ANÁLISE DE CUSTOS EM SISTEMA DE ISOLAMENTO NA ÁREA DE REFRIGERAÇÃO RELATÓRIO

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO ENGENHARIA MECÂNICA[pic 1]

HEITOR MENEGUETTE CELIN

LAURA ANTUNES COSTA

MATHEUS DOS SANTOS QUEIROZ

RODRIGO ROMÃO GIORI

ANÁLISE DE CUSTOS EM SISTEMA DE ISOLAMENTO NA ÁREA DE REFRIGERAÇÃO

RELATÓRIO III

ARACRUZ-ES

2020

1. ESPAÇO ANALISADO E DADOS OBTIDOS

O estudo dirigido a seguir, tem a finalidade de analisar a perda de calor do equipamento de refrigeração, instalado no escritório da empresa Etika Serviços e Assessoria Contábil^[1] e propor duas melhorias de sistema de isolamento com intuito de reduzir o consumo de energia elétrica. O escritório está localizado no centro da cidade e possui as seguintes dimensões:

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• [pic 3]
• [pic 4]
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Para a análise em questão, é importante frisar que a  leva em consideração apenas as quatro paredes, sendo assim, nota-se que foram desconsideradas portas e janelas existentes.[pic 6]

Para manter a sala refrigerada um Ar Condicionado Split 9000 btus Cônsul Frio Classe A [1] é utilizado, cujo dados são:

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• [pic 8]
• [pic 9]
• [2][pic 10]

Levando em consideração o clima típico da cidade de Águas Formosas – MG e o funcionamento diurno do escritório, foi escolhida a seguinte temperatura externa [3]:

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Além disso, foi encontrado que a tarifa convencional [4] da distribuidora de energia da região é:

• [pic 12]

Tomando como base a tabela “Valores típicos de coeficientes de transferência de calor por convecção” (Tabela 1.1, INCROPERA 2008) e as propriedades do ambiente externo e interno citadas acima, chegou-se à conclusão que existem dois coeficientes de convecção no volume de controle analisado, sendo um para convecção natural e outra para convecção forçada. Dessa forma, foram escolhidos os seguintes valores:

• [pic 13]
• [pic 14]

Segundo o proprietário, para a construção do imóvel analisado foi utilizado bloco de tijolo padrão, sendo assim, as seguintes medidas [5] foram encontradas:

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• [pic 17]
• [pic 18]
• [pic 19]

A partir dos dados acima, foi possível estipular a área que cada tijolo ocupa e depois dividimos a área do escritório  pela área do bloco  assim foi possível descobrir a quantidade de tijolos utilizados em todas as paredes:[pic 20][pic 21]

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• [pic 23]

Além disso, foi estipulado um valor médio na espessura do cimento, considerando uma aplicação em formato de L, e do cimento utilizado para reboco:

• [6][pic 24]
• [7][pic 25]

Tomando como base as tabelas “Propriedades termofísicas de materiais comuns” (Tabela A.3, INCROPERA 2008) e “Propriedades termofísicas de gases à pressão atmosférica” (Tabela A.4, INCROPERA 2008), para o bloco de tijolo e o ar, respectivamente, obteve-se os dados de condutividade dos materiais citados:

• [pic 26]
• [pic 27]
• [8][pic 28]

1. CÁLCULOS DE CALOR E CIRCUITO TÉRMICO

Para melhor visualização do bloco de tijolo foi criado o seguinte esquema:

Imagem 1 – Representação do tijolo produzido a partir do software CorelDraw

[pic 29]

Utilizando as dimensões e espessuras citadas anteriormente, chegou-se aos seguintes dados:

•                 [pic 30]
•         [pic 31]
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• [pic 33]
• [pic 34]
• [pic 35]
• [pic 36]
• [pic 37]

A partir do esquema do bloco, foi criado um circuito térmico da parede analisada:

Imagem 2 – Circuito térmico criado através de software online circuitlab [9]

[pic 38]

Para todos os cálculos seguintes, foram utilizadas as seguintes considerações:

• Regime permanente;
• Radiação desprezível;
• Sem resistência de contato;
• Sem geração de energia;
• Propriedades constantes;
• Interfaces dos materias são adiabáticas;
• Condução no ar confinado no interior do bloco;
• Condução unidimensional;
• Foi levado em conta o tempo referente a um semestre com horário comercial (8 horas – 18 horas) do escritório como intervalo de tempo, ou seja, um funcionamento de 21 dias mensais durante 6 meses, equivalentes a ;[pic 39]
• ;[pic 40]

Para calcular as resistências de condução e convecção, foram utilizadas as equações “3.6 e 3.9” (INCROPERA 2008), respectivamente:

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Sendo assim, chegamos aos seguintes resultados:

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• [pic 44]
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• [pic 48]
• [pic 49]
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• [pic 51]
• [pic 52]
• [pic 53]

A partir dos valores encontrados para as resistências, chegamos a uma resistência equivalente:

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• [pic 55]

Assim, foi possível obter o calor que passa por uma célula unitária:

•                               [pic 56]

Visando completar os dados para análise térmica, foi utilizada a  para encontrar a quantidade de calor entrando:[pic 57]

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Onde:

• [pic 59]
• [pic 60]
• [pic 61]
• [pic 62]

Aplicando os valores encontrados, obteve-se:

• [pic 63]

Cada Joule de energia entrando no escritório através da parede analisada, deve ser removido pelo ar condicionado instalado na sala, a fim de manter a temperatura interna constante. Sendo assim, calculou-se o trabalho realizado:

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Onde:

• [pic 65]
• [pic 66]
• [pic 67]

Aplicando os dados encontrados anteriormente, encontrou-se que a máquina realiza um trabalho com o seguinte valor:

•  [pic 68]

Sabe-se que o ar condicionado funciona utilizando eletricidade, com isso foi necessário relacionar o trabalho realizado pela máquina com a tarifa de eletricidade. Sabendo que  tem o equivalente a  [10] e que a tarifa elétrica está em , multiplicamos a tarifa por  para deixa-la em . Dessa forma, temos a seguinte expressão para chegar no custo da energia consumida pela máquina de refrigeração: [pic 69][pic 70][pic 71][pic 72][pic 73]