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REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO Aula 01 ~ História da refrigeração por Prof. Strobel UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE.

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1 REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO Aula 01 ~ História da refrigeração por Prof. Strobel UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA TM-374 REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO

2 Objetivos Os objetivos desta aula são: – Definir o conceito de Refrigeração e Ar condicionado; – Introduzir aspectos históricos de: Métodos de refrigeração natural; Métodos de refrigeração artificial. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

3 Conceitos fundamentais Definição de “Refrigeração” – Refrigeração é um termo definido como sendo o processo de resfriamento de um corpo ou de um fluido até uma temperatura inferior à temperatura ambiente. Não é um processo espontâneo. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

4 Conceitos fundamentais Definição de “Arrefecimento” – Arrefecimento é um termo definido como sendo o processo de queda de temperatura que acontece com sólidos e fluidos que estão acima da temperatura ambiente até atingir o equilíbrio com o ambiente. Pode ser um processo espontâneo ou não. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

5 Conceitos fundamentais Definição de “Resfriamento” – Resfriamento é o processo de redução da temperatura de um sólido ou fluido que está na temperatura ambiente até sua temperatura de congelamento. Não é um processo espontâneo. Definição de “Congelamento” – Congelamento é o processo de redução da temperatura de um sólido ou fluido para temperaturas bem inferiores à sua temperatura de congelamento. Não é um processo espontâneo. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

6 Conceitos fundamentais Definição de “Ar Condicionado” – Ar Condicionado ou condicionamento de ar, é um termo definido como sendo o tratamento de ar de forma a controlar, simultaneamente, a temperatura, a umidade relativa, a qualidade e a circulação/renovação de ar, requerido por ocupantes, processos ou produtos em um espaço determinado. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

7 Aplicações da Refrigeração As principais aplicações da refrigeração: – Processamento e preservação de alimentos; – Conforto ~ bebidas no verão; – Conforto ~ Condicionamento de ar comercial, residencial, industrial e veicular; – Processos industriais, indústria química; – Medicina, criogenia; – Entre outros... Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

8 História da Refrigeração A história da refrigeração pode ser dividida em duas: – Período da refrigeração natural: Períodos pré-históricos até o início do século 19. – Período da refrigeração artificial; Do século 19 até os dias atuais. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

9 Refrigeração Natural Métodos de refrigeração natural: – Uso de gelo natural, ou seja: Transportado de regiões frias; Coletado no inverno e armazenado para uso no verão; Produzido por resfriamento noturno (estratosfera a -55°C). – Uso de resfriamento evaporativo. – Resfriamento por solução salina. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

10 Refrigeração Natural Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

11 Refrigeração Natural Algumas limitações da refrigeração natural: – Depende das condições geográficas do local; – Depende das condições climáticas; – Dificuldade da obtenção de refrigeração em larga escala; – Custo elevado (transporte, armazenamento, mão de obra), não sendo disponível para todos. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

12 Refrigeração Artificial As primeiras tentativas de refrigeração artificial: – Em 1755, o professor escocês William Cullen produziu uma pequena quantidade de gelo pela evaporação de éter submetido à vácuo. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

13 Refrigeração Artificial Sistema de refrigeração por compressão de vapor: – Em 1805, o engenheiro americano Oliver Evans descreve um ciclo fechado para produzir refrigeração de maneira contínua; – Em 1835, Jacob Perkins patenteia e constrói o sistema descrito por Oliver Evans, utilizando éter etílico como fluido refrigerante, em Londres. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

14 Refrigeração Artificial Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel Sistema de refrigeração de Jacob Perkins

15 Refrigeração Artificial Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

16 Refrigeração Artificial Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

17 Refrigeração Artificial Outros pioneiros: – O engenheiro americano Alexander Twining recebe uma patente britânica em 1850 para um sistema de compressão de vapor que utiliza Éter, Amônia e Dióxido de Carbono; – James Harrison obtém uma patente em 1856 por construir um sistema de compressão a vapor utilizando Álcool, éter e amônia. – Charles Tellier da França patenteia um sistema baseado em Éter Dimethil, em Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

18 Refrigeração Artificial Outros eventos marcantes: – 1874: Raoul Pictet desenvolve um sistema baseado em Dióxido Sulfúrico em Genebra; – 1877: Carl von Linde da Alemanha Desenvolve o primeiro sistema baseado em Amônia. – 1885: Fraunz Windhausen desenvolve o primeiro sistema baseado em Dióxido de carbono na Alemanha. – 1920: Copeland e Edwards desenvolvem refrigeradores domésticos que operam com isobutano. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

19 Refrigeração Artificial Refrigeradores domésticos: – O refrigerador de bloco de gelo foi introduzido em 1803 e utilizado por mais de um século; – General Electric desenvolve o primeiro refrigerador de uso doméstico em 1911 nos EUA, seguido pela Frigidaire em 1915 e pela Kelvinator em Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

20 Refrigeração Artificial A rápida ascensão dos sistemas de compressão é atribuído ao desenvolvimento simultâneo de: – Motores elétricos e compressores; – Melhores selos mecânicos; – Automação e controle; – Introdução dos CFC’s em Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

21 Refrigeração Artificial Quanto aos fluidos refrigerantes, destacam-se: – Amônia (R717); – Tricloromonofluormetano (Freon-11 ou R-11); – Diclorodifluormetano (Freon-12 ou R-12); – Monoclorodifluormetano (Freon-22 ou R-22); – Tetracloretodecarbono (R-10) e outros; – Tetrafluoretano (R-134a); – Clorodifluorometano (R-401a); – Pentafluoroetano (R404a). Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

22 Refrigeração Artificial Desenvolvimento de sistemas de condicionamento de ar: – 1891: Eastman Kodak instala o primeiro sistema de ar condicionado em Nova Iorque para o armazenamento de filmes fotográficos; – 1894: O primeiro sistema de ar condicionado doméstico é instalado em Hamburgo; – 1904: Willis Carrier projeta a primeira central de ar condicionado que melhora a qualidade do ar; – 1922: Willis Carrier desenvolve compressores centrífugos. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

23 Refrigeração Artificial Sistemas de refrigeração por absorção de vapor: – 1810: John Leslie demosntra o princípio básico utilizando água e ácido sulfúrico (H2SO4); – 1860: Ferdinand Carre inventa o sistema água-amônia; – 1878: Windhausen desenvolve um sistema de água-H2SO4, que posteriormente é substituído por BrLi (Brometo de Lítio); – 1922: Os estudantes suecos Platen e Munter desenvolvem sistemas de refrigeração por absorção sem uso de bombas; – 1926: Um sistema diferente do anterior, também sem o uso de bombas, é patenteado em 1926 por Albert Einstein e Leo Szilard. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

24 Refrigeração Artificial Sistemas de refrigeração a energia solar: – Sistemas de refrigeração por absorção alimentados a energia solar começam a ser estudados em 1950; – Em 1953, a União Soviética produzia 250 kg/dia de gelo utilizando coletores solares parabólicos; – O primeiro condicionador de ar solar foi instalado em 1966 na Austrália. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

25 Refrigeração Artificial Outros sistemas: – Sistemas de refrigeração a gás (ar); – Tubos de vórtice; – Termoelétricos; – Stirling; – Termoacústicos. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

26 Conclusão Entre os processos endotérmicos, podemos citar: – A fusão de sólidos, como o gelo comum (0°C) e o gelo seco (neve carbônica –78,9°C); – A mistura de certos corpos com água (–20 a –40°C), com gelo de água (–20 a –50°C), ou com gelo seco (–100°C), as quais tomam o nome de misturas criogênicas; – a expansão de um gás com a produção de trabalho; – os fenômenos de adsorção; – os fenômenos termoelétricos. – A vaporização contínua de um líquido puro, por sua vez, pode ser obtida: por meios mecânicos, nas chamadas máquinas frigoríficas de compressão de vapor; por meio de ejeção de vapor, usada nas máquinas frigoríficas de vapor d’água; por meio de aquecimento, método usado nas chamadas instalações de absorção. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

27 Conclusão Sistemas de refrigeração se mostram essenciais para a vida moderna; Os esforços atuais da engenharia se voltam a: – Melhorar a eficiência energética; – Reduzir impactos ambientais; – Redução de custos. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel


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