Refrigeração A refrigeração é todo processo de redução de temperaturade uma substância dentro de um espaço fechado. Em termos gerais, os princípios da refrigeração se baseiam em três tipos de efeitos físicos observados em fenômenos naturais: a transmissão termodinâmica que provoca o resfriamento de substâncias postas em contato com corpos a baixas temperaturas; o aumento de temperatura provocado pela evaporação de certas substâncias; e a queda de temperatura provocada pela rápida expansão dos gases.   

Os sistemas de refrigeração são utilizados principalmente para armazenar alimentos a baixas temperaturas inibindo assim a ação de bactérias, fermentação e o aparecimento do bolor bem como manter uma temperatura estável em máquinas e equipamentos em geral para melhorar o rendimento dos mesmos.

   

Desde o final do século XVIII os cientistas procuravam construir uma máquina que produzisse "frio" ou seja retirasse calor. O processo histórico da refrigeração foi longo e somente no final do século XIX e que as técnicas de refrigeração foi longo e somente no final do século XIX é que as técnicas de refrigeração popularizaram o uso dos refrigeradores domésticos, entre eles ageladeira e o ar condicionado.

Rendimento O rendimento de um sistema corresponde ao quociente entre a quantidade de energia transformada e a quantidade de energia que chega ao sistema. 

Geralmente a quantidade de energia que chega ao sistema é maior que a energia transformada, pois existem perdas (energia dissipada).   A eficiência de um equipamento de refrigeração depende de muitas variáveis, dentre as quais, podemos destacar:

diferença de temperatura entre o evaporador e o condensador. eficiência do compressor frigorífico.

isolamento do conjunto. No caso dos refrigeradores domésticos (geladeiras), o consumo de energia alto o que indica baixo rendimento, pode ser afetado em função de :

condição de instalação - pouna ventilação na área do condensador ou instalação próxima de fontes quentes aumenta consumo de energia.

modo de armazenar dos alimentos - temperatura dos alimentos muito elevadas, líqüidos em compartimetos abertos (aumento da evaporação), má distribuição de carga dificultando as correntes de convecção aumentam o consumo de energia.

cuidados operacionais - o excesso de gelo no evaporador e acúmulo de poeira e gordura no condensador aumentam o consumo de energia.

Evaporador 

Responsável pelo retorno do  freon  na forma de gás. É no evaporador que o gás troca calor (retira calor) da parte interna da geladeira e faz com que o interior fique frio.

Ele esfria porque o refrigerante líqüido no seu interior evapora. O calor flui da parte interna do refrigerador para o evaporador que agora está frio.

O evaporador fica sempre na parte de cima do refrigerador, pois o ar frio criado se torna mais denso e com isto ocorre o movimento de circulação do ar através da corrente de convecção.

   

 

Faça o teste você mesmo.

Passe álcool no braço e em seguida assopre.

No instante que o álcool estiver vaporizando ele necessita de retirar calor do braço e o que percebemos é uma sensação de frio.

Condensador 

O vapor do refrigerante sai do compressor sob alta pressão e volta a se condensar com líqüido. Enquanto isso, o refrigerante libera calor.

   

O condensador é uma tubulação, geralmente preta, que faz com que se retire calor de um gás fazendo com que ele mude de estado passando para líquido, com auxílio de alhetas.

   

Normalmente os condensadores trocam calor com o meio ambiente. Nos refrigeradores em geral ele é colocado na parte traseira e deve permanecer bem ventilado. Ao diminuir-se a pressão de um gás diminui-se também a temperatura.

Refrigeradores domésticos - Geladeira Nos refrigeradores domésticos você não imagina quanta "física" há no seu funcionamento. Eles são máquinas térmicas que retiram calor de um certo interior jogando-o no meio externo, produzindo assim o "frio" no interior. 

A figura ao lado temos o esquema de uma geladeira que tem o congelador em seu interior. Por todo o circuito (compressor, válvula de expansão, evaporador, condensador) da figura, circula o gás freon 12 que é o responsável pela "produção" de frio. Nota-se que a temperatura ao longo de todo o circuito não é constante. Temos uma região em que o gás freon está submetido a altas pressões (no compressor) e portanto tem uma maior temperatura e uma outra região em que ele está submetido à baixa pressão (válvula ou tubo capilar) e possui uma menor temperatura.   

No esquema ao lado, a parte vermelha corresponde a região de alta pressão (alta temperatura) e a parte azul corresponde a baixa pressão (baixa temperatura), também vemos as partes básicas do refrigerador (sistema de refrigeração) onde o:

compressor : é responsável pela elevação da pressão até 10 atmosferas e sua temperatura está aproximadamente a 41 ºC;

condensador:  faz com que o gás passe para o estado líquido ainda em alta pressão e então o líquido passa para o tubo capilar;

tubo capilar : ao sair dele terá sua pressão e temperatura diminuídas alcançando valores próximos de 1,6 atmosferas e - 19 ºC, nesta situação passa para o evaporador;

evaporador  onde retorna ao estado gasoso e agora esta mudança de fase ocorre a baixa pressão. É no evaporador que o gás freon recebe calor dos alimentos colocados no interior da geladeira, retirando calor da parte interna, então, podemos perceber que a "produção de frio" ocorre no evaporador.

Como ele encontra-se na parte superior da geladeira, próximo a ele o ar se resfria tornando-se mais denso e desce para as outras partes da geladeira fazendo que o ar mais quente e menos denso suba criando assim as correntes de convecção resfriando toda a parte interna.

   

Com o exposto você pode achar que então, toda a parte interna da geladeira ficaria congelada; não pois na parte interna da geladeira é colocada um dispositivo denominado "termostato", que encarrega-se de manter a temperatura interior constante, isto é, tendo que estiver na geladeira será resfriado até entrar em equilíbrio térmico com a temperatura pré estabelecida e registrada no termostato.

Ar Condicionado 

Os aparelhos de ar condicionado funcionam da mesma forma que as geladeiras. Nas instalações, o ar a ser resfriado passa através de uma serpentina gelada no interior da qual está o agente refrigerante (gás freon), que o resfria e, por condensação, lhe retira a umidade. A serpentina recebe o nome de climatizador. O ar assim tratado é impelido por ventiladores e transmitido por dutos até os ambientes desejados.

   

Existem dois sistemas de instalação de condicionadores de ar: centrais que possuem seus mecanismos concentrados numa das dependências do prédio e os individuais onde que se adapta a aberturas feitas nas paredes dos aposentos que se deseja resfriar.

   

correntes de convecção sistema de dutos de refrigeração