REFRIGERAÇÃO COMERCIAL para técnicos em ar-condicionado - Tradução da 2ª edição...

Dick Wirz

REFRIGERA

ÇÃO

COM

ERCIAL

PARA

TÉCN

ICO

S EM A

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ND

ICIO

NA

DO

Para suas soluções de curso e aprendizado, visite www.cengage.com.br

Profissionais experientes em sistemas de ar-condicionado são frequentemente requisitados a aplicar suas habilidades ao lidar com equipamentos de refrigeração comercial. Esta obra fornece uma base sólida em sistemas de arrefecimento para o estudo de equipamentos de refrigeração de médias e baixas temperaturas, tais como câmaras frigoríficas (walk-ins), geladeiras comerciais, frigoríficos e máquinas de gelo.

O texto também enfatiza a refrigeração industrial de alimentos, com dezenas de dicas práticas que podem ser utilizadas durante a instalação e a manutenção de equipamentos comerciais desse ramo. Dicas úteis e conselhos, além de conceitos-chave importantes aos leitores, fornecem ao texto uma cobertura abrangente em uma área de conhecimento e atividade de crescente interesse no mercado em nível mundial.

Este é um livro de referência, que busca incrementar o conhecimento e a técnica, a eficiência e a eficácia dos estudiosos e profissionais de refrigeração comercial.

Aplicações

Esta obra foi escrita para profissionais da área de refrigeração e ar-condicionado, estudantes de cursos técnicos voltados para a área de refrigeração e estudantes avançados da área de Engenharia Mecânica com interesse em um aprofunda-mento no assunto.

Outras obras

Física para cientistas e engenheiros – Volume 1: Mecânica

Tradução da 8ª edição

norte-americana

John W. Jewett Jr. e Raymond A.

Serway

Físico-química – Volumes 1 e 2

David W. Ball

Mecânica dos materiais


norte-americana

James M. Gere e Barry J.

Goodno

Princípios de Física – Volume 2: Movimento ondulatório e termodinâmica

Raymond A. Serway e John W.

Jewett Jr.

Dick Wirz é formado em

Administração e em Engenharia

Mecânica pela Virginia Tech, mes-

tre em Gestão de negócios e téc-

nico certificado pela NATE – North

American Technician Excellence,

e pela ICE – Industry Competency

Exams. Foi presidente-proprietário

de uma bem-sucedida empresa de

refrigeração comercial. Atualmente

é docente na Northern Virginia

Community e oferece treinamen-

to na área para empresas do ramo

(também produz materiais didáti-

cos para tais treinamentos).

REFRIGERAÇÃO COMERCIALPARA TÉCNICOS EM AR-CONDICIONADO

Tradução da 2ª edição norte-americana

ISBN 13 978-85-221-1119-0ISBN 10 85-221-1119-7

9 7 8 8 5 2 2 1 1 1 1 9 0

capa-refrigeracao2.indd 1 13/12/2011 17:55:48

Austrália : Brasil : Japão : Coreia : México : Cingapura : Espanha : Reino Unido : Estados Unidos

REFRIGERAÇÃOCOMERCIALpara técnicos em ar-condicionado

Dick Wirz


TraduçãoHarue Avritscher

Revisão técnicaCarlos Daniel Ebinuma

Professor titular do Departamento de Energia da Unesp – Campus de GuaratinguetáLivre-docente em Termodinâmica pela Unesp

Refrigeração-3.indb 3 13/12/2011 17:52:10

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Sumário

Prefácio xiii

1 Refrigeração 1Visão geral do capítulo 1Introdução 1Faixas de temperatura de refrigeração 2O ciclo da refrigeração 3Comparando a refrigeração comercial com AC 6Refrigerantes mais recentes usados na refrigeração comercial 7Os quatro componentes básicos de um sistema de refrigeração 9Resumo 10Questões de revisão 12

2 Evaporadores 15Visão geral do capítulo 15Funções do evaporador 15Tipos de evaporadores 24Operação do evaporador 26Medindo o superaquecimento 27Resumo 46Questões de revisão 48


R e f ri g e r aç ão c o m e rc ia l pa r a t é c n i c o s e m a r - c o n d i c i o na d o

vi

3 Condensadores 51Visão geral do capítulo 51Funções do condensador 51Operação do condensador 52Três fases do condensador 53Gás Flash 55Intervalo de temperatura no condensador (Condenser split) 58Condensadores de ar refrigerado: limpeza e manutenção 60Controles de ambiente com baixa temperatura para condensadores de ar refrigerado 63Inundação do condensador 66Pressão máxima flutuante 70Condensadores refrigerados a água: limpeza 77Resumo 78Questões de revisão 80

4 Compressores 85Visão geral do capítulo 85Funções de um compressor 85Lubrificação do compressor 92Resumo 122Questões de revisão 124

5 Dispositivos de medida 129Visão geral do capítulo 129Dispositivo de medida: Funções 129Superaquecimento 132Como uma TEV opera 135Estilos de corpos de TEV 137Válvulas equalizadas – internas e externas 137Ajustando o superaquecimento 140Colocação do bulbo da TEV 142


Sum á ri o

vii

Como o sistema afeta as TEVs 143Dimensionamento da TEV 146Leitura de uma válvula de expansão 149TEVs: Solução de problemas 150Tubos capilares como dispositivos de medida 154Como funciona o tubo capilar 156Tubos capilares: Solucionando problemas 159Válvulas de expansão automáticas 162Válvulas de expansão elétrica 162Resumo 168Questões de revisão 169

6 Controles e acessórios 175Visão geral do capítulo 175Controles de temperatura 175Válvula de serviço de compressor 180Válvulas solenoides para pump down e de desvio de gás quente 184Válvulas de desvio de gás quente 188Reguladores da pressão do cárter 189Reguladores de pressão do evaporador 192Controles de baixa pressão 194Controles de alta pressão 197Separadores de óleo 197Controles de segurança do óleo 199Receptores 203Acumuladores 205Filtros secadores 206Visores de vidro 210Trocas de calor 211Eliminador de vibração 213Resumo 213Questões de revisão 215



viii

7 Sistema de refrigeração: solucionando problemas 221Visão geral do capítulo 221Revisão e previsão 222Dispositivos de medida 227Dispositivos de medida fixos: Como reagem às condições do sistema 228Como os sistemas TEV reagem às condições do sistema 230Resumo de como as mudanças na temperatura externa afetam o sistema de refrigeração 232Resumo de como as mudanças na pressão afetam o sistema de refrigeração 233Superaquecimento e sub-resfriamento 234Diagnosticando nove problemas do sistema 236Refrigerante: Subcarga 239Sobrecarga de refrigerante 241Problemas de fluxo de ar do condensador 244Não condensáveis 246Compressor ineficiente 249Dispositivo de medida restrito 251Obstrução parcial na linha de líquido após o receptor 253Obstrução parcial no lado de alta antes do receptor 254Evaporador sujo, evaporador com gelo ou fluxo de ar baixo 255Obtendo as informações corretas 257Tabela de diagnóstico: utilização 258Registrando óleo no evaporador 263Resumo 266Questões de revisão 269

8 Controles do motor do compressor 277Visão geral do capítulo 277Motores trifásicos 277Contatores 279Motor: Dispositivos de partida 281Motores monofásicos 281Relés de partida e capacitores 283Motor: Tipos de sobrecargas 290


Sum á ri o

ix

Motores: Solução de problemas 291Resumo 298Questões de revisão 299

9 Atualização, recuperação, evacuação e carga 305Visão geral do capítulo 305Refrigeração: Atualização dos sistemas 305Recuperação do refrigerante: Procedimentos 312Sistema: Evacuação 317Sistema: Partida e carregamento 323Resumo 335Questões de revisão 337

10Refrigeração de supermercado 341Visão geral do capítulo 341Visibilidade do produto e acesso do cliente 341Refrigeradores múltiplos e temperaturas 342Sistemas de rack paralelo 342Rack paralelo: Controles do sistema 344Controladores de sistema de rack 347Pressão máxima: Controle 348Consumo de energia: Eficiência 350Serpentina: Descongelamento 350Sub-resfriamento mecânico 352Recuperação de calor e reaquecimento 354Vitrines de exposição: Fluxo de ar 354Instalação, assistência técnica e manutenção 356Vazamento de refrigerante: Detecção 358Novas tecnologias 359Resumo 365Questões de revisão 367



x

11Câmaras frigoríficas e freezers 371Visão geral do capítulo 371Tipos e tamanhos do interior da câmara frigorífica 371Instalação da parte interna das câmaras frigoríficas 373Tipos de portas e ajustes da câmara frigorífica 375Parte interna das câmaras frigoríficas: Aplicações 379Sistema: Ajuste dos componentes para o correto funcionamento 381Refrigeração: Tubulação 389Tubulação de drenagem 398Câmaras frigoríficas: Solução de problemas 399Resumo 406Questões de revisão 407

12Máquinas de fabricar gelo 411Visão geral do capítulo 411Máquinas de produzir gelo: Tipos e aplicações 411Máquinas de fabricar gelo: Funcionamento básico 412Instalação: Serviços 415Máquinas de produzir gelo: Manutenção e limpeza 418Máquina de produção de gelo: Garantias 423Máquinas de produzir gelo: Solucionando problemas 423Resumo 427Questões de revisão 429

13Temperatura do produto para sua preservação e para a saúde 433

Visão geral do capítulo 433Temperaturas mínimas 434O que o fiscal da saúde procura? 434Áreas de problemas e soluções 435Máquinas de produzir gelo: Inspeção 437Dobradiças, maçanetas e gaxetas 437


Sum á ri o

xi

Refrigeração: Programa de manutenção 439Temperatura e saúde: Fatos interessantes 440Resumo 441Questões de revisão 443

14Dicas para o negócio de refrigeração 445Visão geral do capítulo 445O negócio: Começar e permanecer 445Registros e escrituração 447O dinheiro é o rei 448Orçamento e custos 449Clientes 453Empregados 454O negócio: Expandir 455Manutenção: Contratos 456Estratégia de saída 461Resumo 462Questões de revisão 463

Índice remissivo 465

Apêndice e Glossário estão disponíveis no site do livro, em http://www.cengage.com.br


xiii

Este livro destina-se a técnicos de refrigeração, técnicos de ar-condicionado (AC) e estudantes de cursos avançados de AC. Ensina-se a refrigeração comercial, como matéria específica, em apenas cerca de 10% das escolas que possuem programas de HVACR (Heating, Ventilating, Air Conditionning, Refrigeration – Aquecimento, Ventilação, Ar-condicionado, Refrigera-ção). Como consequência, há pouquíssimos estudantes e técnicos treinados em AC. No en-tanto, se esses técnicos forem competentes também em refrigeração comercial, serão mais úteis a suas empresas e seus clientes.

O tema e o formato deste livro são resultado de um curso de 60 horas que desenvolvi para o capítulo da National Association of Power Engineering (NAPE – Associação Nacional de Engenharia Elétrica), em Washington, D.C. Doug Smarte, diretor executivo da Fundação Educacional da NAPE, reconheceu a necessidade de oferecer treinamento em refrigeração comercial para engenheiros civis e administradores imobiliários.

OrganizaçãoOs primeiros seis capítulos combinam a revisão da teoria de refrigeração com a introdução da aplicação desses princípios especificamente ao equipamento de refrigeração comercial. Sempre que possível, os conceitos de refrigeração são comparados àqueles de AC. Isso faci-lita aos estudantes e aos técnicos de HVACR relacionar o que já sabem ao campo da refri-geração comercial.

No Capítulo 7, aplicam-se as informações dos seis capítulos iniciais à solução dos nove problemas comuns do sistema de refrigeração. Esse capítulo também inclui um gráfico--diagnóstico para o leitor utilizar em sala de aula e em seu trabalho. O Capítulo 8, que trata dos controles de motor, também contém instruções sobre a solução de problemas. O setor de refrigeração comercial encontra-se na vanguarda do desenvolvimento das práticas de

Prefácio

Refrigeração comercial para técnicos



xiv

readequação (retrofitting) para substituir os gases refrigerantes clorofluorcarbono (CFC) e hidroclorofluorcarbono (HCFC). Portanto, no Capítulo 9, abrangem-se a readequação e outras práticas relacionadas de recuperação, evacuação e carregamento.

O Capítulo 10 constitui uma introdução ao mundo da refrigeração de supermercados. Os capítulos 11 e 12 tratam de walk-ins (câmaras frigoríficas tão grandes que uma pessoa pode entrar nelas), reach-ins (geladeiras de uso comercial de fácil acesso ao produto pelo usuário) e máquinas de produção de gelo. O Capítulo 13 é um olhar relativamente breve, mas importante sobre o papel dos técnicos de refrigeração na preservação de alimentos e nas questões de saúde.

Uma vez que muitos técnicos de HVACR abrem suas próprias empresas, o último capítulo deste livro trata da parte comercial desse setor. Mesmo que muitos estudantes não tenham a intenção imediata de se tornar empresários, este capítulo fornece a ideia das situações com as quais seus funcionários lidariam no dia a dia. Nesses insights, os técnicos podem se tornar parte vital e ser mais valorizados em suas empresas.

CaracterísticasAo longo do livro há boas informações denominadas Regras de Ouro dos Técnicos (Technician’s Rules of Thumb – TROT). Essas informações formam uma coleção de práticas que os técnicos com experiência utilizam a fim de prestar uma assistência melhor e mais rápida aos equipa-mentos. Há uma lista completa das Regras de Ouro no Apêndice, disponível para downlo-ad no site do livro <http://www.cengage.com.br>. O Apêndice também contém tabelas de pressão/temperatura (P/T) para os refrigerantes atualmente empregados na maior parte das aplicações de refrigeração.

No site do livro também há o Glossário, que possui definições e explicações de termos técnicos e frases utilizados ao longo da obra. Os termos em vermelho indicam que essa palavra pode não ser familiar a muitos leitores e que, portanto, há um verbete com seu sig-nificado no Glossário.

SuplementosA maioria dos técnicos em HVACR aprende de modo muito visual, portanto, este livro inclui muitas fotos e desenhos para ilustrar o texto. Caso este livro seja usado como parte de um curso sobre refrigeração, há o recurso eletrônico disponível no site do li-vro (http://www.cengage.com.br) para os professores qualificados em HVACR. O ma-terial em PowerPoint® foi planejado para ser usado pelo professor em sala de aula. Esse apoio visual para o ensino ajuda a explicar os conceitos de refrigeração e aumenta a compreensão do estudante.


P re fác i o

xv

Sobre o autorMinha carreira em HVACR teve início com um trabalho de férias no verão de 1963. Nos primeiros oito anos, instalei sistemas de dutos e dei assistência técnica aos equipamentos de AC e de aquecedores residenciais. Nos 30 anos seguintes, desfrutei do mundo da refrigeração comercial. Técnico mestre registrado em HVACR e eletricista mestre em vários estados, tenho certificado em todas as categorias oferecidas pelos Industry Competence Exams (ICE) e pela North American Training Excellence (NATE). Por mais de 25 anos fui presidente e coproprie-tário de uma empresa de refrigeração comercial bem-sucedida no mercado. Agora me divirto lecionando e publicando material para treinamento. Dessa maneira, posso retribuir os muitos benefícios que recebi de uma carreira recompensadora na área de HVACR.

Formei-me na Virginia Tech com grau em Administração de Negócios e com habilitação secundária em Engenharia Mecânica. Vinte anos depois, voltei aos estudos para obter o grau de mestre em administração de negócios. Para conseguir ser um bom professor, passei dois anos em um programa de pós-graduação na George Mason University, onde recebi um cer-tificado em ensino em universidade comunitária. Atualmente, sou professor de HVACR no Northern Virginia Community College e também na NAPE. Além disso, ofereço treinamento para empresas e seminários para os distribuidores de HVACR. Minha esposa e eu damos assessoria a professores, por meio de CDs, sob o nome corporativo de Refrigeration Training Services (Serviços de Treinamento em Refrigeração) para programas de HVACR, como no material complementar que está disponível para este livro.

AgradecimentosGostaria de agradecer à minha esposa, Irene, por sua enorme ajuda neste projeto. Ela for-neceu todos os gráficos usados neste livro e nos materiais complementares. Sem sua edição, seus gráficos, sua habilidade com softwares e seu apoio, este livro não teria jamais se torna-do realidade.

Também gostaria de agradecer às muitas pessoas que me contataram desde a primeira edição. Seu reconhecimento aumentou minha crença de que a enorme quantidade de tra-balho na realização deste livro beneficiou milhares de estudantes, professores e técnicos. Seus comentários ajudaram a fazer as mudanças e atualizações da segunda edição. Particu-larmente, gostaria de agradecer aos professores Chris Sterret, Eric Seltenright, Joe Owens e Stephen Vossler por aceitarem a solicitação do editor de revisar a primeira edição e fazer sugestões para a segunda.

Ensinar e treinar têm sido uma experiência recompensadora e de humildade para mim. Embora imaginasse dominar HVACR, logo percebi que ainda precisava conhecer muitas ou-tras coisas para lecionar. Alguém me disse um dia: “Você nunca poderia saber tudo sobre algo,



xvi

mas tem de continuar tentando”. Agora percebo como essas palavras são verdadeiras. Tornei--me estudante para toda a vida, e encorajo a mesma sede de conhecimento àqueles para os quais leciono.

FeedbackFoi realizado considerável esforço editorial para eliminar os possíveis erros deste livro. No entanto, pode haver algo que tenha escapado. Caso encontre alguma imprecisão ou tenha alguma dúvida quanto ao conteúdo, por favor, entre em contato com a editora ou por meu e--mail pessoal, que se encontra a seguir.

Muito obrigado por usar este livro, estou certo de que seu aprendizado trará grande be-nefício para seu sucesso nesta área. Espero que este texto se torne parte importante de sua biblioteca técnica.

Dick WirzContato: [email protected]


1

1

RefrigeraçãoC

APÍTU

LO

Visão geral do capítuloEm seu início, este capítulo explica o tema do livro e a quem ele se destina. A seguir há uma revisão completa do ciclo de refrigeração; depois, o ar-condicionado é comparado com a refrigeração comercial, explicando-se suas semelhanças assim como suas diferenças. Os refrigerantes usados recen-temente em refrigeração comercial são também abordados. Finalmente, são discutidos os quatro componentes básicos de um sistema de refrigeração.

IntroduçãoA maioria dos técnicos tende a se especializar em um único tipo de aplicação de ar-condicionado (AC), como o sistema de ar-condicionado residencial, o comercial leve ou comer-cial pesado. Entretanto, frequentemente, surgem oportunida-des fora da área original de especialização do técnico, assim, é fundamental que ele domine mais de uma especialidade. Por exemplo, uma empresa que fornece bons serviços de AC a um restaurante pode fazer a manutenção do equipamento de re-frigeração comercial desse estabelecimento. Da mesma manei-ra, um engenheiro civil que lida de forma competente com os grandes resfriadores (chillers) de um edifício comercial pode ter sua responsabilidade aumentada com a inclusão da manu-tenção da refrigeração e máquinas de produção de gelo da ca-feteria desse edifício.



2

O principal objetivo deste livro é ajudar os técnicos de AC a conhecer a refrigeração co-mercial. Alguém disse certa vez: “Sorte é a preparação para encontrar a oportunidade”. Quan-to maior o domínio do técnico nas várias áreas de conhecimento, tanto maior a vantagem que ele pode tirar das oportunidades que surgem.

Portanto, este livro foi escrito tanto para os técnicos com experiência em ar-condicionado quanto para os estudantes que têm uma base sólida na teoria de AC. Este primeiro capítulo é uma revisão da refrigeração básica e também uma introdução às semelhanças e às diferenças entre AC e refrigeração comercial.

Ao longo dos capítulos, uma palavra ou expressão usada pela primeira vez e que pode não ser familiar a todos os leitores está grafada em negrito e foi incluída no Glossário.

Faixas de temperatura de refrigeraçãoA seguir temos uma lista das faixas mais comuns de temperaturas de refrigeração nos espaços discutidos neste livro:

» 23,9 ºC, AC (condicionamento confortável) » 12,8 ºC, refrigeração de alta temperatura » 1,7 ºC, refrigeração de temperatura média » – 23,3 ºC, refrigeração de baixa temperatura » – 31,7 ºC, refrigeração de temperatura extrabaixa

A maioria dos exemplos nos próximos capítulos diz respeito a aplicações de temperaturas média e baixa. Câmaras frigoríficas (walk-ins) de temperatura média normalmente operam em uma faixa de 1,7 ºC a 2,8 ºC, enquanto as geladeiras comerciais (reach-ins) operam em temperaturas ligeiramente mais altas, de 3,3 ºC a 4,4 ºC. As câmaras frigoríficas congeladoras normalmente operam em –23,3 ºC e os congeladores das geladeiras comerciais operam a cerca de –17,8 ºC.

A diferença entre as temperaturas em câmaras frigoríficas e geladeiras comerciais deve-se, principalmente, ao modo como se usa seu espaço interior e como se projeta o equipamen-to. As baixas temperaturas das câmaras frigoríficas permitem que elas mantenham gran-des quantidades de produtos frescos por períodos relativamente mais longos. As geladeiras comerciais, por outro lado, são usadas por conveniência. Uma vez que elas são menores do que as câmaras frigoríficas, podem ficar mais próximas de onde são necessárias. Uma geladeira comercial é normalmente reabastecida a partir de uma câmara frigorífica, pelo menos uma vez ao dia. Portanto, a temperatura de armazenamento ligeiramente mais alta de uma geladeira comercial é aceitável, pois o produto permanece em seu interior por período relativamente mais curto.


R e f ri g e r aç ão

3

O ciclo da refrigeraçãoA Figura 1.1 é uma ilustração de um sistema muito simples de AC, que mostra um compressor e uma válvula de expansão; os tanques cilíndricos representam o condensador e o evaporador. As pressões e as temperaturas representam as de um sistema de AC R22 de eficiência padrão diária de 35 ºC.

O compressor desenvolve pressão de 1915,74 quilopascal manométrico (kPa man) [278 li-bras por polegada quadrada manométrica (psig)] e descarrega vapor superaquecido a 79,4 ºC. O vapor diminui para 73,9 ºC quando entra no condensador e continua a ser resfriado pelo ar ao redor do cilindro. Quando a temperatura do vapor cai a 51,7 ºC, os gases se condensam em gotas de líquido – o vapor então alcançou sua temperatura de condensação, que é a tem-peratura de saturação do refrigerante R22 à pressão de 1915,74 kPa man (278 psig) [consulte a tabela pressão/temperatura (P/T) do Apêndice]. A condensação prossegue em 51,7 ºC até que todo o vapor se converta em líquido no fundo do tanque. O resfriamento adicional, chamado sub-resfriamento, desse líquido pelo ar ambiente a 35 ºC reduz a temperatura do líquido a 46,1 ºC ao deixar o fundo do condensador. No momento que o líquido entra na válvula de expansão, ele é ainda sub-resfriado a 40,6 ºC.

Durante esse processo, a pressão na parte alta do sistema, entre a saída do compressor e a entrada da válvula de expansão, permanece constante em 1915,74 kPa man (278 psig). No entanto, o refrigerante altera as temperaturas quando o gás quente da descarga resfria, depois sub-resfria, enquanto flui através do condensador. O significado dessas diferentes temperatu-ras é importante na compreensão do processo de refrigeração.

AR AMBIENTE 35 ºC

73,9 ºC

Gás quente

(278 psig) 1915,74 kPa man

Vapor

Líquido

(278 psig) 1915,74 kPa man51,7 ºC

Sub-resfriamento

46,1 ºC

(278 psig) 1915,74 kPa man51,7 ºC

79,4 ºC

Compressor R22

AR DE RETORNO 23,9 ºC

10 ºC

Super-aquecimento (69 psig)

475,49 kPa man44,4 ºC

(69 psig)475,49 kPa man44,4 ºC

(69 psig)475,49 kPa man44,4 ºC

Vapor

Mudança de estado

Gotas de líquido

(69 psig)475,49 kPa man

40,6 ºC

Temperaturasensível

Temperaturade saturação

10 ºC

(278 psig)1915,74kPa man51,7 ºC

##º

(69 psig) 475,49 kPa man 4,4 ºC

Figura 1.1 Sistema simples de AC R22. Cortesia de Refrigeration Training Services.



4

O lado de baixa pressão do sistemaÀ medida que o líquido refrigerante de 1915,74 kPa man (278 psig) flui através da válvula de expansão termostática (TEV), sua pressão diminui 475,49 kPa man (69 psig). Então, a queda de pressão de 1440,25 kPa man (209 psig), de um lado da válvula para o outro, é acompanhada por um decréscimo na temperatura. A TEV age como um bocal da man-gueira de jardim, mudando a corrente sólida de líquido do condensador para um spray de mistura de vapor e gotas do líquido refrigerante. As gotas são mais facilmente fervidas no evaporador do que uma corrente sólida de líquido. O refrigerante R22 ferve, ou evapora, em 4,4 ºC, quando sua pressão é reduzida a 475,49 kPa man (69 psig) (consulte a tabela P/T no Apêndice). O calor do ar de 23,9 ºC, soprando através do tanque, é absorvido pelo refrigerante, o que leva à fervura das gotas do refrigerante. A temperatura do refrigerante permanece em 4,4 ºC até que todo ele tenha se vaporizado. Somente então sua temperatura se elevará ao mesmo tempo que absorve mais calor do ar circundante. No momento que o vapor de sucção abandona o tanque, a temperatura do refrigerante aumentará para 10 ºC. A temperatura do refrigerante acima de seus 4,4 ºC de ponto de ebulição (temperatura satura-da) é chamada de superaquecimento.

Como o calor é absorvido pelo evaporador?Começando com a TEV, uma nuvem de gotículas de líquido é borrifada no tanque. O ar mor-no sopra no tanque evaporador e se resfria ao mesmo tempo que seu calor é absorvido no refrigerante em ebulição. Muito mais calor é absorvido no refrigerante à medida que ele ferve, do que antes ou após ele ter fervido. Ebulição, ou a mudança do estado de líquido para o de vapor, absorve calor sem mudança na temperatura. Quase todo o efeito de refrigeração alcan-çado no evaporador obtém-se quando o refrigerante ferve. O tipo de calor absorvido durante o processo de evaporação é chamado de calor latente. A capacidade de remover enormes quantidades de calor em uma pequena área possibilita aos fabricantes projetar sistemas de re-frigeração bem pequenos para ser usados tanto em residências quanto em locais de negócios.

Quando o refrigerante tiver sido totalmente vaporizado, estará totalmente saturado com todo o calor latente que possa absorver. O vapor saturado a 4,4 ºC pode aumentar sua tempe-ratura somente pela absorção do calor sensível. Esse calor sensível pode ser medido com um termômetro, e qualquer temperatura que se eleve acima da temperatura saturada do refrige-rante é chamada de superaquecimento.

Como o condensador descarta o calor absorvido pelo evaporador?Para rejeitar o calor absorvido pelo evaporador, como mostrado na Figura 1.1, o vapor de sucção frio deve ser elevado a uma temperatura mais alta do que os 35 ºC do ar externo. Na


R e f ri g e r aç ão

5

Figura 1.1 a temperatura do refrigerante é elevada a 51,7 ºC. A diferença de 16,7 ºC entre a temperatura de condensação e o ar exterior é grande o suficiente para transferir facilmente o calor do condensador quente para o ar exterior quente.

Nota: Quanto maior a diferença de temperatura entre duas substâncias, mais rápida é a trans-ferência de calor de uma para a outra.

Comprimindo o vapor de sucção de 475,49 kPa man (69 psig) para 1915,74 kPa man (278 psig), aumenta-se seu ponto de ebulição de 4,4 ºC para 1,7 ºC (ver a tabela P/T no Apêndice). Aquecido a 51,7 ºC, o vapor do evaporador libera o calor latente para o ar do ambiente mais frio, ao mesmo tempo que o refrigerante condensa para um líquido.

Nota: A diferença entre a temperatura de condensação de um refrigerante e a temperatura ambiente é chamada de intervalo do condensador.

EXEMPLO: 1 temperatura de condensação 51,7 ºC – ambiente 35 ºC = intervalo de conden-sador 16,7 ºC.

De fato, ao deixar o compressor, o vapor tem temperatura acima de 51,7 ºC. Além do calor latente do evaporador, o vapor de descarga também contém o seguinte calor sensível:

» Superaquecimento do evaporador » Superaquecimento da linha de sucção » Calor do motor do compressor » Calor de compressão

Na Figura 1.1, o gás quente a 79,4 ºC que deixa o compressor deve dessuperaquecer, ou reverter o superaquecimento, antes de começar a se condensar em sua temperatura de satura-ção de 51,6 ºC. O processo de condensação continua a 51,6 ºC, eliminando o calor latente para o ambiente. Quando o líquido totalmente condensado é resfriado abaixo de sua temperatura de saturação, isso se chama sub-resfriamento. Para calcular o sub-resfriamento, determina--se a temperatura de condensação da pressão máxima e se subtrai a temperatura da linha do líquido que deixa o condensador.

EXEMPLO: 2 A pressão máxima é de 1915,74 kPa man (278 psig) e a temperatura da linha do líquido da saída do condensador é medida a 46,1 ºC. Portanto, a temperatura de condensação 51,6 ºC – temperatura da linha do líquido 46,1 ºC = sub-resfriamento 5,5 ºC.

O líquido se desloca do condensador para a TEV, onde o processo se reinicia. Esse ciclo remove o calor de onde ele não é desejado (espaço resfriado) e o rejeita para outro lugar (para o exterior). Essa é a definição básica do processo de refrigeração.

Esta seção sobre o ciclo básico de refrigeração não é novidade para a maioria dos leitores. Entretanto, ainda assim a revisão é importante para formar a base para muito do que será discutido nos capítulos seguintes.


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Profissionais experientes em sistemas de ar-condicionado são frequentemente requisitados a aplicar suas habilidades ao lidar com equipamentos de refrigeração comercial. Esta obra fornece uma base sólida em sistemas de arrefecimento para o estudo de equipamentos de refrigeração de médias e baixas temperaturas, tais como câmaras frigoríficas (walk-ins), geladeiras comerciais, frigoríficos e máquinas de gelo.

O texto também enfatiza a refrigeração industrial de alimentos, com dezenas de dicas práticas que podem ser utilizadas durante a instalação e a manutenção de equipamentos comerciais desse ramo. Dicas úteis e conselhos, além de conceitos-chave importantes aos leitores, fornecem ao texto uma cobertura abrangente em uma área de conhecimento e atividade de crescente interesse no mercado em nível mundial.

Este é um livro de referência, que busca incrementar o conhecimento e a técnica, a eficiência e a eficácia dos estudiosos e profissionais de refrigeração comercial.

Aplicações

Esta obra foi escrita para profissionais da área de refrigeração e ar-condicionado, estudantes de cursos técnicos voltados para a área de refrigeração e estudantes avançados da área de Engenharia Mecânica com interesse em um aprofunda-mento no assunto.

Outras obras

Física para cientistas e engenheiros – Volume 1: Mecânica


norte-americana

John W. Jewett Jr. e Raymond A.

Serway

Físico-química – Volumes 1 e 2

David W. Ball

Mecânica dos materiais


norte-americana

James M. Gere e Barry J.

Goodno

Princípios de Física – Volume 2: Movimento ondulatório e termodinâmica

Raymond A. Serway e John W.

Jewett Jr.

Dick Wirz é formado em

Administração e em Engenharia

Mecânica pela Virginia Tech, mes-

tre em Gestão de negócios e téc-

nico certificado pela NATE – North

American Technician Excellence,

e pela ICE – Industry Competency

Exams. Foi presidente-proprietário

de uma bem-sucedida empresa de

refrigeração comercial. Atualmente

é docente na Northern Virginia

Community e oferece treinamen-

to na área para empresas do ramo

(também produz materiais didáti-

cos para tais treinamentos).

REFRIGERAÇÃO COMERCIALPARA TÉCNICOS EM AR-CONDICIONADO


ISBN 13 978-85-221-1119-0ISBN 10 85-221-1119-7

9 7 8 8 5 2 2 1 1 1 1 9 0

capa-refrigeracao2.indd 1 13/12/2011 17:55:48

REFRIGERAÇÃO COMERCIAL para técnicos em ar-condicionado - Tradução da 2ª edição...

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