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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 1864. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

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

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 1918. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

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 1930. Aula 01 - Refrigeração e Ar Condicionado Prof. Strobel

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

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

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

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

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

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

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