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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: TRABALHO DE GRADUAÇÃO II PROFESSOR ORIENTADOR: JOSE HENRIQUE NETO PROFESSORA LUSCINIA Laboratório de ar-condicionado BELO HORIZONTE -JUNHO – 2010 cie. • • ORIENTADOR: JOSE H Laboratório de ar-co POR PAULO CÉSAR p SORA LUSCINIA or28 2 Este trabalho de graduação II intitulado “Laboratório de ar- condicionado”, realizado sob minha orientação, pelo aluno “Paulo César Peres”, foi por mim apreciado. Paulo César Peres Aluno de Graduação de Engenharia Industrial Mecânica

José Henrique Martins Professor Orientador área de simulação, das tubulações, dos dutos e do layout, a lista de equipamentos necessários destacando aqueles cuja aquisição se faz necessária. Abstract The present paper aims at offering a basic project for installation of WAC laboratory at CEFET-MG which is able to evauate heating and cooling systems with limit capacity of 4 kW and IO kW, respectively. In order to accomplish the task, a study on similar laboratories in grazil and in other countries was carried out, and afterwards listing equipment available at CEFET-MG.

Based on he collected data, air ducts and water pipes were dimensioned according to requirements of ABNT NBR5401. Finally it was elaborated drawings of the simulation arear pipes, ducts and layout, as well as a list of equipment necessary highlighting the most important ones to be acquired. 4 Lista de símbolos de Diâmetro equivalente (m) Altura do duto (m) Largura do duto [ml Perda de carga em dutos com curva de 900 [ Pa] Perda de carga em dutos com curva de 1800 [ Pa b p 90a p 0 180 p RETO Perda de carga em dutos retos [ pa ] Qar C Vazão de ar [m3/s] Coeficiente de equivalência para dutos

Perda de carga em dutos em Te Pa Perda de carga em dutos em forma de cotovelo [ Pa rea em dutos retos nos PAGF P co P DRR PSR Ptub Lista de Anexos ANEXO 1 — Diagrama dos acessórios e dutos de ar ANEXO 2 – Planta Baixa HVAC-LAB ANEXO 3 – corte AA ANEXO 4 – corte BB ANEXO 5 – corte CC ANEXO 6 – Isométrico dos Dutos de Ar ANEXO 7 — Legenda dos Dutos de Ar ANEXO 8 – Fluxograma do Circuito de Água ANEXO g – Isométrico da Tubulação de Água ANEXO 10 – Isométrico do circuito de água quente ANEXO 11 Isométricos do Circuito de água fria ANEXO 12 – Detalhes das System.. ?? • • • Conexões Típicas para dutos Lista de figuras Figura 1 – Consumo Anual de Energia Elétrica . IO Figura 2- Esquema do Laboratório de Ar-Condicionado do Centro de Energia Solar da Florida Fonte: Centro de Energia Solar da Flórida . 15 Figura 3- Large Unitary 16 Figura 4 – Bancada Siemens modelo Cussons Air Conditioning Unit P5698 . 18 Figura 5 – Esquema da bancada Cussons Air Conditioning Unit . 18 Figura 6 – Vista interna mostrando unidade de resfriamento e reaquecimento mostrando. . 20 Figura 7 – Diagrama perda de carea por metro PAGF 3 8 . 6 Figura 10 – Valores de K para 28 bifurcações. . 7 Lista de tabelas Tabela I Lista de Equipamentos disponíveis no CEFET- serem adquiridos equivalente 40 MG. de projeto 21 Tabela 2 – Lista de equipamentos a 22 abela 3- Dados 31 Tabela 4 – Dados para os cálculos do Comprimento equivalente para o Isométrico 2. 32 Tabela 5 – Dados para os cálculos do Comprimento equivalente para o Isométrico p 13) . „ 32 Tabela 6 – Velocidade econômica (Silva, 2008, 33 Tabela 7- Comprimento Equivalente em metros para Bocais e Válvulas 34 Tabela 8 – Equivalência da Perda de Carga Conexões . 5 Tabela 9- Comprimento em Metros „ 36 Tabela 10 – Cálculo do Comprimento Equivalente 8 SUMÁRIO Organização do onteúdo . 11 CAPÍTULO 1 – REVISÃO 8 12 1. BI 12 1 . 1 – Introdução . . 12 1. 2 – Condicionamento de . 12 1. 3 Avaliação do desempenho de Sistemas de Condicionamento LABORATORIOS HVAC 14 2. 1 – centro de Unit P5698 1 7 2. 3 de ar . 14 CAPÍTULO 2 – CONSTITUIÇÃO DOS Energia Solar da Flórida.. 14 2. 2 – Fornecedores de Equipamentos para Laboratório HVAC….. Industry . 16 2. 2. 1 – Intertek . . 16 2. 2. 2 -Siemens 17 2. 2. 2. – Bancada Cussons Air Condltioning Especificação dos componentes de uma bancada 19 CAPÍTULO 4- de Ar Condicionado DESENVOLVIMENTO 21 4. 1 – Dimensionamentos dos dutos de nsuflamento . 23 4. 2 – Dimensionamentos dos dutos de retorno . 29 4. 3 – Dimensionamentos da tubulação . 30 43. 1 – Trecho de referência. 4. 3. 2 – Cálculo do diâmetro da tubulação.. PAGF s 8 31 4. 3. 2 – Cálculo do diâmetro da tubulação…. 32 4. 3. 3 – Cálculo da Altura Manométrica Total. 34 4. 3. 4 – Segundo Cálculo do dlâmetro da FUTURAS 41 5. 1 – conclusao. Altura Manométrica Total. 9 4. 3. 5 – Cálculo da 40 4. 4 – Lista dos desenhos/ projetos básicos do Laboratório de *VAC CEFET-MG 41 CAPITULO 5 – CONCLUSÃO ETAPAS . 41 5. 2 – Etapas futuras . 42 Bibliografia 43 9 INTRODUÇAO Entre os mais importantes assuntos discutidos pelos governos dos países desenvolvidos e em desenvolvimento está o fornecmento de energia, devido à atual conjuntura mundial com a volatilidade exacerbada dos preços internacionais dos combustíveis fósseis. Além disso, cobrança interna e externa para que os países adotem políticas que não agridam o meio ambiente. AZEVEDO; 2006) O Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS – entidade de direito privado, sem fins lucrativos, criada em 26 de agosto de 1998, responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão e energia elétrica no Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional d PAGF 98 elétrica no Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), aponta para um crescimento da demanda de energia da ordem de 20. 00MW médio por ano, como mostra o gráfico da Figura 1 CONSUMO ANULA (MW médi0) SISTEMA INTEGRADO NACIONAL 680000 640000 CONSUMO ANUAL (MW médi0) 600000 560000 520000 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Figura 1 – Consumo Anual de Energia Elétrica Fonte http://www. ons. org. br/historico Investimento na geração e distribuição de energia era a ação natural que se fazia até o fim do século passado. Entretanto esta ação tem se mostrado insuficiente frente à demanda que se apresenta, não só no Brasil como no mundo.

A constatação de que as fontes de energia são finitas tem direcionado as pesquisas no sentido de racionalizar o consumo de energia. IO pesquisas desenvolvimentos têm PAGF 7 98 fundamentação teórica. No Capítulo 2, mostra uma revisão bibliográfica, abordando as normas de projeto; são apresentados dois laboratórios de AVAC e duas bancadas de ar condicionado ré-fabricadas. No capítulo 3 é apresentada a proposta de trabalho, contendo os equipamentos disponíveis e a configuração escolhida para o laboratório de HVAC do CEFET-MG.

O captulo 4 destina-se às informações referentes ao desenvolvimento prático do trabalho, como o cálculo das perdas de cargas referente ao escoamento dos fluídos de trabalho (ar e água) nos dutos e tubulações para dimensionamento das mesmas e verificações das capacidades e condições de operação dos equipamentos de condiclonamento. Neste capltulo será apresentado o layout definitivo do laboratório de HVAC do

CEFET-MG, bem como os desenhos básicos para a montagem do mesmo, através de isométricos, desenhos de planta e corte dos equipamentos e suas linhas escoamentos de fluído. Finalmente, no Capítulo 5, são apresentadas as conclusões obtidas e propostas para trabalhos futuros. CAPÍTULO 1 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Introdução Os equipamentos de refrigeração, aquecimento e condicionamento de ar utilizam cerca de 10% de toda a energia consumida no pais (Azeredo, 2006).

Este percentual é constituído de 33% da energia elétrica consumida pelo setor residencial e 20% da energia consumida no setor comercial. O nível atual das pesquisas em eficiência energéticas no CEFET-MG requer a instalação de um laboratório ca az de medir a eficiência de aquecimento, de ventilaçã – ionamento de ar. Grandes empresas, ligadas à área de condicionamento de ar, utilizam e desenvolvem equipamentos e layouts de laboratórios de ar- condicionado necessários para a criação de novos produtos bem como para melhorar a eficiência de equipamentos já existentes. . 2 Condicionamento de ar A refrigeração, aquecimento, ventilação ou desinfecção que modifica a condição do ar é comumente chamada de Ar Condicionado u Condicionamento de Ar. O aparelho, sistema, máquina estabilizam a temperatura a umidade do ar dentro de uma área normalmente usando ciclos de refrigeração e de evaporação, independente de mudanças nas condições climáticas externas ou nas cargas de calor interno.

Condicionamento de Ar é utilizado em edifícios residenciais, comerciais, institucionais, incluindo hospitais; em ediffcios industriais para conforto térmico dos trabalhadores e, também, para atender necessidades dos processos. Além de edificios, ar condicionado pode ser utilizado em vários tipos de transportes, tais como automóveis e outros eículos terrestres, trens, navios, aviões e naves espaciais. 12 Em hospital, notadamente na sala de cirurgia, o ar é filtrado em níveis elevados para reduzir o risco de infecção. A umidade é controlada para limitar a desidratação do paciente.

Embora as temperaturas se situem, geralmente, na faixa de conforto, alguns procedimentos especializados, como nas cirurgias de coração aberto, requerem baixas temperaturas entorno de18 0 C, já nos berçários e outras instalações para neonatos, as temperaturas requeridas são da ordem de 28 e C. Em ambos os casos, conforto aplicações em processos o objetivo pode ser não apenas controle da temperatura, mas também o c em processos o objetivo pode ser não apenas controle da temperatura, mas também o controle da umidade, da qualidade do ar e da circulação de ar a partir de um espaço para outro espaço.

No âmbito da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT – existe um projeto de norma finalizado em Fevereiro de 2008 que visa regulamentar Instalações de Ar Condicionado, Sistemas Centrais e Unitários. Este Projeto Norma tem como objetivo estabelecer parâmetros básicos e os requisitos mínimos e projeto para sistemas de ar condicionado centrais e unitários; para as instalações de ar condicionado especiais que são regidas por normas próprias, tais com salas limpas, laboratórios, centros cirúrgicos, processos industriais e outras, apenas nos dispositivos que não conflitem com a norma especifica.

Conforme a terminologia deste Projeto de Norma os equipamentos destinados ao condicionamento de ar podem ser: 1 Compacto ou Self Contained Constituído de uma unidade de tratamento de ar com serpentinas de resfriamento através de expansão direta, conjugada a uma unidade condensadora, resfriada a ar u a água, incorporada ao gabinete da unidade. 2.

Unidade de Tratamento de Ar Unidade montada em gabinete ou composta no local em arcabouço de alvenaria, comportando todos ou parte dos elementos necessários para a realização do processo de condicionamento do ar, tais como: ventiladores, filtros de ar, serpentinas de resfriamento e desumidificação por expansão direta ou com água gelada, e dispositivos de aquecimento e umidificação que podem utilizar calor proveniente de central calorífera ou gerada pela própria Unidade de Tratamento de Ar. Estes equipamentos são comumente chamados de AVAC ac