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2025-06-30 18:12:40 David Gonçalves: Added attachment(s): Bombas_de_Calor.md.
/dev/null .. Utilidades industriais/Equipamentos/Bombas_de_Calor.md
@@ 0,0 1,216 @@
+**Bomba de Calor**
+
+Uma bomba de calor é um equipamento que absorve calor de uma fonte de
+calor de temperatura relativamente baixa e libera-o para um meio mais
+quente.
+
+<img src="./Bombas de Calor/media/image1.png"
+style="width:3.25in;height:1.82778in"
+alt="https://scontent.fopo1-1.fna.fbcdn.net/v/t1.15752-9/53117677_305627930146790_3072006685955457024_n.png?_nc_cat=105&amp;_nc_ht=scontent.fopo1-1.fna&amp;oh=9013fd0f0bd832efa58afb4b197a2f80&amp;oe=5CE2D1F0" />As
+Bombas de calor (Figura 1) são projetadas para mover a energia térmica
+na direção oposta do fluxo de calor espontâneo, transferindo calor de
+uma temperatura baixa para um meio de temperatura mais alta. A potência
+externa usada pela bomba de calor é para realizar o trabalho de
+transferir energia do meio frio para o meio quente e não para gerar
+diretamente aquecimento ou arrefecimento. As bombas de calor são
+constituídas por um compressor, um condensador, uma válvula de expansão,
+um evaporador e um líquido refrigerante.<sup>\[2\]</sup>
+
+Figura 1-Bomba de Calor.<sup>\[1\]</sup>
+
+**Princípio de Funcionamento**
+
+A transferência de calor ocorre no sentido de altas temperaturas para
+baixas temperaturas, sem a necessidade de dispositivos externos. Pelo
+contrário, para que ocorra a transferência de calor de uma temperatura
+mais baixa para uma temperatura mais elevada, requer dispositivos
+especiais que operam num ciclo termodinâmico, designado por
+refrigeração<sup>\[3\]</sup>.
+
+Assim, para realizar essa transferência de energia, o refrigerador
+recebe energia externa na forma de trabalho ou calor do ambiente. O
+ciclo de refrigeração mais utilizado é o ciclo de refrigeração por
+compressão a vapor (Figura 2), que envolve quatro componentes
+principais: um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e um
+evaporador.
+
+No ciclo de refrigeração por compressão a vapor, o refrigerante entra no
+compressor como um gás e é comprimido até a pressão do condensador. O
+gás deixa o compressor a uma temperatura relativamente alta e quando
+chega ao condensador este arrefece e condensando à medida que passa
+pelas bobinas do condensador, rejeitando o calor para o meio
+circundante. De seguida, o refrigerante entra numa válvula de expansão,
+onde a pressão e temperatura diminuem drasticamente devido ao efeito de
+estrangulamento. O refrigerante de baixa temperatura entra então no
+evaporador, onde é evaporado, absorvendo o calor do espaço refrigerado.
+O ciclo é concluído quando o refrigerante sai do evaporador e entra
+novamente no compressor. <sup>\[4\]</sup>
+
+O objetivo de uma bomba de calor passa por manter um espaço aquecido a
+uma temperatura alta. Isso é conseguido absorvendo calor de uma fonte de
+baixa temperatura, como água, terra ou ar frio no inverno, e fornecendo
+este calor para o meio de alta temperatura.
+
+<img src="./Bombas de Calor/media/image2.png"
+style="width:4.08333in;height:2.49306in" />
+
+Figura 2- Ciclo termodinâmico de uma bomba de calor.<sup>\[4\]</sup>
+
+**Eficiência das bombas de calor**
+
+Eficiência das bombas de calor é medida pelo coeficiente de desempenho,
+o COP. Este, é definido pela relação entre o calor total fornecido pela
+bomba de calor e quantidade de eletricidade necessária para acionar a
+bomba de calor. Quanto maior o valor de COP maior é a eficiência da
+bomba. No entanto, sabe-se que a maior parte da energia elétrica
+necessária para acionar o compressor é libertada para o líquido
+refrigerante na forma de calor. Assim, há maior disponibilidade de calor
+no condensador do que o calor extraído no evaporador.
+
+A definição de COP, para uma bomba de calor, é normalmente expressa em
+COP<sub>h</sub>:
+
+$${COP}\_{h} = \frac{Q\_{useful\\heat}}{Q\_{electric}} \approx \frac{Q\_{waste\\heat}}{Q\_{electric}} + 1\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\(1)$$
+
+<img src="./Bombas de Calor/media/image3.png"
+style="width:4.34861in;height:2.61875in" alt="IMG_256" />O
+COP<sub>h</sub>, depende de vários fatores, entre eles destaca-se a
+diferença de temperatura entre a condensação e a evaporação, ou seja,
+quando a temperatura de evaporação é elevada leva a um aumento no
+COP<sub>h</sub>, no entanto quando a temperatura de condensação é baixa
+o valor do COP<sub>h</sub> é menor. Logo, quanto menor a diferença de
+temperaturas entre a condensação e a evaporação, menor é o
+COP<sub>h</sub> (Figura 3) e, por conseguinte, menor é eficiência.
+Outros fatores que influenciam a eficiência é o tipo de refrigerante
+utilizado, o controlo do sistema, a eficiência de equipamentos
+periféricos como ventiladores, bombas, etc.<sup>\[5\]</sup>
+
+Figura 3- Variação do COP<sub>h</sub> com a diferença de temperatura de
+condensação e de evaporação. <sup>\[5\]</sup>
+
+O cálculo da eficiência máxima teórica, é descrito pela eficiência de
+*Carnot* (Equação 2)*:*
+
+$${COP}\_{h,\\Carnot} = \frac{T\_{cond}}{T\_{cond} - T\_{evap}}\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\(2)$$
+
+Esta eficiência é descrita para um ciclo de compressão ideal e depende
+da temperatura de condensação e de evaporação. Contudo, na prática, tal
+não é possível, uma vez que existem fatores/parâmetros que influenciam
+negativamente a eficiência. Assim o COP<sub>h</sub> real é dado pelo
+produto da eficiência de Carnot e pela eficiência do sistema (Equação
+3). Sendo que, a eficiência do sistema varia entre 50% e 70%
+<sup>\[5\]</sup>.
+
+                    *C**O**P*<sub>*h*</sub> = *η*. *C**O**P*<sub>*h*, *C**a**r**n**o**t*</sub>                                                                  (3)
+
+**Tipos de Refrigerantes**
+
+<img src="./Bombas de Calor/media/image4.jpeg"
+style="width:5.09375in;height:2.44653in"
+alt="P-T Diagram refrigerants heat pump" />A escolha do refrigerante é
+dependente da aplicação final. Existem vários critério de seleção, tais
+como: a gama de temperaturas ( acima de uma determinada temperatura o
+refrigerante atinge uma temperatura supercrítica, isto é, a fase fluida
+e gasosa não se conseguem distinguir), a pressão (alguns refrigerantes
+sujeitos a elevadas temperaturas levam ao aumento da pressão o que
+inviabiliza o funcionamento da bomba de calor, a baixas pressões faz
+aumentar o volume de varrimento, logo implicam maiores custos de
+investimento – Figura 4) , a eficiência energética da bomba de calor, o
+ciclo de termodinâmico de cada refrigerante e o tamanho da instalação
+industrial.
+
+Figura 4 -Relação entre a pressão e temperatura para cada
+refrigerante<sup>\[5\]</sup>.
+
+Os refrigerantes podem ser de dois tipos, naturais ou sintéticos. Dentro
+dos naturais, destacam-se o butano (R600), o isobutano (R600a), a Amónia
+(R717), o C0<sub>2</sub> (R744) e a água (R718). O butano e o isobutano
+são usados para bombas de calor com temperaturas superiores a 80ºC e
+para instalações de refrigeração. A amónia é o refrigerante natural mais
+usado em instalações industriais de grande escala, tendo como vantagens:
+a sua alta eficiência, não contribui para o efeito de estufa e ainda,
+pode fornecer calor a uma temperatura até 90 ºC. Relativamente ao
+refrigerante CO<sub>2</sub>, este muitas vezes é combinado com amónia de
+maneira a diminuir o consumo de amónia no sistema. A água é o
+refrigerante que pode ser facilmente adquirido, não causando danos
+significativos ao meio ambiente e pode ser usada a temperaturas
+superiores a 100ºC <sup>\[5\]</sup>.
+
+Os refrigerante sintéticos mais comumente usados são: os
+hidrofluorocarbonetos ( R134a, R407c eR410a). Estes tipos de
+refrigerantes tem a particularidade, comparativamente com os
+refrigerantes sintéticos, de contribuírem negativamente para o efeito de
+estufa. O R407C e o R410A são aplicados em sistemas de bomba de calor de
+médio e pequeno porte, enquanto que o R134A é usado em sistema de bomba
+de calor de médio ou grande porte.
+
+**Classificação das bombas de calor**
+
+De acordo com o fluido usado para a transferência de calor (HPs) da
+fonte fria para a bomba de calor, e da bomba de calor para a fonte
+quente, podem haver 3 tipos: bombas de calor de fonte de ar (ASHP),
+bombas de calor de fonte de água (WSHP) e bombas de calor de fonte no
+solo (GSHP)<sup>\[6\]</sup>.
+
+**Bombas de calor de fonte de ar (ASHP)**
+
+A fonte de calor deste tipo de bombas é o ar externo, sendo estas
+divididas em HPs ar para ar e HPs ar para água, de acordo com o fluido
+de transferência de calor utilizado para a distribuição de energia (água
+ou ar). Estas são as mais usadas a nível industrial e funcionam de forma
+mais eficiente em climas moderados.
+
+**Bombas de calor de fonte de água (WSHP)**
+
+Neste tipo de bombas a água é a fonte de calor onde ocorre a dissipação
+do calor através desta. A água é o elemento mais abundante no planeta
+Terra, logo é facilmente extraída de lagos, lagoas, riachos, poços ou
+águas subterrâneas. Este tipo de bombas esta subdivido em dois grupos:
+os HPs água para ar que utilizam o ar para transmitir calor a partir do
+espaço condicionado e os HPs água para água, estes usam água como fonte
+de calor e afundam para o aquecimento e arrefecimento.
+
+**Bombas de calor de fonte no solo (GSHP)**
+
+Este tipo de bombas de calor aproveitam a energia térmica armazenada no
+subsolo. As temperaturas do solo são relativamente constantes,
+oferecendo desta forma uma operação mais eficiente. No entanto, a
+instalação deste tipo de bombas requer mais custos associados devido à
+necessidade de escavação e instalações de tubulação subterrânea.
+
+**Aplicações**
+
+As bombas de calor são usadas no mercado e na indústria. Relativamente
+ao mercado estas são usadas em restaurantes, hotéis, hospitais, entre
+outros. Dependendo do fim do seu uso, isto é, para arrefecer (ar
+condicionado e arrefecimento de águas potável) ou para aquecer
+(aquecimento de água de banho, saneamento) <sup>\[7\]</sup>.
+
+Na indústria as bombas de calor são usadas essencialmente em processos
+de secagem, lavagem, aquecimento de água do processo com calor residual
+de um sistema de refrigeração, na pauteurização e muitas outras
+aplicações.
+
+\[1\] <https://www.britannica.com/technology/heat-pump>
+
+\[2\]<https://www.gea.com/en/products/geafxp.jsp?fbclid=IwAR2qdacoi04nrkIGxKEAGuqwBV6zp_rjWIUYqLPPOJA4c8AJJ5B9gGAN-0>
+
+\[3\] Carvalho,Duarte Anabela, high efficiency ground source heat pump
+systems for sustainable building space conditioning, Tese de
+Doutoramento em Sistemas Sustentáveis de Energia. Coimbra ( 2015).
+
+\[4\]<https://www.nrcan.gc.ca/sites/oee.nrcan.gc.ca/files/pdf/publications/infosource/pub/home/heating-heat-pump/booklet.pdf>
+
+\[5\] <http://industrialheatpumps.nl/nl/>
+
+\[6\] <https://www.delcohvac.com/types-of-heat-pumps/>
+
+\[7\] Gagneja1, Pundhir, Heat Pumps and Its Applications, Int’l Journal
+of Advances in Chemical Engg., & Biological Sciences (IJACEBS) Vol. 3,
+Issue 1 (2016).
+
+Trabalho elaborado por:
+
+Adriana Moreira
+
+Daniela Moreira
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