Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
INTRODUÇÃO:
Forma Geral dos Relatórios
É muito desejável que seja um caderno grande
(formato A4) pautada com folhas enumeradas ou com
folhas enumeradas e quadriculadas, do tipo contabilidade,
de capa dura preta, brochura.
Chamaremos de Caderno de Laboratório,
individual.
No verso deste caderno você pode fazer o
rascunho a lápis. Na parte enumerada fará o relatório com
a seguinte estruturação:
No mínimo, para cada experimento o Caderno
de Laboratório deve sempre conter:
1. Título do experimento data de realização e
colaboradores. Nome do autor.
2. Objetivos do experimento;
3. Roteiro dos procedimentos experimentais;
4. Esquema do aparato utilizado;
5. Descrição dos principais instrumentos;
6. Dados medidos;
7. Cálculos;
8. Gráficos;
9. Resultados e conclusões.
O formato de apresentação destes 9 itens não é
rígido. O mais indicado é usar um formato seqüencial,
anotando-se à medida que o experimento evolui.
Referências:
1. G.L. Squires, "Practical Physics" (Cambridge
University Press, 1991), capítulo 10, pp. 139-146; e D.W.
Preston, "Experiments in Physics" (John Wiley & Sons,
1985), pp. 2-3.
2. C. H. de Brito Cruz, H. L. Fragnito, Guia para Física
Experimental Caderno de Laboratório, Gráficos e Erros,
Instituto de Física, Unicamp, IFGW1997.
3. D.W. Preston, "Experiments in Physics" (John
Wiley & Sons, 1985), pp. 21-32; G.L.
4. C.E. Hennies, W.O.N. Guimarães e J.A.
Roversi, "Problemas Experimentais em Física" 3ª edição,
(Editora da Unicamp, 1989), capítulo V, pp.168-187.
Relatório IV – 20 Bimestre
Disciplina: Física 2
Título: Refrigeração
1. Teoria: Ciclo de Refrigeração e Gases
Refrigerantes
Fluidos Refrigerantes
O Freon pode ser definido como diversos tipos
de gases a base clorofluorcarbonos. Estes são conhecidos
como CFCs. É marca registrada da empresa norte
americana Du Pont, apontada por muitos como a principal
causadora de danos atmosféricos, danos à saúde da
humanidade e danos contra os seres vivos e portanto
contra o Planeta Terra nas últimas décadas. O Freon ainda
é utilizado comercialmente pela indústria de
refrigeradores, eletrônica, mecânica entre outras.
 Histórico do Freon
Entre os anos 1800 até 1929 os gases utilizados
para fins de refrigeração eram tóxicos. Estes eram: a
amônia (NH3), cloreto de metil (CH3Cl), e dióxido de
enxofre (SO2).
No século XX, na década de 1920, ocorreram
muitos acidentes fatais em função de vazamento de
cloreto de metil em refrigeradores industriais e até mesmo
residenciais.
Muitas
empresas
e
proprietários
de
equipamentos de refrigeração começaram a deixar seus
refrigeradores ao ar livre para prevenir possíveis
vazamentos.
Devido aos grandes prejuízos e processos
judiciais contra as indústrias de refrigeração, estas
iniciaram um esforço conjunto para resolver o problema.
 Os descobridores
Em 1926, Thomas Midgley, Jr. E Charles
Franklin Kettering inventaram uma combinação de gases
que foi chamada de Freon. Os CFCs são um grupo de
alifático de combinações orgânicas que contêm o carbono,
flúor, e, em muitos casos, outros halógenos
(especialmente cloro) e hidrogênio. São incolores,
inodoros, não inflamáveis, não são corrosivos ou líquidos.
Thomas Midgley foi escolhido por Charles Franklin
Kettering para dirigir a pesquisa dos CFCs. A empresa
Frigidaire obteve a primeira patente para a fórmula para
gases de refrigeração no dia 31 de dezembro de 1928.
 A união das empresas
Em 1930 a General Motors e a DuPont formaram
a Kinetic Chemical Company para produzir o Freon. Em
1935 a Frigidaire e seus concorrentes já tinham
comercializado em torno de 8 milhões de refrigeradores
novos nos Estados Unidos. Em 1932, a Carrier
Engineering Corporation usou o Freon na primeira
unidade de ar condicionado. Fabricado pela empresa
DuPont durante anos os CFCs foram usados e liberados
livremente na atmosfera sem conhecimento dos danos que
estavam causando para a humanidade e para o Planeta
Terra, pois eram gases considerados seguros e estáveis.
O
clorofluorcarbonetos
ou
Clorofluorcarbono(CFC)
são
um
grupo
de
hidrocarbonetos halogenados usados em aerosóis, gases
para refrigeradores, solventes e extintores de incêndio.
1
1
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
São derivados dos hidrocarbonetos saturados
obtidos mediante a substituicão de átomos de hidrogênio
por átomos de cloro e flúor.
Exemplos de CFC são:
CFCl3 (CFC-11)
CF2Cl2 (CFC-12)
C2F3Cl3 (CFC-113)
C2F4Cl2(CFC-114)
C2F5Cl (CFC-115)
 Camada de ozônio
Quando começou a ser ultilizado, o freon, o mais
conhecido CFC, parecia a solução perfeita aos problemas
da refrigeração, por não se dividir e não causar danos ao
seres vivos, muito melhor que o produto anteriormente
ultilizado, a amônia. Porém, atualmente descobriu-se que
os CFCs sofrem fotólise quando submetidos à radiação
UV, ultravioleta, dividindo-se na altura da camada de
ozônio onde a presença desse raios são constantes:
F
Cl
|
Luz U.V.
|
Cl - C - Cl ---------> Cl - C. .Cl
|
|
Cl
Cl
O Radical Livre Cloro que se forma, logo reage com o
Ozônio, o decompondo em O 2 (Oxigênio Gasoso) e OCl
(Monóxido de Cloro):
Cl + O3 -> O2 + OCl
O OCl então pode reagir com outra molécula de O3,
formando duas moléculas de O2 e deixando o Radical
Livre Cl pronto para repetir o ciclo reacional:
OCl + O3 -> 2 O2 + Cl
Em Resumo: Cl + Luz
2 O3 ----------> 3 O2
O Ciclo prossegue até que o cloro se ligue a uma
substância diferente de O3 que forme uma substância
resistente à fotólise ou uma substância mais densa (que
leve o Cl da camada de ozônio para uma mais baixa):
(O2). Esse fenômeno causa a destruição na camada de
ozônio, o que aumenta a entrada de raios UV na
atmosfera causando grandes problemas como o câncer de
pele, catarata, diminuição do fitoplâncton e redução das
colheitas.
 Protocolo de Montreal
A restauração da camada de ozônio ocorre
naturalmente, porém de forma lenta, e o ritmo da
destruição atual não permite a plena restauração. O
Protocolo de Montreal foi firmado pela maioria dos países
do mundo com o objetivo de, aos poucos, extinguir a
produção destas substâncias, através da substituição por
outras menos nocivas.
 Alternativas
Existem atualmente vários projetos para diminuir
a ultilização dos CFCs, mas eles têm sido dificultados
pelo seu uso principalmente na refrigeração. Uma das
alternativas tem sido os Hidroclorofluorcarbonetos
(HCFC), haloalcanos em que nem todos os hidrogênios
foram substituidos por cloro ou fluor. Seu impacto
ambiental tem sido avaliado como sendo de apenas 10%
do
dos
CFC.
Outra
alternativa
são
os
Hidrofluorcarbonetos (HFC) que não contém cloro e são
ainda menos prejudiciais ao meio ambiente.
Ciclo de Refrigeração
 Conceitos:
Ciclo realizado no sentido oposto ao de um
motor.(Absorção de calor a uma temperatura baixa),
rejeição de uma quantidade de calor maior a uma
temperatura mais elevada e por fim realização de uma
quantidade líquida de trabalho sobre o sistema. Esse
dispositivo que executa esse ciclo recebe o nome de
refrigerador e o sistema que está sendo submetido ao
ciclo chama-se refrigerante.
A figura 1 ilustra o ciclo de refrigeração
básico e as figuras 2 (a) e (b) o esquema de um
refrigerador.
Figura 1 - Ciclo de refrigeração:
2
Figura 2 – (a)
(b)
Várias empresas usam na construção de
frigoríficos práticos desde -900 C até 12 K. A companhia
Philips da Holanda tem ocupado o primeiro lugar no
projeto de instalações industriais. Outras na área: North
American Philips, Hughes Aircraft e Malaker
Laboratories.
 Gases utilizados:
CCl2F2 (vaporiza-se –6,70C, 2.46
Kpa) (Cloro flúor Carbono) (Freon 12).
Amônia e dióxido de enxofre (NH4)
No condensador, a substância refrigerante se
encontra a uma pressão elevada e a uma temperatura tão
baixa quanto seja possível obter com ar ou com água de
2
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
resfriamento.
Quando
um
fluido
atravessa
adiabaticamente uma abertura estreita, (válvula agulha),
desde uma região de pressão alta constante a uma região
de pressão baixa, ele experimenta um processo de
estrangulação, ou expansão Joule-Thomson, ou JouleKelvin, produzindo sempre esfriamento e vaporização
parcial. No evaporador, o fluido vaporiza-se
completamente o calor de vaporização é fornecido pelos
materiais a serem refrigerados. O vapor é então
comprimido adiabaticamente, aumentando com isso sua
temperatura. No condensador, o vapor é resfriado até que
se condense e fique completamente liquefeito.
O ciclo de refrigeração básico:
Consiste de 2 adiabáticas e 2 isobáricas.
Figura 3 – Diagrama PV de um ciclo básico de
refrigeração.
QH
TH
QC
TC
Processo / Estado (PiViTi)
b
c
Processo de estrangulação (queda de temperatura e
pressão)
c
d Vaporização isobárica e isotérmica, na qual é
absorvido pelo refrigerante o calor QC à temperatura
TC, refrigerando com isso as substâncias do
reservatório frio.
d a Compressão adiabática do vapor até uma
temperatura superior à temperatura TH do
condensador.
a b Esfriamento isobárico e condensação a TH
Etapa
W
U
Q
CV (TC TH ) CV (TC TH )
0
b c
Pc(Vd – Vc)
QC
c d
C
(
T
T
)
0
CV (TH TC )
d a
V
C
H
Pa(Vb – Va)
QH
a b
Resumindo, a refrigeração consiste na
manutenção de um sistema de temperatura inferior ao do
meio ambiente.
Considerando que a tendência natural do calor e
passar do corpo quente para o corpo frio, para se manter
um sistema refrigerado, é necessário criar-se um fluxo de
calor em sentido contrario, o que exige, de acordo com o
segundo principio do termo dinâmico, dispêndio de
energia. Essa energia pode ser mecânica, calorífica ou
mesmo elétrica.
A quantidade de calor a ser retirado do sistema a
ser refrigerado, na unidade de tempo, recebe o nome de
potencia frigorífica ou carga térmica de refrigeração a
qual e medida em frigorias por hora (fg/h).
Teoricamente qualquer fenômeno físico ou
químico de naturezas endotérmicas pode ser aproveitado
para produção do frio. Entre os processos endotérmicos
usados na refrigeração ,podemos citar a refrigeração
mecânica por meio de vapores.
Entre as principais aplicações podemos citar:
Indústria de alimentos; fabricação de gelo;indústria
da construção; a metalurgia; indústria química; o
condicionamento do ar para a indústria; o
condicionamento do ar para o conforto; a medicina; a
pesquisa; etc.
O processo de refrigeração mecânica por meio de
vapores consiste na produção continua do liquido
frigorífico, o qual, por vaporização, fornece a desejada
retirada de calor do meio a resfriar e o processo mais
adotado atualmente, tanto na técnica da refrigeração
industrial como do conforto.
Para se conseguir a vaporização de um líquido, é
necessária que a tensão de seu vapor (função da
temperatura), seja superior a pressão a que está submetido
o fluido em vaporização assim, quanto mais baixa for a
pressão, mais baixa poderá ser a temperatura conseguida
no meio a refrigerar.
Por outro lado, para que vaporização seja
continua, o fluido vaporizado deve ser novamente
condensado , isso se consegue , fazendo-se a vaporização
em recinto fechado (evaporador), condensando-se
novamente. Assim o líquido obtido na condensação, pode
ser colocado novamente à pressão de vaporização com
sua temperatura compatível de refrigeração através das
válvulas de expansão, desta forma voltando-se a ser
vaporizado.
Podemos então concluir, que uma instalação de
refrigeração mecânica por meio de um vapor nada mais é
do que um conjunto de elementos ligados em circuito
fechado, destinado a liquefazer o fluído refrigerante e
possibilitar a sua vaporização contínua em condições de
pressão adequadas.
Desta forma em uma instalação de refrigeração
mecânica por meio de vapores devera dispor
essencialmente dos seguintes elementos.
A. Compressor
B. Condensador
C. Evaporador
D. Válvula de expansão
Uma instalação de refrigeração pode também
funcionar como uma fonte de calor e para isso
conseguimos da seguinte forma, normalmente invertendose o ciclo de funcionamento da instalação , obrigando-se
o evaporador a funcionar como condensador e vise-versa ,
diz-se que a maquina frigorífica produz frio no ciclo
direto e calor no ciclo reverso.
Esta inversão de ciclo de refrigeração e utilizada
em pequenas instalações de condicionamento de ar, e suas
inversões de ciclos são obtidas por meio de válvulas de
quatro vias comandadas eletricamente chamadas eletro
válvulas.
 Fluídos Refrigerantes - Detalhes
Fluídos refrigerantes como vulgarmente são
chamados, são as substancias empregadas como veículos
térmicos na realização dos ciclos de refrigeração.
3
3
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
Atualmente, os mais usados são;
A amônia (NH3), para as grandes instalações
industriais;
 O freon 12 (dicloro difluormetano), nos
refrigeradores domésticos e comerciais, pequenas
instalações de refrigeração industrial, nas grandes
instalações de ar condicionado que utilizam
compressores alternativos.
 O freon 22 (monocloro difluormetano), em
compressores alternativos nas instalações de
refrigeração industrial de pequeno porte e com
temperaturas medias , nos condicionadores de ar de
janela , condicionadores de ar tipo compacto e
mesmo em instalações de ar condicionado de grande
porte ;
 O freon 114 (dicloro tetrafluormetano), nas pequenas
instalações que adotam compressores rotativos;
 O freon 11 (tricloro monofluormetano), e o freon 113
(tricloro trifluormetano), nas grandes instalações de
ar condicionado que adotam compressores
centrífugos.
Os fluidos frigorígenos são escolhidos atendendo as
seguintes considerações;
a) Bom rendimento na produção do frio;
b) Pressão de condensação não muito elevada, nem
pressão de vaporização abaixo da pressão
atmosférica, para as temperaturas de funcionamento a
que se destina.
c) Terem um volume a deslocar compatível com o tipo
de compressor adotado;
d) Serem quimicamente inerte , ininflamável e atóxico;
e) Possibilitarem sua identificação em caso de fugas;
f) Serem de baixo custo.

 Elementos da instalação de refrigeração
 Condensadores
Os condensadores das instalações de refrigeração têm
por finalidade esfriar e condensar o fluído proveniente da
compressão, rejeitando o seu calor para o meio externo.
Os condensadores podem transferir o seu calor, para
o ar, para a água, ou mesmo para o ar em contato com a
água.
Os condensadores de ar são geralmente serpentinas
aletadas, por onde circulas o ar, naturalmente
(refrigeradores domésticos )ou forcados por meio de um
ventilador.a elevação da temperatura do ar e da ordem de
10 a 15ºC atingindo a temperatura de condensação , para
uma temperatura ambiente de 30 a 35ºC, valores da
ordem de 45 a 55ºC .essa temperatura relativamente
elevada , reduz o rendimento da instalação , razão pela
qual a condensação a ar é usada só em pequenas
instalações .
O condensador recebe vapor superaquecido do
compressor. O vapor resfria ate a temperatura de
saturação corresponde e condensa. Na falta de outra
indicação pode-se considerar titulo zero, na saída do
condensador, mas é comum o liquido saturado se resfriar
um pouco, saindo um liquido ligeiramente sub-resfriado.
Embora possa ser sensível a queda de pressão devido a
perda de carga, em geral se considera o condensador
trabalhando em pressão constante, em temperatura maior
que a da fonte quente para que o fluido possa ceder
Q S .
4
 Compressores
Os compressores adotados na compressão mecânica
por meio de vapores podem ser tanto alternativos como
rotativos. Os alternativos são geralmente de êmbolo
embora sejam adotados também para pequenas unidades
os compressores de membranas (tipo eletromagnético).
Entre os rotativos volumétricos são usuais os
compressores de palheta ou de engrenagens e,
excepcionalmente, os de pendulo, enquanto que, entre os
turbo compressores, são adotados em refrigeração
normalmente os compressores centrífugos de 1 a 8
estágios .
A escolha do tipo de compressor depende
essencialmente das temperaturas T f temperatura de
vaporização (fonte fria) e T q temperatura de condensação
(fonte quente) escolhidas.
Para a produção do frio, T f é escolhida para a
finalidade a que se destina ófrio, enquanto Tq deve ser
superior à temperatura do meio para o qual se pretende
transferir calor.
Para a produção do calor, T q é escolhida para a
finalidade a que se destina ó calor (geralmente 30 a 40ºC),
enquanto Tf deve ser inferior à temperatura do meio do
qual se pretende retirar calor. (Observação: no inverno,
esse valor pode ser bastante baixo). Há um aumento da
pressão do vapor. Com o aumento da pressão, a
temperatura do vapor aumenta. O compressor consome
W C .
4
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
 Filtro e Válvula de Expansão
Avaliando
termodinamicamente
o
podemos obter algumas relações interessantes:
1- potência
de
compressão
N
 .(h1
m
C
2- Calor
 .(h3
m
3- Calor
no
condensador
-
evaporador
-
h2 a )
absorvido

Q
B
–
h2a )
rejeitado
Q a
ciclo,
no
 .(h1 h4 )
C m
( C também é chamada Capacidade Frigorífica, medida
geralmente em Toneladas de Refrigeração: 1TR = 3516,8
W = 12000 BTU/h , que é a taxa de refrigeração
necessária para se produzir 1 tonelada de gelo em 1 dia )
5
A válvula de expansão recebe líquido, saturado
ou ligeiramente sub-resfriado.
Ao passar pelo
estrangulamento, ocorre uma queda de pressão (perda de
carga) elevada, forçando o líquido a entrar em ebulição,
com conseqüente remoção de calor do meio, para
promover esta evaporação. Este processo é isoentálpico.
Observações:
Grandeza
Pressão
 Evaporadores
Recebe uma mistura de líquido e vapor saturado,
em temperatura menor que a fonte fria, retirando calor
desta. O líquido se vaporiza, removendo calor do meio,
se transformando em vapor saturado (com título 1) ou
levemente superaquecido. A pressão no evaporador é
quase constante, pois em função da circulação do líquido
há uma perda de carga nos dutos. A temperatura também
tende a ser constante, exceto na saída do evaporador,
quando pode haver um pequeno superaquecimento.
Unidade
(SI)
Pascal
Pa = N/m2
Potência
Watt
1W=1J/s
Joule
Energia
1J = 1N.1m
Outras Unidades
1 torr = 133.33Pa
1 bar = 105Pa
1mbar = 102Pa
1atm = 1.013 . 105Pa
1 lb/in2 = 6895 Pa
1btu/h=0.293W
1hp = 746W
1 btu = 1052J = 252cal
1cal = 4.2J
 Entalpia: Grandeza que se relaciona com a
energia interna total de um sistema. Unidade: Joule.
H U PV
 Entropia: A variação de entropia de um sistema
numa mudança de estado é uma grandeza definida por:
T2
S1
2
dQ
T
T1
S2 S1
Unidade: Joule/Kelvin (J/K).
 Coeficiente de performance do refrigerador
de Carnot (Ciclo de Carnot Invertido):
Kp
QC
QH
TC
QC
TH TC
QC
WCiclo
5
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
2. Objetivos:
2.1 Aplicar os conceitos e conclusões da
termodinâmica para compreender o funcionamento de um
sistema de refrigeração.
2.2 Compreender a função de cada um dos
componentes de um sistema de refrigeração, tanto
doméstico quanto de maior porte.
Material Utilizado
 Módulo de Refrigeração.
expansão do líquido refrigerante, foram colocados 3 tipos
de expansão:
a. Expansão em tubo capilar – o mais utilizado e
de menor custo para sistemas de pequeno porte, tal como
refrigeradores residenciais, bebedouros, condicionadores
de ar, etc. Faz uma elevada queda de pressão no líquido,
forçando sua ebulição no evaporador. Não consegue
controlar precisamente a condição de evaporação.
b. Válvula de expansão pressostática (também
chamada expansão automática) – Mantém constante a
pressão de sucção do compressor, e assim tende a manter
constante também a temperatura do evaporador.
6
 Bancada de ensaios de refrigeração
No laboratório, além dos 4 equipamentos básicos citados,
há outros que permitem um funcionamento mais eficiente
do sistema. E outros para uma avaliação comparativa
com sistemas mais sofisticados de refrigeração, ou com
aplicações específicas.

Filtro – Durante a montagem do
sistema, todo o ar e umidade do sistema devem ser
removidos. O processo usual é a evacuação através de
uma bomba de vácuo de capacidade elevada.
Recomenda-se valores de no mínimo 0,05 mbar. Mesmo
assim, sempre há uma certa umidade nas linhas que não
se consegue remover. Se esta umidade atingir a válvula
de expansão, poderá entupi-la em função do seu
congelamento, Para isto, há um filtro que, durante o
funcionamento do sistema, irá remover esta umidade
através de uma substância higroscópica, até a sua
remoção. É aceitável um pequeno grau de umidade,
principalmente em grandes equipamentos, desde que não
interfira com o funcionamento do equipamento.
Há
também substâncias que irão remover compostos ácidos
resultantes da degradação do óleo do compressor. Além
disto, há um filtro para segurar partículas finas, tais como
resíduos sólidos soltos nas linhas durante a montagem do
sistema.
 Visores de líquido – Há 4 visores em locais
estratégicos. Permite ao aluno visualizar o vapor após o
compressor, o líquido após o condensador, o líquido em
ebulição após as válvulas de expansão e o vapor após o
evaporador. É comum e normal visualizarmos um pouco
de óleo do compressor junto do líquido refrigerante, pois
sempre ocorre arraste durante o processo de compressão.
 Válvulas de expansão - Para permitir ao
aluno ensaiar com os métodos mais utilizados para
c.Válvula de expansão termostática – é a mais
eficiente, pois mantém o evaporador cheio de líquido,
melhorando muito a troca térmica do líquido em ebulição
com a tubulação do evaporador. Caso a vazão de líquido
esteja acima da necessária, parte do refrigerante ainda
líquido irá em direção ao compressor, esfriando a linha.
Para evitar este inconveniente, há um bulbo que faz a
realimentação na válvula, fechando-a para evitar perdas
de energia e danos no compressor. Ao fechar a válvula, o
líquido excedente evapora, e logo a temperatura do bulbo
irá subir, reabrindo a válvula. Este processo é contínuo e
automático.

Sensores de temperatura e pressão – para permitir
uma leitura rápida e precisa nos 4 pontos principais
do ciclo de refrigeração.
Cuidado!!! Como a compressão do vapor faz
aumentar a sua temperatura, os dutos de saída são
isolados. Como o sensor também é sensível à
vibração, foi colocado a uma certa distância do
compressor.
O fluido refrigerante utilizado no sistema é o R-134a
(Número ASHRAE), pois está presente na maioria dos
sistemas de pequeno porte.
Este refrigerante possui
diversas denominações, dependendo do fabricante: SUVA
134a, KLEA 134a, HFC 134a, VT1505, FORANE 134a,
RECLIN 134a, etc. e possui a seguinte fórmula química:
CH2F-CF3.
Há vários outros tipos de gases refrigerantes de
diversos fabricantes diferentes, com suas respectivas
denominações, como pode ser visto abaixo:
6
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
Arcton -Imperial Chemicals; Forane -Elf Atochem Freon, Suva;Du Pont; Frigen, Reclin – Hoechst Genetron;
Allied Signal Halon; ASP International Isceon RhonePoulenc Isotron Pennsylvania Salt Kaltron; Joh. A.
Benckiser; Ucon Union Carbide
Procedimento Experimental
 Ligar módulo de refrigeração.
 Estabilização:Logo após ligar o sistema, e antes
de efetuar alguma medição, os alunos devem observar que
leva um certo tempo até que as temperaturas entrem em
equilíbrio. Enquanto isto, devem identificar os vários
elementos que compõe o sistema, relembrando sua
finalidade.
As pressões são mostradas de 2 formas diferentes:
1- Manômetros – 1 para alta pressão (descarga do
compressor) e 1 para baixa pressão (sucção do
compressor). Todos referenciados à pressão atmosférica
local.
2- Transmissor de pressão absoluta – 1 para alta
pressão (descarga do compressor) e 1 para baixa pressão
(sucção do compressor). Referenciados à pressão zero
absoulta. As indicações no painel são em bar absoluto
(bara).
As temperaturas são mostradas para os seguintes
pontos:
1- Entrada do evaporador: T1
2- Saída do evaporador: T2
3- Entrada do condensador: T3
4- Saída do condensador: T4
Além da Temperatura ambiente:Tamb

Observar as temperaturas indicadas, as
pressões do gás refrigerante em cada instante de tempo.

Verifique em que parte do módulo ocorre a
condensação e em qual parte ocorre a evaporação do gás
refrigerante. Anote as temperaturas.

Efetuar as medições de temperatura e pressão
para avaliar os diferentes tipos de expansão:
a- Expansão com tubo capilar.
b- Expansão com válvula pressostática
c- Expansão com válvula termostática
Esperar até que o sistema entre em equilíbrio
para cada uma das expansões, antes de realizar as
medições.
i
T1
(K)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
T1
(0C)
T2
(0C)
T3
(0C)
T4
(0C)
T3
(K)
T4
(K)
(
)
(
)
7
Ti
i 1
T

N
Devio padrão populacional:
N
2
Ti T
i 1
T

N
Erro associado à média:
T
T
N

Apresentação do resultado com 2 algarismos
significativos para o erro associado à média:
T T
T

Gráficos: (T1 , P), (T1 , P), (T3 , P), (T4 , P) e
regressões lineares.
y
P
B x A
BT A
 Faça a regressão linear utilizando o modo reg de
regressão nas calculadoras, obtendo assim os parâmetros
A(coeficiente linear) , B(coeficiente angular) e coeficiente
de correlação r.
N
N
N
yi
i 1
a
x
xi
i 1
N
N
N
yi
xi
i 1
i 1
x
xi
i 1
i 1
n
n
xi yi
i 1
i 1
2
xi
i 1
2
n
xi
i 1
n
xi2
2
N
2
i
N
n
xi yi
i 1
N
r2
i 1
2
N
2
i
N
b
xi
i 1
N
i 1
N
xi yi
xi2
)
(
N
N
P
P
)
Análise dos dados Experimentais obtidos
 Média:
i 1
P
P
(
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Dados Experimentais obtidos
i
T2
(K)
yi / n
i 1
n
i 1
2
n
yi2
/n
yi
/n
i 1
7
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
(T, P)
A
B
r
(coeficiente
linear)
(Coeficiente
angular)
(correlação)

Conclusões
O grupo deve fazer e apresentar no relatório uma
análise crítica e sucinta do ensaio:
 O que ocorreu
 dificuldades encontradas
 confiabilidade dos valores medidos e calculados
 deficiências
do
equipamento
e
nos
procedimentos
 etc.


Apêndice:
Modo Estatístico das calculadoras.

Casio fx-82MS
Shift 2
2=
Shift 2
3=
A
Dá o coeficiente
angular B
Dá a correlação r
Série HP
 Recursos estatísticos:
Σx, Σx2, Σy, Σy2, Σxy
Desvio padrão de amostra, média
8
Desvio padrão de população
Regressão linear
Combinações, permutações
Média ponderada
Editar, gravar, nomear, listar
Ajuste de curva ( LIN, LOG, EXP, POW )
Plotagem de dados estatísticos
Testes de hipóteses
Intervalos de confiança
Comando
Função
Entra no modo estatístico
Single-var
Edit
population
sample
chk
Entra no modo de edição.
Escolha a coluna que
inserirá os dados
Dpp
Dpa
Marque para mostrar o
valor
Entra no modo de ajuste de
curvas
Fit data
Edit
Comando
on
Mode 2
Shift CLR 1 =
Dado 1 M+
Shift 2
Shift 2 1 =
Shift 2 2 =
Shift 2 3 =
Shift CLR 3 =
Mode 3
x1,y1 M+
Exemplo:
1.879EXP(-)5,2.456EXP4 M+
Shift 2 1 =
Shift 2 2 =
Shift 2 3 =
Shift 2 1 =
Shift 2 2 =
Shift 2 3 =
Shift 2
1=
Função
Liga
Entra no modo sd
(statistical data)
Limpa memórias
Inseri dado 1
Entra no s-var
Dá a média
Dá o DPP
Dá o DPA
Limpa tudo
Entra no modo reg 1
(regressão linear)
Inseri ponto (x1,y1)
Insere o ponto
(1.879.10-5, 2.46.104)
Dá a média de y
Dá o DPP de y
Dá o DPA de y
Dá a média de x
Dá o DPP de x
Dá o DPA de x
Dá o coeficiente linear
Insira os dados (x,y) nas
colunas 1 e 2, por exemplo
Valeu,
carinha ?
Referências:
1.
STOECKER, W. F. e JONES, J. W.,
"Refrigeração e Ar Condicionado", McGraw-Hill, 1985.
2.
COSTA, E. C., "Refrigeração", Editora Edgard
Blücher Ltda, 1982.
3.
GOSNEY,
W.
B.,
"Principles
of
Refrigeration", Cambridge University Press, 1982.
4.
STOECKER, W. F. e JABARDO, J. M. S.,
"Refrigeração Industrial", Editora Edgard Blücher Ltda,
2001.
5.
ANELLI, G., Manual Prático do Mecânico e do
Técnico de Refrigeração.
8
Roteiro de Relatório – Refrigeração – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
6.
ASRHAE (Americam Society of Heating,
Refrigerating and Air-Conditioning), "Fundamentals
Handbook", 1993.
7.
DOSSAT, R. J., "Princípios de Refrigeração",
Hemus, 1980.
8.
CREDER,
H.,
"Instalações
de
Ar
Condicionado", 5a. edição, LTC - Livros Técnicos e
Científicos Editora S. A., 1996.
9
9