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Condensação
Ciclo de refrigeração
Condensação
Três fases:
Fase 1 – Dessuperaquecimento
Redução da temperatura até a temp. de condensação
Fase 2 – Condensação
Mudança de fase
Fase 3 - Subresfriamento
Redução da temperatura abaixo da temp. de condensação
Condensadores
Principais Tipos
Resfriados a ar
Resfriados a água
Condensadores duplo tubo ou tubos concêntricos;
Condensadores casco e serpentina (Shell and Coil);
Condensadores casco e tubo (Shell and Tube)
Condensador de placas;
Condensadores evaporativos.
Condensadores a ar
Resfriados a ar – sistema de ar condicionado e
refrigeração comercial – pequena ou média
capacidade
Condensadores a ar
podem ser utilizados onde não é econômica a
utilização de sistemas resfriados a água, devido ao
alto custo ou indisponibilidade da água.
Faixa de 1 a 100 TR
Condensadores a ar
Para um determinado compressor e para uma
determinada temperatura do ar que entra no
condensador
Diminuindo o tamanho do condensador, aumenta-se a
pressão de condensação e diminui-se a capacidade de
refrigeração.
Para um determinado compressor e condensador
Aumentando a temperatura do ar que entra no
condensador, também aumenta-se a pressão de
condensação e diminui-se a capacidade de refrigeração.
Condensadores a ar
Recomendações:
Instalação elevada em relação ao nível do solo para
prevenir acumulação de sujeira
Garantir aberturas adequadas e livres de qualquer
obstrução para entrada de ar frio e para a saída do ar
quente
Entradas de ar localizadas longe do lado de descarga do ar
para evitar a aspiração de ar quente (curto-circuito de ar)
Condensadores a ar
Recomendações:
Instalação elevada em relação ao nível do solo para
prevenir acumulação de sujeira
Garantir aberturas adequadas e livres de qualquer
obstrução para entrada de ar frio e para a saída do ar
quente
Entradas de ar localizadas longe do lado de descarga do ar
para evitar a aspiração de ar quente (curto-circuito de ar)
Devido ao ruído, ter cuidado na locação para evitar
proximidade com zonas ocupadas (residenciais ou de
trabalho). Pode-se empregar sistemas de controle de
rotação dos ventiladores para reduzir ruído durante o
período noturno.
Condensadores a água
Condensadores Resfriados a água
Quando limpos e corretamente dimensionados, operam de
forma mais eficiente que os condensadores resfriados a ar,
especialmente em períodos de elevada temperatura
ambiente.
Condensadores a água
Condensadores Resfriados a água
Normalmente utilizam água proveniente de
uma torre de resfriamento.
Valor usual de projeto, temperatura saindo da
torre a 29,5°C
A temperatura de condensação será fixada
em um valor entre 5 e 8°C maior que a
temperatura de saída da água da torre.
Condensadores a água
Resfriados a água – sistema de ar condicionado e
refrigeração comercial
Trocador casco e tubo – com água nos tubos
Trocador de placas
Trocador tube-in-tube (tubos concêntricos)
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador tubos concêntricos
O tubo por onde circula a água é montado dentro do tubo
de maior diâmetro.
O gás refrigerante circula em contracorrente no espaço
anular formado pelos dois tubos, sendo resfriado pela água
e pelo ar externo.
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador tubos concêntricos
Utilizados em unidade de pequena capacidade ou
condensadores auxiliares operando em paralelo com
condensadores a ar, somente nos períodos de carga
térmica muito elevada
Difíceis de limpar e não fornecem espaço suficiente para a
separação de gás e líquido
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e serpentina
Constituído por um ou mais tubos, enrolados em
serpentina, montados dentro de uma carçaca.
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e serpentina
A água flui por dentro dos tubos, enquanto o refrigerante é
condensado e escoa pela carcaça.
Fácil fabricação, mas limpeza complicada, sendo efetuada
por meio de produtos químicos.
Utilizados em pequenas e médias capacidades (até 15 TR)
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Constituídos de uma carcaça cilíndrica na qual é instalada
uma quantidade de tubos horizontais paralelos, conectados
a duas placas dispostas em ambas as extremidades
Água pelos tubos e gás refrigerante pela carcaça em volta
dos tubos
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Refrigerantes hidrocarbonetos halogenados – tubos são de
cobre e espelhos em aço.
Amônia – tubos e espelhos em aço.
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Fácil limpeza por varetamento, e manutenção.
Fabricados para vasta gama de capacidades
Velocidade ótima da água deve ser na ordem de 1,0 a 2,0
m/s, e nunca deve ultrapassar os de 2,5 m/s.
O fluxo de água deve ser de cerca de 0,1 a 0,15 l/s por TR
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Seleção deve considerar:
Aumentando-se o tamanho de um condensador,
aumenta-se a eficiência do compressor, mas ao mesmo
tempo o seu custo inicial
Aumentando o fluxo de água de resfriamento aumenta-
se a capacidade do condensador, mas aumenta-se o
custo de bombeamento de água e seu consumo
Reduzindo-se o diâmetro da carcaça e aumentando-se
o comprimento dos tubos, reduz-se o custo inicial, mas
aumenta-se a perda de carga no circuito de água
O fator incrustação, está associado a uma resistência
térmica adicional e depende da qualidade dá água.
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Incrustação
Novos com água de boa qualidade = fator de
incrustação na ordem de 0,000044 m2.°C/W
Para sistemas com baixa qualidade da água deve ser
considerado um fator mais elevado.
Condensadores selecionados para um fator mais
elevado serão mais caros.
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador casco e tubo
Limpeza
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador de placas
Placas de aço inox ou outro material de pequena espessura
(0,4 a 0,8 mm)
Montagem de placas paralelas com pequeno afastamento
(1,5 a 3,0 mm)
A água de resfriamento e o gás refrigerante circulam entre
espaços alternados, formado pelas placas.
Condensadores a água
Resfriados a água –
Trocador de placas
Cada vez mais
empregados, devido ao
seu elevado coeficiente de
transferência de calor
(2500 a 4500 W/m2.°C)
Condensadores a água
Resfriados a água – Trocador de placas
Dois tipos:
Placas soldadas – uso para refrigerantes halogenados
Placas duplas soldadas a laser, montadas em estrutura
metálica – uso para amônia (vantagem de aumento da
capacidade pela inclusão de placas).
Condensadores a água
Resfriados a água – Condensador evaporativo
Formados por uma espécie de torre de resfriamento, no
interior da qual é instalada uma série de tubos por onde
escoa do gás refrigerante.
Condensadores a água
Resfriados a água –
Condensador evaporativo
No topo são instalados bicos
injetores que pulverizam
água sobre a tubulação
Água escoa em
contracorrente com o ar, em
direção a bacia do
condensador
Uma parcela de água
evapora e retira calor (água e
do gás)
Bomba de recirculação
Válvula bóia para reposição
Condensadores a água
Resfriados a água –
Condensador evaporativo
Consumo de água = 8,8 a
12,1 l/h por TR. (evaporação,
arraste e drenagem)
Contato da água sobre os
tubos onde o gás está
superaquecido pode formar
incrustações => assim
alguns condensadores tem
uma primeira serpentina
acima da região onde a água
é borrifada.
Condensadores a água
Resfriados a água – Condensador evaporativo
Em alguns condensadores temos uma serpentina para
promover o subresfriamento
O principal benefício do subresfriamento é a redução da
possibilidade de formação de vapor na linha de líquido,
devido à queda de pressão nesta linha.
Comparação entre os tipos de
condensadores Quanto menor for a temperatura de condensação
mais eficiente será o ciclo de refrigeração
Análise das temperaturas de condensação típicas
dos condensadores:
Resfriados a ar
Resfriados a água
Evaporativos
Comparação entre os tipos de
condensadores Ordem crescente de temperatura de condensação:
Resfriados a água em sistema aberto
Água proveniente de rio, por exemplo
Menores temperaturas de condensação.
Desvantagens: sujeitos à intensa formação de
incrustações e disponibilidade de água
Resfriados a água em sistema aberto
Condensadores evaporativos
Resfriados a água em sistema fechado
Resfriados a ar
Comparação entre os tipos de
condensadores Quanto
Comparação entre os tipos de
condensadores Comparando os condensadores evaporativos com os
resfriados a água em sistema fechado (com torre de
resfriamento):
Menor temperatura de condensação em decorrência da
existência de somente um diferencial de temperatura.
Vantagem adicional dos evaporativos é que a bomba de
água é de menor capacidade do que a da torre do sistema
resfriado a água em sistema fechado => menor consumo de
energia
Desvantagem: evaporativos deve estar localizados
próximos dos condensadores.
Comparação entre os tipos de
condensadores Resfriados a água em sistema fechado (com torre de
resfriamento) – SELF CONTAINED A ÁGUA:
Comparação entre os tipos de
condensadores Resfriados a água em sistema fechado (com torre de
resfriamento) – ÁGUA GELADA:
Comparação entre os tipos de
condensadores Condensador evaporativo
Comparação entre os tipos de
condensadores Condensador evaporativo
Condensadores
Torres de Arrefecimento Dois tipos
Contra-corrente
Condensadores
Torres de Arrefecimento Dois tipos
Corrente cruzada