1. Visão Geral:
Refrigeração é um processo de transferência de calor, que ocorre quando o calor flui de uma região para outra. Existem diversos tipos de sistemas de refrigeração, que podem ser usados para diferentes objetivos, como:
- Refrigeração doméstica: engloba os sistemas de refrigeradores e outros aparelhos que usamos em casa.
- Refrigeração comercial: sistemas voltados para restaurantes, supermercados, shoppings centers e diversos outros edifícios comerciais.
- Refrigeração industrial: sistemas de refrigeração de grande porte voltados para frigoríficos, laticínios, cervejarias, indústria farmacêutica, entre outros.
Neste post falaremos um pouco sobre o que é a REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL. Ela se diferencia das demais categorias pelo tamanho das instalações, que exigem profissionais qualificados, além dos maiores custos com projeto e instalação. Outra característica é a faixa de temperatura de operação desses sistemas, que pode variar entre -60°C a 15°C. Seu principal objetivo, como o próprio nome sugere, é refrigerar um ambiente e/ou produto.
Existem vários métodos para se conseguir a refrigeração, como: refrigeração por compressão mecânica de vapor, refrigeração por absorção e refrigeração por efeito termoelétrico. Neste artigo, focaremos na refrigeração por compressão mecânica de vapor, que é o método mais comum utilizado nas indústrias.
2. Refrigeração por Compressão Mecânica de Vapor:
A refrigeração por compressão mecânica de vapor é um processo que utiliza um fluido refrigerante para absorver o calor de um ambiente ou produto e transferi-lo para outro local. Este fluido circula dentro de um circuito fechado, passando por quatro etapas: compressão, condensação, expansão e evaporação.
2.1. Compressão
A compressão é uma etapa importante do ciclo frigorífico, que consiste em aumentar a pressão e a temperatura do fluido refrigerante. O equipamento responsável por realizar esse trabalho é o compressor, que aspira o vapor que sai dos evaporadores e comprime-o até um nível de pressão adequado para a condensação. Após a compressão, o fluido se encontra no estado de vapor superaquecido e é enviado ao condensador, para que o calor, absorvido do ambiente ou produto, seja rejeitado para o meio externo. Na refrigeração industrial, são utilizados diversos tipos de compressores. Os mais comuns são os alternativos e de parafuso.
2.2. Condensação
Nesta fase, o fluido refrigerante libera o calor que foi absorvido para o ambiente externo e muda de fase, tornando-se líquido. Para que isso ocorra, é necessário um dispositivo que facilite a troca de calor entre o fluido e o ambiente externo. O dispositivo responsável por realizar essa função é o condensador, que pode ser resfriado a ar, a água ou do tipo evaporativo. Após a condensação, o refrigerante está no estado líquido a alta pressão e temperatura, e deve ter sua pressão reduzida antes de seguir para o evaporador.
2.3. Expansão
Este passo é fundamental para o funcionamento do sistema de refrigeração. Ele é realizado por um dispositivo de expansão, que é instalado entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. O fluido refrigerante, que sai do condensador em alta pressão e temperatura, entra no dispositivo de expansão. Este mecanismo provoca uma queda na pressão e na temperatura do fluido, efetivamente separando o lado de alta pressão do lado de baixa pressão do sistema. Esta redução na pressão permite que o refrigerante evapore a uma temperatura suficientemente baixa para absorver o calor do ambiente ou do produto que está sendo resfriado. Além disso, o dispositivo de expansão tem a função de regular a vazão do fluido refrigerante no sistema. Ele garante que o fluido entre no evaporador na mesma velocidade em que evapora, contribuindo assim para a eficiência do sistema.
No exemplo abaixo, temos ilustrado uma válvula de expansão termostática. Caso queiram entender melhor o seu funcionamento, podem acessar ao link: Válvula de expansão termostárica, o que é?
2.4. Evaporação
É durante o processo de evaporação que o ambiente é resfriado. O fluido, que agora se encontra a baixa pressão e temperatura, circula através de um evaporador, responsável por realizar a troca térmica entre o fluido e o ambiente. À medida que o líquido aquece, ele começa a se transformar em vapor, voltando ao estado de vapor a baixa pressão e completando o ciclo frigorífico.
Existem diferentes tipos de evaporadores, que podem variar de acordo com o formato, o tamanho, o tipo de refrigerante, o tipo de ventilação, etc. Alguns exemplos são: evaporador de expansão direta, evaporador inundado, evaporador de placas, evaporador de ar forçado, evaporador de ar natural, etc. Cada tipo de evaporador tem suas vantagens e desvantagens, dependendo da aplicação e das condições de operação
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Referências:
- ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Handbook – Refrigeration 2018, Atlanta, 2018.
- STOECKER, W.F. Industrial Refrigeration Handbook. McGraw-Hill, 1998.
- STOECKER, W.F., JABARDO, J.M.S. Refrigeração Industrial. 2 ed., São Paulo, Blucher, 2002.
Sobre o autor:
Engenheiro mecânico (CREA 2001408), formado pela Universidade da Região de Joinville – Univille. Há 9 anos trabalha no ramo de refrigeração industrial, tendo experiência em projetos e atualmente desempenhando a função de analista de negócios na Kalter Refrigeração Industrial.
