Refrigeração e Ar Condicionado

Transcrição

1 Refrigeração e Ar Condicionado Seleção de Componentes de Câmaras Frias Filipe Fernandes de Paula filipe.paula@engenharia.ufjf.br Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica Faculdade de Engenharia Universidade Federal de Juiz de Fora Engenharia Mecânica 1/21

2 Evaporadores 2/21

3 Evaporadores O primeiro passo para seleção do evaporador é estabelecer a umidade relativa para a câmara; A umidade relativa dentro da câmara será função da diferença de temperatura ( T ) entre o ar da câmara e o refrigerante que circula no evaporador (temperatura de evaporação). 2/21

4 Evaporadores É preciso definir primeiro qual a umidade relativa que se deve utilizar na câmara frigorífica; Valores práticos para a umidade relativa estão indicados na tabela abaixo: 3/21

5 Evaporadores 4/21

6 Evaporadores A umidade relativa é função do T estabelecido no evaporador: O T mais utilizado é de 6 C; Na tabela a seguir temos valores de umidade relativa para evaporadores com convecção forçada. 5/21

7 Evaporadores Quanto maior o T (T c T o ) maior será a desumidificação (umidade relativa menor); Para obtermos umidades relativas altas dentro da câmara precisamos de um T pequeno; Tamanho maior do evaporador e maior custo. Temperaturas de evaporação abaixo de zero provocam o congelamento da umidade no evaporador. Em geral são programadas paradas da máquina para degelo; Os dois principais tipos de evaporadores são: Degelo natural e Degelo artificial (geralmente com resistência elétrica ou gás quente). 6/21

8 Evaporadores 7/21

9 Unidade Condensadora 8/21

10 Unidade Condensadora A unidade condensadora compreende o conjunto compressor-condensador; O desempenho do compressor e do condensador são afetados pela temperatura de evaporação e pela temperatura de condensação; Para o caso dos condensadores resfriados a ar, a capacidade da unidade condensadora é função direta da temperatura de bulbo seco do ar ambiente; Assim teremos que definir os seguintes parâmetros para selecionarmos a unidade condensadora mais adequada: 8/21

11 Unidade Condensadora 9/21

12 Unidade Condensadora Pode-se utilizar o compressor e condesador separados fisicamente, devendo-se dimensionar cada um desses componentes separadamente; A seleção do compressor é feita pela capacidade frigorífica requerida e temperatura de evaporação; Quando selecionamos o condensador separado do compressor devemos considerar a capacidade do condensador como igual a carga térmica calculada mais o trabalho do compressor. Q c = Q o + Ẇ c (1) 10/21

13 Unidade Condensadora 11/21

14 Válvula de Expansão 12/21

15 Válvula de Expansão A válvula de expansão mais utilizada em câmaras frigoríficas é a válvula de expansão termostática; A seleção da válvula é função da capacidade requerida (carga térmica) e da temperatura de evaporação e de condensação em que deverá operar, além do tipo de refrigerante utilizado no sistema; O tipo de equalização (interna ou externa) deverá ser definido em função do evaporador selecionado. 12/21

16 Válvula de Expansão A válvula de expansão com equalização externa deverá ser utilizada quando a perda de carga no evaporador for significativa; Neste caso a temperatura (T o ) na saída do evaporador por conta da queda de pressão é menor do que a temperatura de evaporação após a saída do orifício da válvula (T o ); A válvula equalizada externamente compensa a queda de pressão através do evaporador. Uma válvula excessivamente grande pode inundar o evaporador, com risco de golpe de ĺıquido para o compressor; Uma válvula de capacidade menor do que a capacidade do sistema, reduz a capacidade de refrigeração. 13/21

17 Válvula de Expansão 14/21

18 Exemplos 15/21

19 Exemplos Exemplo 1 - Dimensionar os componentes para uma camarâmra com as seguintes características. Temperatura externa: 35 C; Temperatura interna: 18 C; Umidade relativa: 60%; Dimensões internas: larg. 3m; comp. 4m; alt. 2,5m; Material da câmara: painel pré-fabricado; Isolamento: painéis de EPS (isopor) 200mm; Produto: peixe já congelado; Movimentação Diária: kg/dia; Ocupação Total: kg; Presença de motor ou fonte de calor: sim (motor do evaporador); Temperatura de entrada do produto: 8 C; Número de pessoas: 2 permanecendo 3 horas/dia; Degelo: Elétrico. 15/21

20 Exemplos A caraga térmica calculada anteriormente, Q e = 3, 11kw = 2675kcal/h A capacidade frigorífica do sistema de refrigeração deve ser igual ou superior a à carga térmica calculada; 16/21

21 Exemplos Primeiramente define-se uma temperatura de evaporação; Essa definição é feita através da umidade relativa requerida na camâra, que vai depender do alimento armazenado; T = 6 C; Te = 24 C. A capacidade frigorífica (Q e ) e a temperatura de evaporação (T e ) são os dados principais necessários para escolher os componentes em catálogos de fabricantes; 17/21

22 Exemplos Evaporador 18/21

23 Exemplos Unidade Condesadora 19/21

24 Exemplos Válvula de Expansão Equalização interna - usa pressão de entrada do evaporador para criar a pressão de atuação na válvula; Equalização externa - usa a pressão de saída do evaporador, de forma a compensar a queda de pressão através do evaporador. Se uma válvula de equalização interna é usada em um sistema com uma grande queda de pressão através do evaporador, a pressão abaixo do diafragma será maior, fazendo com que a válvula entre em uma posição mais limitada de abertura e resultando em um maior superaquecimento do que o desejado. 20/21

25 Exemplos Válvula de Expansão 21/21