domingo, 16 de outubro de 2011

"Câmara Frigorífica e Compressores".

 Se procura Frigorífico no sentido de indústria de processamento de carne,

Frigorífico ou geladeira também conhecido por refrigerador no Brasil, e geleira em Moçambique e Angola, é um utensílio eletrodoméstico utilizado na conservação de alimentos.
O termo frigorífico é usado no Brasil para designar geladeiras de grande porte.
Consiste em um armário metálico com prateleiras e gavetas e uma porta isolante, para manter o frio no interior do utensílio.
O frio é produzido por um compressor, normalmente movido por um motor elétrico.
Na maior parte dos casos, o frigorífico doméstico possui um compartimento para fabricar gelo e congelar produtos frescos, embora uma cozinha possa ter um destes eletrodomésticos e ainda um congelador separado (por exemplo, uma arca frigorífica).
Este utensílio é um descendente das antigas casas-de-gelo e caixas-de-gelo, que usavam gelo natural produzido no inverno nas regiões frias.
Ainda hoje as caixas térmicas, com isolamento plástico, são usadas para levar coisas frescas para a praia, quando se vai acampar, para a pequena venda-a-retalho de cervejas e refrigerantes), além de utilização no transporte de materiais sensíveis como alguns tipos de medicamentos.
Para além da versão doméstica, são comuns os frigoríficos industriais que podem ser do tamanho de um doméstico, mas especializados para variados tipos de produtos (como bebidas ou sorvetes), até ao tamanho de um cômodo de uma casa, ou maiores, como os utilizados em entrepostos frigoríficos para conservar pescado, carne ou vegetais para exportação, importação, ou para distribuição.
Neste caso recebem o nome de "câmara frigorífica".
A primeira máquina refrigeradora foi construída em 1856, usando o princípio da compressão de vapor,
Um vapor é uma substância na fase de gás à uma temperatura inferior à sua temperatura crítica.
Isto significa que o vapor pode ser condensado para um líquido ou para um sólido pelo aumento de sua pressão, sem ser necessário reduzir a temperatura.
Por exemplo, a água tem uma temperatura crítica de 374ºC (ou 647 K) que é a temperatura mais alta em que pode existir água no estado líquido.
Na atmosfera, em temperaturas normais, entretanto, água em estado gasosos é conhecida como vapor de água e irá condensar para a fase líquida se sua pressão parcial for suficientemente aumentada.
Um vapor pode coexistir com um líquido (ou sólido).
Quando isto for verdade, as duas fases estarão em equilíbrio, e a pressão de gás será igual à pressão de vapor de equilíbrio do líquido (ou sólido).
pelo australiano James Harrison, que tinha sido contratado por uma fábrica de cerveja para produzir uma máquina que refrescasse aquele produto durante o seu processo de fabricação, e para a indústria de carne processada para exportação.
Na áreas dos transportes de carga as primeiras experiencias iniciaram em 1851, nos EUA, e em 1857, foi construído o primeiro bem sucedido vagão refrigerado para a indústria de carnes de Chicago e, em 1866 o primeiro vagão com refrigeração apropriada para frutas, também nos Estados Unidos da América.
O primeiro frigorífico doméstico só apareceu em 1913 e foi batizado DOMELRE (DOMestic ELectric REfrigerator), mas este nome não teve sucesso e foi  Kelvinator o nome que popularizou este utensílio nos EUA.
Tal como a maioria dos seus descendentes modernos, este frigorífico era arrefecido por meio de uma bomba de calor de duas fases.
Outro que se tornou muito popular foi o General Electric "Monitor-Top", que apareceu em 1927.
Ao contrário dos predecessores, neste frigorífico o compressor, que produzia bastante calor, estava colocado no topo do aparelho, protegido por um anel decorativo.
Foram vendidos mais de um milhão destes aparelhos, dos quais alguns ainda estão em funcionamento.
no Brasil
O primeiro aparelho produzido no Brasil, foi construído no ano de 1947, em uma pequena oficina na cidade de Brusque em Santa Catarina. De 1947 a 1950, Guilherme Holderegger e Rudolf Stutzer já tinham fabricado, na oficina de Brusque, 31 aparelhos movidos a querosene.
Então surge um novo personagem, Wittich Freitag, um comerciante bem sucedido da cidade de Joinville-SC, que convence os dois a montarem uma fábrica.
Fechada a sociedade entre os três, em 15 de julho de 1950 entra em operação a CONSUL, primeira fábrica de refrigeradores do Brasil, na cidade de Joinville.
Funcionamento Os compressores podem ser classificados em 2 tipos principais, conforme seu princípio de operação:
Compressores de deslocamento positivo (ou Estáticos):
Estes são subdivididos ainda em Alternativos ou Rotativos.
Nos compressores alternativos a compressão do gás é feita em uma câmara de volume variável por um pistão, ligado a um mecanismo biela-manivela similar ao de um motor alternativo.
Quando o pistão no movimento ascendente comprime o gás a um valor determinado, uma válvula se abre deixando o gás escapar, praticamente com pressão constante.
Ao final do movimento de ascensão, a válvula de exaustão se fecha, e a de admissão se abre, preenchendo a câmara a medida que o pistão se move.
Nos compressores rotativos, um rotor é montado dentro de uma carcaça com uma excentricidade (desnivelamento entre o centro do eixo do rotor e da carcaça).
No rotor são montadas palhetas móveis, de modo que a rotação faz as palhetas se moverem para dentro e para fora de suas ranhuras.
O gás contido entre duas palhetas sucessivas é comprimido a medida o volume entre elas diminui devido à rotação e à excentricidade do rotor.

Compressor axial.   Compressores de Dinâmicos:

Estes são subdivididos ainda em centrífugos ou axiais.
Os compressores dinâmicos ou turbocompressores possuem dois componentes principais: impelidor e difusor.
0 impelidor é um componente rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador.
Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um componente fixo denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do gás em entalpia, com conseqüente ganho de pressão.
Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua, e portanto correspondem exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle.
Os compressores atualmente são utilizados em diversas aplicações.
A mais simples é a compressão de ar, seja para acionamento e controle de válvulas, alimentação de motores ou turbinas a gás, até aplicações mais complexas, como o transporte de gás natural, injeção de CO2 em reservatórios subterrâneos, ou compressão de hidrocarbonetos em ciclos de refrigeração.
Quando são aplicados na alimentação forçada de motores, os compressores ou turbocompressores são chamados de sistemas de indução forçada.
Eles comprimem o ar que flui para o motor. A principal diferença entre um turbocompressor e um compressor é a fonte de energia.
Em um compressor, há uma correia que o conecta diretamente ao motor.
Ele obtém sua energia da mesma forma como o alternador do carro por exemplo.
Um turbocompressor e acionado por uma turbina, que retira energia dos gases de escape do motor e montada no mesmo eixo que o compressor.

Compressores rotativos

Nos compressores rotativos, os gases são comprimidos por elementos giratórios.
Outras das particularidades destes tipos de compressores são por exemplo as menores perdas mecânicas por atrito, pois dispensam um maior número de peças móveis, a menor contaminação de ar com óleo lubrificante, a ausência de reações variáveis sobre as fundações que provocam vibrações, o fato de a compressão ser feita de um modo continuo e não intermitente, como sucede nos alternativos e a ausência de válvulas de admissão e de descarga que diminui as perdas melhorando o rendimento volumétrico.
Outro aspecto muito importante, para os diferentes tipos, prende-se com a economia de energia, com os rendimentos volumétrico, associados a fugas, e mecânico, associado a movimentos relativos entre as peças que constituem a máquina, e com a manutenção dos mesmos.

Compressores de parafusos

Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrario, mantendo entre si uma condição de engrenamento.
A conexão do compressor com o sistema se faz através das aberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas:
O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores.
A partir do momento em que há o engrenamento de um determinado filete, o gás nele contido fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça.
A rotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando para a frente, reduzindo o espaço disponível para o gás e provocando a sua compressão.
Finalmente, é alcançada a abertura de descarga, e o gás é liberado.
De acordo com o tipo de acesso ao seu interior, os compressores podem ser classificados em herméticos, semi-herméticos ou abertos.
A categoria dos compressores de parafuso pode também ser sub-dividida em compressores de parafuso duplo e simples.
Os compressores de parafuso podem também ser classificados de acordo com o número de estágios de compressão, com um ou dois estágios de compressão (sistemas compound)
[editar] Compressores de parafusos de baixa pressão
O principio de funcionamento é o mesmo do compressor de parafuso, eles trabalham com pressões iguais ao soprador lóbulo, a única diferença que os rotores têm uma cobertura especial de teflon para garantir menores folgas e ausência de contato do óleo com o ar, esses tipos de sopradores são isentos de óleo e com eficiência superior ao lóbulo (Roots), em pressões mais altas sua vida útil é superior.
 
Compressores de parafusos simples

O compressor de parafuso simples, consiste num elemento cilíndrico com ranhuras helicoidais, acompanhado por duas rodas planas dispostas lateralmente e girando em sentidos opostos.
O parafuso gira com uma certa folga dentro de uma carcaça composta de uma cavidade cilíndrica.
Esta contém duas cavidades laterais onde se alojam as rodas planetárias.
O parafuso é acionado pelo motor,
Um motor é um dispositivo que converte outras formas de energia em energia mecânica, de forma a impelir movimento a uma máquina ou veículo.
Em contraste, existem os chamados geradores.
O termo motor, no contexto da fisiologia, pode se referir aos músculos e a habilidade de movimento muscular, como em  Coordenação Motora.
No contexto da informática, em Portugal, o termo motor é muito utilizado em denominações de várias tecnologias computacionais – como em "motor de busca", "motor de jogos", entre outros.
Desde os primórdios, a humanidade utiliza fontes motoras para obter trabalho.
Os primeiros motores utilizavam força humana, tração animal, correntes de água, o vento, e o vapor.
e está encarregado de acionar as duas rodas.
O processo de compressão ocorre tanto na parte superior como na inferior do compressor.
Com isto consegue-se aliviar a carga radial sobre os mancais, de modo a que a única carga que atua sobre os mesmos, além daquela resultante do próprio peso, é atuante sobre os eixos das rodas planetárias, resultante da pressão do gás nos dentes das mesmas durante o engrenamento.

Compressores de parafuso duplo

As secções transversais deste tipo de compressores podem apresentar configurações distintas.
No entanto, em ambos os casos, o rotor macho apresenta quatro lóbulos, enquanto que o rotor fêmea, apresenta seis reentrâncias (ou gargantas).
Normalmente, o veio do motor atua sobre o rotor macho, que por sua vez aciona o rotor fêmea.
Um compressor parafuso duplo pode ser descrito como uma máquina de deslocamento positivo com dispositivo de redução de volume.
O gás é comprimido simplesmente pela rotação dos rotores acoplados.
Este gás percorre o espaço entre os lóbulos enquanto é transferido axialmente da sucção para a descarga. Sucção
Quando os rotores giram, os espaços entre os lóbulos abrem-se e aumentam de volume.
O gás então é succionado através da entrada e preenche o espaço entre os lóbulos.
Quando os espaços entre os lóbulos alcançam o volume máximo, a entrada é fechada.
O gás admitido na sucção fica armazenado em duas cavidades helicoidais formadas pelos lóbulos e a câmara onde os rotores giram.

Compressão

Os lóbulos do rotor macho começarão a encaixar-se nas ranhuras do rotor fêmea no fim da sucção, localizada na traseira do compressor.
Os gases provenientes de cada rotor são unidos numa cunha em forma de "V", com a ponta desse "V" situada na intersecção dos fios, no fim da sucção.
Posteriormente, em função da rotação do compressor, inicia-se a redução do volume no "V", ocorrendo a compressão do gás.

Descarga

No compressor de parafuso não existem válvulas para determinar quando a compressão termina.
A localização da câmara de descarga é que determina quando isto acontece.
São utilizadas duas aberturas: uma para descarga radial na saída final da válvula de deslizamento e uma para descarga axial na parede de final de descarga.
O posicionamento da descarga é muito importante pois controla a compressão , uma vez que determina a razão entre os volumes internos.
O processo de descarga é finalizado quando espaço antes ocupado pelo gás é tomado pelo lóbulo do rotor macho.
Este sistema de descarga confere a este tipo de compressores uma vantagem adicional perante os compressores alternativos: a capacidade de operarem com razões de compressão mais altas.
Essa vantagem, deve-se ao fato de no final da descarga dos compressores de parafuso, todo o gás se ter expandido, isto é nenhum gás permanece dentro da câmara como acontece nos compressores alternativos.

Compressores compound

Enquanto que a maioria dos compressores efetua a compressão num único estágio, estes usam dois pares de rotores.
A compressão é repartida entre esses dois estágios, existindo entre cada um deles um processo de arrefecimento do gás que está a ser comprimido.
Com isto, para além da eficiência energética ser superior, a temperatura do gás de descarga é inferior àquela que seria obtida caso o compressor efetuasse a compressão num único estágio.
Nos compressores de parafuso arrefecidos a óleo, o óleo e o respectivo sistema de arrefecimento, são normalmente suficientes para garantir que a temperatura dos gases de escape não são demasiado elevadas. Estas poderiam por em causa quer a sua lubrificação, quer a sua vida útil do equipamento.
No entanto, quando a aplicação em causa exigir a utilização de compressões isentas de óleo, os compressores de parafuso compound são uma boa solução.
Nestes, mesmo que não se use o óleo, a existência de um sistema de arrefecimento a ar ou a água entre os dois estágios de compressão, é o suficiente para garantir temperaturas do gás de descarga que não sejam demasiado elevadas.

Compressores herméticos, semi-herméticos e abertos

Nos compressores herméticos, aplicados apenas para pequenas potências, o motor e o compressor encontram-se acoplados e ambos encerrados por invólucro metálico selado.
Nos semi-herméticos, compressores mais modernos que os anteriores, apesar de o motor e o compressor se encontrarem acoplados e envolvidos por um invólucro metálico, este pode ser desparafusado com vista a uma manutenção local.
Os compressores abertos são aqueles em que o acesso ao seu interior é facilitado.
Podem ser abertos e reparados no próprio local de funcionamento.
O motor encontra-se separados do compressor, sendo a transmissão efetuada normalmente através de correias.
[editar] Compressores Dinâmicos
Os compressores dinâmicos radias, no qual o escoamento de gás de saída é perpendicular ao eixo, são chamados compressores centrífugos.
Há modelos de compressores em que o escoamento do gás é paralelo ao eixo, chamados compressores axiais.
A diferença construtiva e de aplicação entre os dois tipos e bastante perceptível.
Os compressores centrífugos são adequados a gases venenosos, inflamáveis, em que se precisa comprimir uma grande quantidade de gas a uma alta pressão.
Os compressores axiais são adequados a gases menos perigosos, em grandes vazões e cuja pressão de descarga não é tão alta (até 30 bar), embora seja possível obter taxas de compressão duas vezes superiores a dos compressores centrífugos, em uma mesma carcaça.

Instalação e manutenção

No projeto de um compressor de parafuso devem-se ter certos cuidados de modo a facilitar a sua instalação e manutenção:
Os painéis e as tampas devem ser de fácil remoção com fechos de abertura rápida;
Purgador exterior de modo a permitir uma rápida mudança do óleo;
Filtro de aspiração de fácil acesso;
Uma secção reduzida do aparelho não requer muito espaço, permitindo a instalação mesmo em áreas limitadas;
Acesso simplificado para a limpeza do refrigerador;
Os elementos da assistência de rotina devem ser agrupados na mesma área, reduzindo o tempo de paragem e os custos;
Intervalo de manutenção normalizado e reduzidos;
Níveis de ruído baixos;
Os compressores devem ser concebidos, sempre que possível, para passar através de portas normais.
Os compressores de parafuso, por apresentarem poucas peças móveis e não apresentarem válvulas de entrada e saída e operarem com temperaturas internas relativamente baixas, não exigem muita manutenção. Praticamente isentos de vibrações, esses equipamentos têm uma longa vida útil.
Para instalá-los, recomenda-se assentá-los em locais distantes de paredes e teto e em pisos bem nivelados.
Para alguns tipos de manutenção, sendo elas rotineiras ou não, é indispensável o acionamento de um técnico, ou empresa especializada na área.
O mercado brasileiro de compressores é extremamente restrito, basicamente se resume aos fabricantes, e as empresas pertencentes ao "mercado paralelo".
Dentre as empresas fabricantes, as principais são:
Atlas Copco, Chicago Pneumatic, Ingersoll Rand, Mycom, Sabroe, Sullair e Wayne.
Existem as empresas que ocupam uma pequena parte desse mercado, o qual é dominado por essas grandes multinacionais.
Apesar de não serem muito conhecidas, possuem grandes vantagens, dentre elas preços mais acessíveis (fator extremamente importante no mercado brasileiro), melhor relação com cliente, e mais flexibilidade (devido à menor burocracia).
Esses fatores fazem com que as "opções paralelas" aos poucos tomem um espaço um pouco maior no mercado.

Compressores de palheta

O compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas retangulares, conforme é mostrado no detalhe da figuras abaixo.
Compressor de Palhetas e rotor Compressor de Palhetas
Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça.
0 gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas.
Novamente observando a figura ao lado, podemos notar que, devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do gás.
A variação do volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define, em função da natureza do gás e das trocas térmicas, uma relação de compressão interna fixa para a máquina.
Assim, a pressão do gás no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região.
0 equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o gás descarregado.
Compressores de palhetas rotativas são caracterizados pela versatilidade, potência, confiabilidade e relação preço-qualidade.
Podem ser encontrados nos comboios, nas obras, destilarias, fábricas de bebidas, instalações de empacotamento e nas grandes e pequenas unidades industriais .

Compressores de lóbulos
Esse tipo de compressor possui dois rotores em que giram em sentido contrário, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à carcaça.
O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores,.
Os compressores de lóbulos, embora classificados volumétricos, não possuem compressão interna, porque os rotores apenas deslocam o fluido de uma região de baixa pressão para uma de alta pressão.
São conhecidos como sopradores ROOTS e constituem um exemplo típico do que se pode chamar de soprador, porque gera aumentos de pressão muito pequenos.
São amplamente utilizados na sobre alimentação de motores e como sopradores de gases de pressão moderada.
Os Compressores tipo roots, são compressores de baixa pressão, que são muito utilizados em transportes pneumáticos e na sobrealimentação dos motores Diesel.
Estes compressores apresentam um rendimento volumétrico muito baixo, mas em compensação o rendimento mecânico é elevado.
No entanto a principal vantagem destes compressores é a sua grande robustez, o que permite que rodem anos sem qualquer revisão.

Características dos compressores rotativos

VANTAGENS

O movimento é de rotação;
A velocidade de rotação é alta, o que permite acoplamento direto e dimensões reduzidas;
A fundação pode ser pequena;
O rendimento volumétrico é alto e independente da relação de pressão do compressor;
A ausência de válvulas, a não ser a da retenção de carga;
O arrefecimento pode ser feito durante a compressão por meio de óleo;
O funcionamento é silencioso

DESVANTAGENS

A lubrificação tem que ser eficiente;
A contaminação do gás com óleo lubrificante, o que exige um separador de óleo na instalação;
Desgaste apreciável por atrito entre os rotores e a carcaça;
Fugas internas de gás.
Assim como a equação de Clapeyron , determina que a compressão de um gás resulta no aumento de sua temperatura, o primeiro e o segundo princípio da termodinâmica igualmente não aceitam que exista trabalho sem energia, nesse sentido "para melhorar a performance dos sistemas compressão" tanto do compressor hermético como a temperatura do próprio gás comprimido (agente refrigerador) precisam passar por um processo de resfriamento diminuindo o volume sem alterar a composição, esse processo de resfriamento que muitas vezes é feito erroneamente levando o sistema ao meio "além da perda de energia dissipada na atmosfera" resulta em poluição atmosférica e para capturar essa energia uma solução são os sistemas integrados de condensação que funcionam afixados na carcaça dos compressores herméticos.

Refrigerador aberto

O funcionamento de um frigorífico baseia-se em três princípios:
O calor transfere-se das zonas quentes para as zonas frias (ou menos quentes).
A pressão é proporcional à temperatura.
Ou seja, aumentando a pressão, aumenta-se a temperatura.
A evaporação de um líquido retira calor.
Fenómeno análogo à sensação de frescura sentida pela evaporação de álcool sobre a pele, ou pela transpiração.
No interior de cada frigorífico existe uma serpentina oculta (evaporizador) onde circula um gás muito frio (-37 °C).
O calor dos alimentos é transferido para este gás que vai aquecendo à medida que percorre a serpentina.
Para transferir esse calor para o exterior usa-se um compressor que ao aumentar a pressão ao gás, aumenta-lhe a temperatura. Este gás aquecido segue para o condensador (a serpentina visível na parte traseira do frigorífico), onde troca calor com o ar exterior, arrefecendo o gás e condensando-o.
O líquido refrigerador passa então por uma válvula de expansão ou garganta, que provoca um abaixamento brusco na pressão e consequente evaporação instantânea e auto-arrefecimento.
Este gás frio entra no frigorífico e completa-se o ciclo termodinâmico.
O funcionamento está baseado no princípio dos gases perfeitos (ou gás ideal) e na Lei de Boyle-Mariotte. Seguindo estas regras, se um gás for comprimido (aumentando sua pressão), o mesmo irá aquecer.
O efeito contrário ocorre quando esta pressão diminui, isto é, o gás sofre uma queda de temperatura.
A finalidade do compressor é basicamente esta, comprimir o gás para aquecê-lo e empurrá-lo para a serpentina onde ocorre a troca de calor.
Quando chega à placa evaporadora, onde está a válvula de expansão, ocorre uma queda brusca da pressão, acompanhada também de uma queda na temperatura.
Alguns frigoríficos não utilizam energia elétrica mas energia térmica, queimando querosene, diesel ou qualquer forma de geração de calor.
Essas máquinas são extremamente silenciosas pois nao tem partes móveis além dos líquidos e gases que passam em seu interior.
Muito comumente são utilizados em áreas onde energia elétrica não é facilmente disponível como trailers e regiões rurais ou em situações onde o barulho do compressor pudesse incomodar, como quartos de hospital ou hotéis de luxo.
O ciclo termodinâmico nesses casos é chamado de Refrigeração por absorção.

Ciclo básico de refrigeração por absorção

Ciclo básico de refrigeração por absorção e seus componentes principais.
O ciclo básico de refrigeração por absorção opera com dois níveis de pressão, estabelecidos pelas temperaturas de evaporação TE e condensação TC, respectivamente.
Um ciclo básico de refrigeração por absorção e seus componentes principais. 
Se pode observar que o ciclo contém dois circuitos, o circuito da solução e o circuito de refrigerante.
As setas indicam o sentido de escoamento do refrigerante e da solução, e também o sentido do fluxo de calor entrando ou saindo do ciclo.
No gerador, calor de uma fonte a alta de temperatura é adicionado ao ciclo a uma taxa , fazendo com que parte do refrigerante vaporize à temperatura de geração TG, e se separe da solução.
Esse vapor de refrigerante segue para o condensador, onde o calor de condensação é removido do ciclo, por meio de água ou ar, a uma taxa , fazendo com que o refrigerante retorne para a fase líquida à temperatura de condensação TC.
O refrigerante líquido, à alta pressão, passa por uma válvula de expansão - VEX, onde ocorre uma brusca queda de pressão associada com a evaporação de uma pequena parcela do refrigerante.
Esse fenômeno, conhecido como expansão, faz cair a temperatura do refrigerante, que segue então para o evaporador.
No evaporador, o refrigerante líquido, a uma baixa pressão e a uma baixa temperatura, retira calor do meio que se deseja resfriar a uma taxa , retornando novamente para a fase de vapor à temperatura de evaporação TE.
No gerador, após a separação de parte do refrigerante, a solução remanescente torna-se uma solução fraca ou pobre em refrigerante.
Essa solução pobre, a uma alta temperatura e a uma alta pressão, passa por uma válvula redutora de pressão VRP, tem sua pressão reduzida ao nível da pressão de evaporação e segue para o absorvedor.
No absorvedor, a solução absorve vapor de refrigerante oriundo do evaporador, tornando-se uma solução forte ou rica em refrigerante.
O processo de absorção é exotérmico, e para que esse processo não sofra interrupção, o calor de absorção precisa ser removido do ciclo a uma taxa , de forma a manter constante a temperatura de absorção TA.
Uma bomba de recirculação de solução - BSC é responsável por, simultaneamente, elevar a pressão e retornar a solução rica para o gerador, garantindo assim a continuidade do ciclo.
Vale destacar que o condensador e gerador estão submetidos à uma mesma pressão, pressão de alta do sistema, e por isso, em alguns equipamentos comerciais, são abrigados em um mesmo vaso.
Da mesma forma, o evaporador e o absorvedor estão submetidos à mesma pressão, pressão de baixa do sistema, e eventualmente abrigados em um mesmo vaso.

Coeficiente de performance - COP

O coeficiente de performance - COP, também conhecido como coeficiente de eficácia, caracteriza o desempenho de um ciclo de refrigeração, relacionando o efeito desejado - refrigeração, com o que se paga por isso - energia consumida.
No caso de um ciclo de refrigeração por absorção, o COP é definido como a relação entre a taxa de refrigeração e a taxa de calor adicionada ao gerador:

A termodinâmica nos diz que um ciclo ideal é aquele em que todos os processo são reversíveis, ou seja, após terem ocorrido podem ser invertidos sem deixar vestígios no sistema e no meio.
Também, define o ciclo de Carnot como sendo um ciclo ideal, de maior rendimento possível, operando entre dois reservatórios de temperatura constante.
Tendo como base o conceito do ciclo de Carnot, o COP do ciclo ideal de absorção pode ser representado pelas temperaturas em jogo no sistema, sendo usual desconsiderar-se o trabalho de bombeamento.

TA - Temperatura de absorção, ou temperatura da solução no absorvedor;
TE - Temperatura de evaporação, ou temperatura do refrigerante no evaporador;
TG - Temperatura de geração, ou temperatura da solução no gerador.

Considera-se que a temperatura da solução no absorvedor é aproximadamente igual à temperatura do refrigerante no condensador ou temperatura de condensação TC .

Classificação

Os sistemas de refrigeração por absorção podem ser classificados segundo os fluidos de trabalho empregados. São três as tecnologias comercialmente consagradas:
Amônia-água;
Amônia-água-hidrogênio; e
Água-brometo de lítio.
Os sistemas de refrigeração por absorção, utilizando a solução binária amônia-água, passaram a ser empregados comercialmente, a partir de 1859, com o intuito de produzir gêlo.
Nesses sistemas, a água faz o papel do fluido secundário, ou seja, é responsável por absorver os vapores de amônia.
Por utilizarem amônia como refrigerante, cuja temperatura de congelamento é de -77°C, tais sistemas são hoje normalmente empregados no campo da refrigeração, em grandes instalações industriais, que requeiram temperaturas inferiores a 0°C.
Contudo, o uso da solução amônia-água se estendeu, a partir das décadas de 1960 e 1970, para equipamentos de ar condicionado de pequeno a médio porte (10 a 90 kW), com condensação a ar, no resfriamento e na calefação de instalações residenciais e comerciais.
O sistema de refrigeração por absorção utilizando amônia-água-hidrogênio, também conhecido como sistema por difusão, foi desenvolvido em 1920 pelos suecos Baltazar von Platen e Carl Munters.
Tem como base o ciclo amônia-água, com a adição de hidrogênio para equalizar a pressão em todo o sistema. Empregado em refrigeradores residenciais e veiculares, o ciclo não possui bomba de recirculação de solução, fazendo com que esses equipamentos sejam extremamente silenciosos.
A utilização da absorção com solução de água-brometo de lítio, se deu a partir de 1946 com a disseminação do uso do condicionamento do ar para resfriamento e calefação de ambientes.
Nesse sistema, a água desempenha o papel do refrigerante, enquanto uma solução de água-brometo de lítio é o agente absorvente.
Por utilizar água como refrigerante, cuja temperatura de congelamento é 0°C, sua utilização é restrita a aplicações com alta temperatura de evaporação, ar condicionado por exemplo.
Atualmente, instalações centrais de ar condicionado em grandes edifícios, utilizam equipamentos de absorção, com condensação a água, fabricados nas capacidades de 352 a 5.275 kW.
Essas máquinas são relativamente sensíveis à inclinação.
O princípio de funcionamento deste tipo de aparelho está relacionado à Lei de Dalton. Segundo a lei de Dalton, a pressão de uma mistura de gases e/ou vapores que não reagem quimicamente entre si é igual à soma das pressões parciais de cada, ou seja, das pressões que cada um teria se ocupasse isoladamente o mesmo volume, na mesma temperatura.
O ciclo por absorção usa amônia como gás refrigerante e hidrogênio e água como substâncias auxiliares.
A pressão total é teoricamente a mesma em todos os pontos do circuito.

O que muda são as pressões parciais. 

Em um trecho, a pressão parcial da amônia é menor que a do hidrogênio e o contrário em outro trecho. Assim, ambos os gases circulam pelo sistema.
Tal diferença de pressões parciais é produzida pela água, que tem grande afinidade pela amônia e quase nenhuma pelo hidrogênio.
Em funcionamento, o vaporizador recebe solução concentrada de amônia em água.
O vaporizador é aquecido por meio de uma chama alimentada por GLP ou querosene.
Este aquecimento vaporiza a solução e a amônia, por ser mais volátil, é separada da água no separador. Assim, a água que sai do mesmo é uma solução diluída de amônia em água.
O vapor de amônia é liquefeito no condensador e, ao sair, se mistura com hidrogênio.
Portanto, a pressão da amônia diminui devido à presença de outro gás na mistura.
A mistura de amônia e hidrogênio passa pelo evaporador, produzindo o resfriamento.
Em seguida, se encontra com a água quase pura do separador e ambas passam pela serpentina do absorvedor.
Conforme já dito, a água tem elevada afinidade com a amônia e quase não tem com o hidrogênio.
Assim, na saída do absorvedor, a amônia está dissolvida na água e o hidrogênio está livre, retornando ao evaporador.
A solução concentrada de amônia em água retorna ao vaporizador, reiniciando o ciclo.
A existência de sifões nas saídas do condensador e do separador servem para impedir a passagem do hidrogênio.
Portanto, no lado do condensador/separador, a pressão total é praticamente a pressão parcial da amônia.
A diferença de pressões parciais entre as partes mantém o fluxo do ciclo enquanto houver aquecimento.
A eficiência destes sifões, e o perfeito funcionamento deste tipo de equipamento está diretamente relacionada a um bom nivelamento do mesmo no piso.

Eficiência energética

A eficiência elétrica de um refrigerador residencial é basicamente função da sua capacidade, mas existem diferenças de nível se o sistema possui freezer (-18 graus Centígrados) combinado ou é um sistema de 1 porta somente com compartimento gelado (-3 a -5 graus Centígrados).
Do ponto de vista energético não vale a pena ter um refrigerador
1 porta e um freezer
2 equipamentos separados quando é possível ter ambos em um único equipamento.
Também é importante notar que para uma dada capacidade existe uma grande variação de eficiências, deixando claro que é muito importante realizar uma comparação antes da compra, pois o refrigerador é um dos ítens que mais consome energia numa residência.

J.P.Gomes

Um comentário:

Anônimo disse...

Me indicaram uma empresa, a Isoportind e realmente as câmaras frigoríficas e frias da empresa são excelente, e o atendimento e comprometimento incríveis. Voltarei a comprar com eles e super indico!! :)