A refrigeração exerce um importante papel tanto para a humanidade quanto para a indústria e isso é algo que já sabemos. O armazenamento de produtos acabados antes da sua distribuição e a conservação de alimentos frescos são essenciais e são exemplos de atividades que não seriam possíveis caso a refrigeração não estivesse presente em nossa realidade. O mesmo serve para a indústria farmacêutica na conservação de medicamentos e vacinas, em hospitais e clínicas para armazenamento de amostras biológicas, em setores industriais para a produção de materiais eletrônicos, entre outros.
O que eu quero dizer é que os exemplos de aplicação da refrigeração são tantos que poderíamos fazer um texto só abordando este assunto. Mas o que de fato é interessante e não paramos para notar, é a complexidade de funcionamento do sistema de refrigeração. Afinal, como as grandezas físicas (temperatura, pressão, velocidade, entre outros) são controladas ao longo de todos os equipamentos do sistema?
Com este sentimento de dúvida, decidimos trazer à tona a explicação de um componente que pode parecer ser bem específico do sistema de refrigeração e que influencia fortemente no controle de uma grandeza física muito importante para o processo. Este equipamento é a bóia de expansão e o que ele controla, você vai saber logo, logo, pois este é o assunto do texto de hoje. Que tal aprender o que é e para o que serve este componente tão importante no contexto de refrigeração?
O que é a refrigeração
Que tal começarmos do básico, como a definição da refrigeração? A refrigeração, como o próprio nome já diz, é uma técnica utilizada para resfriar um ambiente ou um material específico. A refrigeração, além de ser muito importante para a segurança e armazenamento de diversos produtos de consumo, é um processo essencial para a indústria e impacta diretamente na qualidade de vida e no desenvolvimento sustentável.
Nada disso é novidade, não é mesmo? Afinal de contas, temos contato direto com o uso da refrigeração nas geladeiras, freezers de chão ou de frigoríficos e supermercados, entre outros.
Quais os equipamentos que compõem o sistema de refrigeração
Agora chegou o momento de pelo menos termos a ideia do quão complexo é um sistema de refrigeração, através da apresentação dos equipamentos que a compõem.
Conhecê-los não é o que causa a impressão de complexidade, mas sim imaginar a interação entre os equipamentos e o controle das suas variáveis de processo para que as necessidades de processo sejam atendidas.
- Compressor: move o fluido refrigerante ao longo do sistema, além de comprimir esse fluido;
- Evaporador: absorve o calor do ambiente que vai ser refrigerado e, também, é onde o fluido refrigerante evapora.
- Condensador: recebe o fluido refrigerante após a sua compressão (no compressor) e resfria este fluido, de modo que esteja em condições de ser reutilizado;
- Válvula de expansão: controla a quantidade de fluido que entra no evaporador;
- Sensor e controlador de temperatura: o sensor faz a leitura da temperatura, envia a informação para o controlador, o qual compara a temperatura configurada com a medida e a ajusta, de acordo com a sua preferência.
Além disso, temos isoladores térmicos, filtros, tubulações, entre outros.
Consegue imaginar o quão engenhoso é este sistema, desde o dimensionamento, cálculo de variáveis, simulações computacionais, até mesmo na escolha dos equipamentos?
Se você quiser saber, com mais detalhes, o funcionamento dos equipamentos que compõem o sistema de refrigeração, é só clicar aqui para ser encaminhado para um artigo um pouco mais indicado, porém descomplicado e de fácil compreensão.
O que é a bóia de expansão e como ela funciona
A bóia de expansão é um componente importantíssimo para o sistema de refrigeração. Simplesmente, esse dispositivo mantém constante o nível em um recipiente, diretamente no evaporador ou nos separadores de líquido.
Contudo, você vai encontrar no mercado exatamente dois tipos de boias de expansão no contexto da refrigeração: as de alta e as de baixa pressão.
Boia de alta pressão
As boias de expansão do evaporador, chamadas também de válvulas de boia de alta pressão, são responsáveis por controlar, de forma indireta, o fluido refrigerante que vai para o evaporador. Isso ocorre porque ela mantém constante o nível de líquido em uma câmara de alta pressão.
A imagem abaixo mostra o esquema dessa válvula.
Para facilitar o seu entendimento, vamos à explicação sucinta e direta:
Veja que a agulha obturadora está conectada com o flutuador. Então, com qualquer oscilação do nível da câmara abrirá a válvula e permitirá a passagem de refrigerante ao evaporador.
No entanto, a câmara de alta pressão não costuma comportar alta quantidade de fluido refrigerante. Assim, a maior parte desse fluido fica armazenado no evaporador.
E você pode se perguntar “por que não elevar ao máximo a carga de refrigerante?”
Bem, processos industriais exigem controle. Até porque os produtos precisam ser mantidos em temperaturas específicas.
Além disso, cargas excessivas poderiam comprometer até mesmo o compressor, fazendo que houvesse aspiração de líquido pelo mesmo. Por outro lado, a falta de fluido reduz a capacidade do sistema. Então, lembre-se: controle!
Boia de baixa pressão
Já as boias de baixa pressão, no sistema de refrigeração, controlam a alimentação do refrigerante de forma que o nível de líquido no evaporador seja constante.
Em outras palavras, se cai o nível de líquido no evaporador, o flutuador se move para baixo, abrindo a válvula e injetando mais refrigerante.
A sua operação então pode ser contínua ou intermitente, uma vez que o controle de carga de refrigerante não é tão crítico quanto às boias de alta pressão.
Sobre o flutuador:
- Coloque em uma posição adequada. Em sistemas com altas taxas de evaporação, a formação de bolhas e isso pode elevar o nível de refrigerante durante a operação. Mas, neste caso, o problema de falso nível pode ser contornado com válvulas de boia combinadas com solenoides que são acionadas pelo flutuador da válvula.
- Em sistemas de baixa capacidade, é preferível colocar o flutuador dentro do evaporador, ao invés de estar em uma câmara separada.
Conclusão
Bom, se fossemos resumir tudo o que foi dito em relação ao seu funcionamento, diríamos que a bóia de expansão garante que a quantidade adequada de líquido refrigerante seja fornecida ao evaporador.
Com isso, a bóia consegue manter a temperatura desejada no ambiente a ser refrigerado.
Além disso, vale salientar que os materiais que compõem todos esses componentes, vão variar de acordo com o modelo utilizado.
Por exemplo, enquanto a câmara de expansão pode ser feita de latão, aço inoxidável ou alumínio, para a resistência ao desgaste e corrosão, a agulha pode ser feita de bronze, aço inoxidável ou outros materiais com boa durabilidade e resistência à corrosão.
E por aí vai.
Visto toda a estrutura da bóia, podemos concluir que a mesma deve ser bem dimensionada para cada aplicação, de modo que os fatores como carga térmica do ambiente, pressão do sistema e tipo de refrigerante utilizado sejam levados em consideração.
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