projetos_para_refrigeracao_e_climatizacao

Prévia do material em texto

Brasília-DF. 
Projetos Para refrigeração 
e Climatização
Elaboração
Paulo Fernando F. Maciel
Edson Alves Sousa
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6
INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8
UNIDADE I
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR ................................................................ 11
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR ..................... 11
CAPÍTULO 2
APLICAÇÃO ........................................................................................................................... 17
CAPÍTULO 3
PRINCIPAIS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR ................................. 22
UNIDADE II
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO .............................................. 38
CAPÍTULO 1
COMPRESSORES .................................................................................................................... 38
CAPÍTULO 2
CONDENSADORES ................................................................................................................. 46
CAPÍTULO 3
EVAPORADORES .................................................................................................................... 51
UNIDADE III
SISTEMAS AUXILIARES ........................................................................................................................... 56
CAPÍTULO 1
SISTEMAS DE CONTROLE ........................................................................................................ 56
CAPÍTULO 2
FLUIDOS REFRIGERANTES ........................................................................................................ 63
CAPÍTULO 3
DEMAIS SISTEMAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS .................................................................. 72
UNIDADE IV
PROJETO DE CÂMARAS FRIAS .............................................................................................................. 86
CAPÍTULO 1
CÁLCULO DA CARGA TÉRMICA DE REFRIGERAÇÃO ............................................................... 86
CAPÍTULO 2
SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS ................................................................................................. 96
UNIDADE V
PROJETO DE UM SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO E AR CONDICIONADO .................................................. 103
CAPÍTULO 1
CÁLCULO DAS CARGAS TÉRMICAS DE CLIMATIZAÇÃO ......................................................... 103
CAPÍTULO 2
SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS ............................................................................................... 112
UNIDADE VI
MANUTENÇÃO, NORMAS E LEGISLAÇÃO ........................................................................................... 118
CAPÍTULO 1
NORMAS E LEGISLAÇÃO ...................................................................................................... 118
CAPÍTULO 2
MANUTENÇÃO ..................................................................................................................... 122
REFERÊNCIAS ................................................................................................................................ 130
5
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se 
entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. 
Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela 
interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da 
Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade 
dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos 
específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém 
ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a 
evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo 
a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na 
profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
6
Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em 
capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos 
básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar 
sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para 
aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.
A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos 
Cadernos de Estudos e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
7
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
8
Introdução
O advento da refrigeração mecânica e, logo em seguida, do ar condicionado 
representou um importante avanço para a humanidade. A possibilidade de 
armazenar e redistribuir alimentos e a capacidade de viver e trabalhar em climas 
adversos trouxeram novas perspectivas para o homem. 
A refrigeração e a climatização estão presentes em praticamente todas as áreas, 
e podemos citar a aplicação residencial, o condicionamento de ar residencial, 
comercial e automotivo, a aplicação no setor de transporte e a refrigeração e 
climatização industrial. 
A capacidade dos refrigeradores domésticos é muito ampla, com faixas de 
temperaturas de -8°C até 7°C. As aplicações industriais são ainda mais 
diversificadas e envolvem temperaturas de resfriamento e congelamento que 
vão desde 0°C até -150°C, como é o caso da criogenia. No caso de aplicações 
para conforto térmico, as faixas de aplicação são muito diversas. 
Esta apostila descreverá os ciclos de refrigeração e suas variações, indicará as 
principais fontes de carga térmica em um projeto de refrigeração e climatização, 
possibilitando que o profissional tenha a autonomia de projetar um sistema de 
refrigeração e ar condicionado seguindo as normas técnicas vigentes. 
Este material também permitirá ao profissional determinar as condições 
ótimas de projeto e como seu rendimento energético é afetado, permitindo-o 
que possa otimizá-lo. A unidade VI também traz um apanhado das principais 
normas e um procedimento para manutenção dossistemas de refrigeração e 
condicionamento de ar. 
Objetivos
O objetivo geral desta apostila é possibilitar que o nosso aluno tenha um 
aprendizado global e ativo do conteúdo específico de projetos de refrigeração 
e condicionamento de ar. Este material traz um bom escopo sobre projeto 
e manutenção desses sistemas e várias informações pertinentes à área de 
refrigeração e condicionamento de ar. 
9
São objetivos específicos desta apostila: 
 » Fornecer ao aluno conhecimento avançado sobre os processos de 
refrigeração e climatização. 
 » Capacitar o estudante, colaborando para que desenvolva sua 
capacidade crítica e percepção sobre o assunto. 
 » Sistematizar o conhecimento sobre RAC (Refrigeração e Ar 
Condicionado).
 » Projetar e especificar componentes e sistemas de refrigeração e 
climatização.
10
11
UNIDADE I
SISTEMAS DE 
REFRIGERAÇÃO E 
CONDICIONAMENTO 
DE AR
CAPÍTULO 1
Introdução aos sistemas de 
refrigeração e condicionamento de ar
História da refrigeração
A primeira e mais comum forma utilizada para remover calor foi o gelo e a neve. 
Os primeiros a aprenderem que o gelo tornava as bebidas mais frias e saborosas 
foram os chineses (DRUZIAN, et al., 2014). 
Os gregos e romanos usavam escravos para apanharem neve no topo das 
montanhas e posteriormente armazená-la em buracos na terra para ser utilizada 
na confecção de guloseimas congeladas (DRUZIAN, et al., 2014).
Francis Bacon, em 1626, pensou no resfriamento como meio para conservar 
alimentos. Seu experimento foi enterrar uma galinha na neve e concluir se isso a 
preservava. Esse experimento acabou levando o cientista a morrer por conta do frio 
(MATOS, 2015).
Em 1683, com o surgimento do microscópio, foi possível aprofundar o estudo 
de bactérias, enzimas e fungos. Pesquisadores notaram que as bactérias se 
multiplicam com o calor e hibernavam com temperaturas de 10º C ou menores. 
Assim, foi constatado que a comida poderia ser conservada através do uso da 
refrigeração (MATOS, 2015).
O primeiro equipamento de refrigeração que operava de maneira cíclica foi 
projetado pelo Engenheiro Mecânico Jacob Perkins, em 1834 na Inglaterra. 
Perkins foi o inventor do gelo artificial (STROBEL, 2013).
12
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
Não houve interesse pelo invento de Perkins, não existindo sequer registro 
de menções a ele na literatura da época. Seu invento permaneceu esquecido 
por aproximadamente 50 anos (Perkins faleceu em 1849) até que Bramwell 
descreveu o invento em um artigo para o “Journal of the Royal Society of Arts” 
(STROBEL, 2013).
Figura 1. Equipamento de Refrigeração de Jacob Perkins.
 
 
Bomba 
manual 
Tanque de água 
 
 Evaporador 
 
 
 
 
Fonte: Adaptado de https://jesuegraciliano.files.wordpress.com/2018/05/perkins-equipamento.jpg.
James Harrison, escocês, nascido em 1815, foi o responsável por criar o primeiro 
equipamento de refrigeração por compressão mecânica. No ano de 1857, a 
pedido de uma cervejaria, ele projetou um equipamento de refrigeração usando 
o princípio da compressão de vapor. Não se sabe se Harrison conhecia ou não o 
trabalho de Perkins (STROBEL, 2013; DRUZIAN et al., 2014).
O primeiro refrigerador brasileiro foi construído no ano de 1947, na cidade 
de Brusque-SC. De 1947 a 1950, Guilherme Holderegger e Rudolf Stutzer 
fabricaram 31 aparelhos movidos a querosene. Em seguida, o comerciante 
Wittich Freitag da cidade de Joinville-SC entra na história e os convence a 
montarem uma fábrica, surgindo, assim, em 15 de julho de 1950, a CONSUL, 
primeira fábrica e referência até os dias atuais em refrigeradores no Brasil. 
Saiba um pouco mais sobre essa história fascinante nos links a seguir: 
 » https://www.consul.com.br/sobreaconsul/.
 » https://ndmais.com.br/especiais/memoria-primeira-geladeira-
fabricada-no-brasil-surgiu-em-fabrica-de-anzois-de-brusque/.
https://jesuegraciliano.files.wordpress.com/2018/05/perkins-equipamento.jpg
https://www.consul.com.br/sobreaconsul/
https://ndmais.com.br/especiais/memoria-primeira-geladeira-fabricada-no-brasil-surgiu-em-fabrica-de-anzois-de-brusque/
https://ndmais.com.br/especiais/memoria-primeira-geladeira-fabricada-no-brasil-surgiu-em-fabrica-de-anzois-de-brusque/
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SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Figura 2. Máquina de refrigeração de James Harrison.
Fonte: http://www.centroargo.com.br/extraimg/images/Maqgelo.jpg.
Surgiu na Alemanha, em 1855, um mecanismo de produção de gelo artificial 
baseado no princípio da absorção. Com o passar dos anos, a fabricação de gelo 
artificial foi evoluindo. Melhoras significativas nos processos de produção 
foram surgindo, com maior eficiência e melhoria nas condições de trabalho 
(MARTINELLI, 2008).
Porém, no início, a produção de gelo artificial sofreu muita resistência e, apesar da 
melhoria nos processos produtivos, o consumo não cresceu na mesma proporção. 
Tudo isso devido ao medo do público consumidor perante o gelo artificial. Esse 
temor advinha de uma crença de que ele era prejudicial à saúde. Mesmo diante 
das vantagens, essa crença tinha muita força (MARTINELLI, 2008).
Tal crença não tinha sentido algum, mas impactava diretamente a expansão do 
setor haja vista que o consumo era baixo. O mito caiu de forma compulsória 
por conta de um inverno fraco que ocorreu em 1890 nos Estados Unidos. Com 
o inverno fraco, a disponibilidade de gelo natural foi bem inferior na época, não 
atendendo a demanda. Com pouco gelo natural à disposição, a população se viu 
obrigada a usar o gelo artificial (MARTINELLI, 2008). 
Com o tempo viu que, apesar da crença, o gelo artificial era de melhor qualidade 
que o natural. No gelo artificial a água era mais pura e, como sua produção não 
dependia de fatores climáticos, ele poderia ser fabricado à vontade de acordo 
com a demanda solicitada pelo público consumidor (MARTINELLI, 2008).
Assim, a demanda cresceu exponencialmente e várias fabricas de gelo artificial 
foram sendo criadas por todo país. Porém um novo problema surgiu, a fabricação 
continuava a ter de ser feita em usinas de gelo, não sendo possível a produção na 
casa dos consumidores (MARTINELLI, 2008).
http://www.centroargo.com.br/extraimg/images/Maqgelo.jpg
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UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
As primeiras geladeiras eram um recipiente isolado por meio de placas de cortiça, 
dentro do qual eram colocadas pedras de gelo e os alimentos a conservar. A fusão 
do gelo absorvia parte do calor dos alimentos e reduzia, de forma considerável, a 
temperatura no interior da geladeira (MARTINELLI, 2008).
O geleiro era figura típica na época, com sua carroça isolada entregava nas casas 
dos consumidores, as pedras de gelo que deviam ser colocadas nas primeiras 
geladeiras (MARTINELLI, 2008).
A descoberta da eletricidade por Thomas Edson propiciou que, em 1918, surgisse a 
primeira geladeira movida à eletricidade. Em 1928, com o surgimento dos gases 
refrigerantes fluorados, desenvolvidos por Sr. Thomas Midgely a produção e 
comercialização de geladeiras foi acelerada (MARTINELLI, 2008).
Figura 3. Exemplo da primeira geração de refrigeradores.
Fonte: Adaptado de https://secure.img1-ag.wfcdn.com/im/07854109/resize-w750%5Ecompr-r85/1543/15434873/default_
name.jpg.
História do condicionamento de ar
O primeiro equipamento de ar condicionado foi criado e patenteado em 1897, 
por Joseph McCreaty. O equipamento foi denominado “lavador de ar” e era um 
sistema de resfriamento baseado no borrifamento de água. Willys Haviland 
Carrier, o fundador da famosa marca de ar condicionados e sistemas de 
refrigeração Carrier, em 1906 criou um processo mecânico para condicionar o ar 
(SOARES, 2003).
https://secure.img1-ag.wfcdn.com/im/07854109/resize-w750%5Ecompr-r85/1543/15434873/default_name.jpg
https://secure.img1-ag.wfcdn.com/im/07854109/resize-w750%5Ecompr-r85/1543/15434873/default_name.jpg
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SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Carrier criou o produto pensandoem um problema que uma empresa de 
impressão nova-iorquina estava enfrentando. Durante os meses quentes 
do verão, a umidade do ar era absorvida pelo papel que se dilatava 
fazendo com que as cores impressas em dias úmidos não se alinhassem, 
imprimindo imagens borradas e obscuras. 
Carrier projetou um sistema que poderia retirar a umidade da fábrica 
através do resfriamento do ar. Para isso, ele desenhou uma máquina que 
fazia circular o ar por dutos resfriados artificialmente, criando o primeiro 
exemplo de condicionamento de ar por um processo mecânico (SOARES, 
2003). 
Saiba um pouco mais sobre a história de Willys Haviland Carrier no link a 
seguir: https://www.carrier.com/truck-trailer/pt/br/sobre-a-carrier/willis-
carrier/.
A indústria têxtil foi o primeiro grande mercado para o condicionador de ar, 
seguido pelas indústrias de papel, produtos farmacêuticos, tabaco, além de 
estabelecimentos comerciais. 
A primeira aplicação residencial foi em uma mansão de Minneapolis, em 1914. 
Carrier desenhou um equipamento especial para residências, maior e mais simples 
do que os condicionadores de hoje em dia (SOARES, 2003).
No mesmo ano, Carrier instalou o primeiro ar condicionado hospitalar em 
Pittsburgh. O sistema introduzia umidade extraem um berçário de partos 
prematuros, ajudando a reduzir a mortalidade causada pela desidratação 
(SOARES, 2003).
A circulação de ar em alta velocidade, criada em 1939, economizava mais espaço 
do que os sistemas utilizados na época. Isso levou a uma produção em massa dos 
modelos de ar condicionado a partir dos anos 50 (SOARES, 2003). 
Willis Carrier faleceu em 1950. Em 1952, a sua empresa desenvolveu a primeira 
produção em série de unidades centrais de condicionadores de ar para 
residências. O estoque esgotou em 15 dias (SOARES, 2003).
O uso do ar-condicionado em automóveis, que hoje é bem comum, está completando 
70 anos. O primeiro carro a oferecer o equipamento como opcional foi o Packard 
1939, fabricado nos Estados Unidos. 
https://www.carrier.com/truck-trailer/pt/br/sobre-a-carrier/willis-carrier/
https://www.carrier.com/truck-trailer/pt/br/sobre-a-carrier/willis-carrier/
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UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
O sistema não era muito prático e ocupava todo o porta-malas do veículo, além de 
não possuir controle de temperatura. Além disso, o sistema custava cerca de 25% 
do preço do veículo, o que inviabilizava a sua expansão (SOARES, 2003).
Os materiais abaixo são de acesso livre na internet. A apostila do professor 
Luiz Martinelli traz um resumo da história da refrigeração, além de toda a 
terminologia empregada na área. Bons estudos!
file:///C:/Users/Paulo/Downloads/42988022-Introducao-as-Maquinas-Termicas-
Refrigeracao.pdf.
file:///C:\Users\Paulo\Downloads\42988022-Introducao-as-Maquinas-Termicas-Refrigeracao.pdf
file:///C:\Users\Paulo\Downloads\42988022-Introducao-as-Maquinas-Termicas-Refrigeracao.pdf
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CAPÍTULO 2
Aplicação
Refrigeração doméstica
A refrigeração doméstica engloba os refrigeradores domésticos, congeladores, 
cervejeiras, filtros para água e freezers. Em geral são equipamentos de baixa 
potência (0,05 a 0,5hp) e muitos modelos são também utilizados na refrigeração 
comercial, já que não há uma divisão formal. São de tamanho reduzido e 
geralmente do tipo hermeticamente fechado. 
Apesar da baixa potência, a refrigeração doméstica representa uma das principais 
partes da indústria de refrigeração, devido ao grande número de unidades 
produzidas todos os anos. Nos dias atuais, praticamente todas as residências 
contam com uma geladeira. Trata-se de um mercado muito importante no Brasil 
com várias empresas instaladas. 
Figura 4. Aplicação doméstica.
Fonte: https://climatizacaolumertz.files.wordpress.com/2017/06/geladeira.jpg?w=720.
Refrigeração comercial
A refrigeração comercial é utilizada em bares, açougues, supermercados, lojas 
de conveniência, restaurantes, hotéis e locais de armazenamento, exposição e 
distribuição de mercadorias que necessitam de um ambiente refrigerado.
https://climatizacaolumertz.files.wordpress.com/2017/06/geladeira.jpg?w=720
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UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
Figura 5. Aplicação comercial.
Fonte:http://www.tecnocp.com.br/resources/refrigeracao-comercial-em-sp.jpg.
Refrigeração industrial
A refrigeração industrial e a refrigeração comercial são muitas vezes confundidas. 
Não há uma divisão clara entre as duas áreas. Em síntese, a diferença básica 
está no porte, sendo as aplicações industriais maiores que as comerciais. Outra 
característica é que a refrigeração industrial necessita de um funcionário 
responsável. 
Figura 6. Sistema de refrigeração industrial.
Fonte: https://www.refringer.com.br/images/refrigeracao-industrial-01.jpg.
http://www.tecnocp.com.br/resources/refrigeracao-comercial-em-sp.jpg
https://www.refringer.com.br/images/refrigeracao-industrial-01.jpg
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SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Refrigeração para transporte 
Esta área envolve o transporte de cargas refrigeradas por navios, caminhões 
frigoríficos, vagões ferroviários, containers refrigerados e até mesmo aviões. Trata-se 
de uma aplicação de suma importância atualmente. 
Imagine, por exemplo, alimentar toda a população de grandes metrópoles como 
Tóquio, Japão ou São Paulo sem a refrigeração para transporte? Tais cidades 
não têm condições de produzir toda a quantidade de alimentos que consome. O 
abastecimento é realizado por meio do transporte de alimentos resfriados e/ou 
congelados. Dependemos diariamente da refrigeração para transporte. 
Neste setor podemos destacar a refrigeração marítima, que são embarcações de 
transporte de carga perecível e os navios de armazenamento de cargas refrigeradas, 
que são responsáveis por transportar boa parte do PIB do Brasil (FERRAZ, 2008).
Figura 7. Sistema de refrigeração para transportes.
Fonte: https://static.iclaz.com.br/foto/400/72254/imagem3_6416/refrigeracao-para-transportes-ar-condicionado-para-
maquinas.jpg.
Climatização e condicionamento de ar
O condicionamento de ar pode ser dividido em duas categorias, conforto e 
industrial. O primeiro visa pessoas, já o segundo tem por objetivo satisfazer 
condições de processo nos diversos ambientes industriais. A aplicação do 
condicionamento de ar pode ser encontrada em indústrias como:
 » Indústria de impressão, em que se necessita de um rígido controle da 
umidade adequada para fixação das cores.
https://static.iclaz.com.br/foto/400/72254/imagem3_6416/refrigeracao-para-transportes-ar-condicionado-para-maquinas.jpg
https://static.iclaz.com.br/foto/400/72254/imagem3_6416/refrigeracao-para-transportes-ar-condicionado-para-maquinas.jpg
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UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
 » Indústria têxtil, em que é importante reduzir a eletricidade estática e 
limitar o rompimento de fibras.
 » Indústria de material fotográfico, em que o material virgem se 
deteriora rapidamente, se exposto à alta temperatura e umidade. 
Figura 8. Ar-condicionado do tipo Split para aplicação residencial.
Fonte:https://consul.vteximg.com.br/arquivos/ids/189288-1000-1000/Consul_Ar_Split_CBN12CB_Imagem_Produzida_Maxi_
Economia_1.jpg?v=636788325198030000.
Refrigeração para baixas temperaturas 
Na refrigeração para baixas temperaturas, pode-se destacar a criogenia. 
A criogenia é o conjunto de técnicas destinadas à obtenção e utilização de 
baixíssimas temperaturas. Gases liquefeitos, cujas temperaturas de liquefação 
são muito baixas, são um exemplo.
A refrigeração a baixas temperaturas também é utilizada na medicina e demais 
aplicações clínicas. Na metalurgia, ela é usada na construção de materiais para 
produção, armazenagem e transporte de produtos liquefeitos do ar (oxigênio, 
nitrogênio). 
“Existem 350 corpos congelados para serem ressuscitados no futuro”. Leia 
sobre esse assunto bizarro na matéria abaixo e tente entender essa utopia.
https://saude.abril.com.br/blog/tunel-do-tempo/existem-350-corpos-congelados-para-serem-ressuscitados-no-futuro/.
https://consul.vteximg.com.br/arquivos/ids/189288-1000-1000/Consul_Ar_Split_CBN12CB_Imagem_Produzida_Maxi_Economia_1.jpg?v=636788325198030000
https://consul.vteximg.com.br/arquivos/ids/189288-1000-1000/Consul_Ar_Split_CBN12CB_Imagem_Produzida_Maxi_Economia_1.jpg?v=636788325198030000
https://saude.abril.com.br/blog/tunel-do-tempo/existem-350-corpos-congelados-para-serem-ressuscitados-no-futuro/
https://saude.abril.com.br/blog/tunel-do-tempo/existem-350-corpos-congelados-para-serem-ressuscitados-no-futuro/
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SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Os links abaixo te levarão a conhecer um pouco mais sobre a criogenia, ramo 
importante da físico-química. 
https://www.webarcondicionado.com.br/para-que-serve-os-sistemas-de-
refrigeracao-de-criogenio.
https://www.youtube.com/watch?v=_sQFxFHlTQY.
Figura 9. Refrigeração para baixas temperaturas: criogenia.
Fonte:https://static.webarcondicionado.com.br/blog/uploads/2015/06/568901-300x196.jpg.
https://www.webarcondicionado.com.br/para-que-serve-os-sistemas-de-refrigeracao-de-criogenio
https://www.webarcondicionado.com.br/para-que-serve-os-sistemas-de-refrigeracao-de-criogenio
https://www.youtube.com/watch?v=_sQFxFHlTQY
22
CAPÍTULO 3
Principais sistemas de refrigeração e 
condicionamento de ar
Principais sistemas de refrigeração 
O funcionamento básico dos sistemas de refrigeração pode ser compreendido 
através do entendimento do funcionamento de um refrigerador doméstico. 
Os sistemas funcionam a partir da aplicação dos conceitos de calor e trabalho, 
utilizando uma determinada vazão de fluido refrigerante no transporte do calor 
(VILAIN, 2015).
O fluido refrigerante, no seu estado líquido vapor, entra no evaporador à baixa 
pressão e retira calor do ambiente a refrigerar enquanto passa para o estado de 
vapor. O vapor é sugado pelo compressor, onde é comprimido passando para o 
estado de vapor superaquecido. Logo após, o vapor superaquecido desloca-se para 
o condensador, que tem a função deliberar o calor para o meio externo (MORAN; 
SHAPIRO 2014; VILAIN, 2015).
O fluido ao ser condensado passa do estado de vapor superaquecido para líquido 
comprimido, em seguida sofre um processo de estrangulamento (isoentálpico) 
através de um dispositivo de expansão onde sua pressão é reduzida e novamente 
entra no evaporador (MORAN; SHAPIRO, 2014; VILAIN, 2015).
Grandes sistemas de refrigeração como câmaras frigoríficas operam de maneira 
parecida. Porém, sistemas de grande porte como compressores, evaporadores, 
condensadores e dispositivos de expansão são maiores e em maior número, além 
de apresentarem maior grau de automação (VILAIN, 2015).
Os sistemas de refrigeração mais aplicados são os sistemas de compressão a 
vapor, sistema de absorção e termoelétrico. Na disciplina Termodinâmica para 
Refrigeração foram apresentados os principais ciclos. De forma a facilitar seus 
estudos, faremos uma breve revisão desses ciclos. 
O ciclo de Carnot para refrigeração
Antes de entrarmos no ciclo de compressão a vapor propriamente dito, precisamos 
falar sobre o ciclo de refrigeração de Carnot. Trata-se de um ciclo teórico, mas 
23
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
importante na compreensão dos ciclos de refrigeração, principalmente no que 
tange ao entendimento de coeficiente de performance e eficiência. 
O ciclo de refrigeração de Carnot, conforme mostrado, é obtido pela inversão do 
ciclo de potência a vapor de Carnot. Ele é composto pelo condensador, compressor, 
evaporador e turbina. A Figura 10 representa o diagrama esquemático do ciclo de 
refrigeração de Carnot, o qual possui indicação de quatros estados diferentes. 
O primeiro estado indica o estágio após o condensador e antes do compressor; 
o estado 2 representa o estágio após compressão do fluido e antecede a troca de 
calor no evaporador. 
O estado 3 representa o ponto entre o evaporador e turbina; no ponto 4, temos o 
fluido após a expansão.
Figura 10. Ciclo de refrigeração de Carnot.
 
 
Região quente 
Região fria 
𝑄𝑄𝑒𝑒 
𝑄𝑄𝑠𝑠 
Turbina Compressor 
1 
2 3 
4 
Condensador 
Evaporador 
𝑊𝑊𝐶𝐶 𝑊𝑊𝑇𝑇 
Fonte: Adaptado de Moran e Shapiro (2014).
As trocas de calor envolvidas são somente as indicadas no ciclo, não existe atrito e 
todos os processos são internamente reversíveis (ideais). Os processos 1-2 e 3-4 
são isentrópicos (adiabáticos). Os processos do ciclo de refrigeração de Carnot são 
indicados na sequência abaixo:
 » 1-2- Compressão adiabática.
 » 2-3- Liberação isotérmica de calor.
24
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
 » 3-4 - Expansão adiabática.
 » 4-1 - Admissão isotérmica de calor.
Por meio da análise da Figura 10, podemos extrair os dois corolários de Carnot 
para a segunda Lei da termodinâmica. 
1o - Não há ciclo de refrigeração com coeficiente de eficácia (COP) mais alto do 
que um ciclo de Carnot operando entre os mesmos reservatórios térmicos. 
2o-Todos os ciclos reversíveis que trabalham entre as mesmas temperaturas 
apresentam o mesmo COP.
O COP, do ciclo de Carnot, é uma função das temperaturas absolutas do espaço 
refrigerado (evaporação), Te e a atmosfera (condensação), Tc.
=


in
R
c
Q
COP
W
Para processos reversíveis: dQ = T.dS, onde:
( ) ( )
.
. .
∆
= = = =
− ∆ − ∆ −
â
 
 
in in e e
c out in c e c e
Q Q T S T
W Q Q T S T S T T
Então, para um ciclo de refrigeração por compressão a vapor, podemos concluir 
que uma temperatura de evaporação tão alta quanto possível e uma temperatura 
de condensação, Tc, tão baixa quanto possível colaboram para uma otimização do 
COP e consequente melhoria de desempenho do sistema. 
Para uma bomba de calor, o COP é dado por: 
=


out
BC
c
Q
COP
W
Utilizando a mesma metodologia utilizada para os refrigeradores, temos: 
( ) ( )
.
. .
∆
= = = =
− ∆ − ∆ −
ã
 
 
out out c c
c out in c e c e
Q Q T S T
W Q Q T S T S T T
Sistema de refrigeração de compressão a 
vapor
Sistemas de refrigeração mecânicos empregam vários processos individuais para 
produzir um ciclo de refrigeração contínuo capaz de manter a temperatura de um 
espaço em condições precisas (STROBEL, 2013). 
25
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Os equipamentos básicos de um sistema de refrigeração por compressão a vapor 
são:
 » Evaporador: Trocador de calor que recebe o fluido refrigerante 
líquido a baixa pressão. Ao longo da tubulação do evaporador, 
o líquido vaporiza absorvendo calor do interior da câmara. O 
evaporador deve ser mantido a uma temperatura inferior à da 
câmara para que o fluxo de calor ocorra no sentido da câmara para 
o evaporador. 
 » Compressor: Tem o papel de desenvolver e manter o fluxo do fluido 
através do sistema de refrigeração. O vapor frio flui do evaporador 
para o compressor onde a pressão é elevada. Este processo eleva a 
temperatura de saturação do vapor para um nível que permite o vapor 
condensar a temperaturas ambientes normais.
 » Condensador: Trata-se de um trocador de calor que recebe o vapor 
à alta pressão e temperatura e provoca a sua condensação retirando 
calor dele através de um meio condensante, geralmente água ou ar.
 » Dispositivo de expansão: Trata-se de um dispositivo de 
estrangulamento que tem por função reduzir a pressão do líquido 
na entrada do evaporador.
Os tubos e dutos responsáveis pelo transporte do fluido refrigerante entre os 
componentes são de suma importância em um sistema de refrigeração. São eles: 
linha de sucção, linha de líquido e linha de descarga. 
 » Linha de sucção: Tubulação utilizada para transportar o vapor 
frio, ligando o evaporador ao compressor. Na teoria, o refrigerante 
cruza essa tubulação sem trocar calor, porém, na prática, apesar do 
isolamento, o vapor frio que passa pela tubulação da linha de sucção 
absorve calor do espaço externo.
 » Linha de descarga: Tubulação onde o vapor superaquecido e a alta 
pressão fluem do compressor aocondensador. Na teoria, o vapor 
atravessa essa linha sem trocar calor, mas, na prática o vapor elimina 
calor para o meio externo.
 » Linha de líquido: É a tubulação frigorífica utilizada para escoar 
o líquido quente e a alta pressão do reservatório de líquido ao 
dispositivo medidor.
26
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
Quanto maior o sistema, maior o grau de complexidade e a necessidade 
de automação. Com isso, diversos equipamentos e componentes são 
adicionados aos sistemas. Na unidade II traremos mais especificações 
sobre os principais equipamentos de refrigeração e climatização, além de 
outros dispositivos de automação e controle. 
O ciclo de refrigeração por compressão a vapor sem superaquecimento é formado 
por quatro processos fundamentais: expansão, vaporização, compressão e 
condensação como pode ser visto na Figura 11. 
Durante os processos, o fluido refrigerante passa por mudanças em sua pressão, 
temperatura e fase. Os estados característicos do fluido são classificados em 4 
tipos diferentes, estados 1, 2s, 3 e 4. 
Figura 11. Ciclo de compressão a vapor.
 
 
Região quente 
Região fria 
Condensador 
Evaporador 
Compressor 
Válvula de 
expansão 
1 
2s 
3 
4 
𝑄𝑄𝑠𝑠 
𝑊𝑊𝐶𝐶 
𝑄𝑄𝑒𝑒 
Fonte: Adaptado de Moran e Shapiro (2014).
Armazenamento de frio, termoacumulação
Uma instalação de condicionamento de ar ou resfriamento com compressão a 
vapor possui cargas que representam uma grande demanda de energia elétrica 
27
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
em qualquer aplicação, o que, muitas vezes, leva a altos custos com as tarifas 
de energia elétrica. Uma solução viável são as instalações de condicionamento e 
resfriamento que utilizam a tecnologia da termoacumulação. 
A tecnologia da termoacumulação, conhecida também como armazenamento 
de frio, é a produção de água gelada ou gelo durante os períodos fora de pico, 
geralmente no período noturno ou nos fins de semana. O “frio” é armazenado em 
tanques e são utilizados nos horários de ponta. As aplicações de armazenamento 
de frio incluem edifícios comerciais e de escritórios, centros médicos, prédios de 
faculdades e centros comerciais (MORAN; SHAPIRO, 2009). 
O sistema de armazenamento do frio é constituído por uma unidade de refrigeração 
por compressão a vapor, um tanque de produção e armazenamento de gelo, e um 
circuito de refrigeração. 
Operando à noite, quando se necessita de menos energia para seu funcionamento 
em virtude de as temperaturas ambientes serem mais frias e quando as tarifas de 
eletricidade são inferiores, a água da unidade de refrigeração é congelada. 
O gelo é armazenado em um tanque anexo ao sistema e acionado durante o dia. 
A temperatura de circulação do ar na edificação é reduzida à medida que ele 
passa pelas serpentinas carregando o refrigerante que flui a partir do tanque de 
armazenamento de gelo.
Dependendo do clima local, alguma umidade também pode ser removida ou 
adicionada. O armazenamento de frio pode fornecer a climatização adequada 
de acordo com o número de ocupantes ou pelo dimensionamento correto do 
sistema de refrigeração por compressão de vapor ou outro sistema de conforto 
térmico para atender às necessidades. 
Normalmente os sistemas de termoacumulação funcionam através das centrais de 
água gelada que possuem os chillers e estes devem estar bem dimensionados para 
garantir a harmonia do funcionamento de seus equipamentos e atender à aplicação 
eficiente do estabelecimento.
Quando os chillers são instalados, juntamente com um conjunto de bombas, é 
importante estarem bem definidas: a capacidade, a quantidade e a disposição de cada 
um. 
Para definir as questões anteriores, o projetista deve levar em conta o tamanho do 
sistema, que vai estar relacionado diretamente com o tipo de edifício e as cargas 
térmicas, a demanda do sistema, as condições de instalação e mão de obra da região.
28
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
O sistema deve ser projetado analisando a água gelada nos chillers, o sistema de 
bombeamento, o sistema de controle das válvulas e torres de resfriamento. Além 
disso, deve ser feita a previsão da montagem do sistema, se montado em série, 
paralelo ou série contrafluxo e o tipo de bombeamento, se constante ou variável.
Abaixo temos uma série de vídeos sobre sistemas de água gelada. Bons 
estudos!
h t t p s : / / w w w . y o u t u b e . c o m / p l a y l i s t ? l i s t = P L e T E b l q u H U G e _
eadePLVPt6I6q2MPNeEZ.
Ciclos em cascata 
Arranjos para refrigeração em que se utiliza uma combinação de ciclos são 
chamados de ciclos em cascata. O ciclo em cascata é composto por dois ciclos de 
refrigeração por compressão de vapor, denominados de ciclo 1 e ciclo 2. 
O elemento de condensação do ciclo A é combinado com elemento de evaporação 
do ciclo B e, por meio desta combinação, é formado um trocador contracorrente 
de calor para união dos dois ciclos. O arranjo mais comum para o ciclo em 
cascata pode ser visto na Figura 12.
Figura 12. Ciclo de refrigeração por compressão a vapor em cascata.
 
 
 
 
Condensador de 
alta temperatura 
Evaporador de 
baixa temperatura 
Trocador de calor 
intermediário 
Compressor 
̇ 
Válvula de 
expansão 
 
Válvula de 
expansão 
Compressor 
̇ 
Ciclo 1 
Ciclo 2 
Fonte: Adaptado de Moran e Shapiro (2014).
https://www.youtube.com/playlist?list=PLeTEblquHUGe_eadePLVPt6I6q2MPNeEZ
https://www.youtube.com/playlist?list=PLeTEblquHUGe_eadePLVPt6I6q2MPNeEZ
29
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
No trocador de calor intermediário, a energia rejeitada durante a condensação 
do ciclo de baixa temperatura A é usada para evaporar o refrigerante no ciclo 
de alta temperatura. O efeito desejado de refrigeração ocorre no evaporador 
de baixa temperatura, e a rejeição de calor do ciclo como um todo acontece no 
condensador de alta temperatura B (MORAN e SHAPIRO, 2014).
O coeficiente de desempenho é a razão do efeito de refrigeração pela potência 
de acionamento total. A sua fórmula é dada pela equação abaixo (MORAN e 
SHAPIRO, 2014). 
𝛽𝛽 = �̇�𝑄𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑊𝑊𝐶𝐶𝐶𝐶̇ + 𝑊𝑊𝐶𝐶𝐶𝐶̇
 
 
A vazão mássica dos ciclos A e B normalmente são diferentes. No entanto, as vazões 
mássicas são relacionadas pelos balanços de massa e de energia no trocador de 
calor contracorrente de conexão que serve como condensador para o ciclo A e 
evaporador para o ciclo B. Os ciclos em cascata podem empregar três ou mais 
ciclos individuais (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Um aspecto importante do sistema em cascata é que os fluidos refrigerantes 
podem ser selecionados nos dois ou mais estágios, de modo a apresentarem 
pressões vantajosas no evaporador e no condensador nos dois ou mais intervalos 
de temperatura (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Em um sistema de cascata duplo, um refrigerante a ser selecionado para o 
ciclo A deve ter uma relação tal entre a pressão de saturação e temperatura 
que permita a refrigeração em uma temperatura relativamente baixa sem uma 
pressão excessivamente alta no condensador (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Sistema de climatização por absorção
Os sistemas de climatização que operam de acordo com o ciclo de refrigeração 
por absorção apresentam algumas características em comum com os ciclos de 
compressão de vapor considerados anteriormente, mas diferenciam-se em dois 
detalhes importantes. 
Um deles é a natureza do processo de compressão. Em vez de se comprimir o vapor 
entre o evaporador e o condensador, o refrigerante de um sistema de absorção é 
absorvido por uma substância secundária, chamada absorvente, de modo a formar 
30
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
uma solução líquida que em seguida é bombeada com uma pressão mais elevada 
(MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Como o volume específico médio da solução líquida é muito menor que o volume 
do vapor do refrigerante, é necessária uma quantidade significativamentemenor 
de trabalho. Consequentemente, os sistemas de refrigeração por absorção têm a 
vantagem de necessitar de uma menor potência de acionamento em comparação 
com os sistemas de compressão a vapor (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
A outra principal diferença entre sistemas de absorção e de compressão de vapor 
é que um mecanismo deve ser inserido nos sistemas de absorção para a retirada 
de vapor de refrigerante da solução líquida antes que o refrigerante entre no 
condensador (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Isso envolve uma transferência de calor de uma fonte que esteja a uma temperatura 
relativamente alta. O vapor ou o calor rejeitado que seria descarregado para 
a vizinhança sem qualquer uso é financeiramente atraente nesse propósito 
(MORAN e SHAPIRO, 2014). 
Na maioria das vezes a amônia é o refrigerante e a água é o absorvente. A amônia 
circula pelo condensador, pela válvula de expansão e pelo evaporador como em 
um sistema de vapor por compressão. No entanto, o compressor é substituído 
pelo absorvedor, pela bomba e pelo gerador (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
No absorvedor, o vapor de amônia vindo do evaporador é absorvido pela 
água líquida. Como a quantidade de amônia que pode ser dissolvida em água 
aumenta à medida que que a temperatura da solução decresce, faz-se com 
que a água de arrefecimento circule pelo absorvedor para remover a energia 
liberada, conforme a amônia se torna uma solução para manter a temperatura 
no absorvedor tão baixa quanto possível. 
A solução forte de amônia e água deixa o absorvedor e entra na bomba, onde sua 
pressão é elevada até a pressão do gerador (MORAN; SHAPIRO, 2014).
Os principais componentes de um sistema de refrigeração por absorção são 
mostrados na Figura 13.
31
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Figura 13. Sistema de refrigeração por absorção.
 
 
 
 
Condensador 
Evaporador 
Válvula de 
Expansão 
Válvula de 
Expansão 
Bomba 
Absorvedor 
Gerador 
�̇�𝑄𝑒𝑒 
�̇�𝑄𝑠𝑠 
�̇�𝑊𝑏𝑏 
So
lu
çã
o 
fra
ca
 
Região 
refrigerada 
Fonte de alta 
temperatura 
Fonte: Adaptado de Moran e Shapiro (2009).
No sistema de refrigeração por absorção, o aumento da pressão é produzido pelo 
calor fornecido pela circulação de vapor ou outro fluido através de uma serpentina. 
O conjunto gerador-absorvedor representa a mesma função do compressor no 
sistema à compressão de vapor: o absorvedor substitui a sucção e o gerador 
substitui a compressão. Há uma bomba para fazer a solução circular pelo trocador 
de calor e gerador (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
No absorvedor, o vapor de amônia que chega do evaporador à baixa pressão é 
absorvido pela solução fraca e fria de amônia em água. No gerador, há a separação 
de parte da amônia recebida na solução forte para o condensador. 
Essa separação é feita pelo calor recebido do vapor ou outro fluido quente no 
gerador. A solução fraca é outra vez remetida ao absorvedor para receber mais 
amônia (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
O gás natural ou algum outro combustível pode ser queimado para fornecer a 
fonte de calor, e existem aplicações práticas da refrigeração por absorção em que 
se usam recursos energéticos alternativos, como a energia solar ou geotérmica 
(MORAN; SHAPIRO, 2014). 
32
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
Compressão multiestágio com 
Inter-resfriamento
O inter-resfriamento é alcançado por transferência de calor para as vizinhanças 
que se encontram a uma temperatura inferior. Um arranjo para a compressão 
em dois estágios em que se utiliza o próprio refrigerante para um ciclo ideal é 
mostrado na Figura 14 (MORAN; SHAPIRO, 2014).
Figura 14. Ciclo de refrigeração multiestágio com inter-resfriamento.
 
Condensador 
 
 Evaporador 
Compressor 
Compressor 
Válvula de 
expansão 
Válvula de 
expansão 
Câmara de 
separação 
1
2
 
3
 
4
 
5
 
6
 
7
 
8
9
 
Trocador de calor 
de contato direto 
 
 
̇ 
̇ 
Fonte: Adaptado de Moran e Shapiro (2009).
Sistema de refrigeração termoelétrico
Baseia-se no princípio de que, se entre dois metais ou ligas diferentes houver 
diferença de temperatura, quando postos em contato, por meio de um condutor, 
haverá circulação de uma corrente elétrica mínima, efeitos Seebeck e Peltier 
(MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Inversamente, haverá variação de temperatura entre dois metais diferentes 
se, entre eles, fizermos circular uma corrente elétrica retificada. Instalando-se 
33
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
adequadamente o metal de menor temperatura dentro de um recinto termicamente 
isolado do exterior, podemos obter baixas temperaturas. 
Já existem geladeiras que funcionam usando esse princípio, porém são de baixo 
rendimento (MORAN; SHAPIRO, 2014). 
Sistemas de Climatização (splits, selfs, água 
gelada, chillers)
Quando um sistema de climatização opera com o circuito de refrigeração 
(evaporador, compressor, condensador e válvula de expansão) desligado, ele opera 
como um sistema de ventilação simples, ou seja, todo sistema de climatização 
possui um sistema de ventilação. 
Os sistemas de ventilação são responsáveis pelo controle da vazão e manutenção da 
pureza do ar ambiente através da renovação e tratamento contínuo. Para controle 
da vazão do ar, os sistemas de ventilação utilizam os ventiladores acoplados aos 
motores elétricos. Estes últimos são controlados por circuitos eletrônicos ou 
chaves inversoras de frequência capazes de variar a rotação dos motores elétricos 
acoplados aos ventiladores. Os ventiladores podem ser classificados como axiais 
ou centrífugos. 
Os sistemas de climatização são classificados quanto ao tipo de sistema de expansão 
e quanto ao tipo de sistema de condensação. Os sistemas de condensação podem 
ser a água e a ar, os sistemas de expansão podem ser classificados como sistema de 
expansão direta ou sistema de expansão indireta. 
Os sistemas de refrigeração com expansão direta são caraterizados pela 
disposição da serpentina do condicionador, que recebe de forma direta através 
do ambiente ou dutos a carga térmica. E os sistemas de expansão indireta 
são instalados de modo que a serpentina do condicionador utiliza um meio, 
podendo ser água ou ar para troca de calor. 
Os sistemas de condensação dos sistemas de refrigeração podem ser a ar, a água 
ou evaporativa. Nos sistemas a ar, em circulação natural ou forçada, a temperatura 
admitida para o fluido frigorífico deve ser superior à de bulbo seco do ar exterior 
considerado nos cálculos. A Figura 15 indica os exemplos mais comuns de sistemas 
de climatização com expansão direta com condensação a ar. 
34
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
Figura 15. Sistema de expansão direta com condensação a ar; Janela (a), Rooftop (b), Split System (c).
 
 
 
 
 
 
(a) (b) (c) 
Fontes: https://frigelar.vteximg.com.br/arquivos/ids/162254-1000-1000/Springer-Silentia-Mecanico-Janela-21000btus-unidade-
Frigelar.jpg?v=636219754563300000https://img.carrierdobrasil.com.br/caracteristicas_modelos/95b98-1.jpg.
https://www.ajmadison.com/ajmadison/images/large_no_watermark/carrier_30000_bru_mini_split_system_with_heat_pump.jpg.
Nos sistemas de condensação a água, utiliza-se uma torre de resfriamento com 
temperatura de bulbo úmido (TBU) do ar externo inferior à temperatura da água de 
circulação que possibilite a transferência de calor da água para o ar externo.
Através da torre de resfriamento, a água corrente circula e retorna. Obrigatoriamente 
a temperatura de bulbo úmido do ar exterior deve ser inferior à temperatura da 
água de circulação, garantindo eficiência ao sistema e de modo que permita a 
transferência de calor da água para o ar exterior.
A Figura 16 indica um modelo de um sistema de refrigeração com expansão direta 
com condensação a água, modelo indicado representa um self-contained.
Figura 16. Sistema de expansão direta com condensação a água, self-contained.
Fonte: https://img.carrierdobrasil.com.br/caracteristicas_modelos/6f28a-2.jpg.Nos sistemas de condensação evaporativa, a temperatura de bulbo úmido do ar 
externo deve ser inferior à temperatura estabelecida para o fluido frigorífico. De 
forma resumida, os principais sistemas de refrigeração podem ser classificados de 
https://frigelar.vteximg.com.br/arquivos/ids/162254-1000-1000/Springer-Silentia-Mecanico-Janela-21000btus-unidade-Frigelar.jpg?v=636219754563300000
https://frigelar.vteximg.com.br/arquivos/ids/162254-1000-1000/Springer-Silentia-Mecanico-Janela-21000btus-unidade-Frigelar.jpg?v=636219754563300000
https://img.carrierdobrasil.com.br/caracteristicas_modelos/95b98-1.jpg
https://www.ajmadison.com/ajmadison/images/large_no_watermark/carrier_30000_bru_mini_split_system_with_heat_pump.jpg
https://img.carrierdobrasil.com.br/caracteristicas_modelos/6f28a-2.jpg
35
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
acordo com a Figura 17. Quanto ao tipo de expansão, podendo ser do tipo expansão 
direta ou indireta. Quanto ao fluido de condensação, podendo ser a água ou a ar. 
Podem ainda ser sistema de cogeração, sistema evaporativo, sistema de volume de 
refrigerante variável e termoacumulação. 
Figura 17. Principais sistemas de climatização.
 
 Com condensação de água: Self-contained
 
 
 Com condensação a ar: 
 
 Expansão 
Self-contained com condicionador remoto 
Self-contained com condicionador acoplado 
Janela 
Roof-top 
Split System 
 
Direta 
 Com condensação a água: 
 
 
 Com condensação a ar: Chiller com 
condensador remoto a ar 
 
 
Indireta  Chiller 
 Fan-coil (trocador de calor) intermediário 
 Sistema de cogeração 
 Sistema evaporativo 
 Sistema de volume refrigerante variável 
 Termoacumulação 
Fonte: próprio autor, 2020.
Sistema de cogeração
Para aplicações que envolvem uma grande carga térmica, tais como em hospitais, 
shoppings, aeroportos, estações de metrô, que envolvem normalmente uma grande 
quantidade de público, os sistemas de refrigeração com cogeração que utilizam o gás 
natural são uma solução alternativa.
O sistema de cogeração com gás natural proporciona uma economia considerável 
com energia elétrica. Os sistemas que se adaptam ao sistema de cogeração são os 
chillers por absorção, os chillers convencionais com compressor acoplado a motor 
de combustão interna a gás. 
Sistema Evaporativo
O sistema evaporativo é também uma solução viável para recintos com grande 
carga térmica e com fluxo intenso de pessoas. Além dos citados anteriormente, 
podem ser citados os restaurantes, academias, indústrias de calçados e confecções, 
supermercados. A principal característica do sistema evaporativo é a economia de 
energia elétrica. 
36
UNIDADE I │ SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR
O princípio de funcionamento do sistema evaporativo leva em conta as 
propriedades de calor sensível e calor latente que um fluido pode ter. O calor 
sensível é a relação da quantidade de calor necessária para que uma determinada 
substância altere a sua temperatura. O calor latente é a quantidade de calor 
requerida para que o estado de uma determinada substância seja alterado.
O sistema evaporativo proporciona a mudança do calor sensível para o calor latente. 
Em outras palavras, nesse tipo de sistema, o calor não é retirado como nos demais 
sistemas de climatização e, sim, trocado de sensível para latente.
O sistema evaporativo consegue reduzir a temperatura do ambiente e ao mesmo 
tempo renova e umidifica o ar, através de um processo evaporativo de água a frio. 
Os sistemas evaporativos são comumente comercializados como climatizadores.
Os climatizadores possuem uma colmeia de celulose que permanece umidificada 
com água fria, que é bombeada continuamente na parte superior da colmeia. 
No mesmo equipamento há instalado um ventilador axial que succiona o ar 
externo forçando a sua passagem pelo filtro e pela colmeia onde o ar é resfriado 
e umidificado.
A grande vantagem do sistema está na economia de energia, uma vez que possui 
uma menor quantidade de cargas elétricas, o que o torna também um sistema 
com baixo custo de manutenção se comparado com um sistema de compressão 
de vapor. No entanto, o sistema evaporativo apresenta uma desvantagem em 
aplicações onde a umidade relativa do ar é alta. Nesse caso, o sistema se torna 
ineficiente, necessitando de uma maior quantidade de equipamentos para uma 
mesma instalação. 
Sistema de volume de refrigerante variável – 
Inverter
O sistema de volume de refrigerante variável (VRF), também conhecido como 
sistema inverter, ainda é uma tecnologia recente no mercado. O sistema possui 
características similares ao sistema Split. No entanto, funcionam com compressor 
tipo scroll com rotação variável e controlador por inversor de frequência. 
Uma outra característica do sistema VRF é que ele possui uma válvula de expansão 
para cada unidade evaporadora, além de possuir um controle eletrônico mais 
preciso. O sistema representa no mercado uma resposta de uso racional da energia, 
de modo a não prejudicar o conforto do usuário. Permite também a climatização 
de grandes edifícios sem a necessidade de água, torres de resfriamento, bombas e 
tubulações hidráulicas.
37
SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR │ UNIDADE I
Os sistemas VRF são compostos por unidade evaporadora, unidade condensadora, 
tubulações e ramificações de cobre, unidade de comunicação e controle. A unidade 
de controle permite que o sistema opere de acordo com a demanda e capacidade de 
cada unidade evaporadora.
38
UNIDADE II
DISPOSITIVOS E 
EQUIPAMENTOS PARA 
REFRIGERAÇÃO E 
CLIMATIZAÇÃO
CAPÍTULO 1
Compressores
Introdução
O compressor é o “coração” de um sistema de refrigeração por compressão a vapor. 
Ele tem o papel de recircular o fluido refrigerante no ciclo. Sua função é elevar a 
pressão do fluido refrigerante e, consequentemente, sua temperatura, enviando o 
vapor ao condensador. Na figura abaixo, temos os principais tipos de compressores 
usados nos sistemas de refrigeração.
Figura 18. Principais tipos de compressores.
 
•Alternativo 
•De parafusos 
•De palhetas 
•Scroll
Deslocamento 
positivo 
•CentrífugoMáquina de 
Fluxo 
Fonte: próprio autor (2020).
Os compressores do tipo máquinas de fluxo ou compressores dinâmicos elevam 
a pressão do vapor do refrigerante, convertendo a energia cinética em energia de 
pressão. O único exemplo deste compressor usado na refrigeração e climatização 
é o centrífugo. 
Os compressores do tipo deslocamento positivo atuam através da aplicação de 
uma força mecânica que diminui o volume interno de uma câmara, aumentando 
39
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
a pressão do vapor do refrigerante. Os compressores do tipo alternativos, de 
parafusos, de palhetas e Scroll são classificados como deslocamento positivo 
(DA SILVA, 2005). 
É fator determinante para a correta seleção do compressor o conhecimento da 
capacidade necessária do sistema frigorífico ou do sistema de climatização. O fluido 
refrigerante utilizado e a temperatura do evaporador são determinantes nessa 
escolha. Outras questões, como aspectos construtivos, tamanho da instalação e 
outros também se fazem importantes.
Da Silva (2005) divide os compressores em três categorias, de acordo com a 
capacidade da instalação: 
 » Baixa capacidade (< 2,5 TR).
 » Média capacidade (entre 2,5 e 75 TR).
 » Grande capacidade (> 75 TR). 
TR significa tonelada de refrigeração e é uma unidade de potência comumente 
utilizada na refrigeração. Por definição, TR é a energia requerida para congelar 
uma tonelada de água em 24 horas, 1TR é aproximadamente 3,52 kW. 
Por fim, e não menos importante, é preciso saber que os compressores também são 
classificados de acordo com os seus aspectos construtivos, sendo denominados como 
abertos, herméticos ou semi-herméticos.
No compressor hermético, tanto o compressor quanto o seu motor são 
acondicionados dentro de uma mesma carcaça. A desmontagem desse compressornão é possível e o mesmo apresenta como acesso de entrada e saída apenas as 
conexões elétricas do motor. 
Nesse tipo de compressor, o fluido é geralmente comprimido por um êmbolo no 
lugar do pistão. Os compressores herméticos são geralmente mais baratos que os 
semi herméticos e que os abertos (DA SILVA,2005). 
Figura 19. Compressor hermético.
Fonte: https://www.gelbox.com.br/admin/image/produto/53/204lg.jpg.
https://www.gelbox.com.br/admin/image/produto/53/204lg.jpg
40
UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
Nos compressores herméticos há uma restrição quanto ao fluido refrigerante a ser 
utilizado: ele só opera com fluidos refrigerantes halogenados. Sua aplicação está 
concentrada em refrigeradores domésticos e condicionadores de ar com potências 
da ordem de 30kW, cerca de 8,53 TR. As principais vantagens dos compressores 
herméticos são o baixo custo, o menor ruído, durabilidade e a ausência de 
vazamentos. 
Porém, as desvantagens são inúmeras, como baixa capacidade, perda de eficiência 
devido ao superaquecimento, contaminação do sistema pelos resíduos após a 
queima do motor, difícil manutenção e reparação, não permitem o controle de 
capacidade, não podem ser utilizados com amônia, apresentam problemas sérios 
com a umidade do sistema (DA SILVA, 2005). 
Os compressores semi-herméticos são uma “evolução” dos compressores 
herméticos. Ambos se assemelham no aspecto construtivo. Nos compressores 
semi-herméticos, assim como nos herméticos, a carcaça abriga tanto o 
compressor quanto o motor, porém há a possibilidade de remoção do cabeçote, 
possibilitando o acesso às válvulas e aos pistões, permitindo a desmontagem e 
manutenção (DA SILVA, 2005). 
Nos compressores semi-herméticos não há necessidade de selo de vedação 
para o eixo (característica similar aos compressores herméticos). Porém, existe 
a possibilidade de queda de eficiência em virtude do aquecimento do fluido 
refrigerante pelo enrolamento do motor (superaquecimento). 
Figura 20. Compressores semi-herméticos.
Fonte: https://superfrioamc.com.br/wp-content/uploads/2017/03/prod2.jpg.
Se o compressor tiver um eixo de acionamento (virabrequim) que transpõe a 
carcaça de forma que um motor externo é acoplado ao seu eixo, ele é chamado de 
compressor aberto. Este compressor pode operar com amônia, além dos fluidos 
refrigerantes halogenados. 
https://superfrioamc.com.br/wp-content/uploads/2017/03/prod2.jpg
41
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
Figura 21. Compressor aberto.
Fonte: http://www.cere.com.br/imagens/informacoes/compressores-aberto-bitzer-refrigeracao-03.jpg.
Nesse compressor não há ligação entre as carcaças do sistema mecânico e a 
do acionador, excetuando-se o virabrequim. O sistema de acionamento pode 
ser um motor elétrico, uma turbina ou um motor de combustão, caso comum 
na refrigeração para transporte. O compressor aberto é amplamente usado 
na refrigeração industrial por sua maior facilidade de manutenção e por sua 
capacidade frigorífica maior em relação aos demais.
Compressores alternativos 
Nos compressores alternativos um pistão se desloca do PMS (ponto morto superior) 
para o PMI (ponto morto inferior). Através de uma válvula de sucção, o vapor do 
refrigerante entra no cilindro, que se abre automaticamente. Nesse deslocamento, 
o volume do cilindro é quase que totalmente preenchido pelo vapor do fluido 
refrigerante (DA SILVA, 2005). 
No movimento ascendente, o pistão se movimenta desde o PMI até o PMS. Nesse 
instante, a válvula de sucção encontra-se fechada pela ação de uma mola e a pressão 
no interior do cilindro aumenta devido à diminuição do seu volume. O processo 
continua até que a pressão no interior do cilindro seja maior que a pressão da mola 
da válvula de descarga (DA SILVA, 2005). 
Parte do vapor permanece no interior do cilindro, na pressão de descarga, uma vez 
que o pistão não consegue varrer todo o volume do cilindro. Esse volume residual 
é conhecido por espaço nocivo e é necessário para acomodar as válvulas de sução e 
descarga e para permitir tolerâncias do processo de fabricação. 
http://www.cere.com.br/imagens/informacoes/compressores-aberto-bitzer-refrigeracao-03.jpg
42
UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
Figura 22. Modelo de compressor alternativo.
Fonte:https://2.bp.blogspot.com/_F0oi7vYTnew/SgtEX7s1_YI/AAAAAAAABV0/hQp6yjvAAnk/s400/qr25.jpg.
O espaço nocivo representa cerca 4% do volume total do cilindro. Compressores 
alternativos são muito utilizados em sistemas de pequena e média capacidade. Sua 
faixa de aplicação vai desde 1 até 700kW. Para aplicações que necessitam de uma 
maior potência, o compressor alternativo constitui-se uma desvantagem.
HCFC-22, HFC-134a, HFC-404A, HFC-407A e HFC-407C são fluidos refrigerantes 
halogenados bastante utilizados nos compressores alternativos em sistemas de 
climatização para conforto e processos, enquanto a amônia (R-717) é utilizada em 
sistemas de refrigeração industrial. 
Figura 23. Princípio de funcionamento de um compressor alternativo.
Fonte: DA SILVA (2005).
Nesse tipo de compressor, se a pressão do sistema for inferior à atmosférica faz-se 
necessário o uso de um selo de vedação, para evitar vazamentos de fluido refrigerante 
ou infiltração de ar externo. 
Compressores do tipo parafuso 
Compressores do tipo parafuso são classificados como de parafuso simples ou de 
parafuso duplo, sendo o de parafuso duplo mais utilizado pelo fato de apresentarem 
uma maior eficiência isentrópica (DA SILVA, 2005).
https://2.bp.blogspot.com/_F0oi7vYTnew/SgtEX7s1_YI/AAAAAAAABV0/hQp6yjvAAnk/s400/qr25.jpg
43
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
No compressor parafuso, o rotor “fêmea” é acionado pelo rotor “macho”. O fluido 
refrigerante entra pela parte superior em uma das extremidades e sai pela parte 
inferior da outra extremidade.
Figura 24. Compressor do tipo parafuso duplo. 
Fonte:https://www.lojaschulz.com.br/imagens/uploads/conteudos/crop_201907031555570DLsKR2whC.jpg.
No vídeo abaixo é possível entender o funcionamento de um compressor 
do tipo parafuso:
 » https://www.youtube.com/watch?v=CGiFuZEwdJs.
Devido à necessidade de lubrificação e vedação, óleo é adicionado ao sistema. 
Dessa forma, é necessária a instalação de um separador de óleo em sistemas que 
utilizam compressores parafuso.
Compressores do tipo palhetas 
Os compressores de palhetas podem ser do tipo palheta simples e palhetas 
múltiplas. As câmaras de aspiração e descarga são separadas por uma palheta 
simples, acionada por mola. O R-22 é o fluido refrigerante mais utilizado no 
compressor de palhetas, mas ele está com os dias contados e o R-407C e R-410A 
já estão sendo usados como substitutos (DA SILVA, 2005).
Figura 25. Compressor de palhetas.
Fonte: Eletrobras, CNI et al. (2009).
https://www.lojaschulz.com.br/imagens/uploads/conteudos/crop_201907031555570DLsKR2whC.jpg
https://www.youtube.com/watch?v=CGiFuZEwdJs
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UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
Compressores do tipo centrífugo
Compressores centrífugos são bastante utilizados em aplicações de grande porte. 
O primeiro a utilizar esse tipo de compressor em sistemas de refrigeração foi o 
americano Willis Carrier, em 1920. O fluido refrigerante adentra pela abertura 
central do rotor e, devido à ação de uma força centrífuga, ganha energia cinética 
à medida que é deslocado para a região periférica do rotor. Parte dessa energia 
cinética é convertida em pressão. Quando se fazem necessárias altas razões de 
pressão é recomendada a utilização de compressores de múltiplos estágios (DA 
SILVA, 2005).
Figura 26. Compressor centrífugo.
Fonte: Adaptado de https://aeromack.com.br/imgprod/compressor-radial-duplo-estagio-1.jpg.
Métodos como regulagem das pás de pré-rotação na entrada do rotor e variação 
da rotação (frequentemente utilizados em compressores centrífugosacionados 
por turbina a gás) são usados no controle de capacidade destes compressores (DA 
SILVA, 2005).
Compressores tipo Scroll
O compressor Scroll é baseado num deslocamento orbital. Em geral, os compressores 
scroll são herméticos, mas também há algumas variantes semi-herméticas.
A compressor do tipo Scroll apresenta diversas vantagens, como:
 » Rendimento até 10% superior a um compressor alternativo de 
mesma capacidade.
 » Não há válvulas.
https://aeromack.com.br/imgprod/compressor-radial-duplo-estagio-1.jpg
45
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
 » Menor quantidade de partes móveis ao se comparar com um 
compressor alternativo de mesmo porte.
 » Funcionamento mais suave e silencioso.
 » Excelente grau de confiabilidade.
 » Menor vibração.
 » Custo atraente.
 » Baixa variação de torque, com consequente aumento da vida útil e 
redução de vibração (DA SILVA, 2005).
O R-22 é o fluido refrigerante mais utilizado nesse tipo de compressor, sendo, 
assim como no compressor de palhetas, os fluidos refrigerantes HFC-407C e 
HFC-410A seus substitutos. Para sistemas de expansão direta, o potencial de 
refrigeração dos compressores Scroll pode alcançar a faixa de 52,3 kW. Para 
resfriadores (Chiller), este valor pode chegar a 210kW. 
Figura 27. Compressor Scroll.
 
 Sucção 
Descarga 
Fonte: Adaptado de https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTm9CBfZyJv45WqEdQ3kHvVZCM9kQc8UKmLA-
meinMehjkCl5ZW&s.
Compressores Scroll são hoje um novo conceito para compressores 
de sistemas frigoríficos e apresentam várias vantagens perante os 
compressores alternativos de mesma capacidade. Foram criados pelo 
engenheiro Léon Creux, em 1905, na França. Porém, sua aplicação foi 
difundida mais de 50 anos depois. Isso porque para um funcionamento 
efetivo, o compressor Scroll necessita de baixíssimas tolerâncias de 
fabricação, o que não era possível com a tecnologia da época. Veja, no 
vídeo abaixo, o princípio de funcionamento de um compressor Scroll: 
https://www.youtube.com/watch?v=i0F1ZnknkDw.
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTm9CBfZyJv45WqEdQ3kHvVZCM9kQc8UKmLA-meinMehjkCl5ZW&s
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTm9CBfZyJv45WqEdQ3kHvVZCM9kQc8UKmLA-meinMehjkCl5ZW&s
https://www.youtube.com/watch?v=i0F1ZnknkDw
46
CAPÍTULO 2
Condensadores
Introdução
Na refrigeração dá-se o nome de condensadores aos trocadores de calor onde a 
condensação do refrigerante é realizada. A energia térmica a ser rejeitada pelo 
condensador advém do calor adicionado ao fluido refrigerante pela operação 
do equipamento frigorífico, o calor gerado pelo atrito nas partes internas do 
compressor e o calor gerado pelos enrolamentos do motor (DA SILVA, 2005). 
A representação autêntica de um condensador é complexa, pois o vapor de fluido 
refrigerante entra superaquecido no condensador e, quando atinge o início 
da condensação, a fração de líquido e vapor (título) se modifica ao longo do 
condensador.
A temperatura e a área de transferência dos condensadores devem ser 
cuidadosamente analisadas, pois quanto maior o condensador, menor é a 
temperatura de condensação e, em condensadores de grande porte, podem 
ocorrer problemas devido à baixa pressão de condensação. A seguir, faremos a 
descrição dos principais tipos de condensadores. 
Condensadores Evaporativos
É instalado um feixe de tubos no interior dos condensadores por onde escoa o 
fluido refrigerante. Em seu topo, água é pulverizada sobre os tubos de fluido 
refrigerante causando sua condensação. Simultaneamente, em um mecanismo 
mútuo de transferência de calor e massa, uma parcela da água evapora. A água 
escoa em direção à bacia do condensador de forma contracorrente ao ar. 
47
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
Figura 28. Esquema de condensador evaporativo.
 
Região de superaquecimento
Descarga do compressor 
 
Purga 
Tubos de 
refrigerante 
Ar 
Refrigerante líquido 
Reposição
Bomba
Fonte: Adaptado de https://slideplayer.com.br/slide/1789872/7/images/9/Condensadores+Evaporativos.jpg.
Nessa configuração de condensador, o contato da água com as áreas de 
temperatura mais elevada da serpentina, onde o refrigerante se encontra no 
estado superaquecido, pode provocar a formação excessiva de incrustações 
sobre a superfície dos tubos, diminuindo sua eficiência. 
Para combater o problema da incrustação, é comum instalar, acima da região 
onde a água é borrifada, uma primeira serpentina que tem a função de reduzir a 
temperatura do refrigerante. 
Condensadores resfriados a água
Essa configuração de condensador faz uso de água proveniente de uma torre de 
resfriamento. Há quatro tipos de condensadores resfriados a água: duplo tubo 
(tube-in-tube), de carcaça e serpentina (shell and coil), de carcaça e tubo (shell 
and tube) e condensador de placa.
Figura 29. Condensadores resfriados a água.
Fonte: Adaptado de https://docplayer.com.br/docs-images/40/10518347/images/page_9.jpg.
https://slideplayer.com.br/slide/1789872/7/images/9/Condensadores+Evaporativos.jpg
https://docplayer.com.br/docs-images/40/10518347/images/page_9.jpg
48
UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
O condensador de duplo tubo consiste em dois tubos concêntricos, onde a 
água circula no interior do tubo de maior diâmetro e o refrigerante circula em 
contracorrente no espaço entre os dois tubos, sendo resfriado ao mesmo tempo 
pela água e pelo ar que está em contato com a área externa do tubo de diâmetro 
maior.
O condensador de duplo tubo é utilizado em sistemas de pequena capacidade 
ou operando em paralelo com condensadores a ar. Sua maior desvantagem 
é a dificuldade de limpeza, além de não oferecerem o espaço necessário para a 
separação de líquido e gás. 
O condensador de carcaça e serpentina é formado por um ou mais tubos em 
forma de serpentina, montados dentro de uma carcaça fechada. Trata-se de um 
condensador de fácil fabricação. 
Seu funcionamento consiste em água fluindo no interior dos tubos, enquanto 
o fluido refrigerante escoa pela carcaça. São adequados para aplicações de 
pequena e média capacidade (até 15 TR). Sua desvantagem é a dificuldade de 
realizar a limpeza, sendo necessário o uso de produtos químicos. 
A configuração carcaça e tubo consiste em uma carcaça cilíndrica, onde uma 
quantidade de tubos horizontais e paralelos é instalada e conectada a duas placas 
nos dois lados.
Água flui por dentro dos tubos e o refrigerante pelo interior da carcaça, ao redor dos 
tubos. 
São de fácil limpeza e manutenção. Esses condensadores podem ser utilizados em 
uma ampla faixa de capacidades e atendem desde pequenos até grandes sistemas. 
A velocidade da água em um condensador carcaça e tubo jamais deve 
ultrapassar 2,5 m/s. Sua vazão volumétrica de água deve ficar entre 0,10 e 
0,15 l/s para cada TR.
O condensador de placa consiste emplacas, em geral de aço inox, dispostas 
paralelamente umas às outras. A água e o refrigerante fluem entre os 
espaços alternados, formados pelas placas. Há duas configurações para esses 
condensadores. A primeira, onde as placas são soldadas e empregadas para 
fluidos refrigerantes halogenados, e a segunda configuração constituída por 
placas duplas soldadas a laser e empregadas para amônia.
49
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
Condensadores resfriados a ar
O calor é rejeitado para o ar exterior. O ar entra no dispositivo e condensa o fluido 
refrigerante, que circula através de uma serpentina condensadora aletada. 
Figura 30. Condensador resfriado a ar.
Fonte: Adaptado de https://lh5.googleusercontent.com/proxy/OKO-xLrtvfXRiFi-V73spBi7zPWlrIa1HRbVfXadI6Gn3IHZOVQROETOV9
WFIVayBM3TWTAtqi2oHEOngny4zsHDPrx5MTv25LbBtZPTm1TjrquMMV6Bm9dEDoiX.
Condensadores resfriados a ar são de circulação natural ou forçada. Para sua 
escolha é preciso levar em conta fatores como consumo deenergia, instalação, 
disponibilidade, nível de ruído etc.
Em geral são parte integrante de unidades condensadoras de pequena ou média 
capacidade. É possível encontrar grandes condensadores a ar em funcionamento 
em locais onde há indisponibilidade de água. A faixa de capacidades mais comum 
destes condensadores vai de 1 a 100 TR. Existe a possibilidade de sua montagem 
em paralelo, atingindo capacidades bem superiores.
Em geral são bastante barulhentos. Em algumas situações, especialmente em áreas 
residenciais de grandes cidades, é necessário o uso de sistemas para controle da 
rotação dos ventiladores, os quais atuariam no período noturno, reduzindo a rotação 
dos ventiladores, e consequentemente o ruído emitido. 
A temperatura de condensação nunca deve ser maior que 55ºC. Porém, para 
garantir uma maior eficiência do sistema de compressão e uma maior vida útil dos 
compressores, recomenda-se que a temperatura de condensação não deve ser maior 
que:
 » 48ºC, quando a temperatura de evaporação do sistema de refrigeração 
for igual ou superar 0ºC;
https://lh5.googleusercontent.com/proxy/OKO-xLrtvfXRiFi-V73spBi7zPWlrIa1HRbVfXadI6Gn3IHZOVQROETOV9WFIVayBM3TWTAtqi2oHEOngny4zsHDPrx5MTv25LbBtZPTm1TjrquMMV6Bm9dEDoiX
https://lh5.googleusercontent.com/proxy/OKO-xLrtvfXRiFi-V73spBi7zPWlrIa1HRbVfXadI6Gn3IHZOVQROETOV9WFIVayBM3TWTAtqi2oHEOngny4zsHDPrx5MTv25LbBtZPTm1TjrquMMV6Bm9dEDoiX
50
UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
 » 43ºC, quando a temperatura de evaporação do sistema frigorífico 
for menor que 0ºC.
Comparação entre os tipos de condensadores
Ao realizar um projeto de refrigeração é necessária uma análise das temperaturas 
de condensação típicas resultantes da utilização de condensadores resfriados a ar, 
água e evaporativos. 
A utilização de condensadores a água em sistema aberto, isto é, utilizando-se 
água proveniente, por exemplo, de um rio, resulta em menores temperaturas 
de condensação. No entanto, esses sistemas estão sujeitos à intensa formação de 
incrustações e da disponibilidade de água, a qual, na grande maioria das vezes, não 
existe. 
Considerando uma ordem crescente de temperaturas de condensação, aparecem em 
seguida os condensadores evaporativos, os resfriados a água em sistema fechado e 
os resfriados a ar, sendo estes os mais empregados para sistemas com capacidades 
inferiores a 100 kW. 
Comparando-se os sistemas de condensadores evaporativos com condensadores 
resfriados a água em sistema fechado, isto é, com torre de resfriamento, observa-se 
que os evaporativos resultam em menores temperaturas de condensação, devido à 
existência de somente um diferencial de temperatura.
Uma vantagem adicional dos condensadores evaporativos é que a sua bomba de 
água é de menor capacidade que a requerida pelos condensadores resfriados a 
água, o que resulta em menor consumo de energia. 
No entanto, os condensadores evaporativos devem estar localizados próximo 
aos compressores, para se evitarem longas linhas de descarga (conexão entre o 
compressor e o condensador).
Entenda um pouco mais do processo de condensação e das configurações 
dos principais tipos de condensadores nos vídeos abaixo. 
https://www.youtube.com/watch?v=MNts_EroEM8.
https://www.youtube.com/watch?v=pr5YnwnEnVQ.
https://www.youtube.com/watch?v=MNts_EroEM8
https://www.youtube.com/watch?v=pr5YnwnEnVQ
51
CAPÍTULO 3
Evaporadores
Classificação
De forma sucinta, evaporadores são superfícies de transferência de calor onde o 
fluido refrigerante é vaporizado com o objetivo de remover calor do ambiente ou do 
produto.
Uma definição mais formal dos evaporadores é: trocadores de calor que atuam na 
interface entre o processo e o sistema de refrigeração, retirando calor no ambiente 
a ser refrigerado e, consequentemente, vaporizando o fluido refrigerante. 
Os evaporadores são utilizados para remover o calor de um ambiente fechado, 
como câmaras frias e refrigeradores. O evaporador recebe o fluido refrigerante 
do dispositivo de expansão na forma de uma mistura de líquido-vapor (à 
baixa pressão e temperatura) e o envia para o compressor no estado de vapor 
superaquecido.
A classificação dos evaporadores é muito extensa. Podem ser classificados em 
relação a: 
 » tipo de construção; 
 » método de alimentação dos líquidos;
 » condição de operação;
 » forma de controle do fluido refrigerante;
 » aplicação;
 » métodos de circulação de ar.
No tipo de construção, temos os de tubo liso, que são utilizados para câmaras 
frigoríficas que necessitam de circulação de uma vazão alta de ar em baixa 
velocidade. Os de placas, que são utilizados em refrigeradores domésticos; 
caminhões frigoríficos; balcões expositores de alimentos congelados e resfriados 
etc.
52
UNIDADE II │ DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO
É possível o uso de aletas em situações em que se deseja uma maior resistência à 
condução do calor e circulação de ar. Nessa configuração, a formação de gelo no 
evaporador é inevitável. 
As aletas trazem como vantagem uma maior área de troca térmica. Além de uma 
mesma potência frigorífica, as aletas ocupam menos espaço e consomem menos 
material que a configuração de tubo liso ou de placas.
De acordo com o método de alimentação dos líquidos, os evaporadores são 
classificados como evaporadores secos e inundados. Nos evaporadores secos 
ou de expansão direta, o fluido refrigerante entra no evaporador, de forma 
intermitente, através de uma válvula de expansão, sendo completamente 
vaporizado e superaquecido ao ganhar calor enquanto flui pelo interior dos tubos. 
Figura 31. Evaporador do tipo seco.
Fonte: Adaptado https://www.unicaarcondicionado.com.br/media/catalog/product/cache/1/small_image/455x/9df78eab3352
5d08d6e5fb8d27136e95/c/b/cbj_internaexterna-698x698_1__1.jpg.
Evaporadores secos são aplicados em instalações que utilizam fluidos refrigerantes 
halogenados, especialmente as de baixa capacidade. A sua maior desvantagem é o 
seu baixo coeficiente global de transferência de calor. 
Nos evaporadores inundados, o fluido refrigerante, após ser admitido por uma 
válvula de expansão, escoa através dos tubos da serpentina, removendo calor do 
meio a ser resfriado. 
Ao receber calor no evaporador, uma parte do refrigerante evapora, formando 
uma mistura de líquido e vapor, a qual, ao sair do evaporador, é conduzida até um 
separador de líquido (DA SILVA, 2005). 
https://www.unicaarcondicionado.com.br/media/catalog/product/cache/1/small_image/455x/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/c/b/cbj_internaexterna-698x698_1__1.jpg
https://www.unicaarcondicionado.com.br/media/catalog/product/cache/1/small_image/455x/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/c/b/cbj_internaexterna-698x698_1__1.jpg
53
DISPOSITIVOS E EQUIPAMENTOS PARA REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO │ UNIDADE II
Figura 32. Esquema de um evaporador inundado.
 
Entrada de 
refrigerante 
Saída de 
refrigerante 
Saída de 
refrigerante 
 
Fonte: Adaptado de http://pt.hstarschiller.com/js/htmledit/kindeditor/attached/20190228/20190228172516_20053.jpg.
Este tipo de evaporador possui elevados coeficientes globais de transferência de 
calor e são muito aplicados em sistemas que usam amônia como refrigerante. Seu 
emprego é limitado em sistemas que utilizam refrigerantes halogenados por causa 
da dificuldade de retorno do óleo para o cárter do compressor (DA SILVA, 2005).
De acordo com os métodos de circulação de ar, os evaporadores são classificados 
como evaporadores com convecção natural e evaporadores com convecção forçada. 
O primeiro tipo é menos utilizado, sendo sua maior aplicação na refrigeração 
doméstica. 
Uma baixa vazão de ar pode diminuir a capacidade do evaporador e levar a uma taxa 
baixa de resfriamento do produto. Já uma velocidade alta pode levar a uma maior 
umidade na superfície do produto, à desidratação, além de uma menor vida útil do 
produto. 
Os evaporadores também são classificados em evaporadores para resfriamento 
de ar, evaporadores