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CCEENNTTRROODDEEIINNSSTTRRUUOOAALLMMIIRRAANNTTEEAALLEEXXAANNDDRRIINNOO
REFRIGER O I
1 REVISO 2000
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REFRIGERAO I
MARINHA DO BRASIL
CENTRO DE INSTRUO ALMIRANTE ALEXANDRINO
2000
FINALIDADE: DIDTICA
1 REVISO
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INTRODUO
1 - PROPSITO
Esta publicao foi elaborada para dar uma orientao bsica sobre Refrigerao I.
Os assuntos nela contidos foram extrados de publicaes de fcil compreenso,
preenchidos pelas exigncias dos currculos com o propsito de facilitar a aprendizagem
por parte dos alunos. Entretanto, os complementos dos assuntos aqui elaborados sero
melhor absorvidos pelos maquinistas perante o equipamento real e pela funo tcnica
assumida a bordo dos navios da MB.
2 - DESCRIO
Esta publicao contm um nico captulo, onde so definidos, teoria da
refrigerao, conceitos e mtodos de refrigerao, sistemas de refrigerao, especificaes
gerais, ciclo de funcionamento do sistema aberto. Refrigerantes, compressores econdensadores, evaporadores e controles de refrigerao, componentes que completam um
sistema de refrigerao, instalaes de refrigerao, sistema hermticos, estudo do ar
condicionado e soldas, estudo dos elementos expansores e consideraes finais.
3 - AUTORIA E EDIO
Esta publicao de autoria do SO-MO JOS AUGUSTO BAHIA DA SILVA e
foi elaborada e editada, no CENTRO DE INSTRUO ALMIRANTE ALEXANDRINO.
4 - DIREITOS DE EDIO
Reservados para o CENTRO DE INSTRUO ALMIRANTE
ALEXANDRINO.
Proibida a reproduo total ou parcial, sob qualquer forma ou meio.
5 - CLASSIFICAO
Esta publicao classificada, de acordo com o EMA-411 (Manual de Publicaes
da Marinha) em: Publicao da Marinha do Brasil, no controlada, ostensiva, didtica e
manual.
CAPTULO 1
TEORIA DA REFRIGERAO
1.1 - INTRODUO
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Pode-se afirmar com absoluta certeza, ningum consegue chegar a ser um bom
mecnico de refrigerao sem que tenha um conhecimento amplo e segura da Teoria
da Refrigerao. No possvel fazer uma estimativa completa dos defeitos de
funcionamento sem que possua um conhecimento perfeito da teoria em que assenta
esse mesmo funcionamento. Sem um conhecimento completo dessa teoria o trabalho
fica reduzido a tentativas e equvocos. Essa espcie de servio torna-se muito
dispendiosa, e na maioria dos casos a irregularidade constatada no pode ser
corrigida. O funcionamento inadequado constitui freqentemente a causa de novos
inconvenientes.
Estude este captulo sobre Teoria da Refrigerao at que cada um de seus preceitos
chegue ao entendimento sem a necessidade de um grande esforo consciente.
1.1.1 - Incio da refrigeraoAlguns mtodos antigos e histricos datam dos tempos dos Egpcios, Gregos e
Romanos.
Os chineses cortavam o gelo no inverno e acondicionavam em palhas para uso
durante o vero.
Os gregos e Romanos usavam escravos para transportar neve das montanhas e
armazen-la em grandes silos forrados com palhas e ramo de rvores. A bebida
gelada era privativo das altas personalidades.
Os Egpcios usaram um sistema que ainda usado atualmente em muitos pases.
Eles colocaram jarros porosos em seus telhados ao anoitecer. O vero seco do
deserto provocava a evaporao da umidade marejante atravs do jarro, resfriando a
gua a contida.
Os povos usaram por muitos sculos, os mtodos antigos. Com a descoberta do
microscpio, os cientistas descobriram a existncia das bactrias e que alguns
desses micrbios eram os responsveis pela decomposio dos alimentos.
Verificou-se, tambm, que com o resfriamento desses alimentos, essas bactrias no
se propagavam, ficando amortecidas e com suas atividades diminudas.
No sculo XVIII, apareceram as primeiras indstrias de conservao de alimentos
por meio do frio. Era comum, a prtica de transporte de gelo de lugares mais frios
para outros mais quentes.
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Assim o gelo natural alm de servir s indstrias, comeou a ser utilizado em
residncias, bares, restaurantes, etc.
Devido a grande demanda do gelo natural e as grandes dificuldades para seu
transporte, comeou-se as pesquisas para a fabricao do gelo artificial. Isto
comeou em 1820 nos Estados Unidos. A partir de 1834 o gelo artificial foi
produzido graas a Jacob Perkins, que inventou o 1 sistema mecnico de
refrigerao por compresso. Foi o mtodo por absoro descoberto por Michael
Faraday em 1824 que fez aparecer os primeiros refrigeradores domsticos em 1910.
Em 1918, a Kelvinator colocou no mercado americano o primeiro refrigerador
automtico movido a eletricidade.
A General Eletric lanou seu 1 refrigerador em 1926, sendo a primeira unidade
hermtica de refrigerao automtica.O uso de refrigerao automtica de ar condicionado apareceu por volta de 1927.
De 1947 em diante, praticamente todas as unidades eram do tipo hermtico. A partir
desta data comearam a aparecer os compressores semi-hermtico e aberto.
A partir da dcada de 50, apareceram os modernos compressores PANCAKE,
substitudos posteriormente pelos modelos PEEWEE (Piu), existentes at hoje no
mercado.
No Brasil, a refrigerao mecnica comeou na dcada de 60 com modelos
importados. A partir dos anos 70, comeamos a fabricar nossos prprios
compressores com a criao da EMBRACO (Empresa Brasileira de Compressores),
instalada em Joinville - SC.
1.1.2 - O calor energia
Corrijamos de uma vez um conceito popular errneo. Os sistemas frigorficos no
produzem o frio. O frio, segundo o emprego geral do termo, a ausncia de
uma determinada quantidade de calor. Os termos frio e quente so
completamente relativos a uma determinada escala de temperaturas. A gua
fervente, por exemplo, no quente ao contato com a mo humana ou em
comparao com uma pedra de gelo. Comparada, porm, temperatura de um arco
eltrico, a gua fervente muito fria. Por outro lado o gelo muito quente
comparado com a temperatura do ar lquido em ebulio presso atmosfrica. Um
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dia de 10 pareceria muito frio caso ocorresse durante uma semana com dias de 30.
Entretanto, seria extremamente quente se tivesse lugar durante uma semana de
tempo de 0.
Para produzir o frio necessrio eliminar o calor. Os mtodos de elimin-lo, os
meios de transmiti-lo e de retardar sua transmisso constituem o objeto da
refrigerao. O estudo da refrigerao o estudo do calor e a sua transmisso. No
podemos ver o calor, mas podemos ver suas conseqncias. No podemos apalpar o
calor, mas podemos orientar os caminhos que percorre. Pode ser medido. Sabemos o
que . O calor energia.
Para definir cientificamente a energia dizemos: A energia a capacidade de
executar trabalho. Na nossa vida quotidiana usamos quantidades de energia
calorifica para podermos executar nosso trabalho fsico. Para o transporte dosobjetos empregamos o calor produzido pela combusto da gasolina. Para acionar
nossos mecanismos frigorficos, mquinas de lavar, e outros artefatos que nos
poupam trabalho, utilizamos, por exemplo, o calor produzido pela combusto do
carvo em uma usina eltrica que est a km de distncia.
O calor, conforme o conceituamos comumente, no mais que uma das formas
mais evidentes da energia. Isso pode ser em parte ilustrado por meio de um esquema
(fig. 1-1), que representa a caldeira de uma usina eltrica, na qual o calor produzido
pela queima de um combustvel convertido em energia sob a forma de presso de
gs (vapor). Isto cria a energia eltrica por meio de um gerador e produz a energia
calorfica em uma outra forma.
1.1.3 - Medio do calor
Antes de proceder a qualquer outra ponderao a este respeito, cabe definir a
unidade de medio do calor. O efeito mais comum do calor aquele que
produzido sobre a temperatura. Podemos estabelecer uma norma de medio usando
uma substncia tal como a gua, facilmente obtida sob forma pura com
caractersticas constantes, e fixando como padro a quantidade de calor necessria
para produzir uma determinada mudana de temperatura. A Unidade Trmica
Britnica, comumente conhecida como BTU, constitui uma norma desta espcie.
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Uma BTU a quantidade de calor necessria para elevar um grau Fahrenheit a
temperatura de uma libra de gua pura.
Cumpre acentuar, nesta oportunidade, que a indicao do termmetro no revela
uma medida de calor, antes, porm, a de sua intensidade (fig. 1-2). Medindo a
intensidade do calor podemos calcular o contedo calorfico desde que conheamos
a quantidade necessria para produzir uma determinada modificao de temperatura
em uma determinada quantidade de substncia. Assim, em virtude da nossa
definio de BTU , se medirmos a temperatura de 10 libras de gua antes e depois
de calefao e encontramos um aumento na mesma correspondente a 10 F, ficamos
sabendo que lhes foram adicionadas 100 BTU de calor. No entanto, substncias
diferentes exigem quantidades de calor por libra, tambm variveis, para que sua
temperatura seja elevada de um grau. J ficou estabelecido ser um BTU aquantidade de calor necessria elevao da temperatura de uma libra de gua a 1
(um) grau Fahrenheit. Consequentemente, podemos expressar a quantidade de calor
necessria para elevar a temperatura de uma libra de qualquer outra substncia,
como um multiplicador de 1, isto , a unidade, quantidade de calor que vir
diretamente expressa em BTU ou suas fraes. Esse nmero conhecido como
calor especfico de uma substncia e forma a quantidade de calor necessria para
elevar a temperatura de uma libra dessa mesma substncia de um grau Fahrenheit
(fig. 1-3).
O aumento de temperatura depende da capacidade de determinada substncia de
absorver calor. A essa capacidade em relao da gua que se chama de calor
especfico.
Eis algumas das substncias mais comuns com seu respectivo calor especifico:
lcool........................................................0,648
Vidro..........................................................0,161
Gelo...........................................................0,463
Borracha....................................................0,481
gua..........................................................1,000
1.1.4 - Transmisso do calor e modificaes conseqentes (teoria molecular)
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Muito embora a modificao da temperatura constitua aquilo que se tem em vista na
refrigerao, as alteraes fsicas produzidas pela adio e pela eliminao do calor
assumem uma importncia primordial na obteno desse resultado.
Uma anlise da estrutura das substncias contribuir para um conhecimento cabal
das alteraes fsicas, que tambm acompanham a modificao do seu contedo
calorfico. Toda matria constituda de pequenas partculas conhecidas como
molculas. Nos trs diferentes estados da matria, isto , o slido, o lquido e o
gasoso, as molculas guardam entre si uma relao diferente. No estado gasoso as
molculas individuais no se mantm unidas. Podem movimentar-se livremente e se
desagregam por completo. No esta lquido as molculas permanecem unidas de
modo mais compacto, embora ficando livres unitariamente para se desprenderem
de uma forma ampla. No estado slido, as molculas, ao contrrio das de um gs oulquido, j no se podem mais separar uma das outras. Em cada caso esto
constantemente em movimento, ainda que o volume desse movimento seja menor
em um lquido que em um gs, e muito menor em um slido que em um lquido. A
velocidade do movimento depende da quantidade de calor da substncia, j que essa
energia calorfica constitui realmente a fora motriz do movimento das molculas.
Se a um slido adicionarmos calor suficiente, o movimento das molculas torna-se
to rpido que a substncia transforma-se em lquido. Se mais calor for ainda
acrescentado, desaparece toda adeso entre as molculas, resultando da um gs.
Todas as modificaes fsicas que se seguem podem ser facilmente observadas nos
desenhos das figuras 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8 e 1-9.
O calor transforma um slido em lquido quando a energia suficientemente
aplicada sob essa forma, a ponto de permitir que as molculas superem a coeso que
as mantm naquele estado.
O calor transforma um lquido em gs quando se fornece calor suficiente para que a
energia nas molculas vena por completo a coeso que as conserva sob a forma
lquida.
O calor dilata os slidos, os lquidos e os gases, porque a maior energia em suas
molculas as obriga a se movimentarem mais rapidamente, determinando, por
conseqncia, que a substncia ocupe um maior volume.
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Quando o volume fica limitado pelo encerramento do gs ou do ar em um recinto
fechado, a adio do calor far com que o movimento molecular aumente, assim
como, a presso sobre as paredes dos recipientes.
Quando a uma substncia se adiciona calor somente para modificar seu estado
fsico, deve ter-se em conta que no produzida uma alterao de temperatura
durante o tempo em que um slido transformado em um lquido ou em que um
lquido transformado em um gs.
Fig. 1-1
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Fig. 1-2 - A temperatura a medio da intensidade de calor
Fig. 1-3 - O aumento de temperatura depende da capacidade que tem uma
substncia em absorver calor. Esta capacidade em relao gua
chamada calor especfico
Fig. 1-4 - O calor transforma um slido em lquido
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Fig. 1-5 - O calor transforma um lquido em gs
Fig. 1-6 - O calor dilata os slidos Fig. 1-7 - O calor dilata os lquidos
Fig. 1-8 - O calor expande os gases Fig. 1-9 - O calor aumenta a presso do
gs
1.1.5 - Calor latente e calor sensvel (Figs. 1-10, 1-11, 1-12 e 1-13)
Conforme foi dito anteriormente, a coeso entre as molculas mantm os slidos ou
os lquidos sob a forma de massa compacta. Torna-se necessrio proporcionar
energia suficiente para equilibrar esta coeso, alcanando-se esse equilbrio, em
determinada combinao de condies, a uma certa temperatura, entre a coeso e a
energia interna que tende a dissociar (desagregar) a substncia. Enquanto esta
modificao produzida, todo o calor aplicado absorvido como energia para
causar a dissociao. Este calor chamado de latente, e sua quantidade necessrio
por libra sempre a mesma para qualquer corpo em um determinado conjunto decondies. Mais adiante voltaremos a este detalhe. O calor latente calor necessrio
alterao do estado de uma substncia. o calor que se incorpora no decorrer
dessa modificao do estado.
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O calor adicionado antes ou aps a mudana de estado, que to somente aumenta a
temperatura do slido, do lquido ou do gs, chama-se calor sensvel. assim
denominado porque eleva a temperatura, o que pode ser constatado pelo sentido do
tato.
Quando dois corpos contguos estiverem sob temperaturas diferentes, o calor passa
do mais quente para o mais frio. Se os dois lados de um mesmo corpo estiverem
tambm sob temperaturas diferentes, o calor passa igualmente do lado mais quente
para o mais frio.
Fig. 1-10 - Calor latente de fuso da gua
Fig. 1-11 - Calor latente de vaporizao da gua
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Fig. 1-12 - Calor latente de vaporizao do anidrido sulfuroso
Fig. 1-13 - Calor sensvel da gua
As figuras de 1-14 a 1-20 representam os trs mtodos de transferncia do calor,
denominados radiao, conduo e conveco. A regulagem da passagem do
calor constitui uma das consideraes principais na construo dos aparelhos
frigorficos, bem como na sua aplicao.
Refrigerao eliminao de calor. Quando o calor eliminado por meios
mecnicos chama-se refrigerao mecnica. No que j foi dito tratamos sobre
algumas das leis naturais do calor. Essas leis no podem ser modificadas, nem
podemos fazer com que alguma coisa opere ou funcione contrariamente a elas.
Fig. 1-14 - Transferncia de calor por radiao
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Fig. 1-15 - O calor transfere-se pela conduo
Fig. 1-16 - O calor transfere-se pela conveco
Fig. 1-17 - A transferncia de calor pode ser retardada pelo reflexo do calor
radiante como no caso da pintura externa dos refrigeradores
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Fig. 1-18 - A transferncia do calor pode ser retardada pelos slidos no
condutores conforme se emprega nas guarnies dos
refrigeradores
Fig. 1-19 - A transferncia do calor pode ser retardada pelo emprego demateriais isolantes
Fig. 1-20 - Transferncia do calor em um gabinete
1.1.6 - RefrigerantesNumerosos lquidos sempre foram e ainda continuam sendo usados, como
refrigerantes. Muitos deles possuem algumas caractersticas convenientes. Do ponto
de vista prtico, somente uns tantos tm demonstrado, at agora, possuir as
caractersticas indispensveis a uma fabricao proveitosa e a um servio livre de
inconvenientes. Limitar-nos-emos, nestas condies, apreciao de alguns gases
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refrigerantes usados em sistemas de refrigerao domsticos, comerciais e
industriais, como por exemplo o FREON-12 e FREON-22, (FREON a marca
registrada que a Du Pont usa para designar os gases da famlia dos hidrocarbonetos
com flor).
1.1.7 - Efeito da presso
Toda discusso referente aos refrigerantes deve ser precedida de um entendimento
cabal do significado de presso ou vcuo, bem assim dos meios a serem utilizados
para sua medio.
Antes do mais, deve compreender-se que nossa atmosfera, em virtude do seu peso,
exerce uma determinada presso sobre a superfcie da terra. Isto pode ser
demonstrado de um modo muito simples. Basta tomar um tubo de vidro com 36
polegadas de comprimento, fechado em uma das extremidades e cheio de mercrioe, colocado o dedo sobre a extremidade aberta, levar o tubo, em posio vertical,
para dentro de um recipiente com mercrio. Ao tirar o dedo da extremidade
constatamos que o mercrio no interior do tubo baixa, incontinente, para uma altura
de, mais ou menos, 30 polegadas. De vez que apenas a presso atmosfrica sobre o
mercrio do recipiente pode estar sustentando tambm a coluna de mercrio de uma
polegada quadrada de rea, o peso dessa coluna deve corresponder presso do ar
por polegada quadrada. Verifica-se deste modo que esse peso de, mais ou menos,
14,7 libras por polegada quadrada ao nvel do mar.
Se este barmetro to simples for colocado em um recinto fechado, donde o ar tenha
sido expelido, o mercrio no tubo desce. Essa depresso, medida em polegadas,
usada como medida de vcuo (presso inferior atmosfrica). Duas polegadas de
vcuo eqivalem, mais ou menos, a uma libra de presso inferior atmosfrica. As
presses superiores atmosfrica, medem-se em libras por polegada quadrada, (fig.
1-21).
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Fig. 1-21 - Equilibrando a presso do ar com uma coluna de mercrio
Sabemos que a gua em uma caldeira de vapor sob presso, se encontra a uma
temperatura mais elevada do que quando ferve em um recipiente aberto.
Ponderando aquilo que j foi dito, verificamos que isto se mostra perfeitamente
razovel. A presso na superfcie de um lquido torna necessrio que se adicione
energia a esse do que as molculas deixem a superfcie sob a forma de gs. Essa
energia adicional fornecida mediante um acrscimo de temperatura do lquido,
antes que tenha incio a fervura. medida que a presso diminui, o lquido requer
menor quantidade de energia e a fervura d lugar a uma temperatura mais baixa. A
gua pode ilustrar esta afirmativa, desde que tenhamos trs caldeiras emfuncionamento e nelas fervamos a gua sob trs presses e temperaturas diferentes
(fig. 1-22).
Fig. 1-22 - A temperatura de ebulio depende da presso sob a qual a gua
ferve. O mesmo acontece com todos os lquidos1.1.8 - Processo de refrigerao
Se colocarmos o refrigerante em recipiente apropriado e depois levarmos este ao
contato de uma substncia mais quente, o refrigerante lquido ferve e vaporiza-se
pela ao da substncia mais quente. Embora o refrigerante lquido receba calor da
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substncia mais quente, a temperatura do refrigerante no aumenta durante o tempo
em que a presso se mantenha constante. A adio de calor a um lquido fervente
no aumenta sua temperatura, evaporando, porm, mais rapidamente o lquido.
Como a presso se mantm inaltervel, o refrigerante lquido continua fervendo a
uma temperatura constante durante todo o tempo em que recebe calor da substncia
mais quente, ou at que no haja mais lquido para ferver. A adio de uma
quantidade maior de calor no faz seno aumentar a velocidade da ebulio ou da
vaporizao e no eleva a temperatura at que todo o lquido se tenha transformado
em gs.
Como natural, a substncia mais quente, ao ceder calor ao refrigerante, tem que
sofrer alguma modificao. Se no se congela, a perda de calor ter como
conseqncia uma diminuio de sua temperatura, at se tornar igual dorefrigerante. J ento, o calor no mais poder passar da substncia mais quente para
o refrigerante, cessando o processo de ebulio ou de vaporizao.
1.1.9 - Relaes entre as presses e as temperaturas
Verificando-se as temperaturas de ebulio a diversas presses, pode-se estabelecer
uma comparao entre as temperaturas de ebulio a qualquer presso. isso
mesmo o que iremos agora ilustrar no que concerne gua, ao anidrido sulfuroso,
ao cloreto de metila e ao Freon-12.
Os pontos de ebulio, aproximados em graus Fahrenheit presso atmosfrica so:
gua 212 F; anidrido sulfuroso 14 F; cloreto de metila - 11 F e Freon 12 (-21 F).
Se colocarmos um lquido, que ferve temperatura de 14 F e a presso atmosfrica,
em um recipiente aberto, num quarto cuja temperatura seja superior a 14 F, esse
lquido ferver em virtude da passagem para ele do calor do ar no quarto. A
quantidade de calor absorvida para fazer ferver cada libra a 14 F ser o calor latente
do refrigerante.
1.1.10 - Termometria
a) Termologia
O objetivo da termologia o estudo do calor, uma forma de energia sob o ponto
de vista macroscpico.
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Assim, interessa analisar os resultados experimentais dos efeitos do calor, tais
como: as sensaes de frio e quente, dilatao dos corpos, etc.
No sentido fsico da palavra, calor no sinnimo de quente. Um corpo pode
receber uma certa quantidade de calor e continuar frio, ou perder calor e
continuar quente (fig. 1-23).
Fig. 1-23
b) Origens do calor
As partculas que compem um corpo se apresentam em constante estado de
agitao e no em repouso esttico. Seu movimento vibratrio constante e sefaz em torno da posio de equilbrio indefinidamente (fig. 1-24).
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Ao movimento das partculas denominamos agitao trmica e como
conseqncia do movimento existe uma energia cintica das partculas.
Fig. 1-24
Cabe-nos analisar no o movimento individual de cada partcula e sim o efeito
das vibraes colaterais, ou seja, a energia cintica total.
Quando falar em calor deve-se levar em conta os seguintes elementos:
Quantidade, Fonte e efeitos, descritos assim:
1. Quantidade de calor
um determinado valor de energia trmica, sendo que a quantidade de calor
que acarreta o mesmo aquecimento num mesmo corpo invariavelmente a
mesma.
2. Fontes de calor
O sol; os bicos de gs; combusto de carvo, tanto mineral como vegetal;
aparelhos eltricos (ferro eltrico, arco voltaico, etc.).
3. Efeitos do calor sobre os corpos
Aquecimento do corpo, dilatao do corpo, mudana de estado fsico docorpo, produo de trabalho mecnico.
c) Temperatura (fig. 1-25)
a medida da intensidade ou nvel de calor. A unidade de temperatura mais
usada o grau centesimal, ou centgrado ( C). Um grau centgrado igual a
1/100 da diferena entre o ponto de ebulio da gua e o ponto de fuso do
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gelo, sob presso atmosfrica normal. Na escala celsius, o ponto de ebulio
de 100 graus e o ponto de fuso do gelo o grau. Outras escalas de temperatura
so: (1) a escala Fahrenheit, comumente usada nos pases de lngua inglesa, em
que o ponto de ebulio da gua 212 graus e o ponto da fuso do gelo 32
graus e (2) a escala Reaumur em que o ponto de ebulio da gua 80 graus e o
ponto de fuso do gelo 0 grau. Existem, ainda, outras escalas para medir a
intensidade de calor.
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Fig. 1-25
I) Termmetro de mxima e mnima (de Six e Bellani) (fig. 1-26)
Consta de um tubo em U, utilizando para o seu funcionamento lcool e
mercrio, apresenta dois ndices que indicam as temperaturas mxima e
mnima ocorridas num determinado tempo (dia, semana). No reservatrio A
tem-se lcool. Elevando-se a temperatura o lcool se dilata, impelindo o
mercrio. O resfriamento produz contrao do lcool, e movimento oposto
do Hg. Os ndices t e t so movimentados pelo Hg, porm no se movem
pela passagem do lcool. Na figura o ndice t indica a temperatura mxima,
que corresponde ao volume mximo do lcool e o ndice t a temperatura
mnima. Para ser usado, utiliza-se uma m para colocar os ndices em
contato com a superfcie do mercrio.
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Fig. 1-26
II) Termmetro clnico
O termmetro clnico um termmetro de mxima, pois a coluna mercurial
do tubo s se movimenta espontaneamente quando a temperatura se eleva (a
coluna se eleva tambm). Baixando a temperatura, o Hg no volta ao
reservatrio, em virtude de sua fora de contrao ser insuficiente para
vencer a resistncia do estreitamento ou cotovelo na entrada do reservatrio
(fig. 1-27).
Fig. 1-27
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d) Escalas termomtricas
Cada um dos termmetros descritos construdo com base numa certa escala.
A escala funo dos corpos termoscpicos e da aplicao do instrumento.
Os pontos fixos de uma escala so sempre arbitrrios, atravs deles que
chegamos s equaes termomtricas.
I) Escala Celsius ou Centgrado
1. Pontos fixos
Ponto de fuso do gelo ao que atribumos o valor zero e ponto de ebulioda gua ao qual atribumos o valor cem. (valores atribudos
arbitrariamente sob presso normal).
C = 100 c = 0
2. Grandeza termomtrica
O volume aparente do mercrio (Hg) encerrado num tubo capilar de
vidro. Por conveno a variao do volume de mercrio no capilar
corresponde variao de temperatura .
Pode-se substituir por lcool.
3. Intervalo escalar
Dividimos o intervalo entre os pontos fixos (de 0 a 100) em 100 partes
iguais. Cada intervalo representa uma unidade da escala centgrado ou
Clsius que denominada: grau centgrado ou grau Celsius ( C).
A substncia termomtrica tambm poderia ser gs hidrognio, desde que
se respeitasse os pontos fixos arbitrados e o intervalo escalar.
II) Escala Reaumur
1. Pontos fixos
Ponto de fuso do gelo ao qual atribumos o valor zero e ponto de
ebulio da gua ao qual atribumos o valor 80.
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R=80 r = 0
2. Grandeza termomtrica
Preferencialmente o mercrio (Hg).
3. Intervalo escalar
Dividimos em 80 partes iguais cada uma recebe nome de grau Reaumur (
R).
III) Escala Fahrenheit
1. Pontos fixosMistura de gua, gelo, sal e amnia, qual atribudo o valor zero e
ponto de ebulio da gua ao qual atribumos o valor 212.
2. Grandeza termomtrica
Mercrio, na maioria das vezes.
3. Intervalo escalar
Dividido em 212 partes iguais e cada uma delas recebe o nome de grau
Fahrenheit ( F).F = 212 f = 32
e) Converso de escalas
As relaes entre: Celsius, Reaumur e Fahreneit sero:
C = R = F-32100 80 180
dividindo-se toda a relao por 20, o resultado no se altera, e temos:
C = R = F - 325 4 9
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1.1.11 - Calorimetria
a) Calorimetria
Cabe calometria o estudo das perdas, ganhos e variaes das Quantidades de
calor dos corpos e funo das variaes de temperatura. Ento podemos dizer
que:A parte da Termologia que estuda a medida calor a calorimetria
b) Unidades de quantidade de calor
A unidade de medida para determinar a quantidade de calor contida em um
corpo a CALORIA (smbolo CAL) que igual a quantidade de calor
necessrio para elevar de 1 C, uma grama de gua pura sob presso normal.
Se, ao contrrio, se tratar de diminuir de 1 C a mesma quantidade de gua, diz-
se FRIGORIA.
Em refrigerao usada a quilocaloria (Kcal) que igual a 1000 calorias, e
definida com sendo a quantidade de calor necessrio para elevar de 1 C, a
temperatura de 1 Kg de gua pura sob presso normal.
Nos pases de lngua inglesa a unidade de medida o BTU (British Thermal
Unit) ou unidade trmica britnica que igual a quantidade de calor necessria
para elevar de 1 F (-17,22 C) a temperatura de uma libra de gua pura (1 lb. =
0,454 Kg).
Obs.: 1 Kcal = 4 BTU aproximadamente,
1 BTU = 0,252 Kcal.
c) Calor especfico
a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de uma unidade de
massa do corpo de um grau de temperatura. Em unidades mtricas, a
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quantidade de calor, em Kcal, necessria para elevar a temperatura de 1 Kg do
corpo de 1 C; em unidades inglesas, a quantidade de calor, em BTU,
necessria para elevar a temperatura de uma libra do corpo de 1 F. Pela prpria
definio das unidades de quantidade de calor, o calor especfico da gua de
1,0. Como a maioria dos corpos requerem menos energia calorfica do que a
gua para uma dada alterao de temperatura, os seus calores especficos so
menores que 1,0. O calor especfico medido em cal/g C.
d) Calor latente
a quantidade de calor que se acrescenta ou se retira de um corpo e que causauma mudana de estado, sem mudana de temperatura. Todas as substncias
podem existir em trs estados: (1) o estado slido, (2) o estado lquido e (3) o
estado gasoso ou de vapor. A experincia determina que para transformar 1 Kg
de gelo em 1 Kg de gua, se deve acrescentar ao gelo uma quantidade de calor
igual a 80 Kcal. Em unidades inglesas, para transformar uma libra de gelo em
gua, so necessrias 144 BTU de energia calorfica. Enquanto este calor
acrescentado, a temperatura permanece constante em 0 C, ou 32 F. Isto que
dizer que ocorreu uma mudana de estado sem mudana de temperatura. Alm
disso, se o calor continua sendo acrescentado, sero necessrias 100 Kcal para
elevar a temperatura desse Kg de gua at 100 C, ou 970 BTU para elevar a
libra de gua at 212 F (pelas prprias definies de Kcal e de BTU). Neste
ponto, a gua comea a ferver, ou seja, a se transformar em vapor. Para passar
de Kg de gua a vapor, sero necessrias 540 Kcal adicionais, ou para passar 1
libra de gua a vapor, sero necessrias 970 BTU adicionais. No entanto,
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enquanto existir algum lquido, a temperatura no passar de 100 C ou 212 F
(fig. 1-28).
Fig. 1-28 - A matria existe em trs estados, dependendo da temperatura
I) Calor latente de fuso (Lf)
a quantidade de calor necessria para passar um corpo do estado slido
para o estado lquido. E normalmente expresso em Kcal para Kg, ou emBTU por libra. Calor latente de solidificao a quantidade de calor que se
deve retirar de um corpo para passar para o estado slido.
II) Calor latente de vaporizao (Lv)
a quantidade de calor necessria para mudar o estado de um corpo de
lquido para vapor. tambm expresso em Kcal/Kg ou B.T.U/lb. Calor
latente de condensao a quantidade de calor que se deve retirar de um
vapor para pass-lo ao estado lquido, isto , condens-lo; igual ao calor
latente de vaporizao. Por exemplo, devem ser acrescentadas 540 Kcal a 1
Kg de gua para pass-la ao estado de vapor. Se desejar passar esse vapor ao
estado lquido, isto , condens-lo, devero ser retiradas dele as mesmas 540
Kcal.
Pelo princpio das transformaes inversas, temos:
Calor latente de fuso (Lf).................. = Calor latente de solidificao (Ls).
Calor latente de vaporizao (Lv)....... = Calor latente de Condensao (Lc).
Quando se considerar a quantidade de calor cedida ou recebida por um
corpo para a mudana de estado, h de ser representar o produto da massa
considerada pelo respectivo calor latente (de fuso, vaporizao,
solidificao e condensao).
e) Calor sensvel
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O calor trocado por um corpo chamado sensvel quando provoca no mesmo
uma variao de temperatura, sem alterar suas propriedades fsicas. Ex.: Se
colocarmos um recipiente contendo 1 Kg de gua a 20 C, em um forno aceso,
podemos notar que aps alguns minutos a temperatura da gua comea a
aumentar at atingir valor de 100 C, sem modificar seu estado fsico.
f) Relao entre calor sensvel e calor latente da gua a presso atmosfrica
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Fig. 1-29 - Relao entre calor sensvel e calor latente da gua a presso atmosfrica
g) Quantidade de calor
calculada pela frmula:
Q = M x Ce (T1-T2)
Q = quantidade de calor
M = massa (g, Kg, lb)
Ce = calor especfico da substncia
T1 = temperatura INICIAL
T2 = temperatura FINAL
Exemplo:
A massa de 5 Kg de gua a 32 C deve ter sua temperatura reduzida para 5 C.
Quantas calorias deve ser retirada para que a substncia alcance a temperatura
desejada?
Q = M x Ce (T1-T2) M = 5Kg Ce = 1 T1 = 32 T2 = 5
Q = 5x 1 (32-5) Q = 5x27 Q = 135 Kcal ou Q = 135.000 Cal.
h) Clculo de calor latente
A maioria das substncias quando muda de estado permanece com a
temperatura constante. Atravs de experincias, foi comprovado que para
mudar de estado a substncia ceder ou absorver uma quantidade constante de
calor. O caso particular da gua, 1 g de gua a 0 C, presso normal, CEDE
80 Cal para mudar seu estado para slido. Nas mesmas circunstncias, 1 g de
gelo absorve 80 Cal para fundir. Quando a massa for dada em Kg a quantidade
de calor ser Kcal. Logo, 1 kg de gelo a 0 C, absorver 80 Kcal para mudar seu
estado. A massa de 1 Kg de gua a 100 C absorve 540 Kcal para ser
transformada em vapor. Quando for em grama o calor ser dado em Cal. A
massa de 1 g de gua a 100 C absorve 540 Cal na mudana de estado para
vapor.
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No sistema ingls usado BTU (calor), libra (peso) e F (temperatura). A
massa de uma libra de gua a 32 F cede 144 BTU para ser transformada em
gelo. Quando for o contrrio, nas mesmas condies, 1 libra de gelo absorve
144 BTU de massa de 1 libra de gua a 212 F absorve 970 BTU para ser
transformada em vapor. No caso inverso, de vapor para lquido, ceder a
mesma quantidade de calor (970 BTU).
Ex.: A massa de gua de 15 Kg a 0 C necessita para mudar de seu estado
slido de quantos Kcal?
R: Se para cada quilo necessrio 80 Kcal, logo: 15 x 80 = 1200 Kcal.
i) Propagao do calor
I) Conduo
o processo de transmisso de calor no qual esse calor transferido demolcula para molcula dentro de uma substncia homognea, ou entre duas
substncias que esto em contato fsico.
Ex.: Esquentando a ponta de uma barra de ferro o calor se propaga at o final
dessa barra.
II) Conveco
o processo de transmisso de calor que ocorre num fluido, ou seja, num
lquido ou gs.
Ex.: Um fluido aquecido tende a subir devido sua densidade ter diminudo.
O movimento das partculas leva consigo a energia de uma posio
para outra.
III) Irradiao
o processo de transmisso de calor que ocorre sob forma de energia
radiante (luz, solar).
j) Mudanas de estado
1. Fuso
a passagem do estado slido para o lquido.
2. Solidificao
a passagem do estado lquido para o estado slido.
3. Vaporizao
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a passagem do estado lquido para o gasoso.
4. Liquefao ou
a passagem do estado gasoso para o lquido.
5. Sublimao
a passagem direta do estado slido para o gasoso e vice-versa.
l) Tonelada de refrigerao
A tonelada padro comercial de refrigerao definida pela ASHRAE
Amrican Society of. Heatig Refrigerating and Air Conditioning Engineers
como a transferncia de 200 BTU por minuto, ou seja, 12.000 BTU por hora.
Esta a base muito usada para clculos de refrigerao, seja para
armazenamento frigorfico, condicionamento de ar, fabricao de gelo ou para
fabricao de sorvete.Quando uma pessoa diz que tem uma instalao de gelo com 70 toneladas de
capacidade, trata-se de um fato diferente. Ela quer dizer que pode fabricar 70
toneladas de gelo em 24 horas, e a capacidade nominal de sua instalao pode
chegar a 150 toneladas de refrigerao.
Assim, em BTU, uma tonelada de gelo representa, em unidades inglesas, 2.000
x 144 = 288.000 BTU (2.000 o nmero de libras por tonelada inglesa e 144
o calor latente da solidificao da gua). Qualquer equipamento capaz de retirar
esta quantidade de calor em um dia tem capacidade igual a 1 tonelada de
refrigerao. Uma unidade capaz de retirar 120.000 BTU por hora ter uma
capacidade de 10 toneladas de refrigerao.
Ento: 1 Ton = 12.000 BTU/h
288.000 BTU absorvidos em 24 horas.
144.000 BTU absorvidos em 12 horas.
72.000 BTU absorvidos em 6 horas.
12.000 BTU absorvidos em 1 hora.
200 BTU absorvidos em 1 minuto.
1.1.12 - Efeito da presso no ponto de ebulio de um lquido
Todos os lquidos tm um determinado ponto de ebulio para uma dada condio
de presso. Em outras palavras, todos os fluidos se comportam como a gua, no
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sentido de que, quando em estado lquidos, eles se evaporam logo que lhes ceda
calor. Do mesmo modo que a gua, quando em estado de vapor, eles se condensam
ao se retirar calor deles, a uma temperatura conhecida como temperatura de
saturao. Assim a temperatura de saturao de qualquer fluido depende de sua
presso. A gua presso corresponde ao nvel do mar, 1 atmosfera de 14,7 libras
por polegada quadrada (PSI), sobre a superfcie, deve ser aquecida em ebulio ou
para que ocorra o calor latente de vaporizao. Se a presso aumenta, o ponto de
ebulio aumenta. Se a presso diminui, o ponto de ebulio diminui.
1.1.13 - Capacidade de uma substncia absorver calor
Quando somente elevada sua temperatura, permanecendo no mesmo estado, uma
substncia tem uma capacidade relativamente pequena de absorver calor. A da
gua em estado lquido 1 Kcal por Kg por grau Celsius de elevao detemperatura, sendo menor no estado gasoso e no estado slido. O calor especfico
de outras substncias, nos trs estados, , em geral, menor que 1, ou seja, que o da
gua no estado lquido.
Entretanto, a capacidade de uma substncia absorver calor, quando h mudana de
estado, referente ao seu calor latente de fuso ou de vaporizao,
comparativamente grande. O calor latente de fuso da gua 80 Kcal/Kg e o de
vaporizao 540 Kcal/Kg.
No ponto de ebulio, uma substncia apresenta a sua mxima capacidade de
absorver calor, a qual denominada calor latente de vaporizao. Como o
aumento de presso tem o efeito de elevar o ponto de ebulio (temperatura a qual
o lquido se vaporiza) e a diminuio da presso tem o efeito de abaix-lo, foi
lgico usar-se uma reduo de presso abaixo da atmosfrica (a um vcuo parcial)
nas primeiras tentativas de fazer com que alguns lquidos mais comuns se
vaporizam a temperatura suficientemente baixa para produzir frio artificial.
1.1.14 - Presso absoluta e Presso relativa
Presso absoluta a presso acima do vcuo perfeito. Presso relativa a presso
acima da presso atmosfrica padro de 1,033 Kg/cm, ou 14,696 PSI a maioria
dos manmetros do leitura de presso relativa. O valor da presso absoluta pode
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ser achado facilmente, somando-se leitura do manmetro 1,033 Kg/cm ou, se
trabalha com unidades inglesas, 14,696 PSI (arredondadas para 14,7 PSI).
1.1.15 - Relao entre milmetros de vcuo e presso absoluta
Qualquer presso relativa menor que zero expressa, s vezes, em milmetros de
vcuo, ou polegadas de vcuo. Como a presso atmosfrica padro de 1,033
Kg/cm ou 14,696 PSI pode suportar uma coluna de mercrio de 760 mm de
altura, 250 mm de vcuo significam um vcuo, ou presso parcial de 250 mm
menor do que a presso padro. O vcuo perfeito, ou seja, zero Kg/cm absoluto
ou zero PSI absoluta (psia), pode ser expresso como 760 mm de vcuo ou 30
polegadas de vcuo. (fig. 1-30).
Fig. 1-30
1.1.16 - Converso de milmetros de vcuo, ou polegadas de vcuo, em presso
absoluta
Para se converter milmetros de vcuo para presso absoluta em Kg/cm, subtrai-se
a leitura de 760 e multiplica-se o resultado por 0,00136. Por exemplo, um vcuo
de 250 mm corresponde a (760-250) x 0,00136 = 0,694 Kg/cm. Em unidades
inglesas, subtrai-se a leitura em polegadas de vcuo de 30 polegadas e multiplica-
se o resultado por 0,49. Por exemplo, 10 polegadas de vcuo correspondem a (30-
10) x 0,49 = 9,8 psia
1.1.17 - Lei de Dalton ou das presses parciais
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A lei de Dalton, ou das presses parciais, diz que, se uma mistura de gases
contida num vaso, cada qual exercer sua prpria presso no vaso,
independentemente dos outros. Ento, a presso absoluta total ser igual soma
das presses parciais exercida por cada um dos gases. Por exemplo, se o vaso A
(fig. 31) contm refrigerante lquido a uma profundidade de 7,5 cm temperatura
de 30 C, a presso ser de 11,89 Kg/cm absoluta. Se o vaso B contm ar
em quantidade suficiente para elevar a presso a 2,46 Kg/cm absoluta, ao se
abrirem as vlvulas A e B enquanto a temperatura permanece constante, a presso
nos dois vasos ir logo atingir o valor de 11,89 + 2,46 = 14,35 Kg/cm absoluta.
Uma quantidade de lquido suficiente para manter a temperatura de 30 C e
presso de 11,89 Kg/cm absoluta ser evaporada. Os dois gases se misturaro,
cada um deles exercendo sua prpria presso nos vasos. Assim a presena de ar eoutros gases no condensveis num sistema de refrigerao ir ocasionar presses
maiores do que as presses exercida pelo agente refrigerante.
Fig. 1-31
1.1.18 - Definio de frio e calor
Frio e calor so termos relativos. Falando estritamente, frio uma condio
distintamente separada de calor. Os dois termos so puramente relativos, sem
significado exato. Eles expressam simplesmente condies de temperatura com
relao a um padro. Este padro usualmente a temperatura do corpo humano,
que normalmente 98,6 F (37 C). Se uma pessoa apanha um pedao de gelo, ela
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diz que o gelo frio; ela quer dizer que a temperatura do gelo menor que a
temperatura de sua mo. Se a pessoa bebe um copo de caf, ela diz que o caf est
quente; ela quer dizer que a temperatura do caf mais alta que a de sua boca.
Entretanto, o gelo mais quente que o ar liqefeito, por exemplo, e o caf mais
frio que a gua fervente.
Ao se discutirem assuntos relacionados com refrigerao e condicionamento de ar,
freqentemente prefervel utilizar a expresso resfriamento do que a expresso
pouco significativa, remoo de calor. De qualquer maneira, refrigerao e
condicionamento de ar referem-se manuteno das condies mais adequadas
para a sade e conforto do corpo humano, e esto relacionados com temperaturas
que o ser humano usualmente classifica como fria e quente. Nesta apostila, quando
a palavra resfriamento utilizada, fica subentendido que a operao efetivamenteconsiste na remoo de calor.
1.2 - CONCEITOS E MTODOS DE REFRIGERAO
1.2.1 - Conceitos de refrigerao
o processo de transferir calor de um lugar para outro.
o processo de remover o calor de qualquer matria, quer seja lquida, gasosa ou
slida. A remoo do calor da matria reduz sua temperatura ou muda de estado.
o processo de tirar calor de um corpo ou espao para reduzir sua temperatura.
Refrigerao o processo atravs do qual se torna possvel remover calor de um
corpo em espao fechado, e mant-lo em temperaturas desejadas.
A refrigerao essencial na conservao de produtos perecveis, na estabilizao
de temperaturas para operao de equipamentos, na climatizao de ambientes
destinados habitabilidade humana, em reas industriais, hospitalares, residenciais,
etc.
1.2.2 - Mtodos de refrigerao
O processo de refrigerao pode ser conseguido por vrias modalidades, sendo as
seguintes as mais usuais: 1) Com uso de gelo; 2) Empregando-se misturas
refrigerantes; 3) Utilizando-se gelo seco; 4) Por meio de lquidos volteis.
a) Uso do gelo
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Apenas uma refrigerao muito limitada ser conseguida mediante a colocao
da substncia a ser refrigerada bem prxima pedaos de gelo. Haver, portanto,
transmisso de calor da substncia para o gelo, resfriando-se a substncia e
derretendo-se o gelo. Obter-se-o unicamente ndices moderados de refrigerao
com o uso deste processo, no devendo de modo algum ser ele encarado como de
grandes recursos. Um exemplo bastante comum nos dado pelos peixeiros
quando exibem seus peixes em mesas de folhas de flandres ou ao inoxidvel,
deitando-se sobre os pedaos de gelo a fim de preserv-los contra deteriorao
prematura, sendo esta prtica largamente usada nos pases de clima quente.
b) Misturas refrigerantes
As misturas refrigerantes ou refrigerantes qumicos, como so s vezes
chamadas, funcionam sob um princpio em que se emprega a absoro de calorlatente, quando duas substncias slidas so unidas quimicamente para formar
um lquido. No caso do gelo e sal, este o calor necessrio para transformar o
gelo em gua sem provocar qualquer mudana de temperatura. As misturas
refrigerantes no encontram emprego comercial, porm so muito usadas em
servio de laboratrios ou em casos que requeiram de imediato baixas
temperaturas.
As misturas refrigerantes, quando constitudas de uma mistura de gelo e um
composto qumico, geralmente um sal ou quantidades excessivas, se comportam
da seguinte maneira: o gelo ao se derreter absorve calor proveniente de seus
arredores, formando uma soluo salina a qual tende a dissolver uma maior
quantidade de gelo. Para que haja transformao de gelo em gua, dever haver
calor latente, e se a mistura se achar termicamente isolada de seus arredores, este
calor s poder vir do interior da prpria mistura. Haver formao de gua que
dissolver mais sal promovendo eventualmente um estado de equilbrio, no qual
a concentrao permanecer constante e o sistema estar isolado de toda e
qualquer aplicao externa de calor, resultando uma temperatura mnima e
constante. Entre os sais mais usados se acham os seguintes: cloreto de clcio,
cloreto de sdio, nitrato de amnia e sulfato de amnia.
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c) Gelo seco
Este tipo de refrigerao usado principalmente para a preservao de produtos
facilmente perecveis, como gneros alimentcios etc., que se acharem em
trnsito, ou nos casos em que houver inconvenincia em se empregar gelo
comum. Um dos exemplos tpicos deste tipo de refrigerao nos dado pelos
sorveteiros ambulantes que se utilizam de recipientes instalados em carrinhos
especialmente fabricados para este fim.
O processo de fabricao de gelo seco (Bixido de carbono slido) pode ser
resumido da seguinte maneira: o gs carbnico limpo e seco levado a uma alta
presso num compressor e aps ficar completamente isento de quaisquer traosde leo provenientes do compressor, passado para um condensador de onde
retirado calor. O gs, conseqentemente, se liqefaz e imediatamente se expande
atravs das vlvulas para o interior da cmara. A rpida expanso do gs far
com que o Bixido de carbono forme flocos de neve que so compactados em
blocos ou lingotes para serem usados.
d) Uso de lquidos volteis
O mtodo mais comumente usado para produzir frio em escala comercial
atravs da evaporao de lquidos que possuem pontos de ebulio extremamente
baixos. Para que isto se d necessrio que os lquidos empregados, ao se
evaporarem, absorvam calor latente de seus arredores a fim de que deste modo
possam produzir um efeito refrigerante.
Um exemplo bastante comum o da fervura da gua. O calor aplicado gua
aumenta a sua temperatura e eventualmente provocar sua fervura a 100 C, isto
presso atmosfrica normal. Uma aplicao adicional de calor no aumentar a
sua temperatura, mas apenas causar a sua mais rpida evaporao. Em outras
palavras, a fim de se transformar em vapor, a gua dever absorver calor de uma
fonte externa e assim procedendo far com que esta se resfrie.
As temperaturas as quais diferentes lquidos entram em ebulio variam muito,
mesmo quando sujeitos a mesma presso. O fator presso muito importante,
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uma vez que dele depende o ponto de ebulio, isto , quanto mais alta for a
presso tanto mais alto ser o ponto de ebulio e, inversamente, quanto mais
baixa for a presso tanto mais baixo ser o ponto de ebulio. Quando se
menciona o ponto de ebulio de um lquido sem nenhuma referncia presso,
subtende-se sempre que esta a presso atmosfrica normal, ou seja, 1,033
Kg/cm (14,7 lbs/pol).
Esta relao entre a presso e o ponto de ebulio aplicada em refrigerao, e
escolhendo-se um lquido com ponto de ebulio baixo, ela promove a absoro
do calor exigido para a evaporao da substncia cujo resfriamento se deseja. O
frio a ser produzido pode variar de vrios graus mediante alterao da presso e,
portanto, da temperatura qual o lquido se evaporar.
1.3 - SISTEMAS DE REFRIGERAO1.3.1 - Definio
Chama-se Sistema de Refrigerao o conjunto de todos os componentes de uma
instalao de refrigerao.
1.3.2 - Princpio de funcionamento
Os sistemas de refrigerao empregam lquidos cujos pontos de ebulio podem
estar muitos graus abaixo de zero e dos quais so conhecidos os pontos de ebulio
para diversas presses, isto , cujas caractersticas presso-temperatura so
conhecidas. Pelo uso dispositivos mecnicos, a presso no interior do sistema pode
ser mantida em qualquer ponto desejado. Uma vez que se pode controlar a presso,
pode-se tambm controlar a temperatura.
1.3.3 - Propriedades bsicas
So comuns a qualquer sistema:
- um lquido para se vaporizar absorver calor.
- um lquido ferve, quando a presso do vapor igual ou maior aquela que ela
suporta.
- um vapor, quando se condensa, cede calor.
- um vapor saturado se condensa se ele for comprimido.
1.3.4 - Ciclo de refrigerao
O ciclo fundamental de refrigerao do tipo padro constitudo de:
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- um compressor acionado por um motor eltrico.
- um condensador para baixar a temperatura do gs refrigerante.
- um elemento expansor que pode ser: uma vlvula expansora ou um tubo capilar.
- um evaporador.
1.3.5 - Sistema de refrigerao aberto
Denomina-se sistema aberto de refrigerao, todo sistema no qual o compressor e
seu acionador (motor eltrico, turbina a gs, turbina a vapor ou motor alternativo
diesel ou a gasolina) so independentes, interligando-se por meio de correias,
acoplamentos rgidos, flexveis, ou por meio de engrenagens. So sistemas que, em
geral, utilizam grande volume de refrigerante circulante. Ex.: Frigorficas de grandeporte, Centrais de ar Condicionado, Balces frigorficos, etc. (fig. 1-32)
Fig. 1-32 - Sistema aberto acionado por motor eltrico
1.3.6 - Sistema de refrigerao hermtico
Denomina-se sistema hermtico de refrigerao todo sistema no qual o compressor
e seu acionador (geralmente um motor eltrico) forma uma unidade blindada,
denominada unidade hermtica. O eixo do compressor o prolongamento do eixo
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do induzido do motor eltrico acionador. Ex.: Geladeiras domsticas,
Refresqueiras, Ar condicionado domstico de parede, etc.
1.3.7 - Sistema de refrigerao semi-hermticos
So sistemas nos quais o compressor e seu acionador so dependentes, porm
fisicamente separados. O compressor e seu acionador possuem um nico eixo,
porm, tanto o compressor quanto o acionador, so acessveis.
1.4 - ESPECIFICAES GERAIS1.4.1 - Elementos de um sistema de refrigerao
Os componentes bsicos necessrios para o funcionamento de um sistema de
refrigerao so (fig. 1-33): (1) Compressor; (2) Condensador; (3) Elemento
expansor (vlvula expansora ou Tubo capilar); (4) Evaporador.
Fig. 1-33 - Elementos de um sistema de refrigerao
1.4.2 - Ciclo de funcionamentoO refrigerante flui atravs da vlvula expansora e atravessa as serpentinas do
evaporador, onde absorve calor e se transforma em gs ou vapor. Da, passa para o
compressor, onde comprimido at atingir a presso do condensador. No
condensador, o calor retirado e o refrigerante se torna lquido. Do condensador o
refrigerante passa para a vlvula expansora, recomeando o ciclo. O refrigerante
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est sob presso baixa desde a sada da vlvula expansora, atravs do evaporador,
at a aspirao do compressor. Esta parte do sistema conhecida como lado de
baixa presso. O refrigerante est sob presso alta desde a descarga do compressor,
atravs do condensador, at a sada de vlvula expansora. Esta parte do sistema
conhecida como lado de alta presso. As presses dos dois lados variam conforme:
(1) refrigerante empregado; (2) temperatura requerida no evaporador; (3) a
temperatura do meio de condensao (fig. 1-34).
Fig. 1-34 - Ciclo de funcionamento
1.4.3 - Condies de funcionamento de um sistema padro
Temperatura de evaporao de -15 C, temperatura de condensao de 30 C e
temperatura do gs de aspirao de -10 C constituem as condies de referncia da
tonelada padro para funcionamento de um sistema de refrigerao. As condies
nominais das mquinas de refrigerao so freqentemente inferiores s da tonelada
padro (fig. 1-35).
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Fig. 1-35
1.4.4 - Fases do ciclo de funcionamento de um sistema de refrigerao
- Compresso, no compressor.
- Condensao, no condensador.
- Expanso, no elemento expansor.
- Evaporao, no evaporador.1.4.5 - Ciclo da refrigerao por compresso
A refrigerao de produtos perecveis assegura por longo tempo suas caractersticas
originais.
Fazendo determinado fluido evaporar-se sob condies controladas, o calor pode ser
absorvido refrigerando-se o ambiente.
Portanto, nos sistemas de refrigerao, as substncias refrigerantes, ao se
evaporarem, provocam resfriamento; por outro lado, quando se condensam liberam
calor para o meio ambiente.
Para que o processo se torne econmico, porm, a substncia refrigerante evaporada
deve ser coletada e reconduzida ao seu estado original, a fim de que o processo
possa ser repetido (fig. 1-36). O refrigerante ganha calor no compressor e
evaporador e perde no elemento expansor e condensador.
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Fig. 1-36 - Ciclo frigorfico a compresso
1.4.6 - Sistema de refrigerao por compresso ou mecnica
Nos sistemas de refrigerao por compresso so empregados compressores
alternativos ou rotativos. Usados em unidades de pequeno e mdio portes, os
compressores alternativos podem ser hermticos, semi-hermticos e abertos.
O compressor aspira da serpentina interna a baixa presso, na qual ocorre a
evaporao (fig. 1-37), e descarrega na serpentina externa a alta presso, na qual o
calor extrado.
Na obteno do ciclo, usam-se substncias refrigerantes que, entre outras
caractersticas, devem passar facilmente do estado lquido para o estado gasoso;
devem ter baixo ponto de ebulio, capacidade de absorver e transmitir calor a baixa
temperatura.
Devem ainda ceder o calor absorvido quando em condensao seja pela gua, seja
pelo ar.
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Fig. 1-37 - Ciclo de resfriamento
1.5 - REFRIGERANTES
1.5.1 - Definio
Refrigerante a substncia usada para a transferncia de calor num sistema de
refrigerao. Ele absorve calor pela sua evaporao a baixa temperatura e presso e
cede esse calor pela sua condensao a alta temperatura e presso.
1.5.2 - Refrigerantes primrios
Os refrigerantes usados num sistema fechado e que sofrem uma mudana de estado
so chamados refrigerantes primrios.
1.5.3 - Refrigerantes secundrios
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So refrigerantes usados nas grandes instalaes de refrigerao e ar condicionado.
Os refrigerantes secundrios no sofrem mudana de estado. O refrigerante primeiro
resfria o refrigerante secundrio; o refrigerante secundrio circulado no sistema
por meio de bombas, atravessa o espao a ser resfriado e transporta o calor
absorvido de volta para o refrigerante primrio. Os refrigerantes secundrios mais
comumente usados so uma soluo de salmoura para refrigerao e gua gelada
para condicionamento de ar.
1.5.4 - Grupos
Os refrigerantes esto divididos em trs grupos no Cdigo Nacional de Segurana
de Refrigerao (EUA - National Refrigerant Safetu Code).
a) Estudo comparativo entre os diversos fluidos frigorficos. (Tabela 1)
Presso de satu-rao Kgf/cmFluido
-15 C 30 C
Relao
de
compresso
Efeitofrigorfico
f/K
f
Fluidoemci
rculao
porTRK
gf/h
Lquido
em
circulao
por
TR
m/h
Volumeesp
ecfico
dovapor(
-15C)
m/Kg
f
Volumedes
locado
por
(-15C)TR
m/h
Coeficiented
eefeito
frigorficot
erico
Rendimento
frigorficoterico
fg/cv.
h
Temperatura
dedes-
cargadocom
pressor
(isentrp
ica)
CO2 23.24 73.34 3.15 30.8 98.2 0.106 0.0166 1.63 2.56 1651 71 CNH3 2.41 11.895 4.94 26.4 11.43 0.019 0.51 5.82 4.75 3000 99 CCCl2F2 1.863 7.592 4.08 28.4 106.5 0.081 0.0925 9.87 4.70 2960 39 C
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CHClF2 3.02 12.25 4.06 38.6 78.3 0.066 0.0781 6.12 4.66 2940 55 CCH3Cl 1.487 6.658 4.48 83.4 36.2 0.039 0.278 10.1 4.63 2930 81 CSO2 0.828 4.66 5.63 79.2 38.2 0.027 0.402 15.3 4.87 3080 90.5 CC2Cl2F4 0.476 2.578 5.42 23.9 126.3 0.087 0.264 33.38 4.74 2970 90 CC2H4Cl 0.326 1.9 5.83 79.1 38.2 0.043 1.005 38.4 4.19 3280 41 CCHCl2F 0.368 2.2 5.97 49.7 60.9 0.044 0.571 34.8 5.11 3230 60 C
C2HCl3 0.0109 0.118 10.8 52 38 0.0394 15.0 868 5.09 3210 73 CC2H2Cl2 0.0614 0.505 8.23 63.5 47.6 0.0382 3.93 186.5 5.14 3250 60 CCH2Cl2 0.0825 0.705 8.76 74.7 40.4 0.0299 3.02 122 5.0 3160 85 CCCl3F 0.206 1.285 6.24 37.5 80.6 0.054 0.768 61.9 5.1 3220 45 CC2Cl3F3 0.0685 0.550 8.02 29.8 101.4 0.064 1.69 171 4.92 3110 30 C
Tabela 1 - Propriedade de alguns refrigerantes
1. Grupo I
Esto os refrigerantes mais seguros. Incluem-se neste grupo:
1. Tricloromonofluorometano - R-112. Diclorodifluorometano - R-12
3. Clorotrifluorometano - R-13
4. Tetrafluoreto de carbono - R-14
5. Dicloromonofluorometano - R-21
6. Monoclorodifluorometano - R-22
7. Triclorotrifluorometano - R-113
8. Diclorotetrafluorometano - R-114
9. Dixido de carbono - CO2
10. Diclorometano
2. Grupo II
No so to seguros como os do grupo I por serem um tanto inflamveis, txicos
e venenosos. Alguns dos refrigerantes deste grupo so:
Dicloroetileno - Cloreto de metil
Formiato de metil - Dixido de enxofre
Cloreto de etil - Amnia
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3. Grupo III
Inclui os mais perigosos de todos os refrigerantes; eles so altamente
inflamveis. Alguns dos refrigerantes deste grupo so:
Butano - Isobutano - Propano
Etanol - Etileno - Metano
1.5.5 - Caractersticas desejadas
Muitos aspectos tm que ser considerados, os mais importantes so:
1. Uma vez que a refrigerao se efetua pela evaporao de um lquido, o
refrigerante deve ser voltil ou capaz de se evaporar;
2. O calor latente de vaporizao deve ser bastante elevado para que o resultado seja
obtido com um mnimo de refrigerante em circulao;
3. importante que seja seguro nas condies normais de funcionamento; osrefrigerantes no devem ser combustveis, manter a chama ou ser explosivos;
4. O refrigerante deve ser inofensivo s pessoas e ter um odor que revele a sua
presena. Os vazamentos devem ser detectveis por verificao simples;
5. O custo deve ser razovel e deve existir em abundncia para seu emprego
comercial;
6. O refrigerante deve ser estvel sem qualquer tendncia a se decompor nas
condies de funcionamento;
7. No deve ter efeito prejudicial sobre os metais, lubrificantes e outros materiais
usados nos compressores e demais componentes do sistema;
8. O refrigerante deve ter presso de evaporao e de condensao razoveis;
9. Deve produzir o mximo de refrigerao para um dado volume de vapor
movimentado pelo compressor;
10. A compresso presso de condensao deve requerer o mnimo de potncia;
11. A temperatura crtica deve estar bem acima da temperatura de condensao.
1.5.6 - A gua como agente refrigerante
A gua pode ser usada como agente refrigerante em certos tipos de sistemas de
refrigerao, normalmente naqueles em que as temperaturas requeridas esto acima
de 2 C. Para que a gua se evapore a temperaturas to baixas, preciso manter um
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alto vcuo. Alguns sistemas antigos usavam jato de vapor para este fim. Os
sistemas mais modernos se baseiam no princpio da absoro e so utilizados cada
vez mais em instalaes de condicionamento de ar.
1.5.7 - Calor latente de evaporao
A maior parte do calor em jogo num sistema de refrigerao se refere ao calor
latente. Um alto valor de calor latente de vaporizao significa que uma pequena
quantidade de refrigerante vai absorver uma grande quantidade de calor. Por
conseguinte, menos refrigerante ser requerido em circulao no sistema para uma
dada capacidade.
1.5.8 - Efeito da densidade na capacidade
A densidade do vapor do refrigerante dada nas tabelas, geralmente em metros
cbicos por quilogramas (ou ps cbicos por libra). Como a capacidade do sistema funo do peso do refrigerante que circula por minuto, normalmente vantajoso
usar um refrigerante que tenha alta densidade de vapor (pequeno volume em m por
Kg de peso). Isto permite o uso de tubulaes de aspirao e compressores menores
para circular um determinado peso de refrigerante. Por exemplo, para manter uma
temperatura de 4 C (40 F) no evaporador, usando-se gua como refrigerante, o
compressor deveria bombear 13,5 m (477 ps cbicos) por minuto para cada
tonelada de refrigerao. Para manter a mesma temperatura com amnia, o volume
seria de 0.096 m por minuto (3,4 ps cbicos por minuto) por tonelada de
refrigerao.
1.5.9 - Temperatura crtica
a temperatura mxima na qual o refrigerante pode condensar tornando-se lquido.
Acima desta temperatura, ele se mantm como um gs, qualquer que seja a presso
a que submetida. Uma exemplo de temperatura crtica, a do Dixido de Carbono
(CO2) cujo o valor 31 C. Se a gua do condensador estiver a essa temperatura, ou
acima dela, torna-se impossvel condensar o gs de dixido de carbono. Por
conseguinte impraticvel, um sistema com CO2 onde no se disponha de gua
razoavelmente fria para a condensao.
1.5.10 - Estabilidade de um refrigerante
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Estabilidade significa que o refrigerante mantm a sua composio qumica
original sob as condies impostas pelo funcionamento do sistema. Os
refrigerantes so compostos qumicos de dois ou mais elementos; a amnia, por
exemplo, uma combinao qumica de Nitrognio e Hidrognio (NH3), sendo um
bom refrigerante. Se a amnia se decompuser em uma mistura de nitrognio e
hidrognio, desaparecer o seu efeito refrigerante. O mesmo acontecer com
qualquer refrigerante.
1.5.11 - Propriedades fsicas
Propriedades fsicas de um refrigerante so as propriedades conhecidas desse
refrigerante, como densidade, ponto de ebulio, ponto de fuso, presso de
condensao, etc., geralmente dados para uma determinada temperatura e presso.
Para maiores detalhes ver TABELA C.1.5.12 - Refrigerante a vcuo
Qualquer refrigerante que exista como um lquido temperatura e presso
atmosfrica normais tem que ser vaporizado no evaporador a uma presso abaixo
da atmosfrica, ou seja, sob vcuo. Estes refrigerantes so as vezes chamados de
refrigerantes a vcuo.
1.5.13 - Hidrocarbonetos halogenados
Hidrocarbonetos halogenados so um grupo desenvolvidos desde cerca de 1925
com a finalidade de superar os efeitos irritantes ou txicos de refrigerantes como
amnia e dixido de enxofre e as altas presses de condensao exigidas pelo
dixido de carbono.
1.5.14 - Freon
Freon a marca comercial de refrigerantes fabricados pela diviso especializada
da E.I. Du Pont de Numours &Company. Como esta companhia foi a primeira a
desenvolver e a comercializar estes refrigerantes sintticos, o termo Freon
consagrou-se como o nome de todos os refrigerantes deste tipo.
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1.5.15 - Sistema de numerao
Foi proposto um sistema de numerao de refrigerantes, atribuindo um nmero
especfico a cada um dos refrigerantes conhecidos. O uso de alguns sistemas
necessrio, devido ao grande nmero de refrigerantes que so desenvolvidos
continuamente, com propriedades diferentes. Estes refrigerantes devem ser
sempre identificados pelo nome e pelo nmero, para evitar a confuso (ver
TABELA C).
Nota: Os nomes mais comuns so:
1 - Carrene, produzido pela Carrier Corporation,
2 - Freon pela E.I. Du Pont de Numours &Company;3 - Freon pela General Chemical, diviso da Allied Chemical
Corporation;
4 - Isotron, pela Industrial Chemicals, diviso da Pensilvnia Salt
Manufacturing Co.;
5 - Kulem, pela Eston Chemical, diviso da Americam Potash &
Chemicals Corporation;
6 - Ucon, pela Union Carbide Chemicals Corporation;7 - Arcton, pela Imperial Chemical Industries of England&Canada;
8 - Frigen e Algeon, produzidos na Alemanha e na Argentina; e mais
recentemente SUVA da Du Pont, que substituir a partir de 94, os CFCs.
1.5.16 - Refrigerantes halogenados e leo lubrificante
A maioria dos leos lubrificantes so completamente miscveis, isto , misturam-
se com os refrigerantes em qualquer proporo. O refrigerante quente na descarga
do compressor e no reservatrio de lquido leva consigo grande quantidade de leo
ao evaporador, onde ele se concentra, devido evaporao do refrigerante. Isto
tende a entupir o evaporador, reduzindo sua capacidade. Deve-se cuidar de
remover o mximo de leo do refrigerante antes que este atinja o evaporador. Em
sistemas inundados, so acrescentados dispositivos especiais para o retorno do
leo a um destilador de leo ou recipiente de leo.
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1.5.17 - Umidade
A amnia ainda no tem efeito sobre os metais, mas a adio de uma pequena
quantidade de gua faz com que a amnia ataque o cobre e suas ligas. A umidade
em sistemas de amnia tambm causa lama no leo lubrificante. Nos sistemas que
utilizam refrigerantes halogenados, a umidade muito mais crtica. Basta
pouqussima quantidade de gua para a formao de gelo na vlvula de expanso,
entupindo o sistema. Um efeito mais srio o da gua que, em contato com essesrefrigerantes, d origem a cidos que atacam todas as partes metlicas do sistema.
O mximo cuidado deve ser tomado para impedir a penetrao de gua no sistema,
introduzindo-se secadores apropriados para eliminar qualquer umidade que venha
a penetrar.
1.5.18 - Substituio de refrigerantes
No se deve mudar o refrigerante de um sistema sem um estudo minucioso das
condies e das capacidades. Potncia requerida por tonelada, peso circulado por
tonelada, volumes por peso - tudo isso varia de um refrigerante para outro. Podem
aparecer problemas se tudo no for cuidadosamente estudado. Um sistema
estudado para usar um refrigerante ho ir funcionar eficientemente com outro.
1.6.19 - Misturas refrigerantes
Refrigerantes diferentes nunca devem ser misturados num sistema em
funcionamento. s vezes misturam-se vrios refrigerantes halogenados, para fins
especiais, mas isto no se pode fazer numa instalao pronta. A mistura resultante
pode ter caractersticas de Presso-Temperatura inteiramente diferentes das de
seus componentes.
1.5.20 - Caractersticas de alguns refrigerantes usados
a) Amnia anidra (NH3)
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A amnia de h muito o mais comum dos refrigerantes. No muito
empregada em refrigeradores domsticos fato de desprender um cheiro acre e
provocar a irritao das mucosas sensveis, particularmente a dos olhos.
Indubitavelmente, uma das caractersticas mais desejveis de um refrigerante
possuir um alto calor latente de vaporizao, de vez que isto indica a
capacidade do efeito refrigerante que pode ser obtido mediante o seu emprego.
A amnia tem elevado calor latente de vaporizao - cerca de 589,4 BTU por
libra, presso atmosfrica. Outra caracterstica tambm bastante desejvel
que os vapores refrigerantes tenham um volume especfico pequeno, ou seja,
uma grande densidade, o que torna possvel o uso de pequenos compressores e
um consumo de fora bastante baixo, proporcionando mesmo assim o efeito
refrigerante desejado, isto em virtude do tamanho do compressor, e seuconseqente consumo de fora, dependerem do volume do refrigerante que
passa pelo sistema. A amnia possui ainda uma segunda caracterstica
desejvel que : 1 libra de amnia presso atmosfrica ocupa um volume de
18 ps cbico (densidade de 0,055 lb. por p cbico), alm de ser bastante
solvel em gua. temperatura ambiente, a gua absorver cerca de
novecentas vezes o seu prprio volume em gs amonaco. Ainda a temperatura
ambiente a amnia se apresenta acentuadamente voltil, o que torna simples
uma anlise de pureza. Procede-se da seguinte maneira: despeja-se um pouco de
amnia num tubo de ensaio e deixa-se evaporar completamente. Quaisquer
impurezas que por ventura houver na amnia sero facilmente visveis no fundo
do tubo.
presso atmosfrica comum, a amnia no se queima em contato com o ar,
porm quando aquecida, se queimar produzindo uma chama amarela
esverdeada. Quando a amnia aquecida acima de 871 C, decompe-se em
nitrognio e hidrognio dos quais formada.
Sob certas condies poder haver formao de misturas explosivas,
principalmente se houver presena de vapores de leo. Pelas razes acima
expostas que nunca se deve permitir que a amnia venha entrar em contato
com metais aquecidos ao rubro ou com uma chama descoberta.
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A amnia pura, quer em forma lquida quer gasosa, no ataca os metais.
Contudo em presena de gua haver formao de Hidrxido de amnia que
possui uma ao altamente corrosiva sobre o cobre, lato e at certo ponto sobre
o ao. Torna-se portanto essencial que a amnia usada nos sistemas de
refrigerao seja absolutamente anidra. Sua temperatura de ebulio presso
atmosfrica -28 F.
b) Freon 11 (CC13F) (Tricloromonofluorometano)
Classificado como um refrigerante de baixa presso, o R-11, como tambm
chamado, tem uma temperatura de 5 F sob 24 polegadas de vcuo e
temperatura de condensao de 86 F presso de 18 libras por polegada
quadrada. O fato do ponto de ebulio ser 70 F a presso atmosfrica resulta
em evaporao lenta temperatura ambiente abaixo de 70 F; isto o torna umbom agente de resfriamento. O R-11 um refrigerante estvel e no corrosivo
maioria dos metais utilizados em sistemas de refrigerao. O R-11 usado
principalmente em sistemas de grandes compressores centrfugos.
Informaes adicionais sobre o R-11 esto contidas na TABELA C.
c) Freon 12 (CCl2F2) (Diclorodifluorometano)
A procura de um refrigerante perfeito resultou no R-12; ele aproxima-se do
ideal mais do que outro j descoberto. Seu smbolo qumico CClF, o quesignifica que o R-12 contm uma parte de carbono, duas de cloro e duas partes
de flor. Quando o R-12 est sendo fabricado, o flor substitudo por parte do
cloro no tetracloreto de carbono e o resultado o R-12 com subprodutos. Esta
substituio tem o notvel efeito de reduzir o ponto de ebulio a -21,66 F (-
29,8 C) e congela a -252 F. Seu calor latente de vaporizao presso
atmosfrica cerca de 72 BTU por libra.
O R-12 um dos refrigerantes de uso mais comum e tem muitas vantagens.
Algumas de suas vantagens so:
1. um refrigerante seguro.
2. No inflamvel, explosivo nem corrosivo.
3. Seus vapores no so txicos at uma concentrao de 20% em volume.
4. No causa prejuzo a alimentos, tecidos, peles, etc.
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5. No tem odor at a concentrao de 20% em volume. Em concentraes mais
elevadas tem um leve aroma de tetracloreto de carbono.
6. inspido.
7. Na regio de alta presso do ciclo de refrigerao, opera a relativamente baixos
valores de presso; assim, o equipamento mecnico no exige construo
pesada.
8. Na regio de baixa presso do ciclo de refrigerao, ele opera ligeiramente
acima da presso atmosfrica, reduzindo assim a possibilidade de entrada de ar
no sistema.
Informaes adicionais sobre o R-12 esto contidas na TABELA C.
d) Freon 22 (CHC1F2) (Monoclorodifluorometano)
O refrigerante 22 pertence, como o 12, famlia dos hidrocarbonetos com flor.
No inflamvel, explosivo nem txico e no tem odor. O R-22 tem um ponto
de ebulio de -41 F presso atmosfrica. A 5 F, ele tem um calor latente de
93 BTU por libra e uma temperatura de 86 F correspondente presso de 160
PSI; isto torna o R-22 um refrigerante muito bom para geladeiras, congeladores
e condicionadores de ar que trabalham a temperaturas muito baixas.
Informaes adicionais sobre o R-22 esto na TABELA C.
e) Freon 113
usado em compressores centrfugos nos sistemas de ar condicionado de
tamanhos pequeno e mdio e em resfriamento industrial.
f) Freon 114
Est presente no funcionamento de compressores rotativos e centrfugos nos
grandes sistemas de resfriamento, e para processamento industrial.
g) Dixido de carbono (co2)
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Temperatura de ebulio igual a -110,5 F.
h) Cloreto de metila (CH3C1)
Temperatura de ebulio igual a -10,6 F.
Obs.: Muito embora existam outras famlias de gases refrigerantes, a famlia
FREON de refrigerantes se constitui num dos principais
responsveis pelo crescimento das indstrias de refrigerao e ar
condicionado.
As propriedades desses gases permitem seu emprego onde materiais
mais inflamveis ou txicos trariam resultados desastrosos.
Existe um gs Freon para cada uso, desde ar condicionado
domstico e industrial at a refrigerao obtida e mantida a
temperaturas especialmente baixas.
1.5.4 - Codificao a cores dos cilindros de refrigerantes
O emprego de uma cor num cilindro (no qual est contido um gs refrigerante) ou
numa etiqueta. Embora de uso amplo, no um mtodo oficializadamente
reconhecido como eficiente para identificao do contedo do mesmo.
Portanto, deve-se sempre verificar o discriminado na etiqueta para ter certeza de
que, efetivamente, no cilindro est armazenado o gs correto.
Gs refrigerante Cor da ampola
F-11 (CCl3F) Laranja
F-12 (CCl2F2) Branca
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F-22 CHClF2) Verde
F-113 (C2Cl3F3) Vermelha
F-114 (C2Cl2F4) Azul escura
Tabela 2 - Cdigo de cores para cilindro de gs refrigerante
Presso PSI
Kgf/cm
Nome atual Nome antigo Frmula Designao qumica
Pontode
ebulo
F C
5 F
-15 C
86 F
30 C
Pontode
conge.
F C
Temp.
crtica
F
C
Refrigerante 11
Carrene 11
Freon 11Genetron 11
Isotron 11
--------
Frigem 11
Algeon 11
------
Carrene 2
Freon 11Genetron 11
--------
Arcton 9
--------
--------
CCl3F
------
------------
------
------
------
------
Tricloromonofluormetano
------------------
------------------------------------
-----------------
----------------
---------------
----------------
74,8
23,8
-------------
------
------
------
------
24
1,68
------------
------
------
------
------
3,6
0,25
------------
------
------
------
------
-168
-111
------------
------
------
------
------
338
170
------------
------
------
------
------
OSTENSIVO
7/25/2019 Refrigerao i (Ciaa)
63/352
OSTENSIVO CIAA-118/030
Refrig.12 ------ CCl2F2 Diclorodifluormetano -21,6 12 93 -252 233
Freon 12 Freon 12 ------ -------------- -29,8 0,84 6,54 -158 112
Genetron 12 Genetron 12 ------ -------------- ------ ------ ------ ------ ------
Isotron 12 ------ ------ -------------- ------ ------ ------ ------ ------
------ Arctron 6 ------ -------------- ------ ------ ------ ------ ------Frigen 12 ------ ------ -------------- ------ ------ ------ ------ ------
Algeon 12 ------ ------ -------------- ------ ------ ------ ------ ------
Refrigerante 13 ------ CClF3 Monoclorotrifluormetano -114,6 177 ------ -296 84
Freon 13 Freon 13 ------ ------------------- -81,4 12,4 ------ -182 28,9
------ Arcton 13 ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Refrigerante 13B1 ------ CBrF3 Monobromotrifluormetano -73,6 63 247 -226 153
Freon 13B1 Freon 13B1 ------ ------------------ -58,7 4,43 17,4 -143 67
------ Kulene 131 ------ ------------------ ------ ------ ------ ------ ------Refrigerante 14 ------ CF4 Tetrafluoreto de carbono -198,4 ------ ------ -312 -50
Freon 14 Freon 14 ------ ------ -128 ------ ------ -191 -46
Refrigerante 21 ------ CHCl2F Dicloromofluormetano 4,81 19,2 16 -211 353
Freon 21 Freon 21 ------ -------------------- 8,9 1,35 1,12 -135 178
------ Arcton ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Refrigerante 22 ------ CHClF2 Monoclorodifluormetano -41,4 28 160 -256 205
Freon 22 Freon 22 ------ -------------------- -40,8 1,97 11,2 -160 96
Genetron 22 Genetron 41 ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Isotron 22 ------ ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
------ Arctron 4 ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Freigen 22 ------ ------ ------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Refrigerante 23 ------ CHF3 Trifluormetano -
119,9
------ ------ ------ ------
Freon 23 Freon 23 ------ ------------------- -84,4 ------ ------ ------ ------
Refrigerante 30 ------ CH2Cl2Cloreto de metileno ou
diclorometano
105,2 27,6 9,5 -142 480
OSTENSIVO
7/25/2019 Refrigerao i (Ciaa)
64/352
OSTENSIVO CIAA-118/030
Carrene 30 Carrene 1 ------ --------------------- 40,7 1,94 0,67 -97 249
Refrigerante113 ------ C2Cl3F3 Triclorotrifluorometano 117,6 27,9 13,9 -31 417
Carrene 113 Carrene 3 ------ -------------------- 47,6 1,96 0,97 -35 214
Freon 113 Freon 113 ------ -------------------- ------ ------ ------ ------ ------Genetron 113 Genetron 226 ------ -------------------- ------ ------ ------ ------ ------
------ Arcton 63 ------ -------------------- ------ ------ ------ ------ ------
Refrigerante 114 ------ C2Cl2F4 Diclorotetrafluoroetano 38,4 16,1 22 -137 -294
Freon 114 Freon 114 ------ -------------------- 3,56 1,13 1,55 -94 -181
Refrigerante 114a ------ C2 Cl2F4 Diclorotetrafluoroetano 38,5 ------ ------ ------ 38,5
Genetron 114a Genetron 320 ------ --------------------- 3,61 ------ ------ ------ 3,61
Refrigerante114B2
------ C2Br2F4 Dibromotetrafluoroetano
117,5 27,8 13,5 -167 418
Freon 114B2 Freon 11482 ------ ------------------- 47,5 1,95 0,95 -111 214
Refrigerante
115
------ C2ClF5 Monocloropentafluoroet
ano
-37,7 23 150 -159 176
Freon 115 Freon 115 ------ --------------------- -38,7 1,62 10,5 -106 80
Tabela 3 - Sistema de numerao de refrigerantes
A famlia Suva PRODUTO O QUE SUBSTITUI APLICAO
Suva 123 CFC - 11 Centrfugas
Suva 124 CFC - 114 Centrfugas de navios
Baixas temperaturas,
OSTENSIVO
7/25/2019 Refrigerao i (Ciaa)
65/352
OSTENSIVO CIAA-118/030
Suva 125 R - 502 Supermercados, Transporte comercial e de
alimentos
Suva 134a CFC - 12
Centrfugas e Compressores alternativos,
Novos refrigeradores domsticos, Ar
condicionado e outros usos de mdia
temperatura, Ar condicionado de
automveis.
Suva Blend-MP
(MP39/MP66)
CFC - 12
Manuteno de ar condicionado de
automveis, Refrigeradores domsticos,
Supermercados e outros usos de mdia
temperatura
Suva Blend-HP(HP80/HP81)
R - 502 Manuteno de equipamentos de baixastemperaturas
Tabela 4 - A famlia Suva
1.5.22 - Cuidados com os refrigerantes
a) Umidade nos refrigerantes
O mecnico conhece os inconvenientes notrios que se apresentam em
conseqncia da umidade nos sistemas de anidro sulfuroso. Pela apario sbita
de uma grande variedade de irregularidades de funcionamento, as quais so
devidas diretamente a uma grave reao cida de gua e anidrido sulfuroso,
impe-se a noo pronta das precaues imprescindveis a manuteno do
OSTENSIVO
7/25/2019 Re