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Dicas de Refrigeraçõa

quintafeira, 16 de agosto de 2012

Você sabe o que ê Refrigeração

Refrigeração é a ação de resfriar determinado ambiente de forma controlada, tanto para viabilizar processos, processar e conservar produtos(refrigeração comercial e industrial) ou efetuar climatização para conforto térmico (veja arcondicionado e ventilação).

Ciclos de refrigeração.

Para diminuir a temperatura é necessário retirar energia térmica de determinado corpo ou meio. Através de um ciclo termodinâmico, calor é extraído doambiente a ser refrigerado e é enviado para o ambiente externo.A refrigeração não destrói o calor, que é uma forma de energia.Ela apenas o move de um lugar não desejado para outro que não faz diferença.Entre os ciclos de refrigeração, os principais são o ciclo de refrigeração padrão por compressão, o ciclo de refrigeração por absorção e o ciclo derefrigeração por magnetismo.Ciclo de refrigeração padrão por compressão.

Princípios.

Esquema básico de um sistema de refrigeração.Em um ciclo de refrigeração padrão por compressão (refrigerador, arcondicionado), existem basicamente quatro componentes:Compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador.O fluido refrigerante na forma de líquido saturado passa pelo dispositivo de expansão (restrição), onde é submetido a uma queda de pressão brusca,onde passa a ter dois estados, o líquido e o gasoso.O fluido refrigerante, nesse ponto, é denominado de flash gás.Então o fluido é conduzido pelo evaporador, onde absorverá calor do ar do ambiente a ser refrigerado, vaporizandose.Na saída do evaporador, na forma de gás ele é succionado pelo compressor, que eleva sua pressão (e temperatura) para que possa ser conduzidoatravés do condensador, que cederá calor ao ambiente externo, condensando o fluido e completando o ciclo.O ventilador ou fan, efetua a circulação de ar, fazendo com que o ar a ser resfriado entre em contato com a serpentina do evaporador.Para determinar as condições de trabalho do ciclo, aplicase a primeira lei da termodinâmica em cada volume de controle. Representase o ciclo nodiagrama pressãoentalpia, aonde se indica o estado do refrigerante em cada etapa.Etapas de um Ciclo Ideal de Refrigeração.

Evaporação

Representação no diagrama pxh.A evaporação é a etapa aonde o fluido refrigerante entra na serpentina como uma mistura predominantemente líquida, e absorverá calor do ar forçadopelo ventilador que passa entre os tubos.Ao receber calor, o fluido saturado vaporizase, utilizandose do calor latente para poder maximizar a troca de calor.A capacidade de refrigeração, em W, pode ser expressada através da equação:

Compressão.

Representação no diagrama pxh.A função do compressor é comprimir o fluido refigerante, elevando a pressão do fluido.Em um ciclo ideal, a compressão é considerada adiabática reversível (isoentrópica), ou seja, desprezamse as perdas.Na prática perdese calor ao ambiente nessa etapa, porém não é significativo em relação à potência de compressão necessária.A potência de compressão, em W, pode ser expressada pela seguinte equação:

Condensação.

Representação no diagrama pxh.A condensação é a etapa aonde ocorre a rejeição de calor do ciclo.No condensador, o fluido na forma de gás saturado é condensado ao longo do trocador de calor, que em contato com o ar cede calor ao meioambiente.O calor rejeitado pelo condensador, em W, pode ser expresso pela equação:

Expansão.

Representação no diagrama pxh.A expansão é a etapa onde ocorre uma perda de pressão brusca, porém controlada que vai reduzir a pressão do fluido da pressão de condensaçãopara a pressão de evaporação.Em um ciclo ideal ela é considerada isoentálpica, desprezase as variações de energia cinética e potencial.

Coeficiente de performance.

O coeficiente de performance, COP, é um parâmetro fundamental na análise de sistemas de refrigeração.Mesmo sendo de um ciclo teórico, podese verificar os parâmetros que influenciam o desempenho do sistema.A capacidade de retirar calor sobre a potência consumida pelo compressor deve ser a maior possível.

Definese COP com a seguinte relação:

VariáveisVazão mássica de refrigerante em kg/sCalor retirado pelo evaporador em W.

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Calor cedido pelo condensador em W.Trabalho realizado pelo compressor em W.e Entalpia de estado J/kg.Coeficiente de performance.Refrigeração por absorção.

Os sistemas de refrigeração por absorção de vapores são ciclos de refrigeração operados a calor, onde um fluido secundário ou absorvente na faselíquida é responsável por absorver o fluido primário ou refrigerante, na forma de vapor.Ciclos de refrigeração operados a calor são assim definidos, porque a energia responsável por operar o ciclo é majoritariamente térmica.Descoberta pelo escocês Nairn em 1777, a refrigeração por absorção tem por "pai" o francês Ferdinand Carré (18241900), que em 1859 patenteou aprimeira máquina de absorção de funcionamento contínuo, usando o par amôniaágua.Água quente, vapor (baixa pressão e alta presssão) e gases de combustão, são algumas das fontes de calor utilizadas para operar equipamentos deabsorção, cuja energia térmica pode ser obtida a partir dos seguintes meios:Aproveitamento de rejeitos de calor de processos industriais e comerciais;Cogeração;Energia solar; eQueima direta (biomassa, biodiesel, gás natural, biogás).

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 e condensação ,respectivamente. pode observar que o ciclo contém dois circuitos, o circuito da solução e o circuito de refrigerante.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 temperaturade geração , 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 .O refrigerante líquido, à alta pressão, passa por uma válvula de expansão VEX, onde ocorre uma brusca queda de pressão associada com aevaporação 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 .No gerador, após a separação de parte do refrigerante, a solução remanescente tornase 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 aonível da pressão de evaporação e segue para o absorvedor.No absorvedor, a solução absorve vapor de refrigerante oriundo do evaporador, tornandose 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 .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 algunsequipamentos 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 ummesmo vaso.Coeficiente de performance COPO 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 aogerador:

A termodinâmica nos diz que um ciclo ideal é aquele em que todos os processo são reversíveis, ou seja, após terem ocorrido podem ser invertidossem deixar vestígios no sistema e no meio. Também, define o ciclo de Carnot como sendo um ciclo ideal, de maior rendimento possível, operandoentre 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 desconsiderarse o trabalho de bombeamento.

Onde.

Temperatura de absorção, ou temperatura da solução no absorvedor;Temperatura de evaporação, ou temperatura do refrigerante no evaporador;Temperatura de geração, ou temperatura da solução no gerador.Considerase que a temperatura da solução no absorvedor é aproximadamente igual à temperatura do refrigerante no condensador ou temperatura decondensação .

Classificação.

Os sistemas de refrigeração por absorção podem ser classificados segundo os fluidos de trabalho empregados.São três as tecnologias comercialmente consagradas:Amôniaágua;Amôniaáguahidrogênio; eÁguabrometo de lítio.

Os sistemas de refrigeração por absorção, utilizando a solução binária amôniaágua, 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 darefrigeração, em grandes instalações industriais, que requeiram temperaturas inferiores a 0°C.Contudo, o uso da solução amôniaágua se estendeu, a partir das décadas de 1960 e 1970, para equipamentos de ar condicionado de pequeno amédio 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 amôniaáguahidrogênio, também conhecido como sistema por difusão, foi desenvolvido em 1920pelos suecos Baltazar von Platen e Carl Munters.Tem como base o ciclo amôniaágua, com a adição de hidrogênio para equalizar a pressão em todo o sistema. Empregado em refrigeradoresresidenciais e veiculares, o ciclo não possui bomba de recirculação de solução, fazendo com que esses equipamentos sejam extremamentesilenciosos.A utilização da absorção com solução de águabrometo de lítio, se deu a partir de 1946 com a disseminação do uso do condicionamento do ar pararesfriamento e calefação de ambientes. Nesse sistema, a água desempenha o papel do refrigerante, enquanto uma solução de águabrometo de lítio é

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Postado por J.P.Gomes Gomes às 21:37

o agente absorvente.Por utilizar água como refrigerante, cuja temperatura de congelamento é 0°C, sua utilização é restrita a aplicações com alta temperatura deevaporação, ar condicionado por exemplo. Atualmente, instalações centrais de ar condicionado em grandes edifícios, utilizam equipamentos deabsorção, com condensação a água, fabricados nas capacidades de 352 a 5.275 kW.

J.P.Gomes

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