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SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA - SOCIESC

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SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA - SOCIESC

INSTITUTO SUPERIOR TUPY - IST

EDUARDO ANTUNES ALBERTON

ELTOM JOO DEGLMANNGUILHERME NESPECA

JOO GUILHERME SOARES DA SILVA

LUIZ EDUARDO PAIVA DIAS

THIAGO FIAMONCINI

PROJETO DE DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE

CONDICIONAMENTO DE ARPROFESSOR: MARCOS BARONCINI PROENA

JOINVILLE2011/1

EDUARDO ANTUNES ALBERTON

ELTOM JOO DEGLMANN

GUILHERME NESPECA

JOO GUILHERME SOARES DA SILVA

LUIZ EDUARDO PAIVA DIAS

THIAGO FIAMONCINI

PROJETO DE DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE

CONDICIONAMENTO DE ARTrabalho da disciplina de Instalaes Industriais do Instituto Superior Tupy, como parte da avaliao da primeira parcial do curso de Engenharia Mecnica.

Joinville

2011/1

LISTA DE ILUSTRAES22Figura 1 Ventilador Axial Residencial

22Figura 2 Ventilador Axial do Tnel sob o canal da Mancha

26Figura 3 Exemplos de Dutos

28Figura 4 Planta baixa

29Figura 5 Tanque de reao

30Figura 6 Filtro prensa FP-009 (1); Filtro prensa FP-025 (20)

31Figura 7 Evaporador EV-004 (1); EV-010 (2), EV-011 (3)

32Figura 8 Centrifuga CE-004

43Figura 9 Carta Psicomtrica

56Figura 10 baco de recuperao de presso esttica

59Figura 11 Comprimento Equivalente entre Descargas

LISTA DE TABELAS

12Tabela 1 Propriedades de no-metais

13Tabela 2 Coeficiente de Transmisso de Calor dos Materiais de Construo

13Tabela 3 Acrscimo do Diferencial de Temperatura

15Tabela 4 Calor Liberado pelas Pessoas

16Tabela 5 Ganho de Calor em Watts por HP para Motores Eltricos

18Tabela 6 Infiltrao de Ar Exterior

19Tabela 7 Densidade do Ar

19Tabela 8 Ar Exterior para Ventilao

34Tabela 9 Equipamentos

39Tabela 10 Irradiao Solar

44Tabela 11 Interpolao Densidade

52Tabela 12 Caractersticas de Ventiladores

53Tabela 13 Medidas dos Ventiladores

54Tabela 14 Obteno Perda de Carga

60Tabela 15 Velocidades Mximas de Sadad do Ar; Velocidade Perifrica para Ventiladores

61Tabela 16 Caracteristicas do Ventilador

62Tabela 17 Evaporadores

SUMRIO

81FUNDAMENTAO TERICA

81.1INTRODUO

81.2CRITRIOS DE CONFORTO E SADE

81.3CONFORTO TRMICO

91.4QUALIDADE DO AR

91.5SISTEMA DEAR CONDICIONADO

101.6CARGA TRMICA

101.6.1Carga trmica por Conduo e Conveco

141.6.2Carga trmica por Insolao

141.6.3Carga trmica por Pessoas

151.6.4Carga trmica devida aos Equipamentos

151.6.4.1Carga devida aos motores eltricos

161.6.4.2Carga devida iluminao e outros equipamentos

161.6.5Carga trmica devida Infiltrao

171.6.5.1Mtodo da troca de ar

171.6.5.2Mtodo das frestas

191.6.6Carga trmica devida Ventilao

201.6.7Carga trmica Total

201.6.8Total de Ar de Insulflamento

201.7VENTILADORES

221.7.1Ventiladores Axiais

221.7.2Ventiladores Centrifugos

231.7.3Grandezas Caracteristicas

241.7.3.1Altura de Elevao

241.7.3.2Potncias

241.7.3.3Rendimentos

251.7.4Especificaes dos Ventiladores

251.8DUTOS

272IDENTIFICAO DO PROBLEMA

272.1SETOR DE IODETOS

292.1.1Tanque de reao

292.1.2Filtro-Prensa

302.1.3Evaporador

312.1.4Centrfuga

333MEMORIAL DE CLCULOS

333.1DADOS DE ENTRADA

333.1.1Cliente

333.1.2Caractersticas do local

333.1.3Caractersticas da construo

343.1.4Funcionrios

343.1.5Equipamentos

343.2CARGA TRMICA

343.2.1Carga trmica por Conduo e conveco

393.2.2Carga trmica por Insolao

403.2.3Carga trmica por Pessoas

403.2.4Carga trmica devida aos Equipamentos

403.2.4.1Tanque de reao TQ-042, TQ-043

403.2.4.2Filtro prensa FP-025

413.2.4.3Filtro prensa FP-009

413.2.4.4Evaporador EV-004, EV-010, EV-011

413.2.4.5Centrfuga CE-004

413.2.4.6Iluminao

423.2.4.7Carga trmica total devida aos equipamentos

423.2.5Carga trmica por Infiltrao

483.2.6Carga trmica por Ventilao

493.2.7Carga trmica Total

503.2.8Vazo de ar total de ar

503.3SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR

513.3.1Definio do Ventilador

533.3.2Duto de Conduo do Ar Condicionado

543.3.3Dimetro equivalente e Perda de carga

553.3.4Velocidade V2 de sada e L/Q0.61

583.3.5Vazo Q2 e Comprimento Equivalente de Descarga entre tomadas de ar

603.3.6Presso Esttica

613.3.7Acionamento do Ventilador

623.3.8Evaporador

64REFERNCIAS

65ANEXOS

1 FUNDAMENTAO TERICA1.1 INTRODUOOs edifcios so construdos de forma a proporcionar um ambiente interno seguro e confortvel independente das condies exteriores. Um projeto pode ser considerado satisfatrio se proporcionar a manuteno de condies internas favorveis de um modo econmico. O projeto da ventilao, aquecimento de ar condicionado deve se originar no exame das caractersticas das paredes que formam o envoltrio, embora o controle das condies internas seja da responsabilidade do sistema de aquecimento ou resfriamento. As caractersticas mencionadas afetam a capacidade do equipamento e a energia para sua operao.

1.2 CRITRIOS DE CONFORTO E SADEO corpo humano um organismo com uma extraordinria capacidade de adaptao. Assim, desde que haja o tempo necessrio de aclimatao, o corpo humano pode suportar condies trmicas bastante adversas. Entretanto, as condies externas de temperatura e umidade podem variar entre limites que ultrapassam a capacidade de adaptao do corpo, exigindo um dontrole das condies internas de modo a propiciar um ambiente sadio e confortvel.1.3 CONFORTO TRMICOCalor gerado por um processo metablico no sentido de manter a temperatura do corpo. Os processos metablicos podem ser afetados por fatores, tais como idade, sade, e nvel de atividade. Assim, por exemplo, um ambiente que envolva condies aceitveis por uma pessoa saudvel pode no ser satisfatrio par uma pessoa doente. Alm disso, as pessoas mudam seus hbitos de vestir com as estaes do ano a fim de manter o conforto sob uma faixa mais larga de condies ambientais.O calor gerado continuamente pelo corpo deve ser eliminado a fim de que a temperatura interna se mantenha constante. Assim uma pessoa em repouso, realizando um trabalho leve em um ambiente condicionado, elimina o calor gerado internamente pelo corpo, principalmente por conveco (por meio do ar ambiente) e por radiao (por meio das superfcies circundantes a uma temperatura menor que a da superfcie do corpo). Cada um desses mecanismos responsvel por cerca de 30% do calor total eliminado. Os restantes 40% so eliminados pela respirao e transpirao.

Os parmetros ambientais que afetam a liberao de calor so: a temperatura do ar, a temperatura das superfcies circundantes, a umidade e a velocidade do ar. A quantidade, o tipo de vestimenta do ocupante do recinto e o seu nvel de atividade interagem com os parmetros acima.1.4 QUALIDADE DO ARA qualidade do ar deve ser garantida em um ambiente interno que se pretenda seja so e confortvel. As fontes de poluio podem ser tanto internas quanto externas. Em ambos os casos a qualidade do ar pode ser garantida pela remoo do contaminante ou por sua diluio. Nesse sentido a ventilao exerce um papel muito importante. Ventilao definida como o mecanismo pelo qual o ar fornecido a um recinto, seja por meios naturais ou mecnicos. Em geral, o ar de ventilao constitudo de ar externo e de recirculao. O ar externo tempo por objetivo a diluio do contaminante. Na maioria dos casos a ventilao realizada para eliminar odores ou irritaes da parte superior do canal respiratrio, em vez de eliminar contaminantes nocivos sade. No entanto, estes contaminantes no devem ser menosprezados.1.5 SISTEMA DEAR CONDICIONADOBasicamente existem dois sistemas de ar condicionado:

de expanso ou evaporao direta, quando o condicionador recebe diretamente do recinto ou atravs de dutos a carga de ar frio ou quente.

De expanso indireta, quando o condicionador utiliza um meio intermedirio (gua ou salmoura) para retirar a carga trmica que transmitida pelo ar frio ou quente.

1.6 CARGA TRMICA

A carga trmica a quantidade de calor sensvel e latente, geralmente expressa em BTU/h, kcal/h, que deve ser retirada ou colocada no recinto a fim de proporcionar as condies de conforto desejadas. Pode ser expressa como:

1.6.1 Carga trmica por Conduo e Conveco

As paredes, lajes e telhados transmitem a energia solar para o interior dos recintos por conduo e conveco segundo a frmula:

Onde:

O coeficiente global de transmisso de calor determinado pela expresso:

Onde:

Para conduo e conveco a resistncia eltrica expressa:

Onde:

O coeficiente de troca trmica por conveco superficial adotar os seguintes valores: Ar parado 1,46 a 1,63 BTU/h ft2 ou 7,13 a 7,96 kcal/h m2C Ar a 12 km/h 4 BTU/h ft2 ou 19,5 kcal/h m2C Ar a 24 km/h 6 BTU/h ft2 ou 29,3 kcal/h m2CO coeficiente de troca trmica por conduo tabelado conforme o material de construo.

O valor da correo trmica em funo da radiao obtido conforme tabela abaixo:

1.6.2 Carga trmica por Insolao

A mais poderosa energia que a superfcie da terra recebe do universo a energia solar que esta sendo aproveitada pelo homem como fonte trmica. Essa energia quase sempre a responsvel pela maior parcela da carga trmica nos clculos do ar condicionado, em geral como radiao e conveco.Por absoro, a energia de radiao solar pode ser introduzida nos recintos tanto em maior quantidade quanto menos brilhante for a superfcie refletora.

evidente que este percentual tambm uma funo da rugosidade da superfcie. Assim a temperatura dos tetos e paredes depende dos seguintes fatores: Coordenadas geogrficas do local;

Inclinao dos raios do Sol;

Tipo de construo;

Cor e rugosidade da superfcie;

Refletncia da superfcie;A carga trmica expressa por:

Onde:

Para a estimativa do valor de utilizar o site www.cptec.impe.br.

1.6.3 Carga trmica por Pessoas

Todo ser humano emite calor sensvel e calor latente , que variam conforme esteja o individuo em repouso ou em atividade. O clculo da carga trmica pode ser expresso como:

Onde:

1.6.4 Carga trmica devida aos Equipamentos

1.6.4.1 Carga devida aos motores eltricos

Os motores eltricos, quer dentro do recinto, em qualquer ponto do fluxo de ar, quer mesmo nos ventiladores, adicionam carga trmica ao sistema devida s perdas nos enrolamento, e essa carga precisa ser retirada pelo equipamento. preciso levar em conta se o motor est sempre em funcionamento ou se a s sua utilizao apenas espordica.

Para os motores que porventura permaneam no recinto condicionado (elevadores, bombas, mquinas eltricas, perfuradoras etc.) a frmula expressa:

Onde:

1.6.4.2 Carga devida iluminao e outros equipamentos

Para a iluminao e outros equipamentos, como computadores e outros, usar a expresso:

Onde:

1.6.5 Carga trmica devida InfiltraoO movimento do ar exterior ao recinto possibilita a sua penetrao atravs das frestas nas portas, das janelas ou outras aberturas. Tal penetrao adiciona carga trmica sensvel ou latente. Embora essa carga no possa ser calculada com preciso, h dois mtodos que permitem a sua estimativa: o mtodo da troca de ar e o mtodo das frestas.1.6.5.1 Mtodo da troca de ar

A troca de ar significa renovar todo o ar contido no ambiente por hora. Com isso teremos o calor do ar exterior aumentado o do ar do recinto. Para o clculo do calor sensvel utiliza-se:

Onde:

1.6.5.2 Mtodo das frestas

A penetrao do ar exterior e interior no interior do recinto depende da velocidade do vento. Estudos de laboratrio na tabela, multiplicados pelo comprimento linear da fresta, do a quantidade de calor que penetra no recinto.Quando no recinto a presso do ar superior do ar exterior, no h penetrao do ar fora e essa parcela pode ser desprezada.

O ar introduzido aumenta a carga trmica em calor sensvel e calor latente. A carga de calor sensvel dada pela mesma expresso do tpico anterior, e a carga de calor latente dada pela expresso:

Em que:

1.6.6 Carga trmica devida Ventilao

O ar insulflado num recinto condicionado retorna ao equipamento de refrigerao, impulsionado pelo ventilador que deve ser dimensionado de modo a vencer todas as perdas de cargas estticas e dinmicas que so oferecidas em todo o circuito do ar. Parte desse ar perdida pelas frestas, aberturas, exaustores, etc., precisando ser completada pelo ar exterior. Alm desse ar que completa as perdas, h o ar necessrio s pessoas, em metros cbicos por hora, ou ps cbicos por minuto, dados esses fornecidos pela tabela 7, baseada na NBR-6401.

Este ar exterior introduz calor sensvel e latente ao ser misturado com o ar de retorno antes de passar pelo evaporador.

O clculo da carga trmica expresso idem item 1.1.5, porm o valor de obtido atravs da tabela 8.1.6.7 Carga trmica TotalConhecida a carga trmica devida a conduo, insolao, dutos, pessoas, equipamentos, infiltrao e ventilao, e adicionando-os, temos o somatrio de calor sensvel e calor latente a retirar (ou introduzir) do recinto para obter condies de conforto desejadas. Somando ambos se obtem o calor total.1.6.8 Total de Ar de InsulflamentoCom a carga trmica de calor sensvel a ser retirada do recinto e as condies do ar interior e de insuflamento, pode-se obter o total de ar pela equao:

Onde:

1.7 VENTILADORESOs ventiladores so mquinas que, por meio da rotao de um rotor provido de ps adequadamente distribudas e acionado por um motor, permitem transformar a energia mecnica do rotor em formas de energia potencial de presso e de energia cintica. Graas energia adquirida, o ar torna-se capaz de vencer as resistncias oferecidas pelo sistema de distribuio e fazer a movimentao requerida.

A utilizao ampla. H uma variedade de aplicaes domsticas, comerciais e industriais. Embora os ventiladores possam ser utilizados com qualquer gs, na prtica o ar est quase sempre presente, seja na forma natural como climatizao e ventilao, seja misturado com outros gases, como na exausto de fornos e sistemas de controle da poluio.

Os ventiladores tm como caractersticas principais para sua seleo o volume do fluido e a presso a ser vencida para este deslocamento. Coadjuvantes a estas duas caractersticas esto densidade (peso especfico) e a agressividade do fluido deslocado. Embasados nestas informaes, advindas do processo do cliente, executado o projeto para o equipamento. importante, portanto, a utilizao do equipamento nas condies projetadas. Em caso de remanejamento do equipamento, informar ao fabricante para otimizao de sua operao.

H diversos critrios para classificar os ventiladores. Sero mencionados os mais utilizados.

a) Segundo o nvel energtico de presso que estabelecem, os ventiladores podem ser:

Baixa presso: at 2,0 kpa (200 mmca);

Mdia presso: entre 2,0 e 8,0 kpa (200 a 800 mmca); e - Alta presso: entre 8,0 e 25 kpa (800 a 2500 mmca); e - Turbo - compressores: acima de 25 kpa (2500 mmca).

b) Segundo a modalidade construtiva:

Centrfugos: nesta modalidade de ventilador o ar entra na caixa ou voluta, paralelamente ao eixo do motor e descarregado perpendicularmente direo de entrada do ar. O rotor pode ser fabricado com as ps curvadas para rs, para frente ou radiais com ps retas.

Axiais: o rotor se assemelha a uma hlice, o ar entra e sai do ventilador paralelamente ao eixo deste.

1.7.1 Ventiladores AxiaisOs ventiladores axiais formam o grupo ao qual pertencem os ventiladores residenciais comuns, isto , usam hlices para produzir o fluxo.

Figura 1 Ventilador Axial Residencial

Fonte: Fabricante

Figura 2 Ventilador Axial do Tnel sob o canal da ManchaFonte: Fabricante

1.7.2 Ventiladores CentrifugosUm ventilador centrfugo consiste em um rotor, uma carcaa de converso de presso e um motor. O ar entra no centro do rotor em movimento na entrada, e acelerado pelas palhetas impulsionado da periferia do rotor para fora da abertura de descarga.

Os tipos principais de ventiladores Centrfugos so:

a) Centrfugo com ps para trs - Possui duas importantes vantagens: 1 - apresenta maior eficincia e auto-limitao de potncia. Isso significa que, se o ventilador est sendo usado em sua mxima potncia, o motor no ser sobrecarregado por mudanas de sistema de dutos. um ventilador de alta eficincia e silencioso, se trabalhar num ponto adequado.

b) Centrfugo com ps radiais - Um ventilador robusto, para movimentar efluentes com grande carga de poeira, poeiras pegajosas e corrosivas. Normalmente usado para trabalhos mais pesados. A eficincia desse tipo de ventilador baixa e seu funcionamento, barulhento.

c) Centrfugo com ps para frente - Mais eficiente, tem maior capacidade exaustora a baixas velocidades. No adequado para trabalhos de alta presso nem para altas cargas de poeira, apresentando problemas freqentes de corroso, se mal utilizado.

1.7.3 Grandezas CaracteristicasExistem certas grandezas importantes para o funcionamento e para o desempenho de ventiladores. Com uma combinao adequada dessas grandezas, possvel escolher corretamente o melhor tipo de ventilador para determinadas condies de operao. Por caracterizarem as condies de funcionamento do ventilador, essas grandezas so conhecidas como Grandezas Caractersticas. So elas:

Nmero de rotaes por minuto, n, ou velocidade angular (radianos por segundo);

Dimetro de sada do rotor, D; - Vazo, Q;

Altura de elevao (til total de elevao e motriz);

Potncias (til total de elevao e motriz);

Rendimentos (hidrulico mecnico e total).

1.7.3.1 Altura de ElevaoA altura de elevao representa o desnvel energtico entre dois pontos e expressa em altura de coluna fluida. Altura total de elevao (Ht) - a energia total cedida pelo rotor do ventilador ao ar. Uma parte dessa energia, h, perde-se no prprio ventilador por atrito e turbilhonamento (perdas hidrulicas).

Altura til (H) - a energia adquirida pelo fluido durante a passagem pelo ventilador. definida por: H = Ht h.

Altura motriz de elevao (Hm) a energia mecnica fornecida pelo eixo do motor. Como toda esta energia no aproveitada para transferir ao ar a energia Ht, uma parte dela se perde sob a forma de perdas mecnicas, HP, nos mancais e na transmisso por correia. Assim, pode se escrever: Hm = Ht + HP.

1.7.3.2 PotnciasA potncia a energia fornecida para efetuar trabalho na unidade de tempo. Portanto, a cada altura de elevao existe uma potncia com a mesma designao.

Potncia total de elevao (Pott) a potncia fornecida ao ar pelas ps do rotor.

Potncia til (Potu) a potncia adquirida pelo ar durante a sua passagem pelo ventilado. Potncia motriz, mecnica efetiva, ainda Brake Horse-Power (Pot) a potncia fornecida pelo motor ao eixo do ventilador.

A potncia dada por: Pot = g Q H (1)

Onde:

Pot potncia (til total ou motriz);

g peso especfico do fluido;

Q vazo; e

H altura de elevao (til total ou motriz).

1.7.3.3 RendimentosRendimento a relao entre potncia aproveitada e fornecida. No caso dos ventiladores, tem-se:

Rendimento hidrulico (e) a relao entre a potncia til e a potncia total.

Rendimento mecnico (r) a relao entre a potncia total e a potncia motriz.

Rendimento total (h) a relao entre a potncia til e a potncia motriz, tambm dado pelo produto do rendimento mecnico pelo rendimento hidrulico.

Rendimento volumtrico (Rv) estimado pela razo entre o volume de fluido realmente deslocado pelo ventilador (Q) e a soma desse volume com o que fica continuamente circulando no interior do ventilador, denominado vazo de fugas (Qf), Rv = Q / (Q + Qf).

1.7.4 Especificaes dos VentiladoresOs ventiladores so especificados segundo: (a) vazo de ar fornecida e (b) presso total aplicada ao ar (PT). A vazo o volume de ar fornecido pelo ventilador por unidade de tempo. J a presso total aplicada ao ar indica a energia total recebida pelo ar, e, graas a ela que o ar pode escoar ao longo de tubulaes ou dutos e vencer as resistncias encontradas no caminho. A presso total pode ser dividida em duas parcelas, ou seja, presso esttica (PE) e presso dinmica (Pd), PT = PE +Pd.

Ao mencionar a potncia do ventilador nos catlogos dos fabricantes, normalmente se est referindo potncia motriz. A presso fornecida ao ar deve ser maior que as quedas de presso que ocorrem nos dutos de distribuio do ar, nas chapas perfuradas, alm das demais resistncias encontradas pelo fluido ao longo do trajeto.

1.8 DUTOSOs equipamentos de condicionamento de ar, principalmente os de maior capacidade, usam sistema de dutos para distribuio do ar refrigerado. Constam essencialmente de uma pea de alumnio em formato retangular ou redondo, com isolamento trmico interior, em placas de isopor. Conectando se uma pea outra, sucessivamente, teremos uma rede de dutos.A sada do duto no espao refrigerado feita atravs de grelhas ou difusores.

A distribuio de ar, atravs de dutos, pode ser feita empregando baixa, mdia ou alta presso e velocidade. A classificao de dutos a seguinte:

a) Baixa presso: presses estticas at 500 Pa e velocidade at 10 m/s;

b) Mdia presso: presses estticas at 1500 Pa e velocidade acima de 10m/s;

c) Alta presso: presses estticas acima de 1500 Pa a 2500 Pa e velocidades acima de10 m/s.

Para o dimensionamento dos dutos de baixa presso, devem ser utilizados os valores recomendados na Tabela13. No caso de ser necessrio prever-se a instalao para funcionar alternadamente, para fins exclusivos de ventilao, sem recirculao de ar, os dutos de tomada de ar exterior devem ser dimensionados para o volume total do ar insuflado e previstos dispositivos para exausto do ar atravs do retorno ou por outro meio tecnicamente satisfatrio.

Na construo dos dutos de chapas de ao galvanizado e de alumnio devem ser respeitadas as bitolas recomendadas. O isolamento trmico dos dutos com barreira de vapor dever ser utilizado sempre que ocorrer o risco de condensao na sua superfcie externa, a instalao de ar condicionado deve se enquadrar no cdigo local de proteo contra incndios.

2 IDENTIFICAO DO PROBLEMAA indstria qumica Incasa S/A, residente na cidade de Joinville (SC), fabricante de insumos para rao animal tipo exportao tem a necessidade de climatizao do setor de Iodetos, em busca de temperatura controlada prxima aos 24C, a fim de garantir o conforto trmico ocupacional, buscando assim adequar-se nos requisitos identificados como no satisfatrios no Laudo Tcnico das Condies Ambientais de Trabalho (LTCAT) e Programa de Preveno de Riscos Ambientais (PPRA).2.1 SETOR DE IODETOS

O setor de iodetos possui os seguintes equipamentos: dois tanques de reao (TQ-042 e TQ 043), dois filtro prensa (FP-025 e FP-009), trs evaporadores (EV-004, EV-010 e EV-011), e uma centrfuga (CE-004).

2.1.1 Tanque de reao

Utilizado como depsito das matrias primas iniciais, adicionando-se cidos e gua sob agitao com velocidade constante atravs de um motor-eltrico.

O tanque de reao confeccionado em ao inoxidvel 316, sua capacidade de 3.000 litros e um misturador, com motor eltrico de 5cv de potncia, responsvel pela agitao.

2.1.2 Filtro-Prensa

O Filtro Prensa tipo Cmara um equipamento de alta robustez destinado a fazer a separao de slido-lquidos, atravs da passagem forada de solues com resduos, por elementos filtrantes permeveis.A parte slida vai sendo continuamente depositada nas lonas, formando sobre as mesmas uma camada cada vez mais espessa. As placas filtrantes possuem um perfil que permite s mesmas, quando montadas uma contra a outra, formarem no interior do equipamento cmaras que so completamente preenchidas pelos slidos. O fechamento do conjunto feito por um cilindro hidrulico, mantendo as placas pressionadas uma contra a outra de forma que as mesmas no se separem quando submetidas s altas presses de filtrao. A seleo correta dos elementos filtrantes, da bomba de alimentao, etc. aliados s caractersticas particulares de cada processo, permitem atingir rendimentos de separao surpreendentes, podendo gerar tortas com at 60% de teor de slidos.

O filtro prensa confeccionado em ao carbono e placas de polipropileno e possui uma unidade hidrulica. No filtro FP-025 a potncia da unidade hidrulica de 10cv e para o filtro prensa FP-009 a potencia de 5cv.

2.1.3 EvaporadorNa indstria qumica, evaporao se refere operao que consiste em remover a gua existente no produto, sendo que para a evaporao, usa-se transferncia de calor para ferver o produto, e obter um produto aquoso de concentrao mais elevada. Esta troca de calor realizada atravs da injeo de vapor em camisa de vapor instalada no equipamento.

O evaporador possui capacidade trmica de 100.000 Kcal/h (dado do fabricante), capacidade volumtrica de 2000 litros, sua carcaa confeccionado em ao inox 316L, o mesmo dotado de camisa de vapor com presso de trabalho mxima de 6,0 kgf/cm e um sistema de basculamento manual.

2.1.4 Centrfuga

Na indstria qumica, a centrfuga utilizada para separar o lquido residual da evaporao do produto final, fisicamente atuado pela fora centrpeta, sendo um cesto rotacionado por correias e polias acionadas por motor eltrico.

A centrfuga acionada por um motor eltrico de 15 cv, o cesto confeccionado em ao inox 316 e a base em ferro fundido.

3 MEMORIAL DE CLCULOS3.1 DADOS DE ENTRADA

3.1.1 ClienteIndstria qumica Incasa S/A, residente na cidade de Joinville (SC).

3.1.2 Caractersticas do local Temperatura externa: 30C

Temperatura interna: 24C

Velocidade do ar: 12 km/h

3.1.3 Caractersticas da construoParede:

Material externo: concreto

Espessura: 200 mm Material interno: argamassa (gesso + areia)

Espessura: 20 mm

Telhado:

Material: Argila

Espessura: 50 mm

Avano do telhado: 1m

Janelas:

10 janelas venezianas de dimenses de 2,5 x 1,0 m

Vidro sem pelcula Basculantes3.1.4 FuncionriosNo setor trabalham duas pessoas em exerccio moderado.

3.1.5 EquipamentosSegue abaixo tabela com a descrio dos equipamentos.

Tabela 9 EquipamentosEquipamentoCdigoPotncia (cv)Capacidade Trmica (Kcal/h)

Filtro-prensaFP-025100

Filtro-prensaFP-00950

TanqueTQ-04250

TanqueTQ-04350

EvaporadorEV-0040100.000



CentrfugaCE-004150

Fonte: INCASA

3.2 CARGA TRMICA3.2.1 Carga trmica por Conduo e conveco1) Clculo das reas de cada face : rea da parede da face norte:

rea da parede da face sul:

rea da parede da face leste:

rea da parede da face oeste:

rea do telhado:

2) Clculo da diferena de temperatura absoluta :

3) Correo trmica em funo da radiao :

4) Clculo do coeficiente global de transmisso de calor :

Clculo da resistncia trmica da parede:

Clculo da resistncia trmica do telhado:

Clculo do coeficiente global da parede:

Clculo do global do telhado:

5) Clculo da carga trmica por face da parede:

Parede face norte:

Parede face sul:

Parede face leste:

Parede face oeste:

6) Clculo da carga trmica do telhado:

7) Clculo da carga trmica por conduo e conveco :

3.2.2 Carga trmica por Insolao

1) Determinar o valor de transmisso de calor solar O valor de obtido pela mdia dos ltimos trs anos dos dois meses mais quentes e dos dois meses mais frio. Os valores foram consultados no site www.cptec.impe.br.Tabela 10 Irradiao SolarAno / msJaneiroFevereiroJunhoJulho

2010110190110110

200917013011090

2008130190110150

Mdia parcial136,667170110116,667

Mdia153,333113,333

Fonte: www.cptec.impe.br

Logo:

2) Clculo da carga trmica por Insolao

3.2.3 Carga trmica por Pessoas

3.2.4 Carga trmica devida aos Equipamentos

3.2.4.1 Tanque de reao TQ-042, TQ-043Ambos os tanques so acionados por um motor eltrico de 5 logo:

3.2.4.2 Filtro prensa FP-025

A unidade hidrulica do filtro possui um motor eltrico de 10 logo:

3.2.4.3 Filtro prensa FP-009

A unidade hidrulica do filtro possui um motor eltrico de 5 logo:

3.2.4.4 Evaporador EV-004, EV-010, EV-011Cada evaporador possui uma capacidade trmica de 100.000, a carga trmica de:

3.2.4.5 Centrfuga CE-004

A centrfuga possui um motor eltrico de 15, ento:

3.2.4.6 Iluminao

3.2.4.7 Carga trmica total devida aos equipamentos

Definido a carga trmica de cada equipamento, a carga trmica total ser de:

3.2.5 Carga trmica por Infiltrao1) Umidade especfica do ar no ambiente interno e externo :A umidade especifica determinada pela carta psicomtrica. Por conveno as temperaturas de bubo mido so 4C abaixo que as temperaturas de bubo seco, logo:

A interseco entre as temperaturas de bubo seco e bubo mido se obtm o valor da umidade especifica. Os valores obtidos:

2) Peso especifico :O peso especifico determinado pelo produto entre a densidade do ar e a acelerao da gravidade .

O valor da densidade do ar obtido atravs da tabela 7. Devido s unidades da tabela, necessrio fazer converso e a interpolao.

Converso da temperatura de :

A presso do ar considerada de . O fator de converso , sendo assim, a presso de .

Os valores da temperatura e da presso no se encontram na tabela sendo necessrio efetuar a interpolao.

Tabela 11 Interpolao DensidadeT (F)/P (psi)1014,69620

700,126-0,177

78,8XYZ

800,124-0,174

Fonte: Autores

Determinado a densidade do ar, o peso especifico de:

3) Vazo: Vazo da janela :A janela basculante e sua vazo determinada pela equao:, logo:

O valor de (coeficiente de Infiltrao de Ar Exterior) obtido atravs da tabela 6. Vazo da porta :A porta esta normalmente fechada e mal ajustada, sua vazo determinada pela equao:, logo,

O valor de (coeficiente de Infiltrao de Ar Exterior) obtido atravs da tabela 6.4) Clculo do Calor Sensvel : Janela :

Porta :

5) Capacidade calorifica : Janela :

Porta :

6) Clculo do Calor Latente : Janela :

Porta :

7) Clculo da Carga trmica por Infiltrao :

3.2.6 Carga trmica por Ventilao1) Vazo:No setor de iodetos h duas pessoas no fumantes que podem ser consideradas como aplicaes gerais, a vazo determinada pela equao:, logo:

O valor de (ar exterior para ventilao) obtido atravs da tabela 8.2) Clculo do Calor Sensvel :

3) Capacidade calorifica :

4) Clculo do Calor Latente :

5) Clculo da Carga trmica por Infiltrao :

3.2.7 Carga trmica Total

3.2.8 Vazo de ar total de ar

= 491.158,473

Como 1= 3,968

Logo:

= 491.158,473 3,968 = 1.948.916,821

A vazo (Q) ser:

= 282.274,985

Logo: = 4.704,583

= 78,410

Portanto, vazo (Q) = 78,410

3.3 SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR3.3.1 Definio do VentiladorNa tabela 12, de caractersticas do ventilador do fabricante, obter, atravs da vazo (Q) = 4.704,583, a rea da boca de descarga em (m), e dimetro do rotor em (cm), e a velocidade de descarga em .

Com isso, obteve-se:

rea da boca de descarga = 5,76 m

Dimetro do rotor = 200 cm

Velocidade de descarga = 15,2

3.3.2 Duto de Conduo do Ar Condicionado

Em posse do dimetro do rotor, (200 cm), entrar na tabela 13 de medidas do ventilador e obter as dimenses da boca de descarga B e C, em (mm).

Estas sero as dimenses da tubulao de conduo do ar condicionado.

Com isso, obteve-se: Dimenso A = 2.880 mm

Dimenso B = 2.000 mm3.3.3 Dimetro equivalente e Perda de carga

Com a vazo encontrada de 78,410, e da velocidade de descarga de 15,2 , consultar a tabela de obteno da perda de carga, para obter o dimetro equivalente em (mm) e a perda de carga por metro de tubulao em .

Com isso, obteve-se: Dimetro Equivalente = 2.500 mm

Perda de Carga (H) = 0,17

3.3.4 Velocidade V2 de sada e L/Q0.61Com velocidade de descarga (V1) de 15,2 , e como 1= 196.8504 fpm.Logo: V1= 15,2 196,8504 = 2.992,126 fpm

Perda de Carga (H) =

0,007

Com a perda de carga calculada de 0,007 , e da velocidade de descarga de 2.992,126 fpm, usar o baco de recuperao de presso esttica para determinao da velocidade de sada (V2) e comprimento .

Com isso, obteve-se: Velocidade de sada (V2) = 2.900 fpm Comprimento = 0,01

3.3.5 Vazo Q2 e Comprimento Equivalente de Descarga entre tomadas de arCom vazo (Q1) de 4.704,583, e como 1= 35,315

Logo: Q1= 4.704,583

35,315 = 166.142,349

Calcular vazo (Q2),Como V2 Q2 = V1 Q1Logo 2.900 Q2 = 2.992,126 166.142,349 Q2 = 171.420,29 Com o comprimento = 0,01 e vazo (Q2) = 171.420,29 , encontrar o comprimento equivalente entre as descargas das grelhas (ps).

Com isso, obteve-se:

Comprimento equivalente do duto entre a tomanda = 12 ps

3.3.6 Presso Esttica

Com V2 = 2900 fpm, pode ser usada a tabela de velocidades mximas de sada do ar e Velocidades perifricas para Ventiladores, para estimar a resistncia , que a presso esttica da tabela de caractersticas do ventilador.

Interpolar:

=

X = 24,12

Logo:

Resistncia: 24,12 mm de C.A, que a presso esttica da tabela de caractersticas do ventilador. 3.3.7 Acionamento do Ventilador

Estimada a presso esttica de 24,12 mm de C.A, voltar para a tabela de caractersticas do ventilador para obter a velocidade de rotao do rotor e a potncia do motor

Logo:

Potncia do motor: 82,40 hp

Rotao do rotor: 153 RPM

3.3.8 Evaporador

Em posse da potncia do motor de 82,40 hp, entrar na figura de dados tcnicos de evaporador de ar condicionado para obter as dimenses do desumidificador.

Tabela 17 Evaporadores

Logo, para uma potncia do motor de 82,40 hp, as dimenses do evaporador ser:

A = 5544 mm

B = 7237 mm

C = 7137 mm

D = 6318 mm

E = 5544 mm

Nmero de distribuidores = 2

REFERNCIASCREDER, Hlio. Instalaes de Ar Condicionado. 6. Ed. Rio de Janeiro: LTC editora, 2004.STOECKER, Wilbert F.; JONES, Jerold W.. Refrigerao e Ar Condicionado. So Paulo: Mc Graw-Hill do Brasil, 1985.

______. Instalaes de Centrais de Ar Condicionado NBR 06401. Rio de Janeiro: ABNT, 1980.

ANEXOS

QUOTE = carga trmica por conduo e conveco

QUOTE = carga trmica por insolao

QUOTE = carga trmica por pessoas

QUOTE = carga trmica por equipamentos

QUOTE = carga trmica por infiltrao

QUOTE = calor de ventilao

QUOTE = coeficiente global de transmisso de calor QUOTE

A = rea QUOTE

QUOTE = variao da temperatura absoluta QUOTE

QUOTE = correo trmica em funo da radiao QUOTE

QUOTE = coeficiente global de transmisso de calor QUOTE

QUOTE = resistncia trmica

k = coeficiente de troca trmica por conduo QUOTE

QUOTE = coeficiente de troca trmica por conveco superficial QUOTE

QUOTE = espessura QUOTE

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 1 Propriedades de no-metais

Fonte: Instalaes de ar condicionado (6 ed.)

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 2 Coeficiente de Transmisso de Calor dos Materiais de Construo


Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 3 Acrscimo do Diferencial de Temperatura


QUOTE = coeficiente de transmisso de calor solar atravs dos vidros QUOTE

QUOTE = rea da janela QUOTE

QUOTE = calor sensvel QUOTE

QUOTE = calor latente QUOTE

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 4 Calor Liberado pelas Pessoas


QUOTE = carga trmica QUOTE

QUOTE = potncia QUOTE

QUOTE = rendimento QUOTE

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 5 Ganho de Calor em Watts por HP para Motores Eltricos


QUOTE = somatrio da potncia dissipada


QUOTE = vazo de ar QUOTE

QUOTE = temperatura externa QUOTE

QUOTE = temperatura interna QUOTE

QUOTE = calor latente QUOTE

QUOTE = capacidade calorifica QUOTE

QUOTE = QUOTE

QUOTE = umidade especifica do ar no interior QUOTE

QUOTE = umidade especifica do ar no exterior QUOTE

QUOTE = peso especfico QUOTE



Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 6 Infiltrao de Ar Exterior

Fonte: Material didtico professor.

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 7 Densidade do Ar

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 8 Ar Exterior para Ventilao




QUOTE = temperatura externa QUOTE

QUOTE = temperatura interna QUOTE

Figura SEQ Figura \* ARABIC 3 Exemplos de Dutos

Fonte: Fabricante

Figura SEQ Figura \* ARABIC 4 Planta baixa

Fonte: INCASA

Figura SEQ Figura \* ARABIC 5 Tanque de reao

Fonte: INCASA

Figura SEQ Figura \* ARABIC 6 Filtro prensa FP-009 (1); Filtro prensa FP-025 (20)

Fonte: INCASA

2

1

Figura SEQ Figura \* ARABIC 7 Evaporador EV-004 (1); EV-010 (2), EV-011 (3)

Fonte: INCASA

1

2

3

Figura SEQ Figura \* ARABIC 8 Centrifuga CE-004

Fonte: INCASA

0,0195 QUOTE

0,013 QUOTE

Figura SEQ Figura \* ARABIC 9 Carta Psicomtrica

Fonte: Instalaes Industriais (6 ed.)

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 12 Caractersticas de Ventiladores

Fonte: Fabricante

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 13 Medidas dos Ventiladores

Fonte: Fabricante

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 14 Obteno Perda de Carga

15.2

78,410

0,17

Fonte: Cia. Santa Marina

2.992,126

2.900

0,007

Figura SEQ Figura \* ARABIC 10 baco de recuperao de presso esttica

Fonte: Material didtico professor

Figura SEQ Figura \* ARABIC 11 Comprimento Equivalente entre Descargas


171.420,29

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 15 Velocidades Mximas de Sadad do Ar; Velocidade Perifrica para Ventiladores


para Ventiladores

Tabela SEQ Tabela \* ARABIC 16 Caracteristicas do Ventilador

Fonte: Fabricante

Fonte: Fabricante

_1367254917.unknown

_1367254934.unknown

_1367254942.unknown

_1367254946.unknown

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trabalho_instalações indústriais _ rev. 7_final

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