Calculadora de capacidade da serpentina (dois pontos medidos)
Calcule a capacidade real de resfriamento ou aquecimento a partir da temperatura, umidade e vazão de ar medidas na entrada e na saída da serpentina. A fórmula da temperatura (ρ·Q·Cp·Δt) e o método da entalpia (ṁ·Δh) são mostrados lado a lado, com a diferença e o motivo dela.
Base de cálculo
O método da entalpia usa as mesmas definições do cartão de processo da calculadora psicrométrica. A vazão volumétrica é convertida em vazão mássica de ar seco com o volume específico na entrada.
| Item | Equação | Observações · base |
|---|---|---|
| Vazão mássica de ar seco | ṁ = V / v₁ | V é a vazão volumétrica medida na entrada, v₁ o volume específico na entrada (m³/kg de ar seco). ASHRAE Fundamentals 2017, cap. 1, Eq. 28 |
| Calor total (método da entalpia) | Q_t = ṁ · (h₁ − h₂) | h é a entalpia do ar úmido (Eq. 32). No resfriamento, o calor retirado pela serpentina |
| Calor sensível | Q_s = ṁ · (1,006 + 1,86 W₁) · (t₁ − t₂) | Calor específico do ar úmido na razão de umidade de entrada, como no cartão de processo da calculadora |
| Calor latente e condensado | Q_l = Q_t − Q_s, m_w = ṁ · (W₁ − W₂) | O calor latente é o total menos o sensível. O condensado é a queda da razão de umidade |
| Fórmula da temperatura (atalho de campo) | Q = ρ · V · Cp · Δt, ρ = 1,2 kg/m³, Cp = 1,006 kJ/(kg·K) | Massa específica e calor específico aproximados do ar seco perto de 20 °C. Ignora a variação de umidade (calor latente), então, em uma serpentina que desumidifica, dá apenas a parte sensível |
Exemplo resolvido
Entrada com bulbo seco de 27 °C e bulbo úmido de 19,5 °C (UR 49,8%, razão de umidade 11,10 g/kg, entalpia 55,48 kJ/kg, volume específico 0,8655 m³/kg); saída com bulbo seco de 14 °C e bulbo úmido de 13 °C (UR 89,6%, 8,92 g/kg, 36,62 kJ/kg); vazão de ar de 10.000 m³/h na entrada.
ṁ = 10.000 / 3.600 / 0,8655 = 3,210 kg/s. Total = 3,210 × (55,48 − 36,62) = 60,54 kW (17,2 TR). Sensível = 3,210 × (1,006 + 1,86 × 0,01110) × 13 = 42,84 kW, latente = 17,70 kW, condensado 25,2 kg/h.
A fórmula da temperatura dá 1,2 × 2,778 × 1,006 × 13 = 43,59 kW, 28,0% abaixo do método da entalpia. A maior parte da diferença é calor latente (29% do total); o resto vem do atalho de ρ·Cp.
Limites e erro de medição
O erro de medição altera muito o resultado. Em ar úmido, como na saída de uma serpentina, um erro de 0,5 K no bulbo úmido representa cerca de 1,3 a 1,7 kJ/kg de entalpia (saída e entrada deste exemplo), aproximadamente 7 a 9% da capacidade total. Meça o bulbo úmido com um pavio molhado e velocidade do ar suficiente (cerca de 3 m/s ou mais); os sensores de UR perdem precisão perto da saturação na saída.
O erro da vazão de ar (travessia com tubo de Pitot, anemômetro) passa direto para o resultado. Na saída, faça a média de vários pontos para evitar a estratificação logo após a serpentina e as gotículas arrastadas.
O cálculo usa a pressão padrão (101,325 kPa). O calor do ventilador e o ganho de calor nos dutos não são separados.
Fontes
- ASHRAE Handbook, Fundamentals 2017 (SI), cap. 1 Psychrometrics: entalpia (Eq. 32), volume específico (Eq. 28), bulbo úmido (Eq. 33, 35)
- Atalho de campo ρ 1,2 kg/m³, Cp 1,006 kJ/(kg·K): ar padrão a 20 °C, nível do mar
Última atualização em 2026-10-07.