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FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO SÉRIE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI Robson Braga de Andrade Presidente DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA - DIRET Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia Julio Sergio de Maya Pedrosa Moreira Diretor Adjunto de Educação e Tecnologia SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI Conselho Nacional Robson Braga de Andrade Presidente SENAI – Departamento Nacional Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor Geral Julio Sergio de Maya Pedrosa Moreira Diretor Adjunto de Educação e Tecnologia Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações SÉRIE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Nacional Sede Setor Bancário Norte • Quadra 1 • Bloco C • Edifício Roberto Simonsen • 70040-903 • Brasília – DF • Tel.: (0xx61) 3317-9001 Fax: (0xx61) 3317-9190 • http://www.senai.br © 2016. SENAI – Departamento Nacional © 2016. SENAI – Departamento Regional de Santa Catarina A reprodução total ou parcial desta publicação por quaisquer meios, seja eletrônico, mecânico, fotocópia, de gravação ou outros, somente será permitida com prévia autorização, por escrito, do SENAI. Esta publicação foi elaborada pela equipe da Gerência de Educação e Tecnologia do SENAI de Santa Catarina, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância. SENAI Departamento Nacional Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP SENAI Departamento Regional de Santa Catarina Gerência de Educação e Tecnologia – GEDUT FICHA CATALOGRÁFICA FICHA CATALOGRÁFICA S491f Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional Fundamentos de refrigeração e climatização / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. - Brasília : SENAI/DN, 2016. 79 p. : il. ; 30 cm. - (Série refrigeração e climatização) Inclui índice e bibliografia ISBN 978-85-505-0027-0 1. Refrigeração. I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina II. Título. III. Série. CDU: 621.5 Lista de ilustrações Figura 1 - Manômetro de Bourdon ............................................................................................................................27 Figura 2 - Conjunto Manifold ......................................................................................................................................28 Figura 3 - Vacuômetro ....................................................................................................................................................28 Figura 4 - Esquema do efeito Peltier .........................................................................................................................34 Figura 5 - Circuito de refrigeração por absorção ..................................................................................................35 Figura 6 - Exemplo de circuito de refrigeração .....................................................................................................37 Figura 7 - Identificação de cores de fluido refrigerantes ...................................................................................49 Figura 8 - Isolantes ...........................................................................................................................................................58 Figura 9 - Conjunto de brasagem ..............................................................................................................................59 Figura 10 - Maçarico com refil .....................................................................................................................................59 Figura 11 - União de dois tubos com porca ............................................................................................................65 Figura 12 - Alicate Lokring para união de tubos a frio ........................................................................................65 Figura 13 - Conexão do tipo Schrader ......................................................................................................................66 Figura 14 - Exemplo de teste de estanqueidade ..................................................................................................67 Figura 15 - Exemplo de procedimento de evacuação ........................................................................................69 Figura 16 - Exemplo de procedimento de carga de fluido ...............................................................................70 Figura 17 - Recolhimento do fluido refrigerante ..................................................................................................74 Figura 18 - Reciclagem do fluido refrigerante .......................................................................................................74 Figura 19 - Recarga do fluido refrigerante ..............................................................................................................75 Figura 20 - Cilindro de recolhimento ........................................................................................................................75 Figura 21 - Realização do lacre e soldagem de um tubo ...................................................................................76 Quadro 1 - Grandezas fundamentais do SI .............................................................................................................18 Quadro 2 - Múltiplos e submúltiplos de unidades ................................................................................................18 Quadro 3 - Leis relacionadas com sistemas de refrigeração ..............................................................................19 Quadro 4 - Normas relacionadas com sistemas de refrigeração ......................................................................20 Quadro 5 - Conversão de unidades de temperatura ............................................................................................21 Quadro 6 - Medidores de temperatura .....................................................................................................................22 Quadro 7 - Unidade de calor .........................................................................................................................................23 Quadro 8 - Classificação de compressores quanto à disposição do motor ................................................38 Quadro 9 - Classificação dos compressores quanto à forma de acionamento mecânico ......................40 Quadro 10 - Condensadores resfriados a ar ...........................................................................................................41 Quadro 11 - Dispositivos de expansão .....................................................................................................................42 Quadro 12 - Evaporadores .............................................................................................................................................43 Quadro 13 - Equipamentos complementares de sistemas de refrigeração .................................................47 Quadro 14 - Regra geral para nomenclatura de fluidos refrigerantes ...........................................................48 Quadro 15 - Fluidos refrigerantes muito utilizados ..............................................................................................49 Quadro 16 - Tipos de chama na brasagem .............................................................................................................60 Quadro 17 - Elementos utilizados na brasagem de sistemas de refrigeração ...........................................62Quadro 18 - Ferramentas de interligação do sistema de refrigeração e climatização .............................64 Quadro 19 - Técnicas de verificação de vazamento .............................................................................................67 Quadro 20 - Pilares da vida profissional ....................................................................................................................78 Tabela 1 - Conversão de unidade de calor ..............................................................................................................24 Tabela 2 - Conversão de unidade de potência térmica ......................................................................................24 Tabela 3 - Conversão de unidades de pressão ......................................................................................................26 Tabela 4 - Saturação do R-22 ........................................................................................................................................30 Tabela 5 - Conversão de polegadas e milímetros para diâmetros comuns em refrigeração ...............57 Tabela 6 - Relação Pressão x Temperatura do fluido R22 ...................................................................................73 Sumário 1 Introdução ........................................................................................................................................................................13 2 Conceitos básicos em refrigeração ..........................................................................................................................15 2.1 História da refrigeração ............................................................................................................................16 2.2 Conforto térmico .........................................................................................................................................16 2.3 Medições e sistema de unidades ..........................................................................................................17 2.4 Normalização para sistemas de refrigeração ....................................................................................19 2.5 Temperatura ..................................................................................................................................................20 2.5.1 Transformações de estados físicos ......................................................................................20 2.5.2 Unidades de medida de temperatura ...............................................................................21 2.5.3 Instrumentos de medição de temperatura .....................................................................21 2.6 Calor .................................................................................................................................................................23 2.6.1 Unidades de medida de calor e potência térmica ........................................................23 2.6.2 Calor específico, sensível e latente .....................................................................................24 2.6.3 Transmissão de calor e isolamento térmico ....................................................................25 2.7 Pressão ............................................................................................................................................................26 2.7.1 Pressão relativa (manométrica), absoluta e vácuo .......................................................26 2.7.2 Instrumentos de medição de pressão ...............................................................................27 2.7.3 Vácuo .............................................................................................................................................28 2.7.4 Temperatura e pressão de saturação .................................................................................29 3 Ciclos de refrigeração e seus componentes.........................................................................................................33 3.1 Refrigeração termoelétrica ......................................................................................................................34 3.2 Refrigeração por absorção.......................................................................................................................34 3.3 Refrigeração por compressão a vapor.................................................................................................36 3.4 Compressores ...............................................................................................................................................38 3.5 Condensadores ............................................................................................................................................40 3.6 Dispositivos de expansão ........................................................................................................................41 3.7 Evaporadores ................................................................................................................................................42 3.8 Outros elementos de sistemas de refrigeração ...............................................................................43 3.9 Fluidos refrigerantes ..................................................................................................................................48 3.9.1 Classificação e identificação dos fluidos refrigerantes ................................................48 3.9.2 Fluidos refrigerantes mais utilizados .................................................................................49 3.9.3 Segurança no manuseio de fluidos refrigerantes .........................................................50 3.10 Lubrificantes de sistemas de refrigeração .......................................................................................50 4 Características básicas de instalação de equipamentos de refrigeração ..................................................55 4.1 Equipamentos de segurança ..................................................................................................................56 4.2 Instalação de tubulações .........................................................................................................................57 4.2.1 Isolantes térmicos .....................................................................................................................58 4.2.2 Processos de brasagem ..........................................................................................................58 4.2.3 Ferramentas de interligação do sistema de refrigeração e climatização .............63 4.2.4 Outros procedimentos para conexão dos tubos de interligação ............................64 4.3 Técnicas de reoperação do sistema ......................................................................................................66 4.3.1 Teste de vazamento .................................................................................................................66 4.3.2 Evacuação ....................................................................................................................................68 4.3.3 Carga de fluido refrigerante ..................................................................................................69 4.3.4 Recuperação, reciclagem e recarga do fluido refrigerante ........................................74 4.3.5 Ajustes dos parâmetros de funcionamento do sistema de refrigeração e climatização ................................................................................................................................76 4.3.6 Lacre da unidade selada .........................................................................................................76 4.4 Trabalho em equipe ...................................................................................................................................774.4.1 Grupo, equipe e liderança .....................................................................................................77 4.4.2 Responsabilidades ....................................................................................................................78 4.4.3 Cooperação entre pessoas e relacionamentos profissionais ....................................79 Referências...........................................................................................................................................................................81 Minicurrículo.......................................................................................................................................................................85 Índice.....................................................................................................................................................................................87 1 Seja bem-vindo à Unidade Curricular de Fundamentos de Refrigeração e Climatização. Com o acesso aos conhecimentos elaborados nesta unidade, você construirá bases de conhecimentos necessários para que possa atuar com sucesso no ramo de refrigeração e climatização residencial, sem ter dúvidas ou agir equivocadamente. Assim, é necessário prestar muita atenção nos conceitos e técnicas que serão abordados, pois eles serão muito importantes nas próximas etapas do curso. Ao iniciar seus estudos, você conhecerá os conceitos básicos envolvendo ciências térmicas, unidades de medida, conforto térmico e métodos de medição das grandezas mais relevantes nessa área do conhecimento. Em seguida, aprenderá sobre os tipos construtivos dos sistemas de refrigeração e seu funcionamento, podendo assim, distinguir as diferentes formas de esfriar um ambiente. Um foco maior será dado à refrigeração por compressão de vapor e você terá a oportunidade de conhecer cada um dos componentes desse tipo de processo, como o condensador, o evaporador, os dispositivos de expansão, o compressor, as válvulas, os filtros etc. Aprenderá ainda sobre fluidos refrigerantes e lubrificantes dos sistemas de refrigeração: como identificá- -los, suas diferenças e como devem ser utilizados. Primeiramente, você conhecerá a importância dos Equipamentos de Proteção Individual e o porquê de usá-los durante a execução dos serviços, mesmo que alguns não ofereçam o conforto desejado. Alguns pontos sobre a instalação de sistemas serão abordados, como o processo de brasagem, ferramentas de interligação de sistemas e isolantes térmicos. Você conhecerá as técnicas de reoperação de sistemas de refrigeração através de exemplos, como o teste de vazamento, a evacuação, a carga de fluido etc. Finalizando seus estudos, você entenderá a importância do trabalho em equipe e como isso influencia no seu futuro como profissional qualificado do ramo de refrigeração e climatização. Você terá a oportunidade de conhecer conceitos como os de grupo, equipe, liderança, responsabilidades, cooperação entre pessoas e relacionamentos profissionais. Assim, você estará capacitado para resolver os frequentes desafios que surgem no dia a dia. Portanto, tire proveito desse material. Bons estudos! Introdução 2 Você lembra o que quer dizer pressão? Sabe o que significa calor específico? A maioria das pessoas que trabalha no ramo da refrigeração nunca se preocupou com os conceitos físicos importantes que um profissional da área precisa saber. Contudo, para resolver os mais diversos inconvenientes que podem acontecer nos sistemas de refrigeração e de climatização, é muito importante ter uma base sólida de conhecimentos dos conceitos básicos dessa área. Ao final deste capítulo, você estará apto a: a) transformar unidades de medida utilizando o sistema internacional e o britânico; b) verificar valores das grandezas físicas relacionadas à refrigeração e à climatização utilizando instrumentos de medição; c) calcular grandezas físicas aplicadas à refrigeração e à climatização; d) identificar algumas fontes geradoras de calor no ambiente a ser refrigerado; e) identificar alguns instrumentos e ferramentas de sistemas de refrigeração e climatização residencial; f ) consultar normas técnicas. Você terá agora a oportunidade de relembrar alguns conceitos fundamentais para agir em diversas situações relacionadas à profissão e para se tornar um bom profissional do ramo de refrigeração e climatização. Bons estudos! Conceitos Básicos em Refrigeração FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO16 2.1 HISTÓRIA DA REFRIGERAÇÃO Desde a pré-história os seres humanos têm a necessidade de obter o resfriamento com o objetivo de alcançar uma temperatura abaixo da experimentada no ambiente, seja para conservar alimentos ou retirar calor de alguma substância. A utilização dos efeitos das baixas temperaturas têm registros desde 2.000 a.C., quando os povos retiravam gelo das montanhas para utilizar no resfriamento de seus mantimentos (SILVA, 2003). No século XVIII, blocos de gelo eram retirados de lugares muito frios e estocados em salas com forte isolação térmica1 de modo a manter o seu estado físico, possibilitando a comercialização para o mundo todo. Por volta de 1750, um sistema de refrigeração primitivo já estava disponível através do uso de um líquido como meio refrigerante, chamado de éter. Anos depois, em 1834, Jacob Perkins aprimorou o sistema construindo uma máquina de refrigeração mecânica que fazia uso de quatro elementos fundamentais: compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador. No ano de 1870, Cari Von Linde introduziu no sistema a utilização da substância denominada amônia como meio circulante. Sistemas de refrigeração passaram a dominar o mercado por volta de 1930, e após a segunda guerra mundial, já estavam disponíveis compressores herméticos2 e fluidos refrigerantes modernos, popularizando definitivamente a refrigeração por compressão a vapor (SILVA, 2003). Já no Brasil, o primeiro registro da instalação de um sistema de refrigeração é do Frigorífico Renner, no município de Monte Negro no estado do Rio Grande do Sul (RIENZO, 2006). Sabendo um pouco da história da refrigeração, agora você estudará sobre o que é conforto térmico e como ele pode ser determinado. 2.2 CONFORTO TÉRMICO As pessoas costumam registrar a sensação de conforto térmico distintamente umas das outras. Conforto térmico é a condição de temperatura e umidade ideal que os seres humanos precisam de modo a não sentir frio e nem calor. Como todos os seres humanos apresentam temperaturas distintas, quando comparadas, podendo estas variar de 35°C a 39°C, a ISO 9241 recomenda que, em um ambiente de trabalho, seja mantida a umidade relativa entre 40% e 80%, a temperatura entre 23°C a 26°C no inverno e 20°C a 24°C no verão e a velocidade do ar em até 0,75 m/s (COSTA, 1982). Com as mudanças climáticas desfavoráveis ao conforto humano, a climatização passou a ser cada dia mais necessária. Não basta somente a temperatura do ar estar agradável, há uma série de outros fatores que devem ser ajustados de acordo com o ambiente, de modo a proporcionar o conforto térmico ideal. Segundo pesquisas da área, os fatores que devem ser analisados para caracterizar o conforto térmico são os seguintes (COSTA, 1982): a) fatores climáticos (temperatura externa do ar, movimento externo do ar, umidade relativa do ar etc.); 1 É uma barreira que impede a transferência de calor evitando a variação de temperatura (INCROPERA et al., 2014). 2 Inteiramente tapado, de maneira a impedir a passagem de ar; selado ou lacrado (FERREIRA, 2010). 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 17 b) isolamento térmico (tipo de material utilizado na construção da edificação etc.); c) fontes de calor (equipamentos eletroeletrônicos, motores, máquinas etc.); d) atividade física realizada no local (forte agitação, repouso etc.); e) tipos de roupa; f ) sexo; g) idade; h) fatores pessoais (estado de saúde, estado psicológico, fatores situacionais etc.);i) qualidade do ar; j) renovação do ar; k) controle de temperatura. A atenção nesses fatores pode influenciar significativamente a vida dos ocupantes do recinto em questão (COSTA, 1982). Muitas vezes, são consultados gráficos de conforto térmico que nada mais são do que ferramentas que relacionam a umidade relativa, a temperatura e outras condições de interesse de um ambiente de forma a mostrar o conjunto de condições que geram maior conforto para as pessoas que convivem em um determinado local (FROTA; SCHIFFER, 2007). Para saber mais sobre conforto térmico, pesquise no livro Manual de conforto térmico, de Frota e Schiffer, 2007. SAIBA MAIS Agora que você aprendeu sobre conforto térmico, prossiga com seus estudos para conhecer as unidades utilizadas para medir as grandezas físicas que o determinam. 2.3 MEDIÇÕES E SISTEMA DE UNIDADES O profissional do ramo da refrigeração precisa conhecer bem o emprego das unidades de medidas e suas escalas, pois os instrumentos utilizados para instalação e manutenção dos equipamentos de climatização fazem uso dessas grandezas, o que irá refletir no sucesso da instalação. O Sistema Internacional de Unidades, designado por SI, é aceito em todos os países do mundo. No entanto, em muitos países como os Estados Unidos, o sistema utilizado é o Sistema Inglês de Unidades. Considerando que alguns dos polos de pesquisa mais importantes da área de refrigeração se encontram em países que utilizam o Sistema Inglês, vários equipamentos apresentam essas unidades, de maneira que é necessário que você conheça ambas (ALBERTAZZI; SOUZA, 2008; INMETRO, 2012). FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO18 O quadro a seguir apresenta as grandezas que são de fundamental importância para a refrigeração. GRANDEZAS FUNDAMENTAIS NO SI Grandeza Unidade de medida Símbolo Comprimento Metro m Massa Quilograma kg Tempo Segundo s Corrente elétrica Ampere A Temperatura Kelvin K Quadro 1 - Grandezas fundamentais do SI Fonte: adaptado de Inmetro (2012) Quanto às grandezas que possuem muitos algarismos, deve-se expressá-las com múltiplos e submúltiplos, de modo a facilitar a associação, como segue no quadro. UNIDADES COM SEUS MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DECIMAIS Prefixo Símbolo Equivalência Mega M 1 000 000 = 106 Kilo k 1 000 = 103 Hecto h 100 = 102 Deca da 10 = 101 Deci d 0,1 = 10-1 Centi c 0,01 = 10-2 Mili m 0,001 = 10-3 Micro µ 0,000 001 = 10-6 Quadro 2 - Múltiplos e submúltiplos de unidades Fonte: adaptado de Inmetro (2012) FIQUE ALERTA A letra “K” maiúscula refere-se à escala de temperatura kelvin. Já a letra “k” minúscula quer dizer que a mesma está sendo multiplicada por mil. Assim, é necessário que, sempre que seja utilizada a letra “k”, pronuncie-se o k e a grandeza desejada na situação (ALBERTAZZI; SOUSA, 2008; INMETRO, 2012). Visto sobre unidades e medidas, agora será abordado um pouco sobre as normas que regem o ramo de refrigeração e climatização. 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 19 2.4 NORMALIZAÇÃO PARA SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO Antes de falar diretamente sobre refrigeração, vale lembrar que sempre será possível contar com as leis e normas que foram feitas para esse ramo. Elas são desenvolvidas para padronizar procedimentos, equipamentos, rotinas, entre outros, de modo a permitir que todos os profissionais da área de climatização realizem a mesma atividade, da mesma forma, em qualquer lugar no Brasil. As leis e normas também são valiosas para garantir a segurança do trabalhador. No quadro seguinte, observe a descrição das leis que um profissional da refrigeração precisa saber para trabalhar de forma correta. LEIS DESCRIÇÃO Instrução Normativa N° 37 de 2004 do IBAMA Determina o registro no IBAMA de pessoas físicas e jurídicas que lidem com substâncias controladas pelo Protocolo de Montreal – Castro Técnico Federal (BRASIL, 2004). Decreto Lei 99280-90 de 1990 Promulga a Convenção de Viena e o Protocolo de Montreal sobre substâncias que destroem a Camada de Ozônio (BRASIL, 1990). Resolução do Conama 267 de 2000 Proíbe o uso e comercialização de várias substâncias utilizadas no setor da refrigeração (BRASIL, 2000). Resolução do Conama 340 de 2003 Proíbe o uso de alguns cilindros e dá orientações sobre reciclagem de fluido refrigerante (BRASIL, 2003a). Resolução RE/ANVISA Nº 9 de 2003 Determina a publicação de orientação técnica elaborada por grupo técnico assessor, sobre padrões referenciais de qualidade do ar interior, em ambientes climatizados artificialmente, de uso público e coletivo (BRASIL, 2003b). Quadro 3 - Leis relacionadas com sistemas de refrigeração Fonte: adaptado de Brasil (1990); Brasil (2000); Brasil (2003a); Brasil (2003b); Brasil (2004) No quadro a seguir, as normas relevantes aos profissionais de refrigeração são descritas. NORMAS DESCRIÇÃO ABNT NBR 16236.2013 Bebedouros com refrigeração mecânica incorporada - Requisitos de qualidade, desempenho e instalação (ABNT, 2013). ABNT NBR 15976:2011 Redução das emissões de fluidos frigoríficos halogenados em equipamentos e instalações estacionárias de refrigeração e ar- -condicionado — Requisitos gerais e procedimentos (ABNT, 2011). ABNT NBR 15848:2010 Sistemas de ar-condicionado e ventilação – Procedimentos e requisitos relativos às atividades de construção, reformas, operação e manutenção das instalações que afetam a qualidade do ar interior (ABNT, 2010). ABNT NBR 16401-1:2008 Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários Parte 1. Projetos das instalações (ABNT, 2008a). FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO20 NORMAS DESCRIÇÃO ABNT NBR 16401-2:2008 Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários Parte 2. Parâmetros de conforto térmico (ABNT, 2008b). ABNT NBR 16401-3:2008 Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários Parte 3. Qualidade do ar interior (ABNT, 2008c). ABNT NBR 7541:2004 Tubo de cobre sem costura para refrigeração e ar-condicionado – Requisitos (ABNT, 2004). ABNT NBR 11215:1990 Equipamentos unitários de ar-condicionado e bomba de calor - Determinação da capacidade de resfriamento e aquecimento - Método de ensaio (ABNT, 1990). Quadro 4 - Normas relacionadas com sistemas de refrigeração Fonte: adaptado de ABNT (1990); ABNT (2004); ABNT (2008a); ABNT (2008b); ABNT (2008c); ABNT (2010); ABNT (2011); ABNT (2013) Agora que você já estudou sobre as leis e normas existentes na área da refrigeração e climatização, conheça, na próxima seção, o conceito de temperatura, suas escalas e conversões, além dos tipos de instrumentos para suas aferições. 2.5 TEMPERATURA Temperatura é uma grandeza física que mede o nível de agitação térmica das moléculas de um corpo. Quanto maior a agitação, maior a temperatura e o contrário também acontece. Dependendo da temperatura, uma substância pode se apresentar em diferentes estados físicos da matéria: líquidos, sólidos ou gasosos. A variação desses estados é chamada transformação de estado físico (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). 2.5.1 TRANSFORMAÇÕES DE ESTADOS FÍSICOS Acompanhe, a seguir, cada uma dessas transformações. a) Solidificação é a transformação do estado líquido para o estado sólido. Como exemplo, imagine um copo com água pura a uma temperatura de 23°C que está no seu estado líquido a uma pressão atmosférica (ao nível do mar). Se for colocado na geladeira, sua temperatura vai caindo com seu resfriamento. Quando a temperatura chegar a 0°C, essa água solidificará, se transformando em gelo. Já a fusão é a transformação no sentido contrário da solidificação, ou seja, é a mudança do estado sólido para o estado líquido. Essa temperatura de 0°C é chamada, portanto, de ponto de solidificação da água ou de fusão do gelo (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). b) Vaporização ou ebulição é a transformação do estado líquido para o estado de vapor. Com a água pura, a temperatura em que isso ocorre é a 100°C, e a mudança só acontece se a pressão do vapor for maior do que a pressãoatmosférica. Já a condensação ou liquefação, é a transformação do estado de vapor para o estado líquido. A temperatura de 100°C é o ponto de ebulição da água ou o ponto de condensação do vapor d’água (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 21 c) Ainda há as transformações do estado sólido para o estado de vapor e vice-versa, chamadas de sublimação e ressublimação, respectivamente. Esse fenômeno ocorre comumente com sprays tipo aerossol e com a naftalina (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). 2.5.2 UNIDADES DE MEDIDA DE TEMPERATURA Existem várias formas de se medir temperatura. Para tal finalidade, foram criadas escalas termométricas com padrões de unidades de medidas, sendo as unidades mais comuns o grau Celsius, o grau fahrenheit e o kelvin. A escala de temperatura em graus Celsius (°C) é bastante comum nos países que usam o SI. Ela foi definida usando o ponto 0°C como a temperatura de fusão da água e 100°C como a temperatura de ebulição da água. A escala fahrenheit (°F) é mais usada em países que utilizam o Sistema Inglês de Unidades. O ponto de fusão da água nela é o 22°F e o de ebulição é o 212°F, tendo entre eles 180 subdivisões. Por fim, a escala kelvin (K) tem uma subdivisão com o mesmo tamanho da graduação da escala Celsius, mas os pontos de referência são diferentes. Em kelvin, o ponto de fusão da água ocorre em 273,14 K e o de ebulição é 373,14 K, sendo o 0K (zero kelvin) a menor temperatura que um corpo pode chegar (SILVA, 2003). Vale ressaltar que algumas pessoas ainda utilizam o termo grau Centrígrado ao invés de grau Celsius. No entanto, essa nomenclatura não existe mais desde 1948, ficando apenas grau Celsius como o nome da unidade (INMETRO, 2012). Para realizar a conversão de valores de temperatura de uma escala para outra, utiliza-se as equações que estão no quadro a seguir. CONVERSÃO FÓRMULA K para °C °F para °C Quadro 5 - Conversão de unidades de temperatura Fonte: adaptado de Silva (2003) e Incropera et al.(2014) 2.5.3 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA Existem vários tipos de medidores de temperatura, cada um com sua especialidade e melhor forma de utilização. Os mais comuns, entre digitais e analógicos, são mostrados no quadro a seguir (BALBINOT; BRUSAMARELLO, 2010). FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO22 TERMÔMETRO DE BULBO Consiste em um tubo de pequeno diâmetro e um bulbo fechado a vácuo contendo, geralmente, mercúrio, o qual muda seu volume conforme a temperatura a que está sendo exposto, variando a altura em um a escala graduada na unidade desejada. TERMÔMETRO DE PRESSÃO É constituído de um bulbo que é interligado por um tubo capilar sendo preenchido com um gás. O bulbo, ao sofrer variação na temperatura, varia o volume do gás aumentado ou diminuindo a sua pressão de forma a transmitir essa temperatura absorvida para escala graduada de leitura. TERMOPARES É um tipo de termômetro digital formado pela junção de fios de metais diferentes. Quando as uniões desses fios estão em tem- peraturas diferentes, é gerada uma tensão que é proporcional a essa diferença de temperatura, o chamado efeito Seeback. TERMORRESISTORES E TERMISTORES Termorresistores indicam a temperatura com base na variação de sua resistência elétrica, que varia de acordo com a oscilação da temperatura. Já os termistores são sensores de temperatura feitos de material semicondutor, visualmente parecidos com os termor- resistores. Quando aplicados a circuitos eletrônicos, variações da temperatura implicam em variação da sua resistência elétrica. PIRÔMETRO É um dispositivo que mede a temperatura sem precisar entrar em contato com o corpo em questão, através da radiação infraver- melha emitida por ele. Quadro 6 - Medidores de temperatura Fonte: adaptado de Balbinot e Brusamarello (2010); Tinkstock (2015) Cr ea ta s ([2 0- -? ]) Th in ks to ck ([ 20 -- ?] ) al ex lm x ([2 0- -? ]) Ry an M cV ay ([ 20 -- ?] ) N ik ita S ob ol ko v ([2 0- -? ]) 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 23 O pirômetro é bastante utilizado em lugares onde os outros termômetros não permitem registrar a medição de temperaturas em função da necessidade de contato de que dispõem. Um exemplo é em fundições, onde as temperaturas são muito altas, de maneira que outros tipos de medidores certamente derreteriam com o contato. CURIOSI DADES Agora que você já relembrou o conceito de temperatura, conheça o termo calor. 2.6 CALOR Esta é uma palavra muito comum especialmente nos dias com altas temperaturas. Na verdade, o calor é a energia térmica em trânsito entre dois corpos com temperatura diferentes. Sendo assim, quanto maior essa diferença, maior o fluxo de calor (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). Segundo Dossat (2007), calorimetria é o estudo que mede a quantidade da transferência de energia térmica absorvida ou liberada entre dois corpos, com diferentes temperaturas entre si, durante o processo de um fenômeno físico ou químico. A potência térmica é a quantidade de energia que transitou em um determinado período de tempo (INMETRO 2012, SILVA, 2003). 2.6.1 UNIDADES DE MEDIDA DE CALOR E POTÊNCIA TÉRMICA O calor e a potência térmica são comumente medidos com as unidades mostradas no quadro a seguir. UNIDADES DE CALOR UNIDADES DE POTÊNCIA TÉRMICA Quilojoule (kJ) TR (Tonelada de Refrigeração) Caloria (cal) BTU por hora (BTU/h) Quilocaloria (kcal) Quilowatt BTU (British Thermal Unit) Quilocaloria por hora (kcal/h) Quadro 7 - Unidade de calor Fonte: adaptado de Inmetro (2012) Na refrigeração, é comum aparecer em manuais técnicos diferentes unidades de calor e potência térmica. Na tabela seguinte, são mostradas as relações de conversão para energia térmica. FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO24 kJ kcal BTU kWh PARA CONVERTER DE kJ MULTIPLIQUE POR 1 0,239 0,948 0,000278 kcal 4,186 1 3,97 0,00116 BTU 1,055 0,252 1 0,000293 kWh 0,0013 0,0013 0,0193 1 Tabela 1 - Conversão de unidade de calor Fonte: adaptado de Silva (2003); Inmetro (2012) e Dossat (2007) Na próxima tabela, são apontadas as conversões de unidades de potência térmica. TR BTU/h kW kcal/h PARA CONVERTER DE TR MULTIPLIQUE POR 1 12000 3,52 3023,95 BTU/h 0,000083 1 0,00029 0,25 kW 0,28 3412,14 1 859,85 kcal/h 0,00033 3,97 0,0012 1 Tabela 2 - Conversão de unidade de potência térmica Fonte: adaptado de Silva (2003); Inmetro (2012); Dossat (2007) FIQUE ALERTA Quando se relaciona a energia térmica na unidade de quilowat/hora (kWh) em refrigeração, não se está referindo ao consumo de energia elétrica, mas sim à quantidade de transferência de calor por hora. Com o que foi visto até agora, já é possível supor que, em um sistema de refrigeração ou climatização, ocorrem inúmeros processos de troca de calor, tendo em vista o objetivo de retirar energia de um ambiente para resfriá-lo. Porém, é necessário, ainda, conhecer os tipos, os conceitos e as diferenças entre calor específico, o calor sensível e o calor latente. 2.6.2 CALOR ESPECÍFICO, SENSÍVEL E LATENTE Calor específico é a quantidade de energia necessária para variar, em um grau Celsius, um quilograma de uma substância. É uma propriedade que depende da temperatura, entretanto, no caso de gases e vapores, o volume e a pressão em que eles se encontram também afetam essa propriedade (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014; SILVA, 2003). Calor sensível é a energia trocada em processo de transferência de calor, que ocorre variando a temperatura de um corpo sem que haja mudança em seu estado físico (DOSSAT, 2007). A equação para se medir esse calor é dada pela expressão a seguir. Q = mcΔT 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 25 Q é a quantidade de calor, em joules (J). m é a massa, em quilogramas (kg). c é o calor específico, em joule por quilograma grau Celsius (J/kg°C). Δt é a variação de temperatura em grau Celsius (°C). Vale atentar para as unidades das grandezas utilizadas em expressõesalgébricas como estão descritas acima. Usar grandezas com unidades erradas ou não compatíveis pode levar a erros grosseiros nos resultados dos cálculos, além da instalação de um sistema de refrigeração que nunca funcionará de acordo com o especificado. Já o calor latente é a quantidade de energia movimentada em um a troca de calor em que ocorre a mudança de estado físico da matéria, sem que haja mudança de temperatura (DOSSAT, 2007). A equação para se calcular essa quantidade é a seguinte: Q=mL Q é a quantidade de calor, em caloria (cal). m é a massa, em gramas (g). L é o calor latente, em caloria por gramas (cal/g). 2.6.3 TRANSMISSÃO DE CALOR E ISOLAMENTO TÉRMICO Sendo o calor uma energia em transferência, destacam-se agora as formas em que essa movimentação pode ocorrer, sendo elas: a condução, a convecção e a radiação. A troca de calor por condução ocorre entre sólidos, líquidos parados e gases parados que estejam em contato e tenham temperaturas diferentes. Já a convecção ocorre toda a vez que um fluido, seja ele um vapor, um gás ou um líquido, troca calor com objetos e outros fluidos durante sua movimentação. Por fim, a transmissão de calor por radiação é um dos meios mais importantes, este efeito é o único que ocorre através de ondas eletromagnéticas, podendo ocorrer no vácuo, diferentemente da condução e da convecção que precisam de um meio físico para acontecer. Qualquer corpo que tenha uma temperatura diferente de 0K emite radiação, indicando que existe algum grau de movimentação de seus átomos (DOSSAT, 2007; INCROPERA et al., 2014). Para garantir um bom desempenho de um sistema de refrigeração, é importante que o ambiente a ser refrigerado seja tão bem isolado quanto possível, isto é, que o ar com baixa temperatura se mantenha dentro do ambiente e que suas paredes evitem, da melhor maneira possível, a troca de calor com a parte de fora. FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO26 Um sistema de isolamento térmico, ou isolação térmica, é um sistema composto por materiais que conduzem pouco calor. Em geral, é necessário utilizar materiais diferentes para se obter um bom isolamento térmico, pois dificilmente um material consegue impedir bem a troca de calor de todas as maneiras aqui descritas. Um bom exemplo disso são as garrafas térmicas, que são compostas de um recipiente feito de superfície espelhada onde fica o líquido cuja temperatura se deseja preservar. Essa superfície é responsável pela parte de isolamento de calor por radiação e a parte da garrafa com vácuo em volta, é responsável pelo isolamento por condução e convecção. Vistos a temperatura e o calor, a última propriedade importante que você conhecerá é a pressão. 2.7 PRESSÃO A pressão é definida como uma força exercida por uma unidade de área e a equação para descobrir a distribuição média da força aplicada sobre uma determinada área é expressa na seguinte fórmula (DOSSAT, 2007). As unidades de medida mais comuns para pressão são as indicadas na tabela a seguir. kgf/cm2 atm psi mmHg kPa bar PARA CONVERTER DE kgf/cm2 MULTIPLIQUE POR 1 0,9684 14,2 735,98 98,0665 0,98 atm 1,033 1 14,7 760 101,32 1,0133 psi 0,0703 0,068 1 51,68 6,8943 0,0689 mmHg 0,0013 0,0013 0,0193 1 0,1329 0,00133 kPa 0,0102 0,0099 0,145 7,52 1 0,01 bar 1,02 0,9869 14,5 750,44 100 1 Tabela 3 - Conversão de unidades de pressão Fonte: adaptado de Silva (2003); Dossat (2007); Inmetro (2012) Pressão atmosférica é a força exercida pela camada de moléculas de ar sobre a superfície terrestre e pode variar de um lugar para outro, dependendo das condições meteorológicas (umidade e densidade do ar), assim como modificação de altitude. A pressão atmosférica ao nível do mar é de 1 atm (DOSSAT, 2007). 2.7.1 PRESSÃO RELATIVA (MANOMÉTRICA), ABSOLUTA E VÁCUO A pressão relativa é determinada tomando como referência a pressão atmosférica existente no próprio local. Se um manômetro, utilizado para medir pressões for ajustado para medir pressão zero quando exposto somente à pressão atmosférica, qualquer pressão medida a partir daí é manométrica (SILVA, 2003). A pressão absoluta é o resultado medido em relação ao vácuo absoluto somado à pressão relativa e à pressão atmosférica (SILVA, 2003). 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 27 Sempre, ao medir a pressão absoluta, esta deve ser identificada de forma diferente da pressão relativa. Caso não se tenha esta informação, ela deve ser considerada como pressão relativa. Exemplo: (3 kgf/cm² ABS) logo, este valor refere-se à pressão absoluta. (4 kgf/cm²) logo, este valor refere-se à pressão relativa. 2.7.2 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO Para registrar ou atuar sobre diferentes níveis de pressão existem diversos tipos de instrumentos, sendo que o mais utilizado é o manômetro. Ele serve para medir a pressão relativa de algum fluido contido em circuito fechado, de forma a auxiliar na indicação e monitoramento da pressão do processo. Na área da refrigeração, o manômetro mais utilizado é o do tipo Bourdon, que pode ser visto na figura seguinte. Figura 1 - Manômetro de Bourdon Fonte: Thinkstock (2015) Neste equipamento, o fluido sob pressão entra pelo orifício da haste do tubo de Bourdon, que é for- mado por um tubo curvo ligado a um par engrenado, sendo que uma das engrenagens tem um ponteiro indicador. Conforme a pressão aumenta, esse tubo se dilata, de maneira semelhante a uma língua de so- gra (brinquedo de festas infantis). Quando inflada, aciona as engrenagens, e assim, movimenta o ponteiro proporcionalmente à pressão aplicada. A faixa de valores que esse equipamento consegue indicar chama- -se intervalo de medição (DOSSAT, 2007; INMETRO, 2012). Também existem manômetros digitais que utilizam parâmetros elétricos para determinar a pressão de um duto, como por exemplo, a deformação sofrida por ele sob pressão. Ainda, usa-se manômetro em tubos graduados, sendo esses consideravelmente mais simples (FIGLIOLA; BEASLEY, 2000). Ire n M or oz ([ 20 -- ?] ) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO28 No ramo da refrigeração, é muito comum também o uso de um instrumento chamado conjunto manifold para medição de pressão. Ele é constituído por dois manômetros, sendo um para baixa pressão e o outro para alta pressão, interligados por um barrilete, o qual tem registros para cada um dos lados (SILVA, 2003). Observe um conjunto manifold na figura que segue. Figura 2 - Conjunto Manifold Fonte: Banco de imagens SENAI/SC – São José/Palhoça (2015) 2.7.3 VÁCUO O conceito de vácuo refere-se à ausência de matéria em um determinado espaço. Quando se aplica este conceito na refrigeração, significa que um sistema está com uma pressão negativa, ou seja, a pressão está inferior à pressão relativa atmosférica. Para medir pressões menores que a pressão atmosférica, utiliza-se um medidor chamado vacuômetro (FIGLIOLA; BEASLEY, 2000). Um instrumento desse tipo pode ser visto na figura a seguir. Figura 3 - Vacuômetro Fonte: Banco de imagens SENAI/SC – São José/Palhoça (2015) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 29 Apresentados os conceitos de temperatura e pressão, ainda é necessário que você conheça a definição de saturação. 2.7.4 TEMPERATURA E PRESSÃO DE SATURAÇÃO Saturação é a condição limite em que um fluido refrigerante, que está em um a determinada pressão, por exemplo, a pressão atmosférica, ao ser resfriado começa a condensar-se e ao ser aquecido, todo ele ficará no estado de vapor, sem nenhuma fase líquida (STOECKER; JONES, 1985; STOECKER; SAIZ JABARDO, 2002). Você precisa conhecer esse conceito porque, como verá no capítulo seguinte, em algumas partes dos sistemas de refrigeração e climatização é muito importante, para sua eficiência e integridade, que o fluido refrigerante esteja somente na fase de vapor. Cada fluido refrigerante tem pressões e temperaturas de transição próprias e que são correlacionadas. Para saber quais são as características do fluidocom que você trabalha, é necessário utilizar uma tabela de saturação própria desse fluido. A seguir, pode ser vista uma tabela de saturação para o fluido R-22. PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS DO REFRIGERANTE R-22 SATURADO T [ºC] p [kPa] Vl [l/kg] Vv [l/kg] hl [KJ/kg] hlv [KJ/kg] hv [kJ/kg] Sl [kJ/kg K] Sv [kJ/kg K] -40 104,9 0,7093 205,7 155,4 233,2 388,6 0,8249 1,8251 -39 109,9 0,7108 197,0 156,5 232,6 389,1 0,8294 1,8227 -38 115,0 0,7123 188,8 157,5 232,0 389,5 0,8339 1,8205 -37 120,4 0,7138 180,9 158,6 231,4 390,0 0,8384 1,8182 -36 125,9 0,7153 173,5 159,7 230,8 390,4 0,8423 1,8160 -35 131,6 0,7168 166,4 160,7 230,2 390,9 0,8474 1,8138 -34 137,6 0,7183 159,7 161,8 229,5 319,4 0,8519 1,8117 -33 143,7 0,7198 153,3 162,9 228,9 391,8 0,8564 1,8085 -32 150,1 0,7214 147,2 164,0 228,3 392,3 0,8609 1,8074 -31 156,6 0,7229 141,4 165,1 227,6 392,7 0,8653 1,8054 -30 163,4 0,7245 135,8 166,1 227,0 393,1 0,8698 1,8033 -29 170,4 0,7261 130,6 167,2 226,4 393,6 0,8742 1,8013 -28 177,7 0,7277 125,6 168,3 225,7 394,0 0,8786 1,7993 -27 185,2 0,7293 120,8 169,4 225,1 394,5 0,8831 1,7973 -26 192,9 0,7309 116,2 170,5 224,4 394,9 0,8875 1,7954 -25 200,9 0,7325 111,9 171,6 223,7 395,3 0,8919 1,7934 -24 209,2 0,7342 107,7 172,7 223,1 395,8 0,8963 1,7915 -23 217,6 0,7358 103,7 173,8 222,4 396,2 0,9007 1,7897 -22 226,4 0,7375 99,93 174,9 221,7 396,6 0,9051 1,7878 -21 235,4 0,7392 96,31 176,0 221,0 397,0 0,9095 1,7860 -20 244,7 0,7409 92,84 177,1 220,3 397,5 0,9139 1,7842 FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO30 T [ºC] p [kPa] Vl [l/kg] Vv [l/kg] hl [KJ/kg] hlv [KJ/kg] hv [kJ/kg] Sl [kJ/kg K] Sv [kJ/kg K] -19 254,3 0,7426 89,53 178,3 219,6 397,9 0,9182 1,7824 -18 264,2 0,7443 86,35 179,4 218,9 398,3 0,9226 1,7806 -17 274,4 0,7461 83,32 180,5 218,2 398,7 0,9269 1,7789 -16 284,8 0,7478 80,41 181,6 217,5 399,1 0,9313 1,7771 -15 295,6 0,7496 77,62 182,7 216,8 399,5 0,9356 1,7754 -14 306,7 0,7514 74,96 183,9 216,1 400,0 0,9400 1,7737 -13 318,1 0,7532 72,40 185,0 215,3 400,4 0,9449 1,7721 -12 329,8 0,7550 69,95 186,1 214,6 400,8 0,9443 1,7704 -11 341,8 0,7569 67,60 187,3 213,9 401,2 0,9529 1,7688 -10 354,2 0,7587 65,34 188,4 213,1 401,6 0,9573 1,7671 -9 366,9 0,7606 63,17 189,6 212,4 402,0 0,9616 1,7655 -8 379,9 0,7625 61,09 190,7 211,6 402,3 0,9659 1,7640 -7 393,3 0,7644 59,10 191,9 210,9 402,7 0,9701 1,7624 -6 407,1 0,7663 57,18 193,0 210,1 403,1 0,9744 1,7608 -5 421,2 0,7683 55,34 194,2 209,3 403,5 0,9787 1,7593 -4 435,7 0,7703 53,57 195,3 208,5 403,9 0,9830 1,7578 -3 450,6 0,7722 51,86 196,5 207,8 404,3 0,9872 1,7563 -2 465,8 0,7743 50,23 197,7 207,0 404,6 0,9915 1,7548 -1 481,4 0,7763 48,65 198,8 206,2 405,0 0,9958 1,7533 Tabela 4 - Saturação do R-22 Fonte: adaptado de Stoecker e Saiz Jabardo (2002) Com a tabela, é possível saber, por exemplo, que o R-22 na temperatura de -10°C na saturação está em uma pressão de 354,2 kPa. CASOS E RELATOS O VALOR DO CONHECIMENTO Wellington era o único funcionário de uma empresa de refrigeração de pequeno porte, onde se prestava assistência técnica em equipamentos dos tipos freezers e refrigeradores. Ele não tinha muito conhecimento técnico para realizar as manutenções e operações necessárias, a pouca habilidade que adquiriu foi por repetição ou tentativa, aprendizado herdado do dono da assistência. 2 CONCEITOS BÁSICOS EM REFRIGERAÇÃO 31 Como se sabe, a evolução dos eletrodomésticos tem trazido cada vez mais inovações como, por exemplo, diferentes tipos de fluidos refrigerantes com pressões e temperaturas de operações diversificadas. Observando essa realidade, Wellington percebeu que estava muito defasado em relação aos profissionais do mercado. Isso estava se refletindo na empresa em que trabalhava e o negócio estava indo de mal a pior. Muitos atendimentos não puderam ser realizados e cada cliente perdido era mais prejuízo. Algo precisava ser feito. Wellington, então, percebeu a importância de se obter mais conhecimento e se inscreveu em diversos cursos da área visando qualificar-se, atualizar-se e estar preparado para atender às novas exigências do ramo. Agiu acertadamente e logo obteve os resultados esperados. RECAPITULANDO Neste capítulo, em virtude da importância dos principais temas conceituais informativos da refrigeração, você aprendeu os fundamentos sobre temperatura, calor, pressão e o conceito de conforto térmico. Com esses princípios, você está capacitado e distinguir as escalas termométricas e o procedimento para converter as unidades de pressão e entender os tipos de energia térmica e as suas correlações, informações que foram baseadas nos principais sistemas de medida. É essencial o entendimento dos temas até aqui abordados, pois eles são a base para a compreensão dos conteúdos seguintes, sendo indispensáveis na continuidade dos seus estudos, como também, do meio profissional da área em questão. 3 Você conhece os componentes do seu refrigerador? E do seu ar-condicionado? Esses equipamentos são alguns dos tipos de sistemas de refrigeração que existem no mundo. Mas existem ainda muitos outros, inclusive funcionando com princípios diferentes. Neste capítulo, você terá a oportunidade de conhecer três diferentes tipos construtivos de sistemas de refrigeração: refrigeração termoelétrica, refrigeração por compressão de vapor e refrigeração por absorção. Contudo, será dada ênfase aos sistemas que trabalham com compressão de vapor, pois são os mais comuns para climatização e refrigeração residencial. Isso possibilitará a você, identificar características intrínsecas do seu funcionamento e manutenção, evitando assim, que a variabilidade dos equipamentos possa surpreender. Serão demonstrados o emprego e o posicionamento dos elementos necessários para o funcionamento dos sistemas, abordando a sua função para cada caso. Ao final deste capítulo, você estará apto a: a) identificar os diferentes tipos de sistemas aplicados em refrigeração e climatização resi- dencial e seus componentes mecânicos; b) identificar fluxogramas de sistemas de refrigeração residencial; c) identificar a sequência de funcionamento de sistemas de refrigeração e climatização residencial; d) identificar fluidos refrigerantes dos sistemas de refrigeração e climatização residencial; e) selecionar fluidos refrigerantes compatíveis com óleos lubrificantes utilizados em diferentes sistemas de climatização; f ) ter consciência com relação à importância ambiental. Ciclos de Refrigeração e seus Componentes FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO34 3.1 REFRIGERAÇÃO TERMOELÉTRICA A essência de um equipamento de refrigeração que funciona por efeito termoelétrico consiste em dois fios de materiais diferentes que estão interligados, de acordo com a figura seguinte. Ligando uma fonte elétrica, como mostra a figura, gera-se, em uma das uniões dos fios, uma junção quente e na outra, uma junção fria. De fato, ambas podem ser utilizadas dependendo do objetivo: esfriar ou esquentar. Esse fenômeno chama-se Efeito Peltier, e o transdutor que funciona a partir desse princípio é chamado apenas de Peltier. Figura 4 - Esquema do efeito Peltier Fonte: do Autor (2015) Equipamentos que funcionam por esse princípio não costumam ter uma eficiência energética razoável se comparados com os outros princípios de refrigeração, mas é bastante usado em equipamentos de pequeno porte, como bebedouros, adegas climatizadas, frigobares e chopeiras. Depois de conhecer esse importante princípio, você estudará sobre refrigeração por absorção. Prossiga com o estudo! 3.2 REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO Esse processo de refrigeração pode atender desde sistemas de refrigeração residencial até sistemas de grande porte industrial. Sua utilização passou por altos e baixos, porém, devido ao aumento do uso de energias renováveis e da demanda por sistemas mais eficientes, sua utilização tem sido mais frequente, em especial em locais que já dispõem de uma fonte de calor. A seguir, serão descritos seus principaiscomponentes e forma de funcionamento (COSTA, 1982). Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 35 Um exemplo de sistema que utiliza esse princípio pode ser visto na figura “Circuito de refrigeração por absorção”, sendo comumente chamado de sistema de absorção contínua. Tudo se inicia com a presença de uma fonte de calor, cuja função é comprimir e esquentar o fluido refrigerante. Essa fonte pode ser qualquer dispositivo que gere calor, como uma caldeira ou um forno. Nesse local, uma solução aquosa de amônia tem sua temperatura e pressão elevadas, o que resulta na sua movimentação, juntamente com vapor de amônia, até o separador, onde este último se separa totalmente da solução devido à diferença de densidade e à alta temperatura, retornando o líquido para o absorvedor e destinando a amônia ao condensador. Ao passar pelo condensador, ela perde calor, baixando sua temperatura, e depois baixa sua pressão ao passar por um dispositivo de expansão, mudando do estado gasoso para o líquido. Em todo o ambiente do evaporador e do absorvedor, há vapor de hidrogênio que induz a amônia a absorver calor do meio que se deseja resfriar. Então, o restante de amônia líquida e a mistura entre vapor de amônia e de hidrogênio vão para o absorvedor, e depois, a um tanque que contém uma solução aquosa de amônia. O hidrogênio não se mistura na água, ficando livre para preencher o ambiente, voltando inclusive para o evaporador. O tanque tem comunicação com a fonte de calor, de forma que a solução é para lá direcionada, permitindo que o ciclo se reinicie (COSTA, 1982). Evaporador Condensador Separador Caldeira Tanque Absorvedor Figura 5 - Circuito de refrigeração por absorção Fonte: do Autor (2015) Para que aconteça o funcionamento e promoção do ciclo de refrigeração com os demais elementos é preciso ter uma fonte de calor, podendo ser através de circulação de água quente, resistência elétrica, caldeira, aquecimento com chama ou qualquer outra que possa aquecer. O que faz com que esse tipo de sistema de refrigeração tenha um apelo ecológico é justamente o fato de poder utilizar o calor de uma fonte que, em primeiro momento, não seria utilizada para iniciar o ciclo térmico. Dessa forma, gera-se um ambiente frio com uma energia que estaria sendo jogada fora (COSTA, 1982). Na seção seguinte, você poderá verificar as semelhanças entre o ciclo descrito agora e o ciclo por compressão de vapor. Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO36 3.3 REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO A VAPOR O funcionamento deste sistema depende da compressão de um fluido gasoso que será o meio condutor de energia, passando por transformações de estado, bem como, por mudanças na pressão e na temperatura, de modo a manter um ambiente resfriado. Esse ciclo funciona através da movimentação de um fluido que percorre quatro elementos principais, sendo eles: o compressor, o condensador, o dispositivo de expansão e o evaporador. A esse conjunto de equipamentos, vão sendo somados outros elementos, variando de acordo com o projeto da instalação, conforme a finalidade e o objetivo. A seguir, será apresentado um exemplo de ciclo, sendo complementado com a figura “Exemplo de circuito de refrigeração”. Esses elementos principais são encontrados, na figura em destaque, na cor laranja. Quando acionado o compressor, o fluido refrigerante é enviado em alta pressão e temperatura no estado de vapor superaquecido ao separador de óleo, que se destina a separar o fluido do óleo lubrificante. Este, por sua vez, é utilizado para garantir o bom funcionamento dos equipamentos mecânicos envolvidos no ciclo. Antes, ele passa por um silenciador, que reduz o ruído devido à operação do compressor. O lubrificante que foi separado retorna ao compressor pelo emprego de uma bomba que controla o nível de óleo. O fluido refrigerante e a outra parte da separação, segue para o condensador. Conforme estudado, o fluido, passando pelo condensador, cede calor ao ambiente externo para reduzir sua temperatura, chegando a mudar de fase para o estado líquido, entrando em um tanque onde é possível compensar algum volume excedente de refrigeração no sistema. Então, o fluido sai do tanque e passa por uma válvula de bloqueio, que é fechada em ocasiões onde seja necessária a manutenção do sistema. Na sequência, o fluido passa pelo filtro secador, que retém alguma partícula sólida e/ou umidade, e na sequência, entra no visor de líquido, permitindo a análise da fase do fluido refrigerante. Posteriormente, segue para a válvula de expansão, onde sua pressão é reduzida, passando antes no filtro capilar, que retém partículas que possam entupir o vaso fino desse elemento. No evaporador, o fluido absorve energia do ambiente, ao qual interessa ser refrigerado. Em seguida, ele passa no acumulador de sucção, cuja função é separar a fase líquida da fase de vapor do fluido, permitindo somente a passagem do vapor. Por fim, o filtro de sucção serve para impedir que alguma sujeira retorne ao compressor. Já o pressostato de alta e baixa e a válvula de bloqueio interrompem o fluxo, caso ocorra algum defeito por falta ou excesso de pressão no funcionamento do conjunto. O ciclo, então, é reiniciado (COSTA, 1982; MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 37 Observe, a seguir, a figura já mencionada. Tanque de líquido EvaporadorCondensador Silenciador Pressostato de óleo Filtro de óleo Pressostato de alta e baixa Válvula de bloqueio Filtro secador Visor de líquido Válvula de expansão termostática Filtro de sucção Acumulador de sucção Válvula de bloqueio Compressor Controlador de nível de Óleo Válvula de Bloqueio Separador e acumulador de óleo Figura 6 - Exemplo de circuito de refrigeração Fonte: do Autor (2015) Um sistema de climatização e um de refrigeração podem operar com um mesmo fluido de refrigeração. Porém, como tipicamente cada um deles tem temperaturas de trabalho diferentes, as pressões requeridas diferem. CURIOSI DADES Um equipamento que funciona com refrigeração por compressão a vapor pode ser utilizado no modo reverso, caracterizando uma bomba de calor ou apenas uma inversão de ciclo em um condicionador. Isso acontece através da atuação em uma válvula de quatro vias, que é responsável pela alteração do fluxo do fluido no evaporador e no condensador, esquentando o ambiente em que está o primeiro e esfriando o que está em segundo (COSTA, 1982; MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). FIQUE ALERTA A válvula de quatro vias também é utilizada para reverter o ciclo de refrigeradores, realizando o degelo da serpentina. A seguir, você estudará os tipos de compressores. Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO38 3.4 COMPRESSORES Como você já sabe, o compressor é um elemento importante dentro dos sistemas de refrigeração por compressão de vapor. É a parte responsável pelo fluxo de fluido refrigerante no sistema, permitindo, dessa forma, que ele remova energia térmica do ambiente desejado (DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). O compressor é selecionado para um circuito de refrigeração com base nos requisitos do local a ser refrigerado, podendo variar seu tipo construtivo de acordo com as temperaturas envolvidas, a potência requerida, o fluido refrigerante e o óleo lubrificante utilizados, e ainda, com questões relacionadas ao local de instalação. Dessa forma, os compressores são divididos quanto à disposição do motor. Observe o quadro a seguir (DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). QUANTO À DISPOSIÇÃO DO MOTOR Hermético Tem suas partes mecânicas e elétricas dentro de uma carcaça soldada. Para realizar manutenções, é necessária a remoção da solda ou o corte da carcaça, o que, em geral, leva à substituição da peça por inteiro em refrigeradores, por exemplo. É bastante compacto, ideal para aplicações residenciais.Semi-hermético Tem partes mecânicas e elétricas associadas, mas permite al- gum acesso para manutenção. Devido, especialmente, ao seu tamanho, é mais usado em aplicações de maior porte. Aberto Permite acesso ao motor, facilitando manutenções. A trans- missão de potência costuma ocorrer por elementos de máqui- nas como correias. Mais comum em refrigeração industrial. Quadro 8 - Classificação de compressores quanto à disposição do motor Fonte: adaptado de Dossat (2007); Miller e Miller (2014); Thinkstock (2015) Th in ks to ck ([ 20 -- ?] ) Th in ks to ck ([ 20 -- ?] ) Th in ks to ck ([ 20 -- ?] ) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 39 Os compressores são ainda classificados conforme a forma de acionamento mecânico, como mostra no quadro a seguir (DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). QUANTO À FORMA DE ACIONAMENTO MECÂNICO Alternativo O movimento alternativo do pistão succiona e comprime o fluido. É um dos mais utilizados, pois pode ser fabricado com as disposições hermética, semi-hermética e aberta, com um ou mais pistões para compressão. Rotativo (de palhetas) Funciona pela rotação excêntrica de um cilindro dentro de uma câmara. Tem excelente eficiência, mas atende no máximo 3 TR. Assim, é mais usado em equipamentos de climatização. Scroll (caracol) Duas peças em forma de caracol, uma fixa e outra móvel, são encaixadas. A móvel rotaciona de maneira a conduzir o fluido para a descarga no centro da parte fixa, em alta temperatura e pressão. Sua principal aplicação é para sistemas de climatização de pequeno a médio porte com capacidades até 30HP. Possui alta eficiência. Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO40 Parafuso Existem diferentes disposições. Dois parafusos acoplados com uma pequena folga giram, suc- cionando o fluido e o comprimindo até a descarga. É muito eficiente por ter poucas peças móveis. Atende capacidades de 20 TR até 750 TR. Diferentemente dos outros tipos, permite grandes volumes de fluido na fase líquida dentro do compressor. GÁS DE SOLUÇÃO GÁS APRISIONADO DESCARGA DO COMPRESSOR GÁS COMPRIMIDO GÁS SENDO DESCARREGADO ADMISSÃO DO COMPRESSOR Centrífugo A rotação aplicada ao fluido na sucção faz com que ele seja direcionado a cavidades menores, au- mentando sua pressão. Em aplicações de grande porte, pode chegar a -100°C em múltiplos estágios, com capacidade de 100 TR a 10000 TR. Quadro 9 - Classificação dos compressores quanto à forma de acionamento mecânico Fonte: adaptado de Brown (2005); Costa (1982); Dossat (2007); Miller e Miller (2014) Visite sites de empresas fabricantes de compressores, como a Embraco, por exemplo. Ela produz algumas das peças utilizadas pela fabricante de eletrodomésticos Whirlpool. SAIBA MAIS O compressor é uma das peças principais de um sistema de refrigeração por condensação de vapor, mas não é o único. O condensador é vital e o porquê, será visto na seção seguinte. 3.5 CONDENSADORES É o elemento do ciclo de refrigeração responsável por diminuir a temperatura do fluido refrigerante logo após a sua saída do compressor. Essa mudança de temperatura é feita pela troca de calor com um ambiente externo que está a uma temperatura inferior à do fluido, nessa etapa do processo (MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 41 Cada aplicação de um sistema de refrigeração vai precisar de um determinado condensador, com características convenientes para a situação. Inclusive fatores como o clima do local de instalação podem levar à mudanças na escolha desse elemento (MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). Os condensadores podem ser resfriados a ar por convecção natural ou por convecção forçada. No quadro que segue, são mostrados os tipos de condensadores resfriados a ar. CONDENSADORES RESFRIADOS A AR POR CONVECÇÃO NATURAL É um dos tipos de condensadores mais aplicados em sistemas de refrigeração residencial e comercial de pequeno porte. Nele, o fluido escoa pelo tubo em um sentido, trocando calor com o ambi- ente externo, diminuindo sua temperatura. Costuma ter um feixe de arames cilíndricos soldados sobre os tubos que ajudam na dis- sipação de calor. CONDENSADORES RESFRIADOS A AR POR CONVECÇÃO FORÇADA Funciona de forma parecida com o anterior, mas a convecção é forçada por um ventilador, aumentando a eficiência da troca de calor. Pode ser aplicado em sistemas de refrigeração e climatização residencial, comercial e industrial com potências de 0.5 TR até mais 500 TR. Usualmente, a montagem precisa ser em ambientes exter- nos e bem arejados, longe de fontes de calor, para que haja grande capacidade de troca térmica. Quadro 10 - Condensadores resfriados a ar Fonte: adaptado de Miller e Miller (2014); Silva (2013); Thinsktock (2015) Outro componente de grande importância é o dispositivo de expansão, que você estudará na sequência. 3.6 DISPOSITIVOS DE EXPANSÃO A função destes dispositivos é regular a pressão, garantindo que no condensador seja alta e no evaporador, baixa, o que é muito importante para assegurar a eficiência do sistema. O fluido no evaporador, com a temperatura e pressão de acordo com o especificado pelo projeto, é essencial para conseguir remover a quantidade de energia prevista (COSTA, 1982; DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). No quadro a seguir, são mostrados os dispositivos mais comuns. Ro si m er i L ik es (2 01 5) Th in ks to ck ([ 20 -- ?] ) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO42 VÁLVULA DE EXPANSÃO ELETRÔNICA Controla a vazão de fluido no evaporador, monitorando a temperatura de saída desse fluido através de um circuito eletrônico que abre e fecha a entrada. É um dos dispositivos mais eficientes. TUBO CAPILAR E DISPOSITIVO TIPO PISTÃO O tubo capilar reduz a pressão através da di- minuição da seção transversal do tubo por onde passa o fluido refrigerante. É o dispositivo mais empregado em sistemas residenciais e facilmente utilizável em ciclo reverso. Já o dispositivo tipo pistão tem funcionamento similar ao tubo capilar, sendo usado costumeiramente em equipamento de climatização split, até 10 kW. TERMOSTATO DE DEGELO PLACA ÚMIDA ACUMULADOR PONTO DE CONTATO DO CONTROLE TROCADOR DE CALOR LINHA DE SUCÇÃO COMPRESSOR LINHA DE DESCARGA CONDENSADOR RESFRIADOR DE ÓLEO (SE UTILIZADO) FILTRO SECADOR TUBO CAPILAR SERPENTINA DO FREEZER Quadro 11 - Dispositivos de expansão Fonte: adaptado de Costa (1982); Miller e Miller (2014); Silva (2013) Conheça, agora, o último equipamento básico que compõe os sistemas de refrigeração por compressão de vapor: os evaporadores. 3.7 EVAPORADORES Esse é um dos elementos mais importantes de um ciclo de refrigeração, pois é responsável pela remoção de calor do ambiente em que se deseja controlar a temperatura. É essencial que seja dimensionado coerentemente com os outros componentes, de forma a garantir a troca de calor eficiente, vaporizando todo o fluido até a sua saída (COSTA, 1982; MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). Observe os diferentes modelos de evaporadores no quadro que segue. A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 43 EVAPORADOR DE PLACA Consiste em duas chapas de alumínio prensadas com canais internos de circulação do fluido. Comum em refrigeradores e freezers. EVAPORADOR POR CIRCULAÇÃO FORÇADA DE AR O ar do ambiente a ser refrigerado é ventilado através do evaporador. É o mais usado em sistemas de refrigeração e climatização. Quadro 12 - Evaporadores Fonte: adaptado de Costa (1982); Miller e Miller (2014); Silva (2013) Considerando esses quatro componentes, existem outros que não são vitais para o funcionamentodo sistema, mas são úteis para melhorá-lo. Alguns deles serão vistos a seguir. 3.8 OUTROS ELEMENTOS DE SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO Conforme estudado nos princípios de funcionamento de sistemas de refrigeração, comumente é necessário adicionar mais elementos nos circuitos de refrigeração para melhorar a eficiência e garantir que o sistema funcione bem, sem ficar defeituoso ou com frequência incômoda. O funcionamento do conjunto não depende diretamente da presença dos equipamentos descritos no quadro a seguir, contudo, eles são importantes para proteger os componentes vitais durante a operação (COSTA, 1982; MILLER; MILLER, 2014; SILVA, 2013). Acompanhe. Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) Ju lio C es ar B or ch er s (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO44 NOME FUNÇÃO EXEMPLO Acumulador de sucção Evitar o retorno do fluido refrigerante, na fase líquida, para o compressor. Mais comum em sistemas de médio porte e maiores. Filtro capilar Reter partículas que possam chegar ao tubo capilar. Bastante utilizado em sistemas de refrigeração de pequeno porte. Filtro de sucção Reter partículas sólidas antes da entrada do fluido no compressor. Absorver resíduos do fluido antigo após troca do mesmo. Absorver umidade. Reter componentes ácidos resultantes da queima do compressor. Filtro secante Reter partículas sólidas e umidade que possam atrapalhar a expansão do sistema. Filtro secante Pressostato Proteger o circuito de pressões fora do especificado. A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 45 NOME FUNÇÃO EXEMPLO Pressostato de óleo Proteger o compressor de variações de pressão e volume de óleo no sistema. Resistência de cárter Manter o óleo do compressor aquecido, na viscosidade correta. Silenciador Reduzir ruído na linha de descarga. Válvula By-pass Permitir o fluxo, de acordo com a variação de pressão ou temperatura. Mola de regulagem Sede Conjunto do pistão Equalizador externo Diafragma A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO46 NOME FUNÇÃO EXEMPLO Válvula de fechamento Impedir fluxo. Válvula de retenção Permitir o fluxo do fluido refrigerante apenas em um único sentido. Válvula de reversão Acionar o ciclo reverso em aparelhos de climatização de ciclos frio e quente. Descongelar a serpentina de refrigera- dores em processos de degelo. Válvula de segurança Proteger o sistema contra elevação exces- siva de pressão, que liberaria fluido para atmosfera. Válvula de serviço Bloquear o fluxo, com possibilidade de medir a pressão nos tubos. A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 47 NOME FUNÇÃO EXEMPLO Válvula reguladora de pressão Regular a pressão do sistema. Válvula solenoide Impedir fluxo, com atuação eletrônica. Visor de líquido Analisar o estado físico do fluido, se há vazão e se há umidade. Quadro 13 - Equipamentos Complementares de Sistemas de Refrigeração Fonte: adaptado de Miller e Miller (2014); SENAI/SC – São José/Palhoça (2015); Wika (2015); Danfoss (2015); Elbac (2015); Climate (2015); Thinkstock (2015); Mabore (2015) FIQUE ALERTA A maioria dos filtros em refrigeração são de sentido único, isto é, só podem ser usados de forma que a vazão que passa por ele o faça em um sentido específico. Caso seja instalado ao contrário, ele perderá sua função. Todavia, existem filtros bidirecionais, que funcionam com qualquer sentido de passagem do fluido. É importante notar que quando ocorre vazamento de fluido refrigerante, vaza juntamente um pouco de óleo do compressor. Assim, é necessário repô-lo para que o pressostato de óleo não seja acionado. Além desses componentes, é necessário atentar para os fluidos que fazem, de fato, todos esses equipamentos cumprirem sua função. São eles: o fluido refrigerante e o óleo de lubrificação. Primeiramente, você verá o fluido refrigerante. A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) A nd re ss a Vi ei ra (2 01 5) FUNDAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO48 3.9 FLUIDOS REFRIGERANTES Para atuar no mercado profissional da refrigeração, é muito importante ter conhecimento sobre os fluidos refrigerantes. São veículos de troca térmica responsáveis pelo trânsito de energia do ambiente a ser refrigerado para o ambiente externo (COSTA, 1982; DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). Os fluidos mais utilizados são os compostos de dióxido de carbono, de amônia, de dióxido de enxofre, de cloreto de metila e de hidrocarbonetos. Pesquisas no mundo todo vêm, no entanto, em busca de outros fluidos que sejam menos inflamáveis, tóxicos, corrosivos, mais inertes quimicamente, inodoros e que agridam menos ao meio ambiente (COSTA, 1982; DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). Não há um fluido universal que reúna todas as qualidades necessárias e funcione nos inúmeros tipos e formatos de sistemas de refrigeração existentes. Dessa forma, os fluidos refrigerantes são divididos em várias classes, como você estudará a seguir (COSTA, 1982; DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). 3.9.1 CLASSIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS FLUIDOS REFRIGERANTES Os fluidos refrigerantes são classificados em primários e secundários (DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). a) Primários: são os que mudam de fase no ciclo de refrigeração. b) Secundários: são os que não mudam, sendo usados como um fluido intermediário, geralmente em sistemas de refrigeração industriais e comerciais. A nomenclatura utilizada para identificá-los segue no exemplo mostrado no quadro (DOSSAT, 2007; MILLER; MILLER, 2014). REGRA GERAL PARA NOMENCLATURA DE FLUIDOS REFRIGERANTES XXXX R–YYY XXXX é relacionado à composição química dos componentes do gás YYY é relacionado à origem dos componentes do gás CFC Cloro, flúor e carbono. Causa danos à camada de ozônio. 00 Derivados de metano HCFC Hidrogênio, cloro, flúor e carbono. Menos danoso à camada de ozônio que o CFC. 100 Derivados de etano HFC Hidrogênio, flúor e carbono. Inofensivo à camada de ozônio. 200 Derivados de propano HC Hidrogênio e carbono. Inofensivo à camada de ozônio. 300 Derivados de butano 400 Misturas não azeotrópicas1 500 Misturas azeotrópicas 600 Compostos orgânicos Quadro 14 - Regra geral para nomenclatura de fluidos refrigerantes1 Fonte: adaptado de Dossat (2007) e Miller e Miller (2014) 1 É a mistura de dois ou mais elementos que não se combinam e que evaporam em temperaturas e pressões distintas um do outro. 3 CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E SEUS COMPONENTES 49 Além do nome, muitos fluidos também podem ser identificados por cores na pintura externa do cilindro em que estão contidos, podendo variar conforme o fabricante. Alguns exemplos do fabricante Dupont de fluidos refrigerantes podem ser vistos a seguir: R134a ISCEON 49 R413A R22 R407C R410A R404A ISCEON 69L R03B R717 Figura 7 - Identificação de cores de fluido refrigerantes Fonte: adaptado de DuPont (2013) 3.9.2 FLUIDOS REFRIGERANTES MAIS UTILIZADOS No quadro seguinte, você poderá obter informações sobre alguns dos fluidos refrigerantes mais usados nos âmbitos doméstico, comercial e industrial. CFC R-12 HCFC R-22 Excelente fluido, mas vem sendo substituído por alternativos por conter Cloro. Há restrições de uso. Excelente fluido, mas vem sendo substituído por alternativos por conter Cloro. HCFC R-141B HFC R-134A Usado para remoção de umidade, resquícios de óleo e partículas sólidas. Usado em refrigeração automotiva, residencial e comercial, e ainda como retrofit.
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