historico da refrigeração

8/2/2019 historico da refrigerao

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DA BAHIA

UNIDADE DE ENSINO: SANTO AMARO BA

CURSO: ELETROMECNICA

DISCIPLINA: REFRIGERAO

OHISTRICO DA REFRIGERAOFLUIDOS REFRIGERANTES

OZNIO/PROCESSO DE FORMAO/DESTRUIO

SISTEMAS DE REFRIGERAO

COMPONENTES DE UM SISTEMA DE REFRIGERAO

APOSTILA ORGANIZADA PELOS PROFESSORES:

FBIO FERRAZ

MARCIO GOMES

agosto/2008


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OHISTRICO DA REFRIGERAO

O emprego dos meios de refrigerao j era do conhecimento humano mesmo na

poca das mais antigas civilizaes. Pode-se citar a civilizao chinesa que, muitossculos antes do nascimento de Cristo, usava o gelo natural (colhido nas superfcies dos

rios e lagos congelados e conservado com grandes cuidados, em poos cobertos com

palha e cavados na terra) com a finalidade de conservar o ch que consumiam. As

civilizaes gregas e romanas que tambm aproveitavam o gelo colhido no alto das

montanhas, a custo do brao escravo, para o preparo de bebidas e alimentos gelados.

J a civilizao egpcia, que devido a sua situao geogrfica e ao clima de seu

pas, no dispunham de gelo natural, refrescavam a gua por evaporao, usando vasosde barro, semelhantes s moringas1, to comuns no interior do Brasil. O barro, sendo

poroso, deixa passar um pouco da gua contida no seu interior, a evaporao desta para

o ambiente faz baixar a temperatura do sistema. Entretanto, durante um largo perodo de

tempo, na realidade muitos sculos, a nica utilidade que o homem encontrou para o

gelo foi a de refrigerar alimentos e bebidas para melhorar seu paladar.

No final do sculo XVII, foi inventado o microscpio e, com o auxlio deste

instrumento, verificou-se a existncia de microorganismos (micrbios e bactrias)

invisveis vista sem auxilio de um instrumento dotado de grande poder de ampliao.

Os micrbios existem em quantidades enonnes, espalhados por todas as partes, gua,

alimentos e organismos vivos.

Estudos realizados por cientistas, entre eles o clebre qumico francs Louis

Pasteur, demonstraram que alguns tipos de bactrias so responsveis pela putrefao

dos alimentos e por muitos tipos de doenas e epidemias. Ainda atravs de estudos,

ficou comprovado que a contnua reproduo das bactrias podia ser impedida em

muitos casos ou pelo menos limitada pela aplicao do frio, isto , baixando

suficientemente a temperatura do ambiente em que os mesmos proliferam. Essas

concluses provocaram, no sculo XVIII, uma grande expanso da indstria do gelo,

que at ento se mostrava incipiente.

Antes da descoberta, os alimentos eram deixados no seu estado natural,

estragando-se rapidamente. Para conserv-los por maior tempo era necessrio

submetlos a certos tratamentos como a salgao, a defumao ou o uso de

1Moringa um vaso de barro arredondado, de gargalo estreito para gua.


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condimentos. Esses tratamentos, na maioria dos casos, diminuam a qualidade do

alimento e modificavam o seu sabor. Com a descoberta, abria-se a possibilidade de se

conservar os alimentos frescos, com todas as suas qualidades, durante um perodo de

tempo maior.

Contudo, o uso do gelo natural trazia consigo uma srie de inconvenientes que

prejudicavam seriamente o desenvolvimento da refrigerao, tornando-a de valia

relativamente pequena.

Assim, ficava-se na dependncia direta da natureza para a obteno da matria

primordial, isto , o gelo, que s se formava no inverno e nas regies de clima bastante

frio. O fornecimento, portanto, era bastante irregular e, em se tratando de pases mais

quentes, era sujeita a um transporte demorado, no qual a maior parte se perdia por

derretimento, especialmente porque os meios de conserv-lo durante este transporte

eram deficientes. Mesmo nos locais onde o gelo se formava naturalmente, isto , nas

zonas frias, este ltimo tinha grande influncia, pois a estocagem era bastante dificil, s

podendo ser feita por perodos relativamente curtos.

Por este motivo, engenheiros e pesquisadores voltaram-se para a busca de meios

e processos que pennitissem a obteno artificial de gelo, liberando o homem da

dependncia da natureza. Em conseqncia desses estudos, em 1834 foi inventado, nos

Estados Unidos, o primeiro sistema mecnico de fabricao de gelo artificial e, que

constituiu a base precursora dos atuais sistemas de compresso frigorfica.

Em 1855 surgiu na Alemanha outro tipo de mecanismo para a fabricao do gelo

artificial, este, baseado no principio da absoro, descoberto em 1824 pelo fisico e

qumico ingls Michael Faraday.

Durante por cerca de meio sculo os aperfeioamentos nos processos de

fabricao de gelo artificial foram se acumulando, surgindo sistematicamente melhorias

nos sistemas, com maiores rendimentos e melhores condies de trabalho. Entretanto, aproduo propriamente dita fez poucos progressos neste perodo, em conseqncia da

preveno do pblico consumidor contra o gelo artificial, pois apesar de todos estarem

cientes das vantagens apresentadas pela refrigerao, era crena geral que o gelo

produzido pelo homem era prejudicial sade humana.

Tal crena completamente absurda, mas como uma minoria aceitava o gelo

artificial, o seu consumo era relativamente pequeno. Todavia, a prpria natureza

encarregou-se de dar fim a tal situao. Em 1890, o inverno nos Estados Unidos, umdos maiores produtores de gelo natural da poca, foi muito fraco. Em conseqncia,


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quase no houve formao de gelo neste ano, naquele pas. Como no havia gelo

natural, a situao obrigou que se usasse o artificial, quebrando o tab existente contra

este ltimo e mostrando, inclusive, que o mesmo era ainda melhor que o produto

natural, por ser feito com gua mais pura e poder ser produzido vontade, cnforme as

necessidades de consumo.

A utilizao do gelo natural levou a criao, no princpio do sculo XIX, das

primeiras geladeiras.

Tais aparelhos eram constitudos simplesmente por um recipiente, quase sempre

isolado por meio de placas de cortia, dentro do qual eram colocadas pedras de gelo e os

alimentos a conservar, ver figura abaixo. A fuso do gelo absorvia parte do calor dos

alimentos e reduzia, de forma considervel, a temperatura no interior da geladeira.

Surgiu, dessa forma, o impulso que faltava indstria de produo mecnica degelo. Uma vez aceito pelo consumidor, a demanda cresceu vertiginosamente e passaram

a surgir com rapidez crescente as usinas de fabricao de gelo artificial por todas as

partes.

Apesar da plena aceitao do gelo artificial e da disponibilidade da mesma para

todas as classes sociais, a sua fabricao continuava a ter de ser feita em instalaes

especiais, as usinas de gelo, no sendo possvel a produo do mesmo na prpria casa

dos consumidores. Figura tpica da poca era o geleiro, que, com sua carroa isolada,


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percorria os bairros, entregava nas casas dos consumidores, periodicamente, as pedras

de gelo que deviam ser colocadas nas primeiras geladeiras.

No alvorecer do sculo XX, comeou a se disseminar outra grande conquista, a

eletricidade. Os lares comearam a substituir os candeeiros de leo e querosene e os

lampies de gases, pelas lmpadas eltricas, notvel inveno de Edison, e a dispor da

eletricidade para movimentar pequenas mquinas e motores. Com esta nova fonte de

energia, os tcnicos buscaram meios de produzir o frio em pequena escala, na prpria

residncia dos usurios. O primeiro refrigerador domstico surgiu em 1913, mas sua

aceitao foi mnima, tendo em vista que o mesmo era constitudo de um sistema de

operao manual, exigindo ateno constante, muito esforo e apresentando baixo

rendimento.

S em 1918 que apareceu o primeiro refrigerador automtico, movido a

eletricidade, e que foi fabricado pela Kelvinator Company, dos Estados Unidos. A partir

de 1920, a evoluo foi tremenda, com uma produo sempre crescente de

refrigeradores mecnicos.


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FLUIDOS REFRIGERANTES

Fluido refrigerante o fluido que absorve calor de uma substncia do ambiente a

ser resfriado.No h um fluido refrigerante que rena todas as propriedades desejveis, de

modo que, um refrigerante considerado bom para ser aplicado em determinado tipo de

instalao frigorfica nem sempre recomendado para ser utilizado em outra. O bom

refrigerante aquele que rene o maior nmero possvel de boas qualidades,

relativamente a um determinado fim.

As principais propriedades de um bom refrigerante so:

Condensar-se a presses moderadas;Evaporar-se a presses acima da atmosfrica;

Ter pequeno volume especfico (menor trabalho do compressor);

Ter elevado calor latente de vaporizao;

Ser quimicamente estvel (no se altera apesar de suas repetidas mudanas de

estado no circuito de refrigerao);

No ser corrosivo;

No ser inflamvel;

No ser txico;

Ser inodoro;

Deve permitir fcil localizao de vazamentos;

Ter miscibilidade com leo lubrificante e no deve atac-lo ou ter qualquer

efeito indesejvel sobre os outros materiais da unidade;

Em caso de vazamentos, no deve atacar ou deteriorar os alimentos, no deve

contribuir para o aquecimento global e no deve atacar a camada de oznio.Tipos de Fluidos Refrigerantes:

1. CFC - So molculas formadas pelos elementos cloro, flor e carbono. (Exemplos:R-11, R-12, R-502, etc.).

Utilizao: ar condicionado automotivo, refrigerao comercial, refrigerao

domstica (refrigeradores e freezers) etc.


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Os CFCs destroem a camada de oznio. A camada de oznio sendo danificada

permite que raios ultravioleta (UV) do sol alcancem a superfcie da Terra. As indstrias

qumicas nacionais cessaram a produo de CFCs e a importao destas substncias

virgens est controlada. Para converter ou substituir um equipamento operado com CFC

foram criados dois tipos de refrigerantes alternativos: HCFCs e HFCs.

2. HCFC - Alguns tomos de cloro so substitudos por hidrognio (Exemplos: R-22,R-141b, etc.).

Utilizao: ar condicionado de janela, split, self, cmaras frigorficas, etc.

3. HFC - Todos os tomos de cloro so substitudos por hidrognio (Ex: R-134a,R-404A, R-407C, etc.).

Utilizao: ar condicionado automotivo, refrigerao comercial, refrigerao

domstica (refrigeradores e freezers), etc.

O R-134a (Tetrafluoretano) tem propriedades fsicas e termodinmicas similares

ao R-12. Pertence ao grupo dos HFCs Fluorcarbonos parcialmente halogenados, com

potencial de destruio do oznio (ODP) igual a zero, devido ao menor tempo de vida

na atmosfera, apresenta uma reduo no potencial de efeito estufa de 90% comparado

ao R-12. Alm disso, no inflamvel, no txico, possui alta estabilidade trmica e

qumica, tem compatibilidade com os materiais utilizados e tem propriedades fsicas e

termodinmicas adequadas.

O R-134a compatvel com todos os metais e ligas normalmente utilizados nos

equipamentos de refrigerao. Deve-se evitar o uso de zinco, magnsio, chumbo e ligas

de alumnio com mais de 2% de magnsio em massa.

Testes de armazenamento com refrigerante mido apresentaram boa estabilidade hidrlise e nenhum ataque corrosivo em metais como ao inoxidvel, cobre, lato e

alumnio.

O R-134a isento de cloro e, por isso, apresenta boa compatibilidade com

elastmeros.

Na refrigerao a palavra Retrofit (abreviatura da expresso inglesa retroactive

refit que significa readaptao posterior) vem sendo empregada para designar asadaptaes que so realizadas em equipamentos que trabalham com CFCs para que


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esses possam trabalhar com os fluidos alternativos, tornando-os eficientes, modernos e

econmicos.

A linha de fluidos alternativos tambm chamada de blends uma boa

alternativa para a converso de equipamentos que esto em operao no campo, pois

exigem mnimas alteraes no sistema original e na maioria dos casos no necessria a

substituio do compressor.

Alguns fluidos alternativos substitutos:

R-12: R-401A, R-401B, R-409A e R-413A

R-409A - Mistura de fluidos refrigerantes tais como R-22, R- 142b e R-124, tem

propriedades similares ao R-12 e pode ser utilizado com leo lubrificante

mineral, poliolester e aquilbenzeno.

R-413A - Mistura de fluidos refrigerantes tais como R-218, R-134a e R-600a,

compatvel com leo lubrificante mineral, poliolester e aquilbenzeno, tem

performance similar ao R-12.

R-502: R-402A, R-402B, R-408A e R-403A

R-408A - Mistura de fluidos refrigerantes tais como R-22, R-134a e R-125,

possui performance similar ao R-502 e compatvel com leo lubrificante

mineral, poliolester e aquilbenzeno.

R-22: R-407C, R-410A e R-417A

R-407C - Mistura de fluidos refrigerantes tais como R-134a, R-32 e R-125,

possui propriedades e performance similares ao R-22, porm necessria a

mudana do leo lubrificante.R-410A - Mistura de fluidos refrigerantes de alta presso tais como R-32 e R-

125, possui melhor capacidade de resfriamento, porm requer uma reavaliao

do projeto do sistema.

A tabela abaixo mostra algumas opes disponveis no mercado. As seguintes

misturas de fluidos refrigerantes foram aprovadas para uso com os compressores

Embraco:


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Vantagens dos fluidos alternativos:

So utilizados nos equipamentos de refrigerao no havendo necessidade detroca de componentes (dispositivo de expanso, compressor, etc.);

So compatveis com leo mineral, leo alquilbenzeno e com os materiais

existentes. Obs: somente na aplicao do R-407C, deve ser trocado o leo

mineral por leo Poliolester;

A carga de fluido refrigerante do equipamento com fluido alternativo 80% da

carga de fluido original. Obs: A carga do fluido refrigerante deve ser feita

somente na forma lquida.

Compatibilidade de alguns fluidos com leos lubrificantes


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Durante os ltimos anos, vrios refrigerantes alternativos foram avaliados e o

R134a, por apresentar propriedades fsicas e termodinmicas relativamente semelhantes

s do R12 e por no conter Cloro, tem sido considerado o substituto do R12 nas suas

aplicaes.

Mais recentemente, outro fator ambiental, no menos importante que a

destruio da camada de oznio, tem sido considerado: o potencial de aquecimento

global, mais conhecido como efeito estufa.

Dentre os refrigerantes alternativos que atendem ambas caractersticas

ambientais, esto os hidrocarbonos. Estes refrigerantes no tinham at ento sido

considerados uma alternativa substituio do R12, pois so inflamveis.

Na tabela a seguir so apresentadas as principais propriedades fsicas dos

refrigerantes hidrocarbonos comparadas s do R12 e R134a.

Propriedades fsicas do R12, R134a e refrigerantes hidrocarbonos.

Como pode-se verificar na tabela acima, os refrigerantes hidrocarbonosapresentam menor peso molecular quando comparados ao do R12 e R134a. Isto


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devido ausncia de halogneos como cloro e flor na sua estrutura molecular, que

composta apenas de carbono e hidrognio.

Tal caracterstica torna os refrigerantes hidrocarbonos menos agressivos ao meio

ambiente, como mostra a tabela abaixo.

Impacto ambiental dos refrigerantes hidrocarbonos, R12 e R134a

ODP Potencial de Destruio do Oznio.GWP Potencial de Aquecimento Global (comparado ao CO2).

Observa-se na tabela acima que o refrigerante R134a, no destri a camada de

oznio (ODP = 0). Tal caracterstica deve-se ausncia de cloro nas suas molculas.

Entretanto os refrigerantes propano e butano exercem efeito desprezvel (GWP < 5)

sobre o aquecimento da Terra, ao contrrio do R12 e R134a. Outro fator ambiental

favorvel aos refrigerantes propano e butano seu menor tempo de vida na atmosfera.

Os principais impactos de cada refrigerante hidrocarbono sobre o compressor e odispositivo de expanso dos sistemas de refrigerao, baseados na anlise terica do

ciclo ASHRAE, so resumidos na tabela abaixo.


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OZNIO/PROCESSO DE FORMAO/DESTRUIO

O oznio formado quando as molculas de oxignio absorvem parte da

radiao ultravioleta proveniente do sol, ocasionando a separao das molculas emdois tomos de oxignio. Estes tomos por sua vez, juntam-se com outras molculas de

oxignio, formando assim o oznio (O3), que contm trs tomos de oxignio.

Aproximadamente 90% do oznio da terra est localizado em uma camada

natural, logo acima da superfcie terrestre conhecida como estratosfera. Esta camada

natural atua como um escudo protetor contra a radiao ultravioleta.

A primeira preocupao sobre a provvel destruio da camada de oznio pelos

CFCs foi levantada com a publicao da teoria de que os tomos de cloro liberadospelos CFCs poderiam migrar at a estratosfera, destruindo as molculas de oznio

(Molina e Rowland, 1974), conforme mostra a figura abaixo.

Alguns dos CFCs tm um tempo de vida na atmosfera superior a 120 anos, isto

, eles no se dissociam na baixa atmosfera (troposfera). Como resultado, os CFCs

migram vagarosamente para a estratosfera onde so atingidos por maiores nveis de

radiao, liberando o cloro, que por sua vez livre, liga-se repetidamente com molculas

de oznio provocando a separao dos tomos de oxignio da molcula em questo.

Com a ocorrncia da destruio do oznio, maiores nveis de radiao tendem a penetrar

na superfcie terrestre. Alm disso, devido ao longo tempo de vida dos CFCs na

atmosfera e ao fato de que um tomo de cloro pode destruir repetidamente milhares de

molculas de oznio, sero necessrias muitas dcadas para que a camada de oznio

retorne aos nveis de concentrao anteriores, mesmo aps a eliminao completa dos

CFCs.


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Desde que a teoria de destruio da camada de oznio foi publicada pela

primeira vez, pesquisas cientficas tm mostrado uma preocupao geral com o aumento

da concentrao de cloro na estratosfera, que destruindo o oznio, tem como resultado

danos sade e ao meio ambiente, como por exemplo:

Aumento dos casos de cncer de pele;

Danos aos olhos (aumento dos casos de cataratas);

Enfraquecimento do sistema imunolgico;

Danos s plantaes;

Danos aos organismos aquticos (algas marinhas);

Aumento da temperatura ambiente.

Como o oznio destrudo?

Primeiramente, a luz ultravioleta quebra a ligao de um tomo de cloro da

molcula de CFC. Em seguida, o tomo de cloro ataca a molcula do oznio, quebrando

a ligao entre os tomos. Forma-se uma molcula de O2 e uma de monxido de cloro.

O monxido de cloro instvel, tem sua ligao quebrada e forma-se novamente cloro

livre, que vai atacar e destruir outra molcula de oznio, repetindo-se o processo, ver

figura abaixo.


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SISTEMASDEREFRIGERAO

Classificao da Refrigerao

A rea de refrigerao cresceu de tal maneira no ltimo sculo que acabou por

ocupar os mais diversos campos. Para convenincia de estudos, as aplicaes da

refrigerao podem ser classificadas dentro das seguintes categorias: domstica,

comercial, industrial, para transporte e para condicionamento de ar. A refrigerao

domstica abrange principalmente a fabricao de refrigeradores de uso domstico e de

freezers. A capacidade dos refrigeradores domsticos varia muito, com temperaturas na

faixa de -8C a -18C (no compartimento de congelados) e +2C a +7C (no

compartimento dos produtos resfriados).

A refrigerao comercial abrange os refrigeradores especiais ou de grande porte

usados em restaurantes, sorveterias, bares, aougues, laboratrios, etc. As temperaturas

de congelamento e estocagem situam-se, geralmente, entre -5C a -30C.

Como regra geral, os equipamentos industriais so maiores que os comerciais

(em tamanho) e tm como caracterstica marcante o fato de requererem um operador de

servio.

So aplicaes tpicas industriais as fbricas de gelo, grandes instalaes de

empacotamento de gneros alimentcios (carnes, peixes, aves), cervejarias, fbricas de

laticnios, de processamento de bebidas concentradas e outras.

A refrigerao martima refere-se refrigerao a bordo de embarcaes e

inclui, por exemplo, a refrigerao para barcos de pesca e para embarcaes de

transporte de cargas perecveis.

A refrigerao de transporte relaciona-se com equipamentos de refrigerao em

caminhes e vages ferrovirios refrigerados.

Como podemos observar, as aplicaes da refrigerao so as mais variadas,

sendo de certa forma bastante difcil estabelecer de forma precisa a fronteira de cada

diviso.


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Sistema de Compresso Mecnica de Vapor (CMV)

Pode-se entender a lgica de

funcionamento dos principais sistemas derefrigerao atuais estudando o

funcionamento de um refrigerador domstico

comum, tambm conhecido como sistema de

compresso mecnica de vapor (figura ao

lado). Ele funciona a partir da aplicao dos

conceitos de calor e trabalho, utilizando-se de

um fluido refrigerante. O fluido refrigerante,

como dito anteriormente, uma substncia que, circulando dentro de um circuito

fechado, capaz de retirar calor de um meio enquanto se vaporiza a baixa presso. Este

fluido entra no evaporador a baixa presso, na forma de mistura de lquido mais vapor, e

retira energia do meio interno refrigerado (energia dos alimentos) enquanto passa para o

estado de vapor. O vapor entra no compressor onde comprimido e bombeado,

tornando-se vapor superaquecido e deslocando-se para o condensador, que tem a funo

de liberar a energia retirada dos alimentos e a resultante do trabalho de compresso para

o meio exterior. O fluido, ao liberar energia, passa do estado de vapor superaquecido

para lquido (condensao) e finalmente entra no dispositivo de expanso, onde tem sua

presso reduzida, para novamente ingressar no evaporador e repetir-se assim o ciclo.

Esse processo ilustrado atravs da figura a seguir.

Ciclo de compresso mecnica de vapor

Os detalhes do funcionamento de uma geladeira descrito a seguir:


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COMPRESSOR: sua principal funo succionar o fluido

refrigerante a baixa presso da linha de suco e comprim-lo

em direo ao condensador a alta presso e alta temperatura

na fase gasosa (vapor super aquecido2).

CONDENSADOR: atravs do condensador e suas aletas, o

fluido refrigerante proveniente do compressor a alta

temperatura, efetua a troca trmica com o ambiente externo,

liberando o calor absorvido no evaporador e no processo de

compresso. Nesta fase, ocorre uma transformao de vapor

superaquecido para lquido sub resfriado3 a alta presso.

FILTRO SECADOR: exerce duas funes importantes:

A primeira reter partculas slidas que em circulao no

circuito, podem ocasionar obstruo ou danos partes

mecnicas do compressor.A segunda absorver totalmente a

umidade residual do circuito que porventura no tenha sido

removida pelo processo de vcuo, evitando danos ao sistema como: formao de cidos,

corroso, aumento das presses e obstruo do tubo capilar por congelamento da

umidade.

TUBO CAPILAR: um tubo de cobre com dimetro reduzido que tem como

funo receber o fluido refrigerante do condensador e promover a perda de carga do

fluido refrigerante separando os lados de alta e de baixa presso.

EVAPORADOR: recebe o fluido refrigerante proveniente

do tubo capilar, no estado lquido a baixa presso e baixa

temperatura. Nesta condio, o fluido evapora absorvendo o

calor da superfcie da tubulao do evaporador, ocorrendo a

transformao de lquido sub resfriado para vapor saturado a

baixa presso. Este efeito acarreta o abaixamento da temperatura do ambiente interno do

refrigerador.

2 Vapor superaquecido quando o vapor est a uma temperatura maior do que a temperatura desaturao , que a temperatura na qual se d a vaporizao de uma substncia pura a uma dada presso.3

Lquido sub resfriado quando a temperatura do lquido menor do que a temperatura de saturaopara a presso existente. Se a presso for maior do que a presso de saturao para a temperatura dada, olquido chamado de lquido comprimido .


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De maneira similar funcionam tambm os grandes sistemas de refrigerao,

como cmaras frigorficas. O que difere os sistemas pequenos dos de grande porte o

nmero de unidades compressoras, evaporadoras, de expanso e condensadoras

envolvidas, que nestes ltimos podem ser mltiplos, bem como o sistema de controle,

que pode alcanar elevada complexidade.

Sistema de Refrigerao por Absoro

O funcionamento da refrigerao por absoro se baseia no fato de que os

vapores de alguns fluidos refrigerantes conhecidos so absorvidos por certos lquidos ou

solues salinas.Se esta soluo formada (vapor de refrigerante mais lquido absorvente),

aquecida verifica-se uma separao entre o lquido e o vapor, onde o vapor pode ser

condensado e aproveitado para produo de frio, como nas instalaes de compresso a

vapor. Na figura a seguir, ilustra-se um sistema de absoro tpico.

O sistema de refrigerao por absoro mais comum aquele que usa amnia

(NH3) como fluido refrigerante e a gua como absorvente. Estas mquinas tm a

vantagem de utilizar energia trmica em lugares onde a energia eltrica no disponvel

ou tem custo elevado.

O sistema por absoro no apresenta partes internas mveis o que lhe garante

um funcionamento silencioso e sem vibrao, reduzindo assim os gastos com a

manuteno.

Para que o sistema funcione, primeiro a soluo de amnia e gua existente no

absorvedor absorve vapor de amnia a baixa presso vindo do evaporador. O passo

seguinte elevar a presso do lquido com uma bomba e induzi-lo para o gerador,

componente onde a aplicao de energia trmica garante a separao da gua e da

amnia, que segue para o condensador. A gua retorna para o absorvedor aps ter sua

presso reduzida. Ao passar pelo condensador a amnia transforma-se da fase de vapor

para lquida, liberando energia para o meio externo. Logo aps sair do condensador a

amnia tem sua presso reduzida para ingressar no evaporador e retirar energia do meio

interno que desejamos resfriar. Neste processo a amnia passa do estado lquido para

vapor, que ser absorvido pela soluo do absorvedor, reiniciando todo o ciclo.


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Esquema tpico de um sistema de absoro

Observamos que a figura acima apenas uma simplificao do processo. H por

exemplo a necessidade de resfriamento do absorvedor durante a absoro do vapor,

garantindo que o processo no cesse. Isto pode acontecer com resfriamento a ar ou a

gua.

Para fins domsticos os sistemas de refrigerao por absoro sofrem algumas

alteraes que simplificam seu funcionamento. O sistema do refrigerador por absoro

se processa por meio de vasos de ao e tubos, soldados em conjunto para a formao de

um sistema hermeticamente vedado. Todos os espaos do sistema esto em

comunicao, de modo que todas as partes esto mesma presso total. A carcaa inclui

uma soluo de gua e amnia com poder de aproximadamente 30% de concentrao

(amnia em peso) e hidrognio.

Os elementos do sistema incluem um gerador (s vezes chamado caldeira ou

alambique), um condensador e absorvedor. H trs circuitos distintos de fluidos no

sistema: um circuito de amnia, incluindo gerador, o condensador, o evaporador e o

absorvedor; e um circuito de soluo, incluindo o gerador e o absorvedor. O calor

aplicado por meio de um queimador de gs ou outra fonte de calor, para expulsar aamnia da soluo. O vapor de amnia, assim gerado, flui para o condensador. No

caminho do fluxo de amnia, do gerador para o condensador, tem-se um analisador e

um retificador.

O efeito da introduo de uma atmosfera de hidrognio acima de amnia lquida

no evaporador o de reduzir a presso parcial do vapor de amnia, de acordo com a Lei

de Dalton das Presses Parciais. Conforme a Lei de Dalton, a presso total de uma

mistura gasosa igual soma das presses parciais dos gases isolados.Conseqentemente, no evaporador a presso parcial do vapor de amnia menor que a


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presso total dada pelo valor da presso parcial do hidrognio, o que proporciona a

circulao natural da amnia dentro do sistema.

Refrigerao Termoeltrica

Em 1821, Seebeck observou que, em um circuito fechado constitudo por dois

metais diferentes, uma corrente eltrica circula, sempre que as junes sejam mantidas a

temperaturas diferentes. Em 1834, Peltier observou o efeito inverso. Isto , fazendo-se

circular uma corrente eltrica na mesma direo da F.E.M. gerada pelo efeito Seebeck,

verifica-se o esfriamento do ponto de juno, e vice-versa. Em 1857, Willian Tomphson

(Lord Kelvin) descobriu que um condutor simples, submetido a um gradiente de

temperatura sofre uma concentrao de eltrons em uma de suas extremidades, e uma

carncia dos mesmos na outra.

A aplicao da termoeletricidade se restringiu, durante muito tempo, quase que

exclusivamente mensurao de temperaturas atravs dos chamados termopares. As

primeiras consideraes objetivas a respeito da aplicao do efeito Peltier refrigerao

foram feitas pelo cientista alemo Alternkirch, que demostrou que o material

termoeltrico qualitativamente bom quando apresenta um alto coeficiente Seebeck (ou

poder termoeltrico), alta condutividade eltrica e uma baixa condutividade trmica.

Infelizmente, at 1949, no existiam materiais termoeltricos adequados. A partir de

1949, com o desenvolvimento da tcnica dos semicondutores, que apresentam um

coeficiente Seebeck bastante superior ao dos metais, que a refrigerao termoeltrica

tomou um grande impulso, permitindo criar maiores gradientes de temperaturas entre a

fonte quente e a fonte fria.

O refrigerador termoeltrico utiliza-se de dois materiais diferentes, como os

pares termoeltricos convencionais. H duas junes entre esses dois materiais em um

refrigerador termoeltrico. Uma est localizada no espao refrigerado e outra no meio

ambiente.

Quando uma diferena de potencial aplicada, a temperatura da juno

localizada no espao refrigerado decresce e a temperatura da outra juno cresce.

Operando em regime permanente, haver transmisso de calor do espao refrigerado

para a juno fria. A outra juno estar a uma temperatura acima da ambiente e haver

ento a transmisso de calor para o local, conforme mostra a figura a seguir.


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Esquema de um sistema de refr igerao termoeltrica


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COMPONENTES DE UM SISTEMA DE REFRIGERAO

COMPRESSORES

Finalidade e Aplicaes

Os compressores so da famlia das mquinas operatrizes de fluxo compressvel,

assim como os ventiladores. So utilizados para proporcionar a elevao da presso de

um gs ou escoamento gasoso. Nos processos industriais, a elevao de presso

requerida pode variar desde cerca de 1 atm at centenas de ou milhares de atmosferas.

Inmeras so as aplicaes dos compressores, conforme ser explicado mais

adiante. Algumas delas seriam as seguintes: servios de jateamento, limpeza, soprador

de ar de forno (em refinarias), sistemas de refrigerao, etc.

Classificao

Compressores de ar para servios ordinrios: produzidos em srie para baixos

custos, destinam-se a servios de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de

pequenas mquinas pneumticas, etc.

Compressores de ar para servio industriais: destinam-se s centrais encarregadas

do suprimento de ar em unidades industriais. As condies de operao de dessas

mquinas costumam variar pouco de um sistema para outro.

Compressores de gs ou de processo: so requeridos para as mais variadas

condies de operao. Incluem nessa categoria certos sistemas de compresso de ar

com caractersticas anormais. Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de

craqueamento cataltico das refinarias de petrleo. Trata-se de uma mquina de enorme

vazo e potncia, que exige uma concepo anloga de um compressor de gs.

Compressores de refrigerao: so desenvolvidas para esta aplicao. Operam

com fludos bastante especficos e em condies de suco e descarga pouco variveis,

possibilitando a fabricao em srie.

Compressores para servio de vcuo (ou bombas de vcuo ): so mquinas que

trabalham em condies bem peculiares. A presso de suco subatmosfrica, a

presso de descarga quase sempre atmosfrica e o fludo de trabalho normalmente o

ar. Face anormalidade dessas condies de servio, foi desenvolvida uma tecnologia


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toda prpria, fazendo com que as mquinas pertencentes a essa categoria apresentem

caractersticas bastante prprias.

Dois so os princpios conceptivos no qual se fundamentam todas as espcies de

compressores de uso industrial: volumtrico (ou de deslocamento positivo) e dinmico.

Alternativos

Palhetas

ParafusosVolumtricos

Rotativos

Lbulos

CentrfugosDinmicos

Axiais

Compressores Volumtricos

Nos compressores volumtricos ou de deslocamento positivo, a elevao de

presso conseguida atravs da reduo do volume ocupado pelo gs. Na operao

dessas mquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de

funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gs admitida no interior de uma

cmara de compresso, que ento cerrada e sofre reduo de volume. Finalmente, a

cmara aberta e o gs liberado para consumo. Trata-se de um processo intermitente,no qual a compresso efetuada em sistema fechado, isto , sem qualquer contato com

a suco e a descarga.

Classificao dos compressores Volumtricos:

1-Compressores alternativos

Esse tipo de mquina se utiliza de um sistema

biela-manivela para converter o movimento rotativo de

um eixo no movimento translacional de um pisto ou

mbolo.

O funcionamento de um compressor alternativo

est relacionado ao comportamento das vlvulas. Elas

possuem um elemento mvel, denominado obturador,

que compara as presses internas e externa ao cilindro.

O obturador da vlvula de suco se abre para dentro


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Compressor de palhetas

do cilindro quando a presso na tubulao de suco supera a presso interna do

cilindro, e se mantm fechado em caso contrrio. O inverso ocorre quando a presso

interna supera a presso na tubulao de descarga.

Na etapa de admisso h uma tendncia de depresso no interior do cilindro que

propicia a abertura da vlvula de suco. O gs ento ento aspirado. Ao inverter-se

o sentido de movimentao do pisto, a vlvula de suco se fecha e o gs

comprimido at que a presso interna do cilindro seja suficiente para promover a

abertura da vlvula de descarga. Isso caracteriza a etapa de compresso. Quando a

vlvula de descarga se abre, a movimentao do pisto faz com que o gs seja expulso

do interior do cilindro. Essa situao corresponde etapa de descarga e dura at que o

pisto encerre o seu movimento no sentido do cabeote. Nesse momento, a vlvula de

descarga se fecha, mas a de admisso s se abrir quando a presso interna cair o

suficiente para permitir a nova abertura da vlvula. Essa etapa, em que as vlvulas esto

bloqueadas e o pisto se movimenta em sentido inverso ao do cabeote, se denomina

etapa de expanso, e precede a etapa de admisso de um novo ciclo.

Podemos concluir que o compressor alternativo aspira e descarrega o gs

respectivamente nas presses instantaneamente reinantes na tubulao de suco e na

tubulao de descarga.

2-Compressores rotativos

a) Compressores de palhetas:

possui um rotor ou tambor central que

gira excentricamente em relao

carcaa. Esse tambor possui rasgos

radiais que se prolongam por todo o

seu comprimento e nos quais soinseridas palhetas retangulares, conforme figura ao lado.

Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ao da fora

centrfuga e se mantm em contato com a carcaa. O gs penetra pela abertura de

suco e ocupa os espaos definidos entre as palhetas. Devido a excentricidade do rotor

as posies das aberturas de suco e descarga, os espaos constitudos entre as palhetas

vo se reduzindo de modo a provocar a compresso progressiva do gs. A variao do

volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admisso at o incio dadescarga, define uma relao de compresso interna fixa para a mquina. Assim, a


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Compressor de parafuso

Compressor de lbulos

presso do gs no momento em que aberta a comunicao com a descarga poder ser

diferente da presso reinante nessa regio. O equilbrio , no entanto, quase

instantaneamente atingido e o gs descarregado.

b) Compressores de parafusos: este tipo de

compressor contm dois rotores em forma de parafusos

que giram em sentido contrrio, mantendo entre si uma

condio de engrenamento. A conexo do compressor com

o sistema se faz atravs das aberturas de suco e descarga,

diametralmente opostas. O gs penetra pela abertura de

suco e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A

partir do momento em que h engrenamento de um

determinado filete, o gs nele contido fica encerrado entre

o rotor e as paredes da carcaa. A rotao faz ento com que o ponto de engrenamento

v se deslocando para frente, reduzindo o espao disponvel para o gs provocando a

sua compresso. Finalmente, alcanada a abertura de descarga e o gs liberado.

c) Compressores de lbulos: esse compressor

possui dois rotores que giram em sentido contrrio,

mantendo uma folga muito pequena no ponto de

tangncia entre si e com relao carcaa. O gs penetra

pela abertura de suco e ocupa a cmara de compresso,

sendo conduzido at a abertura de descarga pelos rotores.

O compressor de lbulos, embora sendo classificado

como volumtrico, no possui compresso interna. Os rotores apenas deslocam o gs de

uma regio de baixa presso para uma regio de alta presso.Essa mquina, conhecida originalmente como soprador "Roots", um exemplo

tpico do que se pode caracterizar como um soprador, uma vez que oferecida para

elevaes muito pequenas de presso. Raramente empregado com fins industriais, , no

entanto, um equipamento de baixo custo e que pode suportar longa durao de

funcionamento sem cuidados de manuteno.


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Compressor centrfugo

Compressores dinmicos

Os compressores dinmicos ou turbocompressores

possuem dois rgos principais: impelidor e difusor. O

impelidor um rgo rotativo munido de ps que transfereao gs a energia recebida de um acionador. Essa

transferncia de energia se faz em parte na forma cintica

e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o

escoamento estabelecido no impelidor recebido por um

rgo fixo denominado difusor, cuja funo promover a

transformao da energia cintica do gs em entalpia, com

o conseqente ganho de presso. Os compressores

dinmicos efetuam o processo de compresso de maneira

contnua, e portanto, correspondem exatamente ao que se

denomina, em termodinmica, um volume de controle.

Classificao dos compressores dinmicos:

1- Compressores Centrfugos: o gs aspirado continuamente pela abertura central do

impelidor e descarregado pela periferia do mesmo, num movimento provocado pela

fora centrfuga que surge devido rotao. O fludo descarregado passa ento a

descrever uma trajetria em forma espiral atravs do espao anular que envolve o

impelidor e que recebe o nome de difusor radial ou difusor em anel. Esse movimento

leva desacelerao do fludo e conseqente elevao de presso. Prosseguindo em seu

deslocamento, o gs recolhido em uma caixa espiral denominada voluta e conduzindo

descarga do compressor. Antes de ser descarregado, o escoamento passa por um bocal

divergente, o difusor de voluta, onde ocorre um suplementar processo de difuso.

Operando em fluxo contnuo, os compressores centrfugos aspiram e

descarregam o gs exatamente nas presses externas, ou seja, h uma permanente

coincidncia entre a relao de compresso interna e a relao de compresso externa.

Essa mquina incapaz de proporcionar grandes elevaes de presso, de modo

que os compressores dessa espcie normalmente utilizados em processos industriais so

de mltiplos estgios.


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Rotor de um compressor axial

Compressor axial

2- Compressores axiais: esse um tipo de

turbocompressor de projeto, construo e

operao das mais sofisticadas. Os

compressores axiais so dotados de um

tambor rotativo em cuja periferia so

dispostas sries de palhetas em arranjos

circulares igualmente espaados, conforme

mostra a foto abaixo. Quando o rotor

posicionado na mquina, essas rodas de palhetas ficam intercaladas por arranjos

semelhantes fixados circunferencialmente ao longo da carcaa. Cada par formado por

um conjunto de palhetas mveis e outro de palhetas fixas se constitui num estgio de

compresso. As palhetas mveis possuem uma conformao capaz de transmitir ao gs

a energia proveniente do acionador, acarretando ganhos de velocidade e entalpia do

escoamento. As palhetas fixas, por sua vez, so projetadas de modo a produzir uma

deflexo no escoamento que forar a ocorrncia de um processo de difuso.

Com a elevao de presso obtida num estgio

axial bastante pequena, os compressores dessa

espcie so sempre dotados de vrios estgios.

O escoamento se desenvolve atravs dos

estgios segundo uma trajetria hlico-axial

envolvendo o tambor.


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CONDENSADORES

Condensadores so os elementos do sistema de refrigerao que tm a funo de

transformar o gs quente, que descarregado do compressor a alta presso, em lquido.Para isso, rejeita o calor contido no fluido refrigerante para alguma fonte de

resfriamento.

PROCESSO DE CONDENSAO

Ao ser admitido no condensador, o fluido refrigerante est no mesmo estado que

na descarga do compressor, ou seja, gs quente a alta presso. Como em um sistema de

refrigerao o objetivo evaporar o refrigerante (para resfriar retirar calor de umambiente e/ou produto), o refrigerante no estado gasoso deve ser condensado antes de

retomar ao evaporador.

O processo de condensao do fluido refrigerante se d ao longo de um trocador

de calor, denominado condensador, em trs fases distintas que so:

Dessuperaquecimento, Condensao e Sub-Resfriamento.

Dessuperaquecimento

O gs, quando descarregado do compressor, est a alta temperatura. O

processo inicial, ento, consiste em abaixar esta temperatura, retirando calor sensvel do

refrigerante, ainda no estado gasoso, at ele atingir a temperatura de condensao, ver

figura abaixo.


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Condensao

Quando o gs atinge a temperatura de condensao, ele comea um processo de

mudana de estado. Neste processo retira-se calor latente do refrigerante, isto , a

temperatura deste mantm-se constante durante todo o processo, ver figura abaixo.

Sub-resfriamento

Aps a condensao o refrigerante, agora no estado liquido (lquido saturado),

resfriado de mais alguns graus, utilizando-se para isso um trocador de calor

intermedirio. Na figura abaixo pode-se visualizar o sub-resfriamento indicado em umdiagrama de Mollier.

no condensador que toda a energia absorvida pelo sistema de refrigerao,

mais o equivalente em calor da energia mecnica necessria ao funcionamento do

sistema devem ser eliminados.


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TIPOS DE CONDENSADORES

Condensadores resfriados a ar;

Condensadores resfriados a gua.

o Condensador duplo tubo;o Condensador Carcaa e Serpentina (Shell and Coil);o Condensador Carcaa e Tubo (Shell and Tube);o Condensador de Placa;o Condensadores Evaporativos.

Condensadores Resfriados a Ar

Para a seleo de condensadores resfriados a

ar devem ser levados em considerao diversos

fatores, tais como: consumo de energia, instalao,

disponibilidade, nvel de rudo, etc.

Os condensadores resfriados a ar so

normalmente utilizados com parte integrante de

unidades produzidas em fbricas (unidades condensadoras) de pequena ou mdia

capacidade. Grandes condensadores a ar tambm podem ser aplicados onde no

econmica a utilizao de sistemas resfriados a gua, devido ao alto custo ou

indisponibilidade da gua. A faixa de capacidades mais comum destes condensadores,

cobre a gama de valores de 1 a 100 TR (1TR = 3,5 kW), porm usual a sua montagem

em paralelo, atingindo capacidades bastante superiores.

Para um determinado compressor e para uma determinada temperatura do ar de

resfriamento que entra no condensador, aumenta-se a presso de condensao e

diminui-se a capacidade frigorfica com a diminuio do tamanho do condensador. Um

aumento da temperatura do ar de resfriamento tambm resulta nos mesmos efeitosacima, para um determinado condensador.

Os condensadores a ar devem ser instalados elevados, com relao ao nvel do

solo, para prevenir acumulao de sujeira sobre as serpentinas. Deve-se sempre garantir

que existam aberturas adequadas e livres de qualquer obstruo para entrada de ar frio e

para a sada do ar quente. As entradas de ar devem ser localizadas longe do lado de

descarga do ar para evitar a aspirao de ar quente pelos ventiladores (curto-circuito do

ar).


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Devido grande quantidade de ar manejada por estes condensadores eles

geralmente so bastante barulhentos. Assim, quando da sua instalao devem ser

levadas em considerao s normas locais, que definem os nveis mximos de rudo

permitidos. Em algumas situaes, especialmente dentro de zonas residncias em

centros urbanos, devero ser empregados sistemas para controle da rotao dos

ventiladores (motores de duas velocidades ou inversores de freqncia), os quais

atuariam no perodo noturno, reduzindo a rotao dos ventiladores, e conseqentemente

o rudo emitido por estes condensadores.

Condensadores Resfriados a gua

Condensadores resfriados a gua, quando limpos e corretamente dimensionados,

operam de forma mais eficiente que os condensadores resfriados a ar, especialmente em

perodos de elevada temperatura ambiente. Normalmente estes condensadores utilizam

gua proveniente de uma torre de resfriamento, sendo que usualmente utiliza-se, para a

condio de projeto do sistema, o valor de 29,5 C para a temperatura da gua que deixa

a torre. A temperatura de condensao, por sua vez, deve ser fixada em um valor entre

5,0 C e 8,0 C maior que a temperatura da gua que entra no condensador, isto , da

gua que deixa a torre. Alguns tipos de condensadores resfriados a gua so discutidos a

seguir, considerando aspectos relacionados com sua aplicao e economia.


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Condensador duplo tubo

Estes condensadores so formados por dois tubos

concntricos, geralmente 1 para o tubo interno e 2 para o

externo. O tubo por onde circula a gua montado dentro do

tubo de maior dimetro. O fludo frigorfico, por sua vez,

circula em contracorrente no espao anular formado pelos dois

tubos, sendo resfriado ao mesmo tempo pela gua e pelo ar que

est em contato com a superfcie externa do tubo de maior dimetro. Estes

condensadores so normalmente utilizados em unidades de pequena capacidade, ou

como condensadores auxiliares operando em paralelo com condensadores a ar, somente

nos perodos de carga trmica muito elevada. Esses condensadores so difceis de se

limpar e no fornecem espao suficiente para a separao de gs e lquido.

Condensador Carcaa e Serpentina

Os Condensadores Carcaa e Serpentina (Shell

and Coil) so constitudos por um ou mais tubos,

enrolados em forma de serpentina, que so montados

dentro de uma carcaa fechada. A gua de resfriamento

flui por dentro dos tubos, enquanto o refrigerante a ser

condensado escoa pela carcaa. Embora, sejam de fcil

fabricao, a limpeza destes condensadores mais complicada, sendo efetuada por meio

de produtos qumicos (soluo com 25% de HCl em gua, com inibidor). So usados

em unidades de pequena e mdia capacidade, tipicamente at 15 TR.

Condensador Carcaa e Tubo

Os condensadoresCarcaa e Tubo (Shell and

Tube) so constitudos de uma

carcaa cilndrica, na qual

instalada uma determinada

quantidade de tubos horizontais e paralelos, conectados a duas placas dispostas em

ambas as extremidades. A gua de resfriamento circula por dentro dos tubos e o

refrigerante escoa dentro da carcaa, em volta dos tubos. Os tubos so de cobre e osespelhos de ao para hidrocarbonetos halogenados e, para amnia, tanto os tubos como


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os espelhos devem ser ao. So de fcil limpeza (por varetamento) e manuteno. So

fabricados para uma vasta gama de capacidades, sendo amplamente utilizados em

pequenos e grandes sistemas de refrigerao.

A velocidade tima da gua em um condensador Shell and Tube deve ser da

ordem de 1,0 a 2,0 m/s, e nunca deve ultrapassar os de 2,5 m/s. O fluxo de gua deve

ser de cerca de 0,10 a 0,15 l/s por tonelada de refrigerao. Este fluxo de gua deve ser

distribudo entre os tubos, de forma a no exceder as velocidades indicadas acima. Para

a seleo econmica destes condensadores devem ser considerados os fatores listados

abaixo, pois os mesmos afetam os custos iniciais e operacionais do sistema.

a) Aumentando-se o tamanho de um condensador, aumenta-se a eficincia do

compressor, mas ao mesmo tempo o seu custo inicial tambm aumentar.

b) Aumentando o fluxo de gua de resfriamento aumenta-se a capacidade de

condensador, porm tambm aumenta-se o custo de bombeamento da gua e o seu

consumo.

c) Reduzindo-se o dimetro da carcaa e aumentando-se o comprimento dos

tubos reduz-se o custo inicial do condensador, mas aumenta-se a perda de carga no

circuito de gua.

d) O fator incrustao, que est associado a uma resistncia trmica adicional

devido formao de incrustaes, depende da qualidade de gua. Geralmente, para

condensadores novos que operaro com gua de boa qualidade, considera-se um fator

de incrustao da ordem de 0,000044 m2.C/W.

Para sistemas com baixa qualidade da gua de resfriamento (grande quantidade

de sais dissolvidos ou compostos orgnicos) deve ser considerado um fator de

incrustao ainda mais elevado. Os condensadores selecionados para um fator de

incrustao mais elevado sero mais caros, isto pode ser observado na Tabela acima,

onde mostrado de quanto dever ser aumentada a superfcie de transferncia de calor,

para compensar o aumento do fator de incrustao, para uma mesma taxa de


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transferncia de calor. A figura ao lado

mostra as etapas de limpeza de um

trocador de calor de carcaa e tubo por

varetamento.

Condensador de Placa

So geralmente constitudos

de placas de ao inox ou de outro

material, de pequena espessura (0,4 a

0,8 mm). As placas so montadas

paralelamente umas as outras, com

um pequeno afastamento (1,5 a 3,0

mm). A gua de resfriamento e o

fludo frigorfico circulam entre

espaos alternados, formados pelas

placas. Estes trocadores de calor

comeam a ser utilizados cada vez

mais, devido ao seu elevado coeficiente global de transferncia de calor (2500 a 4500

W/m2.C), porm seu uso ainda restrito na refrigerao industrial. Apresentam-se em

dois tipos: placas soldadas, empregados para refrigerantes halogenados (famlia

qumica dos halognicos: cloro, flor ou bromo), e placas duplas soldadas a laser,

montadas em estrutura metlica, os quais so empregados para amnia. Estes ltimos

apresentam ainda a vantagem da facilidade de aumento de sua capacidade, pela simples

incluso de placas.

Condensadores Evaporativos

Os condensadores evaporativos so

formados por uma espcie de torre de

resfriamento de tiragem mecnica, no interior da

qual instalada uma srie de tubos, por onde

escoa o fludo frigorfico figura ao lado. No topo

destes condensadores so instalados bicos

injetores que pulverizam gua sobre a tubulao


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de refrigerante. A gua escoa, em contracorrente com o ar, em direo a bacia do

condensador. O contato da gua com a tubulao por onde escoa o refrigerante provoca

a sua condensao. Ao mesmo tempo uma parcela da gua evapora e, num mecanismo

combinado de transferncia de calor e massa entre a gua e o ar, esta ltima tambm

resfriada. A gua que chega bacia do condensador recirculada por uma bomba, e a

quantidade de gua mantida atravs de um controle de nvel (vlvula de bia),

acoplado a uma tubulao de reposio.

O consumo total de gua nestes condensadores (por evaporao, arraste e

drenagem) da ordem de 8,8 a 12,1 l/h por tonelada de refrigerao. Geralmente, os

condensadores evaporativos so selecionados com base em uma diferena de 10 a 15

C, entre a temperatura de condensao e a temperatura de bulbo mido do ar que entra

no condensador. As menores diferenas de temperatura resultaro em menor consumo

de potncia, uma vez que a temperatura de condensao ser mais baixa.

O contato da gua com as regies de elevada temperatura da serpentina, onde o

fludo frigorfico ainda se encontra superaquecido, pode provocar a formao excessiva

de incrustaes sobre a superfcie dos tubos. Assim, em alguns condensadores

evaporativos, instala-se uma primeira serpentina, acima da regio onde a gua

borrifada. Esta serpentina chamada de dessuperaquecedor, e tem a funo de reduzir a

temperatura do refrigerante pela troca de calor com o ar saturado que deixa o

condensador, o que reduz a formao de incrustaes na regio onde h gua.

Em alguns condensadores evaporativos, adicionada ainda uma serpentina para

promover o sub-resfriamento do refrigerante lquido, a uma temperatura inferior

temperatura de condensao. Embora o sub-resfriamento do lquido aumente a

capacidade de refrigerao total, seu principal benefcio a reduo da possibilidade de

formao de vapor na linha de lquido, devido queda de presso nesta linha.

COMPARAO ENTRE OS TIPOS DE CONDENSADORES

Por ltimo, cabe efetuar uma anlise das temperaturas de condensao tpicas,

resultantes da utilizao de condensadores resfriados a ar, gua e evaporativos. Como

pode ser observado na Figura a seguir, a utilizao de condensadores a gua em sistema

aberto, isto , utilizando-se gua proveniente, por exemplo, de um rio, resulta em

menores temperaturas de condensao. No entanto, estes sistemas esto sujeitos

intensa formao de incrustaes e da disponibilidade de gua, a qual, na grandemaioria das vezes, no existe. Considerando uma ordem crescente de temperaturas de


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condensao, aparecem em seguida os s condensadores evaporativos, os resfriados a

gua em sistema fechado e os resfriados a ar, sendo estes os mais empregados para

sistemas com capacidades inferiores a 100 kW.

Comparando-se os sistemas com condensadores evaporativos e com

condensadores resfriados a gua em sistema fechado, isto , com torre de resfriamento,

observa-se que os evaporativos resultam em menores temperaturas de evaporao, em

decorrncia da existncia de somente um diferencial de temperatura. Uma vantagem

adicional dos condensadores evaporativos que a bomba de gua destes condensadores

de menor capacidade que a requerida pelos condensadores resfriados a gua, o que

resulta em menor consumo de energia. No entanto, os condensadores evaporativos

devem estar localizados prximos dos compressores, para se evitar longas linhas de

descarga (conexo entre o compressor e o condensador).


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EVAPORADORES

O evaporador um dos componentes principais de um sistema de refrigerao, e

tem a finalidade de extrair calor do meio a ser resfriado, isto , extrair calor do ar, guaou outras substncias. a parte do sistema de refrigerao onde o fluido refrigerante

sofre uma mudana de estado, saindo da fase lquida para a fase gasosa. chamado, s

vezes, de serpentina de resfriamento, resfriador da unidade, serpentina de congelamento,

congelador, etc.

Embora o evaporador seja s vezes um dispositivo muito simples, ele

realmente a parte mais importante do sistema. Qualquer sistema de refrigerao

projetado, instalado e operado com o nico fim de retirar calor de alguma substncia.Como esse calor tem que ser absorvido pelo evaporador, a eficincia do sistema

depende do projeto e da operao adequada do mesmo.

A eficincia do evaporador em um sistema de refrigerao depende de trs

principais requisitos, que devem ser considerados no projeto e seleo do mesmo:

1. Ter uma superfcie suficiente para absorver a carga de calor necessria, semuma diferena excessiva de temperatura entre o refrigerante e a substncia a

resfriar.

2. Deve apresentar espao suficiente para o refrigerante lquido e tambmespao adequado para que o vapor do refrigerante se separe do lquido.

3. Ter espao suficiente para a circulao do refrigerante sem queda de pressoexcessiva entre a entrada e a sada.

O PROCESSO DE EVAPORAO

Aps passar pela vlvula de expanso (ou tubo capilar), o fluido refrigerante

admitido no evaporador na forma lquida. Como a presso no evaporador baixa, o

fluido refrigerante se evapora com uma temperatura baixa. No lado externo do

evaporador h um fluxo de fluido a ser refrigerado (gua, soluo de etileno-glicol, ar,

etc.), ver figura a seguir.

Como a temperatura desse fluido maior que a do refrigerante, este se evapora.

Aps todo o refrigerante se evaporar, ele sofrer um acrscimo de temperatura

denominado superaquecimento.


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CLASSIFICAO DOS EVAPORADORES QUANTO AO SISTEMA DE

ALIMENTAO.

Quanto ao seu sistema de alimentao, os evaporadores podem ser classificados

em evaporadores secos e inundados.

Evaporadores Secos (ou de Expanso Direta)

Nestes evaporadores o

refrigerante entra no evaporador, de

forma intermitente, atravs de uma

vlvula de expanso, geralmente do

tipo termosttica, sendo

completamente vaporizado e

superaquecido ao ganhar calor em

seu escoamento pelo interior dostubos. Assim, em uma parte do

evaporador existe fludo frigorfico saturado (lquido + vapor) e na outra parte fludo

superaquecido. Estes evaporadores so bastante utilizados com fludos frigorficos

halogenados, especialmente em instalaes de capacidades no muito elevadas. A

principal desvantagem deste tipo de evaporador est relacionada com o seu,

relativamente baixo, coeficiente global de transferncia de calor, resultante da

dificuldade de se manter a superfcie dos tubos molhadas com refrigerante e dasuperfcie necessria para promover o superaquecimento.


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Evaporadores Inundados

Nos evaporadores inundados, o lquido, aps ser admitido por uma vlvula de

expanso do tipo bia, escoa atravs dos tubos da serpentina, removendo calor do meio

a ser resfriado. Ao receber calor no evaporador, uma parte do refrigerante evapora,

formando um mistura de lquido e vapor, a qual, ao sair do evaporador, conduzida at

um separador de lquido. Este separador, como o prprio nome diz, tem a funo de

separar a fase vapor da fase lquida. O refrigerante no estado de vapor saturado

aspirado pelo compressor, enquanto o lquido retorna para o evaporador, medida que

se faz necessrio. Como existe lquido em contato com toda a superfcie dos tubos, este

tipo de evaporador usa de forma efetiva toda a sua superfcie de transferncia de calor,

resultando em elevados coeficientes globais de transferncia de calor.

Evaporadores inundados com recirculao de lquido (por bomba).

Estes evaporadores so muito usados em sistemas frigorficos que utilizam

amnia como refrigerante, porm seu emprego limitado em sistemas com refrigerantes

halogenados devido dificuldade de se promover o retorno do leo ao crter do

compressor. Exigem grandes quantidades de refrigerante e tambm possuem um maior

custo inicial. Os evaporadores inundados podem ser ainda ter sua alimentao

classificada em:

Alimentao por gravidade: nestes sistemas os separadores de lquido, que

podem ser individuais, parciais ou nico, alimentam por gravidade todos os

evaporadores da instalao.

Recirculao de Lquido: nestes sistemas os evaporadores so alimentados

com fludo frigorfico lquido, geralmente por meio de uma bomba, em uma

vazo maior que a taxa de vaporizao, portanto o interior destes evaporadores

tambm sempre contm fludo frigorfico lquido (figura acima). A relao entre

a quantidade de refrigerante que entra no evaporador e a quantidade de


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refrigerante que se evaporaria devido carga aplicada, conhecida com taxa de

recirculao (n).

Alguns valores tpicos da taxa de recirculao so mostrados na tabela abaixo.

CLASSIFICAO DOS EVAPORADORES QUANTO AO FLUDO A

RESFRIAR

Conforme mencionado anteriormente, o evaporador um dos quatro

componentes principais de um sistema de refrigerao, e tem a finalidade de extrair

calor do meio a ser resfriado, isto , extrair calor do ar, gua ou outras substncias.

Assim, de acordo com a substncia ou meio a ser resfriado, os evaporadores podem serclassificados em:

Evaporadores para ar.

Evaporadores para lquidos.

Evaporadores de contato.

Evaporadores para o resfriamento de ar

Em um evaporador para resfriamento de ar, o fludo frigorfico ao vaporizar no

interior de tubos, aletados ou no, resfria diretamente o ar que escoa pela superfcie

externa do trocador de calor. O ar frio ento utilizado para resfriar os produtos

contidos em um cmara, balco frigorfico, sala climatizada, etc.

Quanto circulao do ar, estes evaporadores podem ainda ser classificados em

evaporadores com circulao natural e evaporadores com circulao forada.


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Evaporadores com circulao natural do ar (conveco natural)

Os evaporadores com circulao natural do ar podem ser constitudos tanto de

tubos lisos quanto de tubos aletados, tendo sido bastante utilizados em situaes onde se

desejava baixa velocidade do ar e elevada umidade relativa no ambiente refrigerado.

Com a evoluo dos sistemas de controle e de distribuio do ar nas cmaras

frigorficas, estes evaporadores so atualmente pouco empregados.

Os coeficientes de transmisso de calor destes evaporadores so baixos, o que

exige grandes reas de troca de calor. Porm, por questes de limitao doa valores de

perda de carga, no devem ser usados tubos muito longos, o que requer o emprego de

tubos paralelos. Quanto ao formato de como so dobrados os tubos, h bastante variao

entre fabricantes, sendo os principais dobramentos em forma de espiral cilndrica,

trombone, hlice, zig-zag, etc.

Quanto aos materiais empregados em sua construo, os evaporadores de

circulao natural podem ser construdos com tubos de cobre, ao ou at mesmo

alumnio. E em casos especiais, quando o meio onde esto instalados corrosivo, pode

ser utilizado ao inoxidvel. No caso de evaporadores aletados, as aletas podem ser de

alumnio, cobre ou ao inoxidvel, tambm para aplicaes especiais.

Estes evaporadores devem ser colocados na parte superior da cmara, junto ao

teto, e devem ser instaladas bandejas para a coleta de condensado sob os mesmos,

evitando o gotejamento de gua sobre os produtos. Quando, por questes de espao, no

for possvel a instalao somente no teto, podem tambm ser utilizadas as paredes,

desde que os evaporadores sejam montados de forma a facilitar as correntes de

conveco natural do ar no interior da cmara.

Evaporadores com circulao forada do ar

O evaporador com circulao forada(frigodifusor), atualmente o tipo de evaporador

mais utilizado em cmaras frigorficas, salas de

processamento e tneis de congelamento, sendo

constitudos, basicamente, por uma serpentina

aletada e ventiladores, montados em um gabinete compacto. Quanto posio do

ventilador em relao serpentina aletada, estes evaporadores podem ser classificados

em:


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Ventilador succionando: esta configurao permite maio alcance do fluxo de ar

frio, porm o calor dissipado pelo motor do ventilador no retirado

imediatamente.

Ventilador soprando: embora o alcance desta configurao seja menor, o calor

dissipado pelo motor do ventilador retirado do ar imediatamente aps a sua

liberao.

Um dos artifcios utilizados para melhorar o coeficiente de transmisso de calor

de um evaporador seria o de molhar a sua superfcie externa, pela asperso de um

lquido na forma de spray ou chuva, dando origem aos chamados evaporadores de

superfcie mida.

A asperso de lquido, alm de manter a serpentina sempre limpa, tambm

apresentam as seguintes finalidades:

Aumentar a umidade relativa do ambiente, para temperaturas acima de 0 C.

Utiliza-se a asperso de gua.

Eliminar a formao de gelo e, conseqentemente, e reduzir o tempo e perda de

energia no degelo. Utiliza-se a asperso de glicol ou salmoura.

Quando no h asperso de lquido sobre a superfcie externa do evaporador,

este dito de superfcie seca. Isto no significa que a superfcie esteja sempre seca.

Na verdade, ela pode estar molhada com vapor de gua condensado, para temperaturas

positivas, ou pode ter gelo, para temperaturas negativas. O que significa que no

existe qualquer asperso intencional de lquido sobre o evaporador.

Evaporadores para o resfriamento de lquidos

Em um evaporador para lquido, este resfriado at uma determinadatemperatura e ento bombeado para equipamentos remotos, tais como serpentinas de

cmaras frigorficas, de fan-coils, etc., onde ser utilizado para o resfriamento de uma

outra substncia ou meio.

Os principais tipos de evaporadores para lquidos so: Carcaa e tubo (shell and

tube), Carcaa e serpentina (shell and coil), Cascata ou Baudelot, Evaporadores de

placas eEvaporadores de contato. A seguir descrito cada um deles.


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Carcaa e tubo (Shell and tube)

Este tipo de evaporador um

dos mais utilizados na indstria de

refrigerao para o resfriamento de

lquidos. So fabricados em uma vasta

gama de capacidades, podendo ser do

tipo inundado, com alimentao por gravidade, onde o refrigerante evapora por fora dos

tubos e o lquido a resfriar escoa por dentro dos tubos, ou de expanso direta ou de

recirculao por bomba, onde o refrigerante escoa por dentro dos tubos e o lquido a

resfriar na parte de fora dos tubos.

So fabricados em chapas calandradas com cabeotes fundidos, espelhos de ao

e tubos de cobre ou ao, com aletas ou no. Podem conter vrios passes (ou passagens)

de modo a manter a velocidade do lquido no interior dos tubos dentro de limites

aceitveis, evitando-se perdas de carga excessivas. Podem conter ainda chicanas (ou

baffles) no espao entre os tubos e a carcaa, que ajudam a posicionar os tubos e

direcionam o escoamento, para que o lquido escoe perpendicularmente aos tubos.

Carcaa e serpentina (Shell and coil)

Nestes evaporadores o fludo

frigorfico escoa por dentro do tubo, que

dobrado em forma de serpentina, e o lquido

circula por fora do mesmo. Pelas dificuldades

de limpeza da serpentina, bem como devido

ao baixo coeficiente global de transferncia de

calor, este tipo de evaporador no muito

utilizado, se restringindo instalaes comrefrigerantes halogenados de pequena

capacidade, ou nos resfriadores intermedirios fechados dos sistemas de duplo estgio.

Cascata ou Baudelot

Estes evaporadores so utilizados para o resfriamento de lquidos, normalmente

gua para processo, at uma temperatura em torno de 0,5 C acima do seu ponto de

congelamento. E so projetados de forma que no sejam danificados se houvercongelamento do lquido. Os modelos mais antigos destes evaporadores eram


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constitudos de uma srie de tubos, montados uns

por cima dos outros, sobre os quais o lquido a

resfriar escorre, numa fina pelcula, sendo que o

refrigerante circula por dentro deles. Os modelos

mais recentes utilizam chapas estampadas e

corrugadas de ao inoxidvel, com as ondulaes

servindo de passagem para o refrigerante. A

superfcie contnua permite melhor controle da

distribuio do lquido e o ao inoxidvel oferece

uma superfcie higinica e de fcil limpeza.

Estes evaporadores tambm so muito utilizados na indstria de bebidas

(cervejarias), bem como para o resfriamento de leite.

Evaporadores de Placas

Da mesma forma que no caso

dos condensadores, este tipo de

evaporador est sendo utilizado cada vez

mais, devido ao seu elevado coeficiente

de transmisso de calor. Pode ser usado

com alimentao por gravidade,

recirculao por bomba, o por expanso direta (vlvulas termostticas).

Estes evaporadores so construdos a partir de lminas planas de metal

interligadas por curvas de tubo soldadas a placas contguas. Pode ser feita tambm de

placas rebaixadas ou ranhuras e soldadas entre si, de modo que as ranhuras formem uma

trajetria determinada ao fluxo do refrigerante.

Evaporadores de contato

Os evaporadores de contato formam um caso particular dos evaporadores de

placas, sendo muito utilizados para o congelamento de produtos slidos, pastosos ou

lquidos. Atualmente so construdos em chapas de alumnio (liga especial), porm no

passado foram utilizados principalmente o cobre e o ao. A sua alimentao pode ser

por gravidade, recirculao por bomba ou expanso direta.


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So mais comumente utilizadas

como serpentinas de prateleiras em

congeladores. O refrigerante circula

atravs dos canais e o produto a

congelar colocado entre as placas.

Esse tipo de evaporador pode ainda ser

produzido pelo sistema Roll-Bond, onde

so tomadas duas chapas de alumnio, e

sobre as quais so impressos canais em

grafite com o formato desejado. Faz-se

ento a unio das chapas por

caldeamento a 500C (o caldeamento

no ocorre nos pontos onde h grafite). Por ltimo os canais so expandidos sob uma

presso de at 150 bar, retirando o grafite e deixando o formato dos canais.

SISTEMAS DE EXPANSO DIRETO E INDIRETO

Um sistema de serpentina de expanso direta um mtodo direto de refrigerao

em que o evaporador est em contato direto com o material ou espao a refrigerar ou se

localiza em passagens de circulao de ar que se comunicam com esse espao. O

evaporador de um sistema direto pode incluir qualquer tipo de trocador de calor, como

serpentinas de tubos, resfriadores tubulares, serpentinas aletadas ou qualquer dispositivo

no qual um refrigerante primrio, como amnia, Freon ou dixido de carbono, seja

circulado e evaporado com a finalidade de resfriar qualquer material em contato direto

com a superfcie oposta do trocador de calor.

Ao contrrio desse sistema, est o sistema indireto: o refrigerante evaporado naserpentina do evaporador, que est imerso em um tanque de salmoura. A salmoura, um

refrigerante secundrio, ento circulada para as serpentinas das cmaras frigorficas

para resfri-las, em lugar da serpentina que contm o refrigerante primrio.

A distino entre um sistema de expanso direto e outro sistema qualquer no

est no tamanho ou formato do equipamento de transferncia de calor, mas no processo

de transferncia empregado: ou pelo processo de calor latente, atravs da evaporao do

refrigerante primrio, ou pelo processo do calor sensvel, com um refrigerantesecundrio (figura a seguir).


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Comparao do sistema de expanso direta com o indireto


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Esquema de funcionamento de uma vlvulacom equalizao interna de presso.

Esquema de funcionamento de uma vlvulacom e ualiza o externa de resso.

DISPOSITIVOS DE EXPANSO E ACESSRIOS

Em um sistema de refrigerao, o dispositivo de expanso tem a funo de

reduzir a presso do refrigerante desde a presso de condensao at a presso devaporizao. Ao mesmo tempo, este dispositivo deve regular a vazo de refrigerante que

chega ao evaporador, de modo a satisfazer a carga trmica aplicada ao mesmo. Nesta

apostila sero considerados alguns dos principais de tipos de dispositivos de expanso,

entre eles: vlvula de expanso termosttica, vlvulas de expanso eletrnicas, vlvulas

de bia, vlvula de expanso de presso constante e tubos capilares.

1 Vlvula de Expanso TermostticaDevido a sua alta eficincia e sua

pronta adaptao a qualquer tipo de

aplicao, as vlvulas de expanso

termostticas (VET) so os dispositivos de

expanso mais utilizados em sistemas de

refrigerao de expanso direta. So usadas

para regular o fluxo do refrigerante a fim de

garantir que ele evapore totalmente na

serpentina, para garantir a reduo da

presso do sistema e ainda para manter um superaquecimento constante do vapor que

deixa a serpentina. Elas podem ser do tipo equalizao externa e equalizao interna.

As vlvulas de expanso

termostticas com equalizao externa de

presso so utilizadas quando, ao fluir

atravs do evaporador, o fluido sofre uma

queda de presso elevada devido ao atrito.

Dessa forma, sua temperatura de saturao

sempre mais baixa na sada do que na

entrada. Como exemplo, considere a vlvula

com equalizao externa de presso, ilustrada

na figura acima, montada em um sistema com perda de carga no evaporador de 62kPa.


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A figura acima mostra o esquema de uma vlvula de expanso termosttica,

conectada a uma serpentina de expanso direta. Estas vlvulas so constitudas de

corpo, mola, diafragma, parafuso de ajuste e bulbo sensvel. O bulbo, que contm em

seu interior fludo frigorfico saturado, conectado com a parte superior do diafragmaatravs de um tubo capilar e deve ser posicionado em contato com a tubulao de sada

do evaporador, bem prximo a este. A sada da VET conectada com a tubulao de

entrada do evaporador e, caso este seja de mltiplos circuitos, deve-se utilizar um

distribuidor de lquido.

Quando o bulbo da vlvula contm refrigerante do mesmo tipo que o utilizado

no sistema frigorfico, diz-se que a vlvula de carga normal.

Se o tipo de refrigerante do bulbo da vlvula diferente daquele utilizado nainstalao, diz-se que a vlvula de carga cruzada. O objetivo principal destas vlvulas

manter um grau de superaquecimento aproximadamente constante para toda a gama de

temperaturas de evaporao do sistema frigorfico, o que pode no acontecer para as

VET de carga normal.

Quando o refrigerante passa atravs do orifcio da vlvula a sua presso

reduzida at a presso de vaporizao. O refrigerante lquido escoa atravs do

distribuidor e dos tubos do evaporador, se vaporizando a medida que recebe calor. Em

uma determinada posio ao longo do comprimento dos tubos, todo o refrigerante

lquido j se vaporizou e, a partir deste ponto, qualquer fluxo adicional de calor

provocar um aumento da temperatura do refrigerante (calor sensvel). Assim, quando o

refrigerante alcana a sada do evaporador ele apresenta um pequeno grau de

superaquecimento, com relao temperatura de saturao, para a presso de

vaporizao.

Se a carga trmica aumenta, mais refrigerante se vaporiza. Isto causa aumento

do superaquecimento do refrigerante, o que est associado a um aumento de


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temperatura na regio onde est instalado o bulbo da vlvula. Como dentro do bulbo

existe refrigerante saturado, este aumento de temperatura provoca um aumento de

presso no interior do mesmo e na parte superior do diafragma, o que move a agulha

obturadora para baixo, abrindo a vlvula e aumentando a vazo de refrigerante. Assim,

mais lquido entra no evaporador de forma a satisfazer a carga trmica.

Se ocorrer diminuio da carga trmica, o superaquecimento do refrigerante na

sada do evaporador tende a diminuir, o que provoca o fechamento da vlvula,

diminuio da vazo de fludo frigorfico e aumento da diferena de presso entre

entrada e sada da vlvula.

O grau de superaquecimento pode ser ajustado pela variao da tenso impressa

mola da vlvula. Maiores tenses na mola, exigiro maiores presses no bulbo para a

abertura da vlvula o que implica em maiores superaquecimentos.

Em algumas situaes, podem ocorrer instabilidades na operao da VET,

resultando em ciclos de superalimentao e subalimentao do evaporador, sendo este

fenmeno conhecido como hunting da vlvula. O hunting causa flutuaes de presso e

temperatura e pode reduzir a capacidade do sistema frigorfico.

O intervalo de tempo necessrio para o escoamento do refrigerante desde a

entrada do evaporador at o ponto onde est instalado o bulbo pode levar, em

determinadas condies, a uma abertura excessiva da vlvula, o que alimenta o

evaporador com um excesso de refrigerante lquido.

Algumas gotas deste lquido podem ser transportadas at a sada do evaporador,

resfriando rapidamente a parede do tubo onde est instalado o bulbo, e reduzindo

subitamente a alimentao de refrigerante pela vlvula, a qual passa a operar em ciclos

rpidos de superalimentao e subalimentao, isto , em hunting.

O hunting de uma vlvula de expanso termosttica determinado pelos

seguintes fatores:Tamanho da Vlvula - uma vlvula superdimensionada pode levar ao hunting.

Grau de Superaquecimento - quanto menor o grau de superaquecimento, maior

as chances da vlvula entrar em hunting.

Posio do bulbo - a correta seleo da posio do bulbo freqentemente

minimize o hunting. O bulbo deve ser instalado na parte lateral (a 45) de uma

seco horizontal da tubulao, localizada imediatamente na sada do

evaporador.


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2 Vlvulas de Expanso Eletrnicas

As vlvulas de expanso eltricas, ou mais precisamente as eletrnicas, so

capazes de promover um controle mais preciso e eficiente do fluxo de refrigerante,

resultando numa economia de energia.

O fechamento repentino da vlvula pode causar golpes de lquido na linha de

refrigerante que alimenta a vlvula, gerando vibrao excessiva. A introduo de um

amortecimento, onde o refrigerante lquido forado acima ou debaixo do mbolo da

vlvula, por uma pequena passagem pode ser uma forma efetiva de reduzir a velocidade

de abertura e fechamento.

Ao invs de abrir ou fechar completamente a vlvula, pode-se utilizar uma

vlvula analgica e variar a intensidade do campo magntico aplicado sua bobina, de

forma que a agulha da vlvula (ou mbolo) pare em vrias posies intermedirias .

Comparadas com as vlvulas de expanso termosttica, as principais vantagens

das vlvulas eletrnicas so:

Promovem um controle mais preciso da temperatura.

Promovem um controle consistente do superaquecimento, mesmo em condies

de presso varivel.

So capazes do operar com menores presses de condensao. Isto

especialmente importante quando se tem baixa temperatura ambiente.

Podem resultar em economia de energia de 10% (ou mais).

O sinal para controle das vlvulas eletrnicas

pode ser gerado a partir de um termistor

(semicondutores sensveis variao de temperatura),

instalado na sada do evaporador, e que pode detectar apresena de refrigerante lquido. Quando no ocorre a

presena de lquido, a temperatura do termistor se eleva,

o que reduz sua resistncia eltrica, esta variao de resistncia pode ser analisada por

um circuito, que enviar o sinal digital para posicionamento da agulha da vlvula.

Tipos de termistores:

NTC(do ingls Negative Temperature Coefficient): a resistncia diminui com oaumento da temperatura;


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PTC(do ingls Positive Temperature Coefficient): a resistncia aumenta com o

aumento da temperatura.

3 Vlvulas de Bia

A vlvula de bia um tipo de vlvula de expanso que mantm constante o

nvel de lquido em um recipiente, diretamente no evaporador ou nos separadores de

lquido. Existem dois tipos de vlvulas de bia para sistemas de refrigerao: as de alta

presso e as de baixa presso.

Vlvula de bia do lado de Baixa Presso

Essencialmente, a vlvula

de bia do lado de baixa presso

um recipiente oco, esfrico ou com

outro formato, ligado por alavancas

e articulaes a uma vlvula de

agulha, figura ao lado. Ela mantm

o lquido no evaporador a um nvel

predeterminado. Quando o refrigerante evaporado, o nvel de lquido se reduz,

baixando a bia. A articulao de ligao abre a vlvula, admitindo mais refrigerante.

Ento, quando o nvel de lquido sobe at o ponto necessrio, a bia erguida, fechando

a vlvula de agulha. Esse tipo de vlvula de expanso oferece um controle muito bom,

mantendo o nvel adequado de refrigerante independentemente de variaes de carga,

perodos sem carga, condies da carga e outras variveis de operao. Qualquer

nmero de evaporadores pode funcionar em um mesmo sistema, pois cada vlvula flui

apenas a quantidade de refrigerante necessria para o seu prprio evaporador. Asvlvulas de bia devem ser escolhidas em funo do refrigerante especfico que vai ser

usado, devido diferena de densidade entre os diversos refrigerantes. Uma vlvula

dimensionada para um dos refrigerantes mais pesados, como R- 12 ou R-22, precisaria

ter uma bia menor e mais pesada do que a de uma vlvula construda para amnia.

Alm disso, as presses no sistema durante o descongelamento tm que ser

consideradas, pois altas presses podem levar imploso da prpria bia.

Tem como principais problemas, vazamentos devidos corroso ou falha nas juntas soldadas. A bia pode implodir em razo de altas presses, como dito


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anteriormente. A agulha, o assento ou ambos podem desgastar-se, permitindo o

vazamento continuo de refrigerante. Em ambos os casos, ela permitir a passagem do

refrigerante continuamente e o seu retomo ao compressor. A bia pode operar de

maneira incorreta, devido ebulio do refrigerante. Nestes casos, o conjunto da bia

localizado em uma cmara separada.

Vlvula de Bia do lado de Alta Presso

A vlvula de bia do lado de

alta presso, figura ao lado, contm

os mesmos elementos da do lado de

baixa presso: a bia, a transmisso

articulada e a vlvula de agulha. A

diferena em relao de baixa

presso est em sua localizao no

lado de alta presso do sistema e no fato de que a vlvula aberta quando o nvel de

lquido aumenta. Ela instalada abaixo do condensador e transfere o refrigerante

lquido para o evaporador to logo ele condensado, mas no permite a passagem de

vapor no condensado. Isto requer que a maior parte da carga de refrigerante no sistema

se localize no evaporador. Como a vlvula de bia do lado de alta presso normalmente

d passagem a todo o refrigerante lquido que chega a ela, no seria praticvel instalar

essa bia em um sistema de evaporador com circuitos mltiplos em paralelo, pois no

haveria maneira de assegurar distribuio adequada do refrigerante.

4 Vlvula de Expanso de Presso Constante

A vlvula de expanso de presso constante, mantmuma presso constante na sua sada, inundando mais ou

menos o evaporador, em funo das mudanas de carga

trmica do sistema. A presso constante, caracterstica da

vlvula, resulta da interao de duas foras opostas: presso

do fluido frigorfico no evaporador e da presso de mola,

como mostrado na figura. A presso do fluido frigorfico


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exercida sobre um lado do diafragma age para mover a agulha na direo de fechamento

do orifcio da vlvula, enquanto a presso de mola, agindo sobre o lado oposto do

diafragma, move a agulha da vlvula na direo de abertura do orifcio.

importante observar que as caractersticas de operao da vlvula de expanso

de presso constante so tais que esta fechar suavemente quando o compressor

desligado e permanecer fechada at que o compres

historico da refrigeração

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