Os sistemas de refrigeração presente nas indústrias podem ser mais complexos do que imaginamos.
Quase sempre nos deparamos com explicações que se desdobram em sistemas de refrigeração por compressão de vapor em sua forma mais simples, que oferecem um compressor, evaporador, condensador e dispositivo de expansão.
Mas, será que isso representa as câmaras frias ou câmaras frigoríficas presentes em indústrias alimentícias, farmacêuticas, entre outras?
Bom, depois de artigos apresentando sobre diferentes dispositivos presentes neste âmbito, bem como sistemas de refrigeração diferentes (por absorção de vapor), decidimos apresentar brevemente o sistema de refrigeração multipressão.
Será que este sistema representa melhor a complexidade presente na indústria? É o que veremos neste texto.
Recordando: sistema de refrigeração por compressão de vapor
Antes de mais nada, vamos lembrar sobre sistemas de compressão de vapor com seus componentes mais simples.
Desta forma, podemos assimilar a evolução deste simples para o sistema multipressão, bem como podemos observar as suas diferenças.
Vamos lá. O sistema de compressão de vapor, em sua composição mais simples, é apresentado por um evaporador, compressor, condensador e dispositivo de expansão.
Vejamos as características em cada um deles:
- Evaporador
O evaporador é um trocador de calor. Nele, o fluido refrigerante está na fase líquida, além de estar em baixa pressão. Ao absorver o calor do ambiente de forma indireta, ele evapora. Ao sair deste componente, ele estará na forma de vapor superaquecido de baixa pressão.
- Compressor
O compressor é o grande responsável por comprimir o fluido refrigerante, elevando a sua pressão e a sua temperatura. O fluido refrigerante que ele aspira (realiza sucção) é o mesmo que sai do evaporador. Lembre-se, estamos falando de um ciclo fechado!
Na saída do compressor, o fluido está na fase de vapor superaquecido de alta pressão.
- Condensador
O condensador é um trocador de calor que vai receber o fluido refrigerante que sai do compressor e vai resfriá-lo. Ao resfriar, o fluido se torna líquido de alta pressão.
- Dispositivo de expansão
O dispositivo de expansão pode ser um tubo capilar, válvula de expansão, válvula termostática, etc. Ele reduz a pressão do fluido de alta pressão para baixa pressão. Assim, o fluido sai deste dispositivo como mistura de líquido e vapor frio de baixa pressão, pronto para entrar no evaporador novamente.
O que é o sistema multipressão
Agora que já fizemos uma breve revisão acerca do sistema de compressão “simples”, podemos discorrer sobre o sistema multipressão.
O sistema multipressão é, também, um sistema de compressão de vapor. Mas, neste caso, ele possui dois ou mais níveis de baixa pressão.
A baixa pressão, para sua informação, é aquele ponto que fica entre o dispositivo de expansão e a sucção do compressor.
“É só isso?”
Bem, a explicação sucinta é esta, sim. No entanto, ao longo deste texto você vai observar o quão complexo pode ser um detalhe “tão simples”.
O balanço de energia vai ser mais complexo, além de um resfriamento intermediário que pode exigir um conhecimento técnico mais avançado para não prejudicar as características do fluido refrigerante ao longo do sistema, bem como os componentes presentes.
Aplicação
Ao contrário do que muitos pensam, este sistema não é mais uma teoria que pode cair na sua prova de formação de engenharia ou técnico.
Ele é realmente utilizado. Em laticínios, o sistema multipressão é usado em casos em que um evaporador opera a -35 °C para produzir sorvete, enquanto um outro evaporador opera a 2 °C para resfriar leite.
Em matadouros, uma câmara de congelamento de carne bovina pode trabalhar com temperatura de vaporização próxima de -35 °C, enquanto câmaras de desossa operam a 5°C (positivo).
Veja o exemplo abaixo com um ciclo de refrigeração multipressão para um matadouro que usa amônia como fluido refrigerante.
Vantagens do sistema multipressão
Qual seria a vantagem explícita do sistema multipressão em relação aos demais?
Redução de potência do compressor
Esta é a primeira vantagem, que não poderia passar despercebido.
A remoção e a recompressão do vapor produzido pela redução de pressão antes de se completar a expansão faz com que a potência necessária pelo compressor seja reduzida. Isso para uma mesma capacidade de refrigeração.
Redução das dimensões das linhas de líquido
Essa vantagem é uma consequência da descrita anteriormente. O fato da vazão do refrigerante que circula o evaporador ser reduzida faz com que as linhas de líquido que conectam com o evaporador tenham suas dimensões reduzidas.
Menor capacidade do compressor
Esta vantagem já era esperada. Para uma mesma pressão de evaporação, o sistema requer uma menor capacidade do compressor.
Vida útil do compressor
Temperaturas elevadas na descarga do compressor são uns dos responsáveis pela formação de goma em válvulas de admissão e descarga, carbonização do óleo e também pela dificuldade de lubrificação de compressores alternativos.
O resfriamento intermediário, neste caso, reduz a temperatura do refrigerante na descarga do compressor no estágio de alta pressão.
Desvantagens do sistema multipressão
Destacamos como principal desvantagem o caso em que ocorre quando o refrigerante na fase líquida presente dentro do tanque de expansão está saturado à pressão intermediária.
Neste caso, se o evaporador do sistema estiver:
- Posicionado acima do separador de líquido (fisicamente);
- Ocorrendo transferência calor entre o separador de líquido e a válvula de expansão.
Algum líquido vai evaporar antes de chegar na válvula de expansão. Assim, a eficiência da operação vai estar comprometida pelo diferencial de pressão sobre ela.
Considerações finais
É notável que o investimento sobre esse sistema é maior do que estamos acostumados a ver.
Embora ele esteja presente em laticínios ou câmaras frigoríficas, não é regra utilizá-lo.
Então, considere sempre uma análise econômica. Afinal, a redução de potência consumida pelo compressor compensa o custo dos equipamentos adicionais? Se sim, beleza!
Ah, não deixe de considerar também o tipo de compressor a ser utilizado, a capacidade frigorífica do sistema e o fluido refrigerante usado.
O conjunto desses equipamentos implicará nas temperaturas de evaporação que poderão ser de -30 °C, -50 °C e até -70 °C, por exemplo, se for utilizado um sistema de três estágios com amônia como refrigerante em compressores alternativos.
