Sistemas de refrigeracao industrial

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Sistema de Refrigeração Industrial
Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e Materiais
Campus Morro do Cruzeiro
Ouro Preto-Minas Gerais-Brazil
Refrigeração industrial
A refrigeração industrial apresenta uma série de similaridades com o condicionamento de ar, mas também se distingue por diversos aspectos como componentes, procedimentos de projetos e mercadológicos. Ela pode ser caracterizada pela faixa de temperatura de operação, no limite inferior as temperaturas podem atingir valores entre -60°C a -70°C e 15°C no limite superior. 
O histórico da refrigeração
Era crença geral que o gelo produzido pelo homem era prejudicial à saúde humana. Utilizava apenas o gelo natural em camaras como a figura representa 
Condensador de Liebig ou Condensador Simples
O condensador de Liebig ou condensador simples é um instrumento laboratorial constituído por um tubo de vidro de forma cilíndrica no interior do qual se encontra outro tubo de vidro de menor diâmetro. Este condensador deve o seu nome ao químico alemão Justus von Liebig (1803-1873), que foi o primeiro a introduzir, na formação universitária dos químicos, o trabalho prático de laboratório.
Os condensadores são instrumentos que têm aplicação exclusiva na destilação e têm como função condensar (passagem do estado gasoso ao estado líquido) os vapores obtidos na destilação.
Tal como o condensador de serpentina, o condensador de Liebig também possui dois tubos de vidro laterais: um para a entrada de água fria e outro para a saída de água (sai quente).
O mecanismo de funcionamento é semelhante ao do condensador de serpentina com a exceção de que a serpentina é substituída por um tubo cilíndrico.
Os condensadores de Liebig são mais utilizados em destilações em que o líquido entra em ebulição muito rapidamente e produz grandes quantidades de vapor, não havendo necessidade de percorrer a serpentina para condensar (percorre o tubo cilíndrico reto).
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Ciclo Teórico
Ciclo Real
Coeficiente de Eficácia
CONHECENDO OS COMPONENTES
Compressores
Compressor centrifugo 
Compressor de palhetas 
Compressor de parafuso 
Compressor alternativo 
Esse é o modelo mais usado, por isso vamos abordar sobre ele.
 
Vazão mássica
Eficiência Volumétrica
 
Condensador
Condensadores são os elementos do sistema de refrigeração que têm a função de transformar o gás quente, que é descarregado do compressor a alta pressão, em líquido. Para isso, rejeita o calor contido no fluido refrigerante para alguma fonte de resfriamento.
Evaporador
O evaporador é um dos componentes principais de um sistema de refrigeração, e tem a finalidade de extrair calor do meio a ser resfriado, isto é, extrair calor do ar, água ou outras substâncias.
Valvúlas de expansão
São usadas para regular o fluxo do refrigerante a fim de garantir que ele evapore totalmente na serpentina, para garantir a redução da pressão do sistema e a pulverização do refrigerante.
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Sistema de Compressão Mecânico de Vapor (CMV)
Pode-se entender a lógica de funcionamento dos principais sistemas de refrigeração atuais estudando o funcionamento de um refrigerador doméstico comum, também conhecido como sistema de compressão mecânica de vapor .
Sistema de Refrigeração por Absorção
O funcionamento da refrigeração por absorção se baseia no fato de que os vapores de alguns fluidos refrigerantes conhecidos são absorvidos por certos líquidos ou soluções salinas. Se esta solução formada (vapor de refrigerante mais líquido absorvente) é aquecida verifica-se uma separação entre o líquido e o vapor, onde o vapor pode ser condensado e aproveitado para produção de frio, como nas instalações de compressão a vapor. 
Resfriadores de Líquido – Chiller
Estes equipamentos conhecidos como Unidade de água gelada ou Chillers, tem o mesmo principio de funcionamento dos sistemas CMV, porém utilizam outro liquido como fluido de trabalho, o mais utilizado é a água. Esta água, devidamente resfriada é utilizada para as mais diversas aplicações.
Bombas de calor
Atendem complexos frigoríficos, estocagem de carnes, frutas, pescados, sucos, bebidas, alimentos embalados e produtos industriais
Sistemas de Refrigeração em Amônia (NH3).
Sistemas de Multi-Pressão
Dois estágios de compressão de vapor
Liquido – amônia
Reduz a diferença de pressão em que trabalha o compressor. Pode-se dizer que, para uma mesma pressão de evaporação, os sistemas multi-pressão requerem menor capacidade (deslocamento volumétrico) do compressor.
Geralmente usado em matadouros, frigoríficos, laticínios.
Sistemas de Multi-Pressão
Centrais de refrigeração
Na indústria são utilizadas centrais de refrigerações, também conhecidas como Rack’s, onde são acomodados os dispositivos de refrigeração, e sendo distribuido os fluidos refrigerantes através de tubulações.
Fluido Refrigerante
Fluido frigorífico, fluído refrigerante ou, simplesmente, refrigerante é uma substância empregada como veículo térmico na realização dos ciclos de refrigeração. Inicialmente, utilizaram-se, como refrigerantes substâncias como NH3, CO2, SO2 e CH3Cl. Mais tarde, com a finalidade de atingir temperaturas em torno de -75ºC utilizaram-se substâncias com N2O, C2H6 e, mesmo, o propano. Com o desenvolvimento de novos equipamentos pelas indústrias frigoríficas, cresceu por necessidade de novos refrigerantes.
Tipos de fluidos refrigerantes
CFC - São moléculas formadas pelos elementos cloro, flúor e carbono. (Exemplos: R-11, R-12, R-502, etc.).
 Utilização: ar condicionado automotivo, refrigeração comercial, refrigeração doméstica (refrigeradores e freezers) etc.
 HCFC - Alguns átomos de cloro são substituídos por hidrogênio (Exemplos: R-22, R-141b, etc.).
 Utilização: ar condicionado de janela, câmaras frigoríficas, etc.
HFC - Todos os átomos de cloro são substituídos por hidrogênio (Ex: R-134a, R-404A, R-407C, etc.).
 Utilização: ar condicionado automotivo, refrigeração comercial, refrigeração doméstica (refrigeradores e freezers), etc.
Refrigeração na manufatura
Serviços de montagem eletromecânica do Sistema de Resfriamento Acelerado (CLC) de Chapas Grossas, na área de Laminação a Quente. Único equipamento no Brasil atendendo ao mercado de Plataforma Offshore, Naval e Tubos de grande diâmetro.
Refrigeração na construção civil
Redução das tensões térmicas, através da diminuição do calor de hidratação nas primeiras horas. 
Evita fissuras, mantém por mais tempo a trabalhabilidade e gera uma melhor evolução da resistência à compressão.
Referencias bibliograficas
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Silvares, O. M., 1999, Modelagem Matemática e Simulação Numérica e Experimental de Sistemas e Componentes de Refrigeração. Trabalho apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para o Concurso de Livre Docência.