MAPA - EMEC - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53_2025

 

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MAPA – REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR

​ 

QUESTÃO

Suponha que você é um engenheiro recém-contratado pela empresa XYZ Soluções Térmicas, especializada em projetos de climatização para edificações residências e comerciais. A empresa que você trabalha foi contratada para desenvolver o projeto de um sistema de ar condicionado de um novo prédio comercial de grande porte, localizado na cidade de São Paulo/SP, com temperaturas que frequentemente ultrapassam os 30 °C ao longo do ano. A edificação contará com cinco pavimentos, incluindo salas comerciais, recepção, sala de reuniões e área de convivência, totalizando uma área construída de 5.000 m².
Além da proposta de conforto térmico, o cliente deseja que o sistema seja energeticamente eficiente e esteja dimensionado corretamente para evitar subdimensionamento ou superdimensionamento do equipamento. Como primeiro passo para a elaboração do projeto, sua tarefa será a de realizar o levantamento dos fatores que influenciam na carga térmica dos ambientes, como, por exemplo:

- Localização geográfica, orientação solar e dados climáticos regionais.
- Transmissão de calor pelas superfícies da envoltória (paredes, janelas, coberturas e pisos).
- Ventilação mecânica de ar externo.
- Carga térmica interna gerada por pessoas, equipamentos e iluminação.
- Ganhos solares através de superfícies envidraçadas.

A carga térmica calculada servirá de base para a escolha dos sistemas de climatização que mais se adeque à edificação proposta (expansão direta, água gelada, VRF, entre outros).

O desafio é realizar a estimativa da carga térmica de pelo menos um ambiente de escritório, apresentado nos itens a seguir, realizar os cálculos necessários para identificar o valor de carga térmica total e indicar um sistema de climatização que seja compatível com os resultados obtidos.
Consultando a planta baixa do local e informações importantes fornecidas pelo cliente, você levantou os seguintes dados:
 
 

MATERIAIS CONSTRUTIVOS
Material construtivo da parede externa	Camada externa de reboco 2,0 cm + tijolo de 6 furos de 12,5 cm + camada interna de reboco 2,0 cm (UTOTAL = 2,4 W/m² °C)
Material construtivo das paredes internas	Dry-wall com 15 cm de espessura + camada interna de ar (UTOTAL = 3,2 W/m² °C)
Janela externa	Vidro claro de 3,0 mm 2,0 x 1,0 m (largura x altura) (UTOTAL = 5,79 W/m² °C; FGCImáx = 702; FCR = 0,32; CS = 1)
Cobertura	Laje de concreto de 20 cm e forro de gesso (UTOTAL = 3,15 W/m² °C)
Porta	Porta de madeira comum 0,90 x 2,10 m (largura x altura) (UTOTAL = 3,2 W/m² °C)
DADOS DO LOCAL
Área do escritório	50,0 m²
Pé-direito (altura)	3,0 m
Local	São Paulo / PR (Temperatura externa média = 32,0 °C)
Ocupação	10 pessoas
Tipo de atividade	Trabalho de escritório (130 W/pessoa)
Equipamentos	10 computadores (145 W/computador)
Iluminação	15 W/m² (FUL = 1,0 ; FSA = 1,0)
Taxa de infiltração / ventilação	Baixa (pode ser considerada nula)
Temperatura dos ambientes adjacentes	28 °C

 

 
A planta baixa do local, pode ser visualizado na imagem a seguir:

A partir da planta baixa é possível observar que somente a parede superior (que possui a janela) faz divisa com o ambiente externo. Todas as outras paredes fazem divisas com ambientes internos.
Para o projeto em questão, a temperatura interna será de 23 °C.

Após avaliar a situação, calcule a carga térmica total, considerando as parcelas de condução de calor pelas paredes (externa e internas) e cobertura, janelas, pessoas, equipamentos e iluminação.
 
Sabendo que os equipamentos de ar condicionado tipo split, comumente encontrados no mercado brasileiro possuem as seguintes capacidades, conforme tabela abaixo, qual capacidade você recomendaria, de acordo com o resultado da carga térmica?

Capacidades

9.000 BTU/h

12.000 BTU/h

18.000 BTU/h

24.000 BTU/h

36.000 BTU/h

 

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1 – Esboce um diagrama PxH para o ciclo proposto. 2 – Calcule a vazão mássica, em kg/s, de fluido refrigerante necessária para atender a carga térmica de projeto. 3 – Calcule a potência requerida pelo compressor, em kW.

 

ATIVIDADE 1 - EMEC - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53_2025

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Olá, alunos!

Podemos afirmar que os sistemas de refrigeração desempenham um papel essencial na engenharia, pois são responsáveis por controlar parâmetros do ar em diversos contextos, sendo fundamentais para uma vasta gama de aplicações em diversas indústrias. Eles são fundamentais em várias áreas da indústria, indo muito além de sua presença cotidiana em equipamentos como ar-condicionado e refrigeradores, e abrangendo aplicações críticas como o controle térmico em ambientes hospitalares e em processos industriais específicos.
Esses sistemas operam com base nos princípios da termodinâmica, que regem a transferência e transformação de energia. Compreender seu funcionamento é fundamental para melhorar a eficiência energética e minimizar os impactos ambientais, principalmente no que se refere ao uso de energia elétrica e à emissão de gases de efeito estufa. Por exemplo, em sistemas de climatização, uma boa eficiência no ciclo termodinâmico pode resultar em menor consumo de energia e maior sustentabilidade.
Além disso, os sistemas de refrigeração são essenciais para a conservação de alimentos, medicamentos e outros produtos sensíveis, mantendo condições ideais de temperatura e umidade. Também são amplamente utilizados em processos industriais que exigem ambientes rigorosamente controlados.

 
Nesta atividade, teremos como objetivo:
 
- Avaliar como as propriedades e funcionamento de um sistema térmico.
- Realizar cálculos e dimensionar a capacidade de funcionamento.
- Verificar a operação e desempenho do sistema.
 

CONTEXTUALIZAÇÃO

 
Como engenheiro responsável pela área de sistemas térmicos, você foi chamado para realização uma avaliação em um edifício corporativo localizado na região central da cidade. O gestor predial relatou que o sistema de climatização em um dos pavimentos, instalado há mais de 18 anos, vem apresentando falhas frequentes, baixo desempenho e um aumento significativo no consumo de energia elétrica. Isso tem gerado reclamações constantes dos usuários devido a baixas condições de conforto térmico dos ocupantes.
Diante da situação, o cliente solicitou uma análise técnica para verificar a viabilidade de realizar um retrofit no sistema atual, substituindo os equipamentos atuais por soluções mais modernas, eficientes e sustentáveis. Durante a visita técnica, você coletou diversas informações junto ao responsável de manutenção, que repassou dados operacionais e históricos de desempenho do sistema.
 
- O sistema opera com fluido refrigerante R-134a.
- O fluido refrigerante é admitido no compressor no estado de vapor superaquecido a -30°C.
- Após a compressão o fluido encontra-se a 0,8 MPa.
- O refrigerante é então resfriado até a condição de líquido saturado.
- Posteriormente, o fluido é expandido até a pressão inicial.
- Você verificou também que a carga térmica no local é de 10,0 kW e que o sistema retira a mesma quantidade de calor do local.
 
Com base nesses dados, seu objetivo é apresentar um diagnóstico detalhado, apontando as principais características do sistema e propondo soluções que garantam maior eficiência energética, conforto ambiental e redução dos custos operacionais.
(Despreze a perda de carga e a transferência de calor nas linhas de conexão entre os elementos do sistema).
 
Diante dessas informações, determine os seguintes parâmetros para o sistema:
 
1 – Esboce um diagrama PxH para o ciclo proposto.
2 – Calcule a vazão mássica, em kg/s, de fluido refrigerante necessária para atender a carga térmica de projeto.
3 – Calcule a potência requerida pelo compressor, em kW.
 
 
Sabendo que atualmente, sistemas mais comuns operam com um COP de aproximadamente 4,0, você avalia que o sistema está operando de maneira adequada ou ainda é possível melhorar o sistema? Justifique sua resposta.

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Esses sistemas operam com base nos princípios da termodinâmica, que regem a transferência e transformação de energia. Compreender seu funcionamento é fundamental para melhorar a eficiência energética e minimizar os impactos ambientais, principalmente no que se refere ao uso de energia elétrica e à emissão de gases de efeito estufa. Por exemplo, em sistemas de climatização, uma boa eficiência no ciclo termodinâmico pode resultar em menor consumo de energia e maior sustentabilidade.
Além disso, os sistemas de refrigeração são essenciais para a conservação de alimentos, medicamentos e outros produtos sensíveis, mantendo condições ideais de temperatura e umidade. Também são amplamente utilizados em processos industriais que exigem ambientes rigorosamente controlados.

 
Nesta atividade, teremos como objetivo:
 
- Avaliar como as propriedades e funcionamento de um sistema térmico.
- Realizar cálculos e dimensionar a capacidade de funcionamento.
- Verificar a operação e desempenho do sistema.
 

CONTEXTUALIZAÇÃO

 
Como engenheiro responsável pela área de sistemas térmicos, você foi chamado para realização uma avaliação em um edifício corporativo localizado na região central da cidade. O gestor predial relatou que o sistema de climatização em um dos pavimentos, instalado há mais de 18 anos, vem apresentando falhas frequentes, baixo desempenho e um aumento significativo no consumo de energia elétrica. Isso tem gerado reclamações constantes dos usuários devido a baixas condições de conforto térmico dos ocupantes.
Diante da situação, o cliente solicitou uma análise técnica para verificar a viabilidade de realizar um retrofit no sistema atual, substituindo os equipamentos atuais por soluções mais modernas, eficientes e sustentáveis. Durante a visita técnica, você coletou diversas informações junto ao responsável de manutenção, que repassou dados operacionais e históricos de desempenho do sistema.
 
- O sistema opera com fluido refrigerante R-134a.
- O fluido refrigerante é admitido no compressor no estado de vapor superaquecido a -30°C.
- Após a compressão o fluido encontra-se a 0,8 MPa.
- O refrigerante é então resfriado até a condição de líquido saturado.
- Posteriormente, o fluido é expandido até a pressão inicial.
- Você verificou também que a carga térmica no local é de 10,0 kW e que o sistema retira a mesma quantidade de calor do local.
 
Com base nesses dados, seu objetivo é apresentar um diagnóstico detalhado, apontando as principais características do sistema e propondo soluções que garantam maior eficiência energética, conforto ambiental e redução dos custos operacionais.
(Despreze a perda de carga e a transferência de calor nas linhas de conexão entre os elementos do sistema).
 
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1 – Esboce um diagrama PxH para o ciclo proposto.
2 – Calcule a vazão mássica, em kg/s, de fluido refrigerante necessária para atender a carga térmica de projeto.
3 – Calcule a potência requerida pelo compressor, em kW.
 
 
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De fato, a lAGen tem uma infinidade de usos possíveis. Ela pode automatizar o processamento de informações e a apresentação de resultados em todas as principais representações simbólicas do pensamento humano.

 

MAPA - PRODUÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO, TECNOLÓGICO E DISRUPÇÃO - 53_2025

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“O lançamento do ChatGPT no final de 2022, como a primeira ferramenta de inteligência artificial generativa (lAGen) de fácil utilização disponibilizada amplamente ao público' e seguida por versões iterativas mais sofisticadas, gerou uma comoção ao redor do mundo e está impulsionando a corrida entre grandes empresas de tecnologia para se posicionarem no campo de desenvolvimento de modelos de lAGen. [...]
De fato, a lAGen tem uma infinidade de usos possíveis. Ela pode automatizar o processamento de informações e a apresentação de resultados em todas as principais representações simbólicas do pensamento humano. Além disso, ela possibilita a entrega de resultados, fornecendo produtos de conhecimento semiacabados. Ao libertar os humanos de algumas categorias de habilidades de pensamento de nível inferior, essa nova geração de ferramentas de lA pode ter implicações profundas para a compreensão da inteligência humana e da aprendizagem”.

Fonte: ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS PARA EDUCAÇÃO, A CIÊNCIA E A CULTURA (UNESCO). Guia para IA generativa na educação e na pesquisa. Paris, 2024, p. 07. Disponível
 
As ferramentas de IA generativa são um exemplo de como o avanço da tecnologia pode influenciar diretamente na produção do conhecimento científico. Diante disso, a partir de uma investigação prática das tecnologias presentes no cotidiano e seus impactos sociais, éticos e ambientais, esse MAPA propõe uma análise crítica entre ciência, tecnologia e sociedade. Para tanto, você deve escolher uma tecnologia amplamente utilizada no cotidiano da área do seu curso e elaborar um texto dissertativo-argumentativo, de 20 a 25 linhas, contendo as seguintes informações:
1. Qual ciência por trás dessa tecnologia (como ela surgiu);
2. Quais os atores sociais envolvidos no seu desenvolvimento e implantação (usuários, desenvolvedores, governos, empresas, etc.);
3. Quais os benefícios sociais, culturais ou econômicos promovidos por ela;
4. Quais os riscos, controvérsias ou desigualdades gerados por essa tecnologia;
5. Como diferentes grupos sociais são afetados (positiva ou negativamente) por essa tecnologia.
6. Faça uma análise crítica sobre o uso e os impactos da tecnologia escolhida na produção do conhecimento científico. 

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De fato, a lAGen tem uma infinidade de usos possíveis. Ela pode automatizar o processamento de informações e a apresentação de resultados em todas as principais representações simbólicas do pensamento humano. Além disso, ela possibilita a entrega de resultados, fornecendo produtos de conhecimento semiacabados. Ao libertar os humanos de algumas categorias de habilidades de pensamento de nível inferior, essa nova geração de ferramentas de lA pode ter implicações profundas para a compreensão da inteligência humana e da aprendizagem”.

Fonte: ORGANIZAÇÃO DAS NAÇÕES UNIDAS PARA EDUCAÇÃO, A CIÊNCIA E A CULTURA (UNESCO). Guia para IA generativa na educação e na pesquisa. Paris, 2024, p. 07. Disponível
 
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2. Quais os atores sociais envolvidos no seu desenvolvimento e implantação (usuários, desenvolvedores, governos, empresas, etc.);
3. Quais os benefícios sociais, culturais ou econômicos promovidos por ela;
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