CONDENSADORES

Claiton Nobre

Cristiano EV

Luciano Farias

Marcelo Jacobsen

Rodrigo Neuhaus

Disciplina de Refrigeração e ar condicionadoProfessor: Mauro César Rabuski Garcia

DEFINIÇÃO

A função de um condensador é rejeitar o calorrecebido pelo refrigerante durante sua passagem noevaporador, onde retira calor de um meio qualquer e ocalor recebido pelo refrigerante durante o trabalho decompressão, para uma fonte fria.

DEFINIÇÃO

A função básica do condensador é dividida em trêspartes: superaquecimento, condensação esubresfriamento.

Esses três processos podem acontecer dentro docondensador, ou o superaquecimento e osubresfriamento podem acontecer em trocadores decalor separados.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOO refrigerante entra no condensador como vapor

superaquecido, isto é, a uma temperatura maior que atemperatura de saturação, na pressão em que o vapor seencontra.

A primeira parcela da superfície do condensador éutilizada para retirar calor do vapor até a temperatura desaturação que representa aproximadamente 15 a 25% docalor total rejeitado.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOÉ um processo de transferência de calor monofásico que

diminui a temperatura do vapor entre 20 a 50K, dependendodo sistema e do refrigerante.

Quando o refrigerante atinge a temperatura de saturação,calor latente é rejeitado, formando um filme líquido nasuperfície do condensador.

Esse processo representa a maior parcela de calorrejeitado (entre 70 a 80%).

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Finalmente, o líquido é subresfriado, diminuindo atemperatura do refrigerante abaixo da temperatura desaturação, para assegurar que não entre vapor nodispositivo de expansão.

Esse processo representa uma pequena parcela darejeição total de calor, entre 2 a 5%.

MODELOS

Os três modelos de condensadores mais utilizados emsistemas de refrigeração são os seguintes:

● Resfriado a ar;

● Resfriado a água;

● Evaporativo.

CONDENSADORES RESFRIADOS A AR

Um condensador resfriado a ar utiliza o ar ambientepara remover o calor de condensação do refrigerante.

Com exceção dos condensadores de refrigeradoresdomésticos, em geral são do tipo serpentinas aletadasutilizando um ventilador para a movimentação do ar. Oscondensadores podem estar localizados próximos aocompressor ou remotos.

CONDENSADORES RESFRIADOS A AR

CONDENSADORES RESFRIADOS A AR

CONDENSADORES RESFRIADOS A AR

As serpentinas do condensador podem serresfriadas por convecção natural ou através de umventilador, centrífugo ou axial, aumentandosignificativamente a eficiência de troca térmica.

Vazões de ar geralmente adotadas variam entre80 a 160 L/s, com velocidades do ar entre 2 a 4 m/s

CONDENSADORES RESFRIADOS A AR

CONDENSADORES RESFRIADOS A ÁGUA

Os condensadores a água condensam o refrigeranteem um trocador de calor, geralmente casco e tubo ou deplacas. Nos condensadores tipo casco e tubo orefrigerante condensa externamente aos tubos, por ondecircula a água.

A água aquecida na sua passagem pelo condensador éresfriada em uma torre de arrefecimento.

CONDENSADORES RESFRIADOS A ÁGUAO calor fornecido pelo compressor ao refrigerante é

reduzido através de um processo de rejeição de calorindependente, tal como o resfriamento do óleo docompressor, resfriamento do motor ou resfriamento docabeçote do compressor, reduzindo a carga térmica a serdissipada no condensador.

Aplicados em sistemas de ar condicionado e refrigeraçãocomercial.

CONDENSADORES RESFRIADOS A ÁGUA

TORRES DE RESFRIAMENTO

Torres de resfriamento rejeitam calor de umcondensador, resfriando a água com a atmosfera.

Água quente proveniente do condensadorentra na torre e é distribuída sobre o enchimento(superfície de transferência de calor).

TORRES DE RESFRIAMENTOAr é induzido ou forçado através do

enchimento, fazendo com que uma pequenaparcela de água evapore.

Essa evaporação remove calor da águaremanescente, a qual é coletada em uma bacia deágua fria, retornando ao trocador de calor paraabsorver mais calor.

TORRES DE RESFRIAMENTO

TORRES DE RESFRIAMENTO

Há duas configurações básicas de torres: de fluxo cruzadoou em contra-corrente. Nas torres de fluxo cruzado, a águacircula verticalmente, no sentido descendente, através do seuenchimento enquanto o ar escoa horizontalmente.

Na configuração de contra-corrente, a água escoaverticalmente, de cima para baixo, enquanto que o artambém escoa verticalmente, no sentido ascendente.

TORRES DE RESFRIAMENTO

CONDENSADORES EVAPORATIVOS

Em um condensador evaporativo, vapor a altatemperatura e alta pressão proveniente do compressorcircula através de uma serpentina que é continuamentemolhada no seu exterior através da água em circulação.

O ar é simultaneamente dirigido para a serpentina,fazendo com que uma fração da água evapore. Essaevaporação remove calor da serpentina.

CONDENSADORES EVAPORATIVOSOs condensadores evaporativos reduzem as

necessidades de bombeamento e tratamento da águaquando comparados a condensador a água mais torre dearrefecimento.

CONDENSADORES EVAPORATIVOSUm condensador evaporativo opera em uma menor

temperatura de condensação que um condensador a ar.Pois a temperatura de condensação, em um condensadora ar, é determinada pela temperatura ambiente de bulboseco, enquanto, que em um condensador evaporativo, arejeição de calor é controlada pela temperatura de bulboúmido, que fica entre 8 a 14K mais baixa que a TBS.

CONDENSADORES EVAPORATIVOSMenores temperaturas de condensação também são função

dos processos de transferência de calor e massa (entrerefrigerante e água de arrefecimento e entre água e ar) sãoeficientemente combinados em um mesmo equipamento,possibilitando um mínimo aquecimento sensível da água dearrefecimento.

Os condensadores evaporativos necessitam menores potênciasde ventiladores, que os condensadores a ar de mesma capacidadee com custos menores e menor consumo de energia.

CONDENSADORES EVAPORATIVOS

CONDENSADORES EVAPORATIVOS

SELEÇÃO DE CONDENSADORESOs condensadores são selecionados com base

nos cálculos de capacidade de condensação, de

forma a adequar o equipamento às necessidades

do projeto, considerando as características

anteriormente citadas.

SELEÇÃO DE CONDENSADORES

Condensadores resfriados a ar normalmente temum custo menor do que os resfriados a água, quandoutilizados para uma baixa necessidade de capacidadede condensação.

Condensadores evaporativos são mais indicadospara grandes necessidades de condensação.

SELEÇÃO DE CONDENSADORESComo o fluido refrigerante precisa perder calor para

condensar, o mesmo deve estar a uma temperatura mais alta quea do ambiente externo. Os catálogos de condensadoresnormalmente indicam a capacidade para um DT de 10°C, porém, ovalor adequado deste diferencial de temperatura deve ser definidode acordo com o tipo de aplicação:

• De 5°C até 8°C para sistemas de congelados

• De 8°C até 11°C para sistemas de resfriados

• De 14°C até 17°C para sistemas de ar condicionado

SELEÇÃO DE CONDENSADORESAlém do diferencial de temperatura, outros fatores devem

ser considerados durante a seleção de um condensador:

• Fluido refrigerante;

• Altitude;

• Espaçamento entre aletas;

• Proteção das aletas.

SELEÇÃO DE CONDENSADORESQcond.= Qevap. x fc x k1 x k2 x k3 x k4 x k5

Condensador SubdimensionadoUm condensador subdimensionado não terá capacidade

para rejeitar o calor do fluido refrigerante. Isso implicará em umbaixo, ou até nulo, subresfriamento do sistema. Com isso, a válvulade expansão poderá receber uma mistura de líquido e vaporsaturado, prejudicando o seu funcionamento e vida útil; oevaporador perderá capacidade de absorver calor da câmara.

Condensador SuperdimensionadoUm condensador superdimensionado poderá garantir um

alto subresfriamento, o que aumenta a capacidade de absorção decalor pelo evaporador e aumenta a eficiência do sistema. Porém,se o sistema possuir algum controle de condensação, algunsventiladores poderão ficar ociosos por longos períodos, tornandodesnecessário o investimento em um condensador maior.

REFERÊNCIASASHRAE, 2001, Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, GA.

BAC, Baltimore Aircoil Company, 2015. Product and application handbook, vol. 5.,Maryland,EUA.

Dave, D., 2004. Understanding the fundamentals of head pressure control. Sporlan ValveCompany, Washigton.

Stoecker, W.F., 1998. Industrial refrigeration handbook. New York: Mc Graw-Hill.

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