Você já parou para pensar o quanto você conhece do processo de refrigeração industrial?
Que este processo é essencial para a economia global, a boa qualidade de vida e ao desenvolvimento humano e ao estudo microbiológico, nós já sabemos.
Mas o quanto você sabe especificamente sobre o equipamento que compõe esse sistema de refrigeração e é o responsável por refrigerar o ambiente desejado?
Lá vai uma dica: com certeza você já ouviu falar sobre os trocadores de calor.
Este equipamento é bastante comum e seu uso é requisito na fabricação de diversos produtos, assim como também é encontrado em vários bens de consumo.
Normalmente, alguns equipamentos ganham nomes específicos de acordo com a sua aplicação.
No automóvel, por exemplo, o trocador de calor é conhecido como “radiador”. Já na refrigeração, temos dois diferentes trocadores de calor, com nomes também distintos.
No entanto, apenas um desses dois trocadores de calor está em contato com o ambiente a ser refrigerado: o evaporador.
Visto que se trata de um equipamento que é considerado, por muitos, um dos mais importantes do sistema de refrigeração, conhecê-lo intimamente torna-se crucial tanto para o seu conhecimento acerca da refrigeração industrial quanto para o seu projeto.
Sem mais demora, vamos conhecer este equipamento de um jeito simples e por completo?
Conteúdos
O que é o evaporador
O evaporador ou a unidade evaporadora é um equipamento que é comum nos diferentes sistemas de refrigeração.
Em outras palavras, esse equipamento se faz presente tanto no sistema convencional (refrigeração por compressão de vapor) quanto no menos comum *(refrigeração por absorção de vapor*).
E o seu propósito no sistema é simples: realizar a troca de calor (balanço de temperatura) entre o ambiente (de temperatura maior) e o fluido refrigerante de baixa temperatura que percorre o equipamento.
Classificação dos evaporadores quanto ao sistema de alimentação
Se você está presente no ambiente da engenharia ou da indústria que utiliza os sistemas de refrigeração, com certeza você já ouviu falar dos refrigeradores secos e inundados.
Vamos abordá-los rapidamente, para fins didáticos e sem muita complexidade.
Evaporadores secos
Os evaporadores secos são bastante utilizados com fluidos refrigerantes halogenados (pelo menos um átomo pertence ao grupo dos halogênios, como o Cloro, Flúor, Bromo e Iodo).
Nos evaporadores secos, o fluido refrigerante entra por meio de uma válvula de expansão do tipo termostática.
Ao passar pelos tubos, o fluido ganha calor suficiente para ser totalmente vaporizado, devido ao superaquecimento.
Desse modo, em uma parte do evaporador tem-se o fluido superaquecido e em outra tem-se o fluido refrigerante saturado (líquido e vapor).
Além disso, esse tipo de evaporador é utilizado em instalações de capacidades não muito significativas.
Evaporadores inundados
Diferente dos evaporadores secos, nos evaporadores inundados, o fluido refrigerante é admitido para o evaporador através de uma válvula de expansão tipo bóia.
Estes evaporadores são utilizados comumente em sistemas de refrigeração que utilizam amônia como fluido refrigerante, no entanto, são limitados a refrigerantes halogenados visto a dificuldade do óleo retornar ao cárter do compressor.
Além disso, nesse tipo de evaporador, o fluido refrigerante recebe calor pela sua troca de calor com o ambiente e se transforma em líquido e vapor.
Essas duas fases do fluido são enviadas a um equipamento que as separa, o qual é chamado intuitivamente de “separador de líquido”.
Assim, o fluido na fase líquida retorna ao evaporador de acordo com a necessidade e a parte do fluido na fase de vapor saturado é aspirado pelo compressor.
Salienta-se que os evaporadores inundados são alimentados via:
- Recirculação de líquido: alimentado com fluido refrigerante e por meio de bombas em uma vazão significativamente alta (maior que a taxa de vaporização);
- Gravidade: os separadores alimentam os evaporadores da unidade por gravidade;
Classificação dos evaporadores de acordo com as suas funções
Olhe só que interessante: os evaporadores também variam de acordo com o fluido que será resfriado, isto é, o ambiente em questão não precisa necessariamente conter somente ar.
Por isso, existem evaporadores:
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Evaporadores industriais para o resfriamento de ar
Como você pode imaginar, os evaporadores de resfriamento de ar são aqueles em que o fluido frigorífico troca calor através da parede dos tubos, os quais na parte interna há vaporização do fluido refrigerante e a na superfície externa percorre o ar a ser resfriado.
Este ar resfriado, por sua vez, mantém os produtos do ambiente refrigerados.
Apesar da simplicidade, os evaporadores para resfriamento de ar podem ter variações, de acordo com as necessidades industriais, quanto à circulação de ar.
Circulação natural (convecção natural)
Evaporadores para o resfriamento de ar por convecção natural devem ser posicionados na parte superior da câmara ou nas paredes, além de necessitarem de cuidados quanto ao condensado, para que o mesmo não goteje sobre os produtos.
- Preze por posicioná-lo considerando a convecção natural de ar no interior da câmara;
- Tubos constituídos por aço, cobre, alumínio ou aço inoxidável (se em ambiente corrosivo). Se os tubos tiverem aletas, essas acompanham o mesmo requisito de material;
- Caso queira umidade relativa alta e velocidade baixa de refrigeração, utilize-o. No entanto, é pouco viável e pouco utilizado nos dias atuais, visto que há melhores opções;
- Tubos longos podem proporcionar maiores perdas de carga;
- Coeficiente de transmissão de calor: baixo.
Circulação forçada (convecção forçada)
Evaporadores de convecção forçada são compostos, principalmente, por ventiladores e serpentinas aletadas.
Além disso, são comumente utilizados em túneis de congelamento.
A posição desses ventiladores em relação a serpentina aletada faz total diferença para a convecção forçada.
Se o ventilador estiver soprando (blow-through), o calor do motor é retirado instantaneamente do sistema de acordo com a sua dissipação. No entanto, o fluxo de ar frio é menor.
Caso contrário, se o ventilador estiver succionando (draw-through), o calor do ventilador não é resfriado instantaneamente. No entanto, o fluxo de ar frio é maior.
Além disso, os principais parâmetros que influenciam no comportamento dos evaporadores para resfriamento de ar são a vazão de ar, a área da face, a quantidade de aletas por unidade de comprimento, a temperatura do refrigerante e a profundidade da serpentina.
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Evaporadores industriais para o resfriamento de líquidos
Já para os evaporadores industriais para o resfriamento de líquidos, este fluido deve ser resfriado até uma temperatura determinada, para que o mesmo seja direcionado para serpentinas, câmaras frigoríficas, serpentinas de ventilação, entre outros equipamentos remotos.
Assim, o fluido será utilizado para resfriar um meio ou uma substância.
Entre os principais evaporadores de líquidos, temos:
- Evaporadores do tipo carcaça e serpentina: o fluido frigorífico passa por dentro do tubo e o líquido circula pelo exterior. É utilizado em instalações de refrigerante halogenado de pequena capacidade;
- Evaporadores do tipo carcaça e tubo: utilizado para diversas capacidades e fortemente utilizado em indústrias de refrigeração. Pode ser inundado com alimentação por gravidade (líquido a resfriar por dentro do tubo e o refrigerante evaporando por fora) ou seco com recirculação por bomba (refrigerante por dentro do tubo e o fluido a resfriar por fora do tubo);
- Evaporadores do tipo cascata: utilizado normalmente para resfriar água e acima do seu ponto de congelamento. É utilizado também em cervejarias. Utilizam chapas estampas e corrugadas de aço inoxidável com ondulações;
- Evaporadores de placas: possui grande coeficiente de transmissão de calor e pode ser usado com alimentação por gravidade, recirculação por bomba e expansão direta. São constituídos de lâminas planas de metal interligadas por curvas de tubos soldadas a placas.
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Evaporadores industriais de contato
Estes evaporadores são utilizados para o congelamento de produtos líquidos, sólidos ou pastosos.
São construídos por chapas de liga especial de alumínio e a sua alimentação pode ser por gravidade, recirculação por bomba ou expansão direta.
O fluido refrigerante circula através de canais e os produtos que se deseja congelar são postos entre as placas.
Este foi um conteúdo muito rico em informações, não concorda? Caso você tenha acompanhado o artigo até aqui e, mesmo assim, surgiram dúvidas acerca dos sistemas de refrigeração, não se acanhe. Procure pelos nossos conteúdos a respeito da refrigeração no nosso site.
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