instrumento de medidas que o mecânico derefrigeração deverá utilizar em seu trabalho diuturno. •Manômetro Instrumento apropriado para medir pressão, pode ser mecânico ou eletrônico. No trabalho derefrigeração o utilizado é o mecânico do tipo Bourbon, cujo mecanismo se assemelha ao brinquedolíngua de sogra. Quando a língua de sogra estira leva o ponteiro para um valor mais alto nomostrador onde está gravada a escala. Os manômetros utilizados pelo mecânico de refrigeração estãoconjugados em um suporte tipo tubo de orifícios conhecido pelo nome de“manifold” ou analisador de pressão. O manômetro da esquerda possui duas escala com uma a mesmaorigem, uma para medir pressão abaixo da pressão atmosférica, ou seja,vácuo, e outra para pressões acima da atmosfera e por isso ele é chamado demanovacuômetro, e é extremamente útil de vez que, em muitas ocasiões, apressão de serviço ou de trabalho de alguns equipamentos está abaixo dapressão atmosférica. Também se utiliza este manovacuômetro para medir o MANIFOLD ROBINAIRvácuo que se faz para a desidratação do sistema em processamento. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 23 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  24. 24. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” •Amperímetro Aparelho destinado à medição da intensidade de corrente (I) cuja unidade é oAmpère (A). Modelo da MINIPA •Reguladores de pressão Nos trabalhos que envolvem gases acondicionados em cilindros aaltas pressões, se utilizam reguladores de pressão com a finalidade abaixa apressão para valores que são suportados pelos sistemas, de forma segura.Normalmente há um manômetro para medir e indicar a pressão do cilindro eoutro para a pressão de trabalho. Mod. SA White Martins. Pode-se ver isto claramente nos conjuntos de solda oxiacetilênica. Háum regulador para o oxigênio e outro para o acetileno. •Voltímetro Aparelho destinado à medição da tensão elétrica (U) cuja unidade é o Volt(V). •Ohmímetro Aparelho construído para a medição da resistência elétrica (Ω) de baixo valorcuja unidade é o Ohm (Ω). •Multímetro Há um instrumento que reúne muitas funções como amperímetro, voltímetro,ohmímetro, e em alguns casos outros instrumentos, é o multímetro. •Megôhmetro Para medir resistências de valores altos, como por exemplo, a resistência do isolamento dafiação de motor elétrico, utiliza-se o megôhmetro. A unidade é o megaohm (MΩ). •Vacuômetro As pressões de vácuo devem ser medidas com um instrumento de precisão, eletrônico ou amercúrio, com escala apropriada para informar a pressão em mícron de mercúrio. Um milímetrovale 1.000 mícrons. •Capacímetro O capacímetro é o instrumento adequado para se medir a capacitância doscapacitores. A capacitância é medida em submúltiplo do Farad. Microfarad (µfd) epicofarad (ρfd). •Anemômetro Este aparelho é utilizado para medir a velocidade do ar. Em condicionamentode ar, divide-se a entrada do ar na serpentina (retorno) em, no mínimo, 20 partes, e secoloca o sensor em carda uma das partes, anotando-se a velocidade em m/s, para aofinal calcular a média aritmética de todas as medições. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 24 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  25. 25. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” •Termômetro O termômetro é o instrumento utilizado para medir a temperatura do ar ou deoutros elementos. O indicado para o uso na refrigeração é um eletrônico de cincosensores para permitir a medição das linhas de refrigerante e outros, no processo debalanceamento. •Tacômetro Para medir o número de rotações desenvolvidas num minuto pelos diversoselementos girantes de uma máquina de ar-condicionado, por exemplo, um ventiladorcentrífugo, se utiliza o instrumento chamado de tacômetro, que poderá ser mecânicoou eletrônico. •Chave de Teste Néon Esta ferramenta é imprescindível para a localização do pólo fase. É uma chave de fenda,apresentando, no interior do cabo, uma lâmpada de “Néon”. No extremo do cabo tem um botão metálico, encostando-se a ponta metálica da chave noponto a ser verificado e, tocando com o dedo o botão, a lâmpada acenderá no caso de havercorrente. •Lâmpada-série É de fácil montagem, pois, simplesmente, cortando uma faseentre uma lâmpada e plug, ficam duas pontas de prova A e B. Com as pontas A e B é possível testar a continuidade doscircuitos dos componentes elétricos do condicionador de ar. Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELO Página 25 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA
  26. 26. REFRIGERAÇÃO CURSO PARA MECÂNICO NÍVEL “A” TECNOLOGIA Curso: MECÂNICO DE REFRIGERAÇÃO – NÍVEL “A” Professores: PEDRO DO NASCIMENTO MELOPágina 26 Rev. 02/2002 Refrigeração e Ar-Condicionado domésticos Fone - 55 0xx85 9982-5275; e-mail: penmelo@cefetce.br ou jucimar@cefetce.br JUCIMAR DE SOUZA LIMA

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