Entenda a importância do fluido refrigerante superaquecido e sub-resfriado em sistemas de refrigeração industrial

O quanto você conhece do processo que atua?

Por acaso você está preparado para responder perguntas em auditorias e agir diante de desafios inesperados no trabalho?

Sabe-se que o engenheiro, o técnico e até mesmo o líder industrial são cargos que devem estar cada vez mais próximos de detalhes que possam otimizar o processo ou levá-lo à falha.

A refrigeração industrial, por exemplo, sempre é descrita em um contexto mais simples possível. É claro, esta estratégia é valiosa, a princípio, para abordar temas que possam se tornar complexos ao longo das condições impostas.

Contudo, detalhes importam. A curva de aprendizado deve estar sempre ascendente e você, leitor, não perde por obter conhecimento técnico voltado à indústria.

Por isso, motivamos você a entender a importância do fluido refrigerante apresentar-se nas condições sub-resfriadas e superaquecidas em determinados componentes do sistema de refrigeração.

Afinal, mantê-lo sob pontos da curva de saturação já não é o suficiente para torná-lo líquido ou vapor?

Sem mais delongas, acompanhe este texto e entenda.

O que é o sistema de refrigeração

De fato, o sistema de refrigeração é um dos que mais chamam a nossa atenção, enquanto não sabemos como funciona.

Contudo, quando conhecemos o fluido refrigerante, as suas propriedades e comportamentos, entendemos também a refrigeração.

A refrigeração é a remoção de calor de um ambiente ou substância, transferindo-o para outro local onde o calor é dissipado.

Desta forma, por meio de componentes que realizam a compressão e expansão do fluido refrigerante por diferentes fases de pressão e temperatura, o fluido refrigerante torna-se o veículo capaz de absorver o calor do ambiente a ser refrigerado e a liberar calor absorvido para o meio externo.

Componentes do sistema de refrigeração industrial

Para que a refrigeração industrial seja possível e bem executada, é preciso recorrer a dispositivos que preparem o fluido refrigerante ao longo do sistema, de modo que este fluido esteja em condições especiais e em momentos corretos.

Assim, tem-se que:

  1. Evaporador: No evaporador, o fluido refrigerante absorve calor do ambiente ou substância que se deseja refrigerar. O fluido entra no evaporador como uma mistura de líquido e vapor a baixa pressão e baixa temperatura. Ao absorver calor, ele se evapora completamente, transformando-se em vapor a baixa pressão e temperatura;
  2. Compressor: No compressor, o fluido refrigerante tem a sua temperatura e pressão aumentados, mas não é só isso. O compressor também possibilita o movimento do fluido refrigerante ao longo das tubulações presentes no sistema;
  3. Condensador: O condensador é um trocador de calor em que o fluido refrigerante libera calor para o ambiente externo (geralmente o ar ou água), promovendo a sua condensação de vapor para líquido. Desta forma, ao dissipar o calor, o fluido se condensa e torna-se líquido a alta pressão e temperatura intermediária;
  4. Válvula de Expansão: A válvula de expansão reduz abruptamente a pressão do fluido refrigerante (o expande), o que também resulta na queda da temperatura. Assim, o fluido que era líquido de alta pressão, torna-se uma mistura de líquido mais vapor. Neste estado, o fluido pode passar pelo evaporador e recomeçar o ciclo.

 

Quando este ciclo teórico é representado no diagrama de Mollier para um caso real, uma curva como a apresentada abaixo é resultante.

Contudo, por que permitir que o fluido atinja condições de sub-resfriamento (ponto 4) na saída do condensador e superaquecimento na saída do evaporador e entrada do compressor (pontos 2 e 3, respectivamente)?

Bem, isso é o que vamos responder de agora em diante.

Entenda a importância do fluido refrigerante superaquecido e sub-resfriado em sistemas de refrigeração industrial

É importante entender que as características do fluido refrigerante, como sua capacidade de absorver e liberar calor, além das condições de pressão e temperatura em que esse opera, é essencial para compreender o funcionamento e a eficiência do sistema de refrigeração.

Além disso, é o equilíbrio entre esses fatores que garante o controle de temperatura e a eficiência do sistema.

Conceitos

  • Vapor superaquecido: quando o vapor está a uma temperatura maior do que a temperatura de saturação. A pressão e a temperatura do vapor superaquecido são propriedades independentes, o que implica na possibilidade de aumentar a temperatura para uma pressão constante;
  • Líquido sub-resfriado: se a temperatura do líquido é menor do que a temperatura de saturação para a pressão baixa existente, o líquido é chamado de sub-resfriado ou líquido comprimido.

Sub-resfriamento

Desta forma, é preciso entender que o sub-resfriamento na saída do condensador não é um acaso.

Na prática o sub-resfriamento na saída deste equipamento que compõe o sistema de refrigeração, é uma garantia de que tenha somente líquido na entrada do dispositivo de expansão.

Com isso, a capacidade frigorífica do sistema é mantida, sem que tenha a perspectiva de se obter ganho de eficiência, embora este fato influencie no aumento do COP do ciclo.

Além disso, entende-se porque os projetos de refrigeração propõem uma temperatura de sub-resfriamento de 5 °C.

Superaquecimento

É notável que na saída do evaporador, tem-se um fluido superaquecido. Este superaquecimento que ocorre ao retirar calor do meio que se quer resfriar, é chamado de superaquecimento útil.

Embora o superaquecimento melhore o COP, ele diminui a capacidade frigorífica do sistema de refrigeração.

Por isso, este superaquecimento acontece, no ciclo, como uma medida de proteção, evitando que fluido líquido entre no compressor, já que líquido é um fluido não compressível.

 

Portanto, nota-se que os pequenos detalhes presentes no ciclo de refrigeração importam.

Nem sempre, o comportamento do fluido no sistema representa benefício para os parâmetros de eficiência e capacidade frigorífica, como é o caso do superaquecimento na saída do evaporador.

Desta forma, entende-se também a complexidade por trás de sistemas industriais que devem ponderar o balanço entre a eficiência e a segurança dos equipamentos, por meio de técnicas e manejos operacionais.

Gostou deste conteúdo? Você pode obter muitos outros como este no nosso site.

Além disso, se você procura por dispositivos industriais voltados à refrigeração ou não, você está no lugar certo.

Na Nepin, você encontra:

 

Deixe um comentário