Compressor e Evaporador: Classificação e Funcionamento

Classificação dos Compressores

• Como classificar os compressores?

Alternativo, centrífugo e rotativo.

Ciclo e Componentes do Compressor

• Como é o seu ciclo e alguns componentes?

Cilindro de aço, anel, came, barreira deslizante.

Funcionamento de Compressores Alternativo e Rotativo

• Como é o funcionamento do compressor alternativo e rotativo?

São compressores de deslocamento positivo, sendo a compressão do vapor efetuada mecanicamente por meio de um elemento de compressão. No compressor alternativo, o elemento de compressão é um pistão alternativo, enquanto que no compressor rotativo, o elemento de compressão toma a forma de um rolo, aleta ou lóbulo.

Princípio de Funcionamento do Compressor Scroll

• Princípio de funcionamento do compressor Scroll?

O princípio de funcionamento do compressor Scroll, baseado num movimento orbital, difere fundamentalmente do tradicional compressor a pistão, baseado num movimento alternativo.

Vantagens do Compressor Scroll

• Vantagens do compressor Scroll?

• Eficiência de 5 a 10 % maior que um compressor alternativo de igual capacidade;
• Ausência de válvulas;
• Menor quantidade de partes móveis em relação a um compressor alternativo;
• Operação suave e silenciosa;
• Baixa variação de torque com consequente aumento da vida útil e redução de vibração.

Requisitos de Eficiência do Evaporador

• Principais requisitos da eficiência do evaporador?

1. Ter uma superfície suficiente para absorver a carga de calor necessária, sem uma diferença excessiva de temperatura entre o refrigerante e a substância a resfriar.
2. Deve apresentar espaço suficiente para o refrigerante líquido e também espaço adequado para que o vapor do refrigerante se separe do líquido.
3. Ter espaço suficiente para a circulação do refrigerante sem queda de pressão excessiva entre a entrada e a saída.

Processo de Evaporação

• Processo de evaporação?

Após passar pela válvula de expansão (ou tubo capilar), o fluido refrigerante é admitido no evaporador na forma líquida. Como a pressão no evaporador é baixa, o fluido refrigerante se evapora com uma temperatura baixa. No lado externo do evaporador há um fluxo de fluido a ser refrigerado (água, solução de etileno-glicol, ar). Como a temperatura desse fluido é maior que a do refrigerante, este se evapora. Após todo o refrigerante se evaporar, ele sofrerá um acréscimo de temperatura denominado superaquecimento.

Classificação dos Evaporadores

• Classificação dos evaporadores, tipo de alimentação do líquido, superfície de troca de calor?

Evaporador Inundado: Disposto com um tanque compensador localizado acima da serpentina, de modo que o interior do evaporador permaneça inundado com refrigerante. Por ter ainda duas configurações, com recirculação por gravidade ou por bomba.

Evaporador Seco: Possui um dispositivo de controle do refrigerante que admite apenas a quantidade de líquido suficiente para que ele seja totalmente evaporado até atingir a saída da serpentina. Todo refrigerante sai da serpentina em estado seco, como vapor seco.

Superfície primária ou lisa: São feitos apenas de tubos lisos.

Superfície Estendida: São feitos tubos lisos, mas possuem extensões da superfície feitas de chapas ou placas metálicas ou ondulações fundidas ou usinadas na superfície da tubulação (aletas).

Sistema de Expansão

• Sistema de expansão?

Direta: Quando o condicionador recebe diretamente do recinto ou através de dutos a carga de ar frio ou quente.

Indireta: Quando o condicionador utiliza um meio intermediário (água ou salmoura) para retirar a carga térmica que é transmitida pelo ar frio ou quente.

Tipos de Evaporadores

• Tipos de evaporadores?

Evaporadores de Placas: Da mesma forma que no caso dos condensadores, este tipo de evaporador está sendo utilizado cada vez mais, devido ao seu elevado coeficiente de transmissão de calor. Pode ser usado com alimentação por gravidade, recirculação por bomba, ou por expansão direta (válvulas termostáticas).

Evaporadores de Contato: Os evaporadores de contato formam um caso particular dos evaporadores de placas, sendo muito utilizados para o congelamento de produtos sólidos, pastosos ou líquidos. Atualmente são construídos em chapas de alumínio (liga especial), porém no passado foram utilizados principalmente o cobre e o aço. A sua alimentação pode ser por gravidade, recirculação por bomba ou expansão direta.

Evaporadores de Convecção Natural e Forçada: Utilizam-se os evaporadores de convecção natural, quando são desejáveis baixas velocidades de ar e mínima desidratação do produto. Ex.: refrigeradores domésticos, expositores e grandes câmaras de armazenagem.

Método de Degelo

• Método de degelo?

Degelo a Ar: Em espaços refrigerados que operem a temperaturas superiores a 2 °C é possível utilizar o próprio ar ambiente para degelar a serpentina, desde que a circulação de refrigerante seja cortada. O processo é lento, de modo que o projetista deve se assegurar que as serpentinas que permanecem em operação durante o degelo, satisfaçam a carga de refrigeração.

Degelo a Água: Consiste em espargir água sobre a serpentina, drenando a água fria resultante para fora do espaço refrigerado.

Degelo Elétrico: É obtido através de um aquecedor elétrico montado de forma a manter um bom contato térmico com a serpentina. O custo inicial do degelo elétrico é, provavelmente, o menor entre todas as opções propostas anteriormente.

Processos de Condensação

• Processos de condensação?

Dessuperaquecimento: O gás, quando é descarregado do compressor, está a alta temperatura. O processo inicial, então, consiste em abaixar esta temperatura, retirando calor sensível do refrigerante, ainda no estado gasoso, até ele atingir a temperatura de condensação.

Condensação: Quando o gás atinge a temperatura de condensação, ele começa um processo de mudança de estado. Neste processo retira-se calor latente do refrigerante, a temperatura deste mantém-se constante durante todo o processo.

Sub-Resfriamento: Acontece na última parte do condensador e continua na linha que o junta à válvula de expansão, proporcionando um sub-resfriamento do refrigerante líquido, isto é, uma redução de temperatura em relação à temperatura de condensação.

Tipos de Condensadores

• Tipos de condensadores?

Casco e tubos (shell and tube): Consiste de uma carcaça cilíndrica, na qual é instalada uma determinada quantidade de tubos horizontais e paralelos conectados a duas placas de tubos dispostas em ambas as extremidades. O gás refrigerante flui dentro da carcaça, em volta dos tubos, ao passo que a água passa dentro dos tubos.

Casco e serpentina (shell and coil): Consistem de uma carcaça que contém uma serpentina de circulação de água. No caso de vazamento na serpentina, toda ela tem que ser substituída. São normalmente usados para capacidade menores.

Tubos duplos: Possui um tubo de água dentro do tubo de refrigerante. O refrigerante passa pelo espaço entre os dois tubos, enquanto que a água é bombeada pelo interior do tubo. Utiliza o princípio de contracorrente.

Atmosféricos: Já foi muito utilizado em grandes instalações de amônia. É constituído com muitos trechos de tubulações, tendo o vapor de amônia fluindo dentro dos tubos. A água de resfriamento é distribuída por uma calha de suprimento que a derrama sobre a superfície externa dos tubos.

Evaporativos: Combinam as funções de condensador e de torre de resfriamento. Consiste de um invólucro que contém uma seção de ventiladores, separador de gotas, serpentina de condensação do refrigerante, reservatório de água, válvula de boia e a bomba de pulverização do lado de fora do invólucro.

Tipos de Condensação

• Tipos de condensação?

Os condensadores resfriados a ar: São normalmente utilizados com parte integrante de unidades produzidas em fábricas (unidades condensadoras) de pequena ou média capacidade.

Condensadores Resfriados à Água: Normalmente estes condensadores utilizam água proveniente de uma torre de resfriamento, sendo que usualmente utiliza-se, para a condição de projeto do sistema, o valor de 29,5 °C para a temperatura da água que deixa a torre.

Condensadores Evaporativos: Os condensadores evaporativos são formados por uma espécie de torre de resfriamento de tiragem mecânica, no interior da qual é instalada uma série de tubos, por onde escoa o fluído frigorífico.