refrigeração e climatização

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Figura 17 – Motocompressor semi hermético

Se o motor elétrico não estiver junto do compressor em uma mesma carcaça, e se essa carcaça que contém apenas a parte de compressão, ou seja, o compressor, possibilitar consertos (manutenção), denomina-se esse compressor de compressor aberto.

Figura 18 – Motocompressor aberto IV.2 - Condensadores

O condensador é um trocador de calor do sistema de refrigeração, que têm a função de transformar o vapor superaquecido, que é descarregado do compressor a alta pressão, em líquido. Para isso, rejeita calor contido no fluido refrigerante para alguma fonte de resfriamento.

Ao ser admitido no condensador, o fluido refrigerante está no mesmo estado que na descarga do compressor, ou seja, gás quente a alta pressão. Como em um sistema de refrigeração o objetivo é evaporar o refrigerante (para retirar calor de um ambiente e/ou produto), o refrigerante no estado gasoso deve ser condensado antes de retornar ao evaporador.

O processo de condensação do fluido refrigerante se dá ao longo do condensador, em 03 (três) fases distintas que são:

a) Dessuperaquecimento; b) Condensação; c) Subresfriamento.

Na fase de dessuperaquecimento, o fluido refrigerante no estado de vapor, ao ser descarregado do compressor, está a uma alta temperatura. O processo inicial, então, consiste em

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Na fase de condensação, o vapor atinge a temperatura de condensação, onde ele começa um processo de mudança de estado. Neste processo retira-se calor latente do refrigerante, isto é, a temperatura deste mantém-se constante durante todo o processo.

Na fase de subresfriamento, o fluido refrigerante já totalmente condensado (líquido saturado) é resfriado de mais alguns graus, utilizando-se ou não, para isso, um trocador de calor intermediário.

É no condensador que toda a energia absorvida pelo evaporador, mais o equivalente em calor da energia mecânica (trabalho do compressor) necessária ao funcionamento do sistema, devem ser eliminados.

Com relação a fonte de resfriamento utilizada para o processo de condensação, podemos utilizar normalmente o ar ou a água, o que define os tipos de condensadores utilizados em sistemas de refrigeração.

IV.2.1 - Condensadores a Água: Os principais tipos são:

a) Duplo Tubo (ou Tubo Tubo): o tubo por onde circula a água é montado dentro do tubo de maior diâmetro. O fluido frigorífico, por sua vez, circula em contracorrente no espaço anular formado pelos dois tubos, sendo resfriado ao mesmo tempo pela água e pelo ar que está em contato com a superfície externa do tubo de maior diâmetro. Estes condensadores são normalmente utilizados em unidades de pequena capacidade, são difíceis de limpar e não fornecem espaço suficiente para a separação de gás para líquido.

Figura 19 – Condensador tipo duplo tubo

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Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 16 b) Carcaça e Serpentina (SHELL & COIL): são constituídos por um ou mais tubos, enrolados em forma de serpentina, que são montados dentro de uma carcaça fechada. A água de resfriamento flui por dentro dos tubos, enquanto o refrigerante a ser condensado, escoa pela carcaça. Embora, sejam de fácil fabricação, a limpeza destes condensadores é mais complicada, sendo efetuada por meio de produtos químicos. São usados em unidades de pequena e média capacidade, tipicamente até 15 TR.

Figura 20 – Condensador tipo carcaça e serpentina

capacidades, sendo amplamente utilizados em pequenos e grandes sistemas de refrigeração

c) Carcaça e Tubo (SHELL & TUBE): o tipo carcaça e tubo funciona, de tal forma, que o fluido refrigerante que sai do compressor, condensa no exterior dos tubos, enquanto a água está circulando internamente neles. Os tubos são substituíveis ou limpáveis por ambos os lados do condensador, removendo-se as tampas parafusadas. A água que sai do condensador é bombeada para uma torre de resfriamento, onde perde calor para o ar externo e novamente retorna ao condensador, para novamente voltar a retirar calor do vapor refrigerante, de modo a transformá-lo em líquido. São facilmente limpáveis, fabricados em uma vasta gama de Figura 21 – Condensador tipo carcaça e tubo

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Figura 2 – Detalhe interno de condensador tipo carcaça e tubo

porém seu uso ainda é restrito na refrigeração industrial

d) Placas: são geralmente constituídos por placas de aço inox de pequena espessura (0,4 a 0,8 m) ou, em casos especiais, de outro material. As placas são montadas paralelamente umas as outras, com um pequeno afastamento (1,5 a 3,0 m). A água de resfriamento e o fluido refrigerante circulam entre espaços alternados, formados pelas placas. Estes trocadores de calor são cada vez mais utilizados devido ao seu elevado coeficiente global de transferência de calor,

Figura 23 – Condensador do tipo placas

IV.2.2 - Condensadores a Ar:

Os condensadores a ar podem ser por convecção natural ou por convecção forçada. Na linha residencial, a maioria dos refrigeradores utilizam condensadores com circulação natural de ar (convecção natural). Já na linha de refrigeração e climatização comercial, câmaras frigoríficas, centrais de ar condicionado e centrais de água gelada, os condensadores recebem a circulação forçada do ar por meio de um motoventilador (convecção forçada). Esses condensadores utilizam “aletas” que fazem com que o ar retire calor com mais facilidade do fluido refrigerante, que passa

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forçada de ar”

no interior da tubulação, sendo, por isso, denominados “condensadores aletados com convecção

Figura 24 – Condensador a ar

IV.2.3 - Condensadores Evaporativos:

Este tipo específico de condensador consiste em uma torre de resfriamento de água pelo sistema de ar forçado, combinada com um condensador formado por uma serpentina de tubo liso. A superfície do condensador é umidificada por meio de orifícios pulverizadores de água, ao mesmo tempo em que sobre estes se dirige a corrente de ar promovida pelo motoventilador. A finalidade é ativar a evaporação da água iniciada no processo de condensação do fluido refrigerante que atua como fonte de calor. Os sistemas de refrigeração industriais são os grandes utilizadores desse tipo de condensador.

Figura 25 – Condensador evaporativo Figura 26 – Vista interna do condensador evaporativo

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IV.3 - DISPOSITIVOS DE EXPANSÃO IV.3.1 - Tubo Capilar:

Os tubos capilares normalmente são aplicados em sistemas de refrigeração de pequeno porte, tais como condicionadores de ar residenciais, refrigeradores domésticos, vitrines para refrigeração comercial, freezers, bebedouros de água, etc.

Possui 02 (duas) finalidades: reduzir a pressão do refrigerante líquido no evaporador, e regular a vazão (quantidade) da mistura líquido/gás que entrará no evaporador.

A redução de pressão deve-se à fricção do gás no interior do capilar. A diferença de pressão desejada pode ser obtida combinando-se os valores do diâmetro interno e comprimento do capilar. Além da pressão, a vazão também será alterada. Note que quanto maior a fricção, maior será a diferença de pressões. Um aumento na fricção pode ser obtido com o aumento no comprimento e/ou diminuição no diâmetro interno do capilar, porém, uma excessiva restrição no capilar ocasionará reduções no fluxo de refrigerante ao evaporador e no rendimento do compressor.

Quando se utiliza o capilar em um sistema de refrigeração, devem ser tomados cuidados adicionais no processamento do sistema. A presença de umidade, resíduos sólidos ou o estrangulamento do componente poderão ocasionar obstrução parcial ou total na passagem do refrigerante através do capilar, prejudicando o desempenho do equipamento. A principal vantagem em sua utilização constitui-se no fato de que, mesmo com a parada do compressor, o refrigerante continua fluindo através do capilar até a equalização das pressões do lado de alta e de baixa, permitindo a utilização de motor com torque normal de partida.

Quando o tubo capilar se encontra perfeitamente especificado em um sistema de refrigeração, teremos o início da fase líquida na entrada do capilar propiciando pressões de sucção e descarga normal, com a garantia do evaporador se encontrar carregado apropriadamente. Quando houver uma especificação inadequada, ocorrendo uma restrição excessiva do capilar, o refrigerante líquido fica em demasia no condensador, acarretando alta pressão de condensação. Por sua vez, o evaporador se encontra numa condição de subcarregado, levando a baixas pressões de sucção.

Figura 27 – Seleção de capilar adequada Figura 28 – Excesso de restrição no capilar

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