MAPA – MÁQUINAS TÉRMICAS – 52_2025

CONTEXTUALIZAÇÃO

Como engenheiro responsável pela supervisão de projetos na área de sistemas mecânicos, você foi solicitado a avaliar um sistema de climatização utilizado em um centro comercial na sua cidade. O cliente relatou que os equipamentos de ar-condicionado central, instalados há mais de 20 anos, apresentam baixo desempenho e alto consumo de energia, impactando diretamente nos custos operacionais e no conforto térmico dos ocupantes. Sendo assim, o cliente solicitou uma avaliação para verificar a possibilidade de um retrofit, ou seja, uma substituição desse sistema por um mais atual e eficiente. Você foi até o local e solicitou algumas informações ao responsável da manutenção, sobre o sistema, o qual repassou os seguintes dados:

– O sistema opera com fluido refrigerante R-134a.
– O fluido refrigerante é admitido no compressor no estado de vapor superaquecido a 0,08 MPa e -10°C.
– Após a compressão o fluido encontra-se a 0,8 MPa e 62,7°C.
– O refrigerante é então resfriado até 0,75 MPa como líquido saturado.
– Posteriormente, o fluido é expandido até 0,08 MPa.
– Você verificou também que a carga térmica no local é de 10,0 kW.

Com base nesses dados, seu objetivo é apresentar um diagnóstico detalhado, apontando as principais deficiências 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.