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PME2479 – Tema 45 – Chiller de Absorção - Água Brometo de Lítio

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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
 
DAVI PAVIS PARRO 
PAULO HENRIQUE FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PME 2479 – MÁQUINAS TÉRMICAS 
Chiller de Absorção – Água⁄Brometo de Lítio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2013 
DAVI PAVIS PARRO 
PAULO HENRIQUE FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PME 2479 – MÁQUINAS TÉRMICAS 
Chiller de Absorção – Água⁄Brometo de Lítio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à Escola Politécnica 
da Universidade de São Paulo para a 
disciplina PME 2479. 
 
Área de Concentração: 
Chiller de Absorção, Máquinas Térmicas. 
 
Professor: 
Jurandir Itizo Yanagihara
 
 
 
São Paulo 
2013 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 1 
2. HISTÓRICO E ESTADO DA ARTE .............................................................................................. 1 
3. CHILLER DE ABSORÇÃO DE H2O/LIBR .................................................................................... 3 
 
3.1. DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO E DE SEU FUNCIONAMENTO GERAL............................. 3 
3.1.1. CICLO DE ABSORÇÃO ............................................................................................................ 3 
3.1.2. DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO E SEU FUNCIONAMENTO ................................................................. 5 
3.1.2.1. COMPONENTES DO EQUIPAMENTO ..................................................................................... 5 
3.1.2.2. TIPOS DE SISTEMA DE ABSORÇÃO DE H2O/LIBR .................................................................. 6 
3.1.2.2.1. SISTEMAS DE SIMPLES EFEITO .......................................................................... 6 
 3.1.2.2.2. SISTEMAS DE DUPLO EFEITO ............................................................................ 8 
3.1.2.3. ANÁLISE TERMODINÂMICA ............................................................................................. 12 
3.2. DESCRIÇÃO DOS SEUS COMPONENTES E ACESSÓRIOS ............................................... 14 
3.3. CONDIÇÕES OPERACIONAIS DE EQUIPAMENTOS TÍPICOS ......................................... 20 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................................ 21 
5. PRINCIPAIS FABRICANTES .................................................................................................... 22 
6. REFERÊNCIAS ............................................................................................................................ 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de Figuras 
 
Figura 1-Diagrama PxH do Ciclo de Absorção ........................................................... 4 
Figura 2-Processos do Ciclo de Absorção ................................................................... 5 
Figura 3-Esquema do Ciclo de Absorção .................................................................... 5 
Figura 4-“Chiller” a Absorção de Simples Efeito (Trane Co.) ..................................... 7 
Figura 5-“Chiller” a Absorção de Duplo Efeito ........................................................... 9 
Figura 6-Configurações de fluxo para “chillers” duplo efeito (Trane Co.): ................ 10 
Figura 7-“Chiller” a Absorção de Duplo Efeito do Tipo Fogo Direto (Trane Co.) ..... 12 
Figura 8-Planta de Sistema de Refrigeração por Absorção ........................................ 13 
Figura 9-a) Condensador arrefecido a ar; b) esquema das aletas do permutador de calor 
(WHITMAN et al., 2008) ..................................................................................................... 15 
Figura 10-a) Bomba de circulação de fluidos; b) esquema de funcionamento de uma 
bomba com um único rotor (WHITMAN et al., 2008) .......................................................... 16 
Figura 11-a) Evaporador com ventilação forçada a ar; b) Esquema dos tubos alhetados 
do evaporador (WHITMAN et al., 2008) .............................................................................. 17 
Figura 12-Comparação entre o COP: Duplo Efeito x Simples Efeito ......................... 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Índice de Tabelas 
 
Tabela 1-Características Típicas de Sistemas de Absorção de Simples Efeito ............ 19 
Tabela 2-Características Típicas de Sistemas de Absorção de Duplo Efeito, Fogo 
indireto ................................................................................................................................ 20 
Tabela 3-Características Típicas de Sistemas de Absorção de Duplo Efeito tipo, Fogo 
direto ................................................................................................................................... 20 
Tabela 4-Fabricantes................................................................................................. 22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A utilização de sistemas de refrigeração por absorção vem se mostrando uma alternativa 
para o aproveitamento de rejeitos térmicos de processos comerciais e industriais, compondo 
sistemas de cogeração e trigeração, com forte potencial econômico e importante papel 
ambiental, e na redução da dependência de outros ciclos de refrigeração cujos fluidos de 
trabalho são CFC’s. Dentre os benefícios advindos do uso desse sistema, pode-se citar: 
• Sistemas de absorção necessitam de menor consumo de energia elétrica quando 
comparados com os sistemas de compressão de vapor; 
• Plantas de absorção são silenciosas e livres de vibração; 
• Calor recuperado pode ser utilizado como insumo energético (em substituição 
ao trabalho mecânico) em ciclos de refrigeração por absorção; 
• Plantas de absorção não causam danos à camada de ozônio e podem ter menor 
impacto no aquecimento global do que outras opções; 
• Plantas de absorção são economicamente atrativas quando os custos dos 
combustíveis são substancialmente menores que os de energia elétrica, com o custo do 
combustível de 12 a 20 % do custo da energia elétrica. 
As temperaturas de evaporação obtidas com sistemas de refrigeração podem variar de 
10ºC a -59ºC, com vários ciclos e fluidos. Para bombas de calor as temperaturas de entrada no 
evaporador podem atingir facilmente 100ºC (ASHRAE Refrigeration Handbook, 1994). 
 
 
2. HISTÓRICO E ESTADO DA ARTE 
 
Em 1824, Michael Faraday obteve êxito com seus experimentos ao conseguir liquefazer 
amônia, dando início a uma série de aplicações termoquímicas que estavam por vir e em 
especial os ciclos de refrigeração. 
Já em 1850, os irmãos franceses Edmond e Ferdinand Carré propuseram um sistema de 
refrigeração por absorção baseado no par água, como fluido absorvente, e ácido sulfúrico, como 
fluido refrigerante, tendo em 1859 introduzido o par água e amônia, com patente nos Estados 
Unidos, sendo utilizado na então Guerra Civil Americana pelos Estados Confederados do Sul, 
2 
 
devido ao corte do suprimento de gelo natural, pelo Norte, usado como aplicação principal na 
conservação de alimentos. 
Seu estudo e utilização ficaram populares até o início do século XX, quando deram lugar 
aos ciclos por compressão a vapor, que tomaram o lugar no mercado por seremmais eficientes. 
Por volta de 1920, o Eletrolux apresentou o primeiro sistema de refrigeração por 
absorção a ser construído em escala industrial, para atender a demanda de trailers, que não 
dispunham de eletricidade suficiente para um sistema de compressão. Então, em 1950, foi 
apresentado um novo par refrigerante, o brometo de lítio e água. 
Com a crise do petróleo de 1973, que se traduziu numa crise energética, devido aos 
baixos COP’s dos ciclos por absorção, perdeu-se um pouco do interesse por eles, o que veio a 
ser retomado ao final do século XX e início do século XXI, devido ao aumento do interesse por 
alternativas ambientalmente melhores e que conduzissem na redução ou aproveitamento dos 
créditos de carbono, como ratificado pelo “Protocolo de Kyoto” à “Convenção-Quadro das 
Nações Unidas sobre as Mudanças no Clima” 
Desde então, vários estudos foram feitos para se determinar os parâmetros de melhor 
eficiência e funcionamento de sistemas semelhantes com o princípio de absorção, além do 
desenvolvimento de outros sistemas com aplicação em refrigeração e ar condicionado. 
GHADAR et al. (1996) propuseram um sistema de refrigeração residencial baseado no 
conjunto de um ciclo por absorção de água e brometo de lítio com o aproveitamento da energia 
captada por coletores solares. Já FRANCISCO et al. (2002) construíram um protótipo de uma 
unidade de refrigeração por absorção para ser usado em instalações rurais, com par refrigerante 
de água e amônia, também em conjunto com coletores solares. 
Já no estudo da eficiência do ciclos, têm-se KANG et al.(2000), que comparou os ciclos 
de absorção de amônia-água com o de água-brometo de lítio, para se encontrar as temperaturas 
ideais de funcionamento. 
TALBI e AGNEW (2002) simularam a performance da combinação de uma unidade de 
refrigeração por absorção com um motor a diesel, aproveitando os gases de combustão no 
funcionamento do sistema de refrigeração, o qual, por sua vez, resfriava o ar de admissão, 
aumentando assim sua eficiência. 
PIMENTA et al.(2004) fizeram o estudo de um sistema compacto de refrigeração por 
absorção de simples efeito aplicado num veículo com motor de combustão interna, afim de 
verificar o aproveitamento dos gases quentes de ejeção como fonte de calor de um sistema de 
refrigeração. 
3 
 
FLORIDES et al.(2003) avaliaram o desempenho de um ciclo de absorção com uma 
metodologia própria, através da análise individual de cada componente do equipamento, 
realizando simulações em comparação com testes experimentais, através de um sistema de 
refrigeração desenvolvido por eles. 
ADEWUSI et al. (2004) fizeram uma comparação entre o desempenho de um ciclo de 
absorção de simples efeito e de duplo, verificando que o sistema de duplo efeito possui um COP 
superior e, em contraponto, uma maior geração de entropia. 
EZZINE et al. (2004) avaliaram as propriedades do ciclo por absorção nos diversos 
pontos pela Segunda Lei da Termodinâmica, afim de verificar seu melhor aproveitamento. 
KIM et al.(2008a) desenvolveu um sistema capaz de uma simulação simplificada e 
rápida de um sistema de absorção. 
PRATIHAR et al. (2010) estudaram e simularam um sistema de refrigeração por 
absorção, que usava o par amônia e água para um sistema de climatização, e compararam com 
um sistema de refrigeração por compressão de vapor do refrigerante R-22. 
LIN et al.(2011) fizeram o estudo do ciclo de absorção de amônia de dois estágios 
também para aplicar num sistema de refrigeração com base solar. 
Além destes, muitos outros trabalhos já foram publicados envolvendo o estudo e a 
experimentação de diferentes tipos de ciclo de absorção, os que foram citados aqui ilustram o 
desenvolvimento e panorama atual do conhecimento sobre este assunto, dada a sua importância. 
 
 
3. CHILLER DE ABSORÇÃO DE H_2 O/LiBr 
 
3.1. DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO E DE SEU FUNCIONAMENTO GERAL 
 
3.1.1. Ciclo de Absorção 
 
O ciclo de absorção é semelhante em sua simplificação teórica com relação ao ciclo de 
compressão de vapor (Stoecker, 1985). Ambos operam com um condensador, uma válvula de 
expansão e um evaporador, distinguindo-se de como o vapor de baixa pressão do evaporador 
chegará à alta pressão ao entrar no condensador. 
4 
 
 
 
FIGURA 1-DIAGRAMA PXH DO CICLO DE ABSORÇÃO 
 
No ciclo de absorção, ocorre transferência de calor da região de baixa temperatura 
para a de alta temperatura através de processos de absorção e dessorção da água na fase vapor 
da solução liquida (água e brometo de lítio). Na absorção, transfere-se calor para a região de 
temperatura intermediária (ambiente para ciclo de refrigeração) e, durante a dessorção, 
transfere-se calor para o ciclo a partir de uma fonte quente, conforme mostrado na figura 
abaixo, com nova transferência de calor para a região de temperatura intermediária. 
O ciclo é composto, basicamente, por quatro processos, sendo dois deles 
caracterizados por trocas de calor e os dois outros caracterizados por trocas de calor e também 
de massa. Estes processos são os seguintes: 
 vaporização do refrigerante no evaporador; 
 absorção do refrigerante pela solução no absorvedor; 
 separação (dessorção) do refrigerante no gerador; 
 condensação do refrigerante no condensador. 
 
5 
 
 
FIGURA 2-PROCESSOS DO CICLO DE ABSORÇÃO 
 
 
3.1.2. Descrição do Equipamento e seu Funcionamento 
 
3.1.2.1. Componentes do Equipamento 
 
A seguir, encontra-se um esquema simplificado do ciclo de absorção: 
 
 
FIGURA 3-ESQUEMA DO CICLO DE ABSORÇÃO 
6 
 
Os componentes básicos são: 
 
 gerador, onde há separação (dessorção) do refrigerante da substância 
absorvente; 
 condensador, onde o refrigerante é condensado e há transferência de calor 
para o meio; 
 válvula de expansão, destinada a reduzir a pressão do fluxo de refrigerante 
do nível do condensador para o nível do evaporador; 
 válvula redutora de pressão, cuja finalidade é manter a diferença de pressão 
entre gerador e absorvedor; 
 evaporador, onde o refrigerante passa da fase líquida para a fase vapor, 
devido ao calor transferido da região a ser refrigerada; 
 absorvedor, onde o refrigerante é absorvido pela substância absorvente, 
com transferência de calor para o meio; 
 bomba de solução, responsável pela transferência da mistura pobre em 
absorvente do absorvedor para o gerador. 
 
Neste ciclo simplificado admite-se que apenas o refrigerante é vaporizado no gerador, e desta 
forma somente o refrigerante percorre o condensador, válvula de expansão e evaporador. 
 
3.1.2.2. Tipos de Sistema de Absorção de H_2 O/LiBr 
 
 
3.1.2.2.1. Sistemas de Simples Efeito 
 
A figura 4 a seguir identifica o equipamento de um “chiller” a absorção comercial de 
simples efeito, do tipo fogo-indireto, e seus principais componentes. 
Na análise de seu funcionamento, temos que o vapor formado no evaporador é enviado para os 
tubos do gerador, até atingir a ebulição da solução absorvente que está em contato com a parte 
externa desses tubos, causando a formação de vapor de refrigerante (vapor d'água) o qual escoa 
para o condensador passando por entre os eliminadores de gotas existentes entre estes dois 
componentes. No condensador, o vapor é então condensado na parte externa de tubos resfriados 
7 
 
por água que, em geral, é posteriormente enviada para uma torre de resfriamento. Os dois 
processos, ebulição e condensação, ocorrem num vaso com um mesmo valor típico de 6,0 kPa 
de pressão. 
 
FIGURA 4-“CHILLER” A ABSORÇÃO DE SIMPLES EFEITO (TRANE CO.) 
 
Após, o refrigerante condensado escoa por um orifício (ou chamado purgador de 
líquido), localizado no fundodo condensador, sendo assim reenviado para o evaporador. Nele, 
o refrigerante é lançado sobre os tubos por onde circula o fluxo de água, que deve ser resfriado 
através da transferência de calor para o refrigerante (a água líquida), o qual será novamente 
vaporizado e retornará para o início do processo. A parte de refrigerante não vaporizado é então 
coletada no fundo do evaporador e levada para a bomba, passando pelo sistema de distribuição, 
localizado acima do banco de tubos do evaporador, e é mais uma vez borrifado sobre os tubos 
por onde circula a água gelada, sendo que o refrigerante vaporizado ali é levado para o 
absorvedor, onde será absorvido pela solução advinda do gerador. 
 
A solução concentrada, devido a liberação do vapor de refrigerante, que deixa o gerador 
flui por um dos lados do recuperador de calor de solução, sendo resfriada pelo fluxo de solução 
diluída, que advêm do absorvedor e escoa para o gerador. Reduzindo então a quantidade de 
8 
 
calor necessário para aquecer a solução no gerador. Após passar pelo recuperador de calor a 
solução é enviada para o sistema de distribuição localizado acima dos tubos do absorvedor, 
sendo então borrifada sobre a superfície externa dos tubos do absorvedor. Durante este processo 
a solução concentrada absorve o vapor de refrigerante que sai do evaporador. Ao longo do 
processo de absorção é necessário transferir energia da solução devido aos processos de 
condensação e diluição do vapor de refrigerante na solução (“entalpia de condensação e 
diluição”). Para que isto ocorra há um fluxo de água de resfriamento que passa no interior dos 
tubos do absorvedor. A pressão no vaso que contém o evaporador e absorvedor é de cerca de 
0,7 kPa. A solução diluída que deixa o absorvedor é bombeada pela bomba de solução para o 
recuperador de calor de solução e, posteriormente, para o gerador. A Tabela 1 apresenta 
algumas características típicas destes sistemas de absorção. Os valores típicos de coeficiente de 
eficácia para unidades de grande porte, em condições estabelecidas pelas normas ARI 
(American Refrigeration Institute) situam-se entre 0,7 e 0,8 (ASHRAE, 1994). 
 
3.1.2.2.2. Sistemas de Duplo Efeito 
 
O sistema de duplo efeito apresenta-se como uma otimização do sistema de simples 
efeito através do emprego da evaporação de múltiplo efeito, largamente utilizado na indústria 
química. 
A Figura 5 a seguir mostra o esquema de um sistema de refrigeração a absorção existente 
no mercado, de duplo efeito e do tipo fogo-indireto. Os principais componentes são análogos 
ao sistema de simples efeito, excetuando-se o gerador primário, condensador, trocador de calor 
e trocador de calor de subresfriamento de condensado. 
A operação do sistema de duplo efeito é similar à do sistema de simples efeito. O gerador 
primário é aquecido com vapor a cerca de 9 bar, liberando então o refrigerante. 
Este vapor chega aos tubos do gerador secundário para então condensar-se, acarretando na 
concentração da solução que escoa pela parte externa dos tubos, consequentemente liberando 
vapor de refrigerante adicional, sem que haja consumo de uma quantidade extra de insumo 
energético. A pressão interna na região do gerador primário é de cerca de 1,02 bar. 
O trocador de calor adicional (trocador a alta temperatura) opera com as soluções 
intermediária (que sai do gerador primário) e diluída (que vai para o gerador) e tem por 
finalidade pré-aquecer a solução diluída. Devido ao gradiente de pressão entre os dois 
geradores, um dispositivo mecânico controla a vazão na saída deste trocador de calor para 
9 
 
manter um selo líquido entre os dois geradores. Uma válvula, colocada na saída do trocador de 
calor e controlada pelo nível de líquido do gerador primário, mantém esse selo. 
 
 
FIGURA 5-“CHILLER” A ABSORÇÃO DE DUPLO EFEITO 
 
Um ou mais trocadores de calor podem ser utilizados no sub-resfriamento do 
condensado, pré-aquecendo as soluções diluída e/ou intermediária. Isto acarreta na redução da 
quantidade de vapor necessária para efetuar uma mesma carga térmica de refrigeração. 
A solução concentrada que flui para o absorvedor pode ser misturada com a solução 
diluída e bombeada para ser borrifada sobre os tubos do absorvedor, ou enviada diretamente do 
trocador de calor a baixa temperatura para o absorvedor. 
Os “chillers” de duplo efeito são classificados em conforme o fluxo que a solução 
absorvedora percorre no equipamento. Seguem as três configurações existentes: 
10 
 
 
FIGURA 6-CONFIGURAÇÕES DE FLUXO PARA “CHILLERS” DUPLO EFEITO (TRANE CO.): 
(A) EM SÉRIE, (B) SÉRIE-REVERSO E (C) EM PARALELO 
 
• fluxo em série: toda a solução que deixa o absorvedor é enviada para uma bomba e em seguida 
passa, respectivamente, pelo trocador de calor a baixa temperatura, tocador de calor a alta 
11 
 
temperatura, gerador primário, gerador secundário, trocador de calor a baixa temperatura e 
absorvedor (Fig. 12a); 
• fluxo série-reverso: a solução que deixa o absorvedor é bombeada através do trocador de calor 
a baixa temperatura e em seguida enviada para o gerador secundário. Neste ponto a solução é 
dividida em dois fluxos, sendo um deles conduzido ao trocador a calor a baixa temperatura e 
depois ao absorvedor. O outro fluxo passa respectivamente por uma bomba, trocador de calor 
a alta temperatura, gerador primário e trocador de calor a alta temperatura. 
Este fluxo reencontra a solução que sai do gerador secundário e ambos passam pelo trocador a 
baixa temperatura, direcionando-se para o absorvedor (Fig.12b). 
• fluxo em paralelo: a solução que deixa o absorvedor é bombeada através de partes adequadas 
do trocador de calor combinado a alta e baixa temperatura, sendo então dividida em dois fluxos, 
um conduzido para o gerador primário e outro para o secundário. Os dois fluxos retomam para 
as partes apropriadas do trocador de calor combinado, são misturadas e enviadas para o 
absorvedor sequencialmente (Fig 12c). 
 
Os sistemas de duplo efeito consomem vapor a pressões moderadas (de 6,5 a 10 bar) ou 
líquidos com temperaturas de150 a 200ºC. Os coeficientes de eficácia típicos variam de 1,1 a 
1,2. Um sistema de duplo eleito produz uma capacidade de resfriamento aproximadamente 50 
a 80% superior à de um sistema de simples efeito, para um mesmo consumo de energia. A 
Tabela 2 apresenta algumas características típicas de sistemas de duplo efeito encontrados no 
mercado. 
A Figura 7 a seguir mostra um esquema de um chiller de absorção de duplo efeito do 
tipo fogo direto. As principais diferenças com relação ao tipo fogo indireto são a inexistência 
do trocador de calor para sub-resfriar o condensado (advindo do vapor de alimentação do 
gerador primário), e o fato deste mesmo gerador operar com gases de combustão. A operação 
deste sistema é idêntica à do sistema de fogo indireto. Os combustíveis normalmente 
empregados nos sistemas fogo direto são o gás natural ou óleo combustível, sendo que a maioria 
dos modelos pode utilizar os dois combustíveis. 
12 
 
 
 
FIGURA 7-“CHILLER” A ABSORÇÃO DE DUPLO EFEITO DO TIPO FOGO DIRETO (TRANE CO.) 
 
3.1.3. Análise Termodinâmica 
 
Assumindo a hipótese de que as variações de energia cinética e potencial são 
desprezíveis, e considerando o escoamento em regime permanente, o balanço de calor e massa 
para cada componente, representado no esquema, é dado por: 
 
13 
 
 
FIGURA 8-PLANTA DE SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO 
 
Gerador: 
�̇�𝒈 = �̇�𝟔𝒉𝟔 + �̇�𝟏𝒉𝟏 − �̇�𝟓𝒉𝟓 
Trocador de Calor: 
�̇�𝟒(𝒉𝟓 − 𝒉𝟒) = �̇�𝟏(𝒉𝟏 − 𝒉𝟐) 
Absorvedor: 
�̇�𝒂 = �̇�𝟖𝒉𝟖 + �̇�𝟐𝒉𝟐 − �̇�𝟒𝒉𝟒 
Bomba: 
�̇�𝒃 = �̇�𝟑(𝒉𝟒 − 𝒉𝟑)𝒉𝟒 ≅ 𝒉𝟑 (diferença muito pequena - líquido) 
 
Condensador: 
�̇�𝒄 = �̇�𝟔(𝒉𝟔 − 𝒉𝟕) 
Válvula de Expansão: 
𝒉𝟖 = 𝒉𝟕 
14 
 
Evaporador: 
�̇�𝒆 = �̇�𝟖(𝒉𝟖 − 𝒉𝟕) 
Coeficiente de Performance, COP: 
𝑪𝑶𝑷 =
�̇�𝒆
�̇�𝒈
 
(Obs.: considerando desprezível a energia gasta na bomba) 
 
Onde: 
 
�̇�𝒄 – calor liberado pelo condensador, kJ/s 
�̇�𝒆 – capacidade de refrigeração, kJ/s 
�̇�𝒂 – calor rejeitado pelo absorvedor, kJ/s 
�̇�𝒈 – calor absorvido pelo gerador, kJ/s 
�̇�𝒃 – potência da bomba, kJ/s 
�̇� – vazão mássica de refrigerante, kg/s 
𝒉 - entalpia, kJ/kg 
𝑪𝑶𝑷 – coeficiente de performance 
 
3.2. DESCRIÇÃO DOS SEUS COMPONENTES E ACESSÓRIOS 
 
Gerador 
 
Os geradores de queima indireta são trocadores de calor, normalmente do tipo casco e 
tubo, onde a mistura de fluido refrigerante e absorvente pode ser pulverizada sobre o exterior 
dos tubos, ou então estes podem encontrar-se imersos na solução. Neste componente existe um 
fluido a temperatura elevada que circula no interior dos tubos, transmitindo calor para a solução 
através das paredes dos tubos do trocador. 
Os geradores de queima direta consistem num arranjo que contém uma câmara de 
combustão e um conjunto de tubos, nos quais circula a mistura binária de refrigerante e 
absorvente. O calor advindo da queima do combustível, aquece as paredes dos tubos da 
serpentina do trocador de calor, onde circula a solução, que por sua vez é aquecida até a 
ebulição. O vapor proveniente deste processo passa pelo retificador, que irá promover o 
15 
 
aumento da concentração do refrigerante pois o remanescente do fluido absorvente acaba por 
condensar e retornar ao gerador. A solução diluída e com forte capacidade de absorção volta ao 
absorvedor para captar novamente o vapor de refrigerante proveniente do evaporador. 
Os geradores de sistemas com duplo efeito ou sistemas com vários estágios de separação 
são usualmente do tipo casco e tubos, semelhantes àqueles de sistemas de um único efeito, 
sendo que o meio de aquecimento é o vapor de refrigerante que escoa no interior dos tubos do 
gerador primário. Os materiais de construção são aço carbono para as regiões em contato com 
o absorvente e cobre ou ligas cobre-níquel para os tubos. Os eliminadores de gotas são de aço 
inoxidável. 
 
Condensador 
 
O condensador é um trocador de calor que recebe o refrigerante na forma de vapor, que 
ao percorrer o feixe de tubos vai liberar calor para o meio externo, que se encontra a uma 
temperatura menor. Esta transmissão de calor é intensificada pelo circuito de arrefecimento, 
que pode consistir numa circulação forçada de água ou ar. Os materiais comumente usados são 
o cobre ou ligas de cobre-níquel para os feixes de tubos, e os aços carbono, ou aços inoxidáveis. 
 
FIGURA 9-A) CONDENSADOR ARREFECIDO A AR; B) ESQUEMA DAS ALETAS DO PERMUTADOR DE CALOR 
(WHITMAN ET AL., 2008) 
 
Absorvedor 
 
O absorvedor normalmente é constituído por um feixe de tubos, nos quais ocorre a 
mistura da solução absorvente com o vapor superaquecido do refrigerante, oriundo do 
16 
 
evaporador. Este processo ocorre com liberação de calor, o qual é dissipado para um circuito 
de arrefecimento, que pode funcionar a água ou a ar. Os materiais mais usados na construção 
destes equipamentos são o aço carbono, para o depósito de retenção dos fluidos e para o feixe 
de tubos. 
 
Recuperador de calor da solução 
 
Este trocador de calor é do tipo casco e tubo ou de placas e tem por finalidade transferir 
calor entre os dois fluxos de solução, o que deixa o gerador e o que deixa o absorvedor. O 
material de construção é o aço carbono ou aço inoxidável. 
 
Bomba 
 
A bomba tem como função promover a circulação da mistura de fluidos no sistema, 
contribuindo para aumentar a pressão do mesmo. Os principais tipos de bombas são as 
herméticas e as semi-herméticas. As bombas são arrefecidas pelo próprio fluido circulante ou 
por outro fluido refrigerante. Os materiais encontrados nestes dispositivos são o bronze, o ferro 
fundido ou o aço inoxidável. 
 
FIGURA 10-A) BOMBA DE CIRCULAÇÃO D E FLUIDOS; B) ESQUEMA DE FUNCIONAM ENTO DE UMA BOMBA 
COM UM ÚNICO ROTOR (WHITMAN ET AL., 2008) 
 
Purgador 
 
17 
 
Nos sistemas de refrigeração que utilizam os pares água e brometo de lítio é necessária 
a existência de um sistema de purga, para remover fluidos não condensáveis, neste caso o ar. O 
ar atmosférico tende a entrar no circuito do sistema, pois estes equipamentos que usam o 
brometo de lítio como absorvente operam a pressões inferiores à atmosférica o que facilita a 
infiltração do ar. Como estas infiltrações prejudicam o desempenho dos equipamentos é 
necessário eliminar o ar através do purgador (ASHRAE, 2006 -a). 
 
Evaporador 
 
Este trocador de calor é usualmente do tipo casco e tubo, sendo que o refrigerante é 
borrifado sobre a superfície externa dos tubos. O líquido a ser resfriado passa pela parte interna 
dos tubos. Os bancos de tubos do evaporador são construídos em cobre ou numa liga cobre-
níquel. O compartimento do evaporador é construído em aço carbono e os eliminadores de gotas 
em aço inoxidável. 
 
FIGURA 11-A) EVAPORADOR COM VENTILAÇÃO FORÇADA A AR; B) ESQUEMA DOS TUBOS ALHETADOS 
DO EVAPORADOR (WHITMAN ET AL., 2008) 
 
Sub Resfriador de Condensado 
 
Este trocador é empregado em sistemas de duplo efeito e destina-se a pré-aquecer a 
solução que entra no gerador, a partir do sub-resfriamento do condensado que deixa o estágio 
de alta pressão. Trata-se de uma variante do recuperador de calor da solução. 
 
Células de Paládio 
 
18 
 
Estas células são encontradas em grandes Unidades do tipo fogo-direto e pequenas 
Unidades do tipo fogo-indireto. São destinadas à remoção de pequenas quantidades de 
hidrogênio gerado num processo de corrosão. Estes dispositivos operam segundo o princípio 
de que membranas de paládio aquecidas são permeáveis apenas ao hidrogênio. 
 
Inibidores de Corrosão 
 
São empregados para proteger as partes internas do sistema de refrigeração de efeitos 
corrosivos provocados pela solução absorvente na presença de ar. Os compostos típicos 
empregados são o cromato de lítio, nitrato de lítio ou molibdato de lítio. Para que estes 
inibidores sejam eficazes os contaminantes e a faixa de pH da solução devem estar dentro de 
valores aceitáveis. O controle do pH da solução é conseguido pela adição de hidróxido de lítio 
e ácido hidrobrômico. 
 
Aditivos para Incrementar a Transferência de Calor e Massa 
 
Estes aditivos, como o álcool octílico, destinam-se a melhorar os coeficientes de 
transferência de calor e massa dos processos de absorção do vapor de água e resfriamento da 
solução de brometo de lítio. Com estes aditivos reduz-se a tensão superficial e aumenta-se- a 
convecção na interface entre o vapor de refrigerante e a solução, aumentando a taxa de absorção 
do vapor de água pela solução. 
 
Controle do Fluxo de Refrigerante 
 
O controle do fluxo de refrigerante entre o condensador e o evaporador é normalmente 
obtido com orifícios, adequados para os estágios de alta ou baixa pressão, ou por purgadores de 
liquido, adequados apenas para condensadores de estágio de baixa pressão. 
 
Controle do Fluxo de Solução 
 
O controle do fluxo de solução entre o gerador e absorvedor é realizado através do 
emprego de válvulas de controle de vazão (para o gerador primário de sistemas de duplo efeito), 
bombas de solução de velocidade variável ou purgadores de líquido. 
19 
 
 
3.3. CONDIÇÕES OPERACIONAIS DE EQUIPAMENTOS TÍPICOS 
 
Nestetópico, são apresentados valores típicos das condições operacionais de chillers de 
Absorção H20/Brometo de Lítio. A seguir, as condições são apresentadas para os chillers do 
tipo simples efeito, duplo efeito – fogo indireto, duplo efeito –fogo direto, respectivamente. 
 
TABELA 1-CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE SISTEMAS DE ABSORÇÃO DE SIMPLES EFEITO 
CARACTERÍSTICA VALORES TÍPICOS 
Pressão de entrada de vapor (bar) 1,6 - 1,8 
Consumo de vapor (kg/h/TR) 8,3 - 8,5 
Temperatura do fluido de aquecimento 
115ºC a 132ºC, e 90ºC para 
sistemas de pequena capacidade 
Potência térmica fornecida (kW/TR) 
5,3 a 5,4, podendo chegar a 5,0 
para sistemas de pequena capacidade 
Temperatura de entrada da água de resfriamento 
(ºC) 
29,0 
Vazão de água de resfriamento (l/min/TR) 
13,6 até 24,2 para sistemas de 
pequena capacidade 
Vazão de água gelada (l/min/TR) 
0,15 (podendo chegar a 0,164 para 
sistemas de pequena capacidade) 
Potência elétrica consumida (kW/TR) 
0,01 a 0,04 (com um mínimo de 
0,04 para sistemas de pequena capacidade) 
Capacidade nominal (TR) 
50 a 1660 (de 5 a 10 para sistemas 
de pequena capacidade) 
Comprimento (m) 
3 a 10 (1,0 para sistemas de 
pequena capacidade) 
Largura (m) 
1,5 a 3,0 (1,0 para sistemas de 
pequena capacidade) 
Altura (m) 
3 a 10 (2,0 para sistemas de 
pequena capacidade) 
Peso em operação (kgf) 
5000 a 52000 (300 para sistemas 
de pequena capacidade) 
 
20 
 
 
TABELA 2-CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE SISTEMAS DE ABSORÇÃO DE DUPLO EFEITO, FOGO INDIRETO 
CARACTERÍSTICA VALORES TÍPICOS 
Pressão de entrada de vapor (bar) 9,0 
Consumo de vapor (kg/h/TR) 4,5 
Temperatura do fluido de aquecimento 190ºC 
Potência térmica fornecida (kW/TR) 2,93 
Temperatura de entrada da água de 
resfriamento (ºC) 
29,0 
Vazão de água de resfriamento (l/min/TR) 13,6 a 17,0 
Temperatura de saída da água gelada (ºC) 6,0 
Vazão de água gelada (l/min/TR) 9,0 
Potência elétrica consumida (kW/TR) 0,01 a 0,04 
Capacidade nominal (TR) 100 a 1700 
Comprimento (m) 3 a 9 
Largura (m) 1,8 a 3,6 
Altura (m) 2,4 a 4,3 
Peso em operação (kgf) 6800 a 60000 
 
 
TABELA 3-CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE SISTEMAS DE ABSORÇÃO DE DUPLO EFEITO TIPO, FOGO 
DIRETO 
CARACTERÍSTICA VALORES TÍPICOS 
Consumo de combustível (kg/h/TR) 3,5 a 3,8 
Coeficiente de Eficácia (base PCS) 0,92 a 1,0 
Temperatura de entrada da 
água de resfriamento (ºC) 
29,0 
Vazão de água de resfriamento (l/min/TR) 16,7 a 17,0 
Temperatura de saída da água gelada (ºC) 6,0 
Vazão de água gelada (l/min/TR) 9,0 
Potência elétrica consumida (kW/TR) 0,01 a 0,04 
Capacidade nominal (TR) 20 a 1500 
Comprimento (m) 3 a 10 (mínimo de 1,5 para alguns modelos) 
Largura (m) 
1,5 a 6,5 (mínimo de 1,2 para alguns 
modelos) 
Altura (m) 2,0 a 3,7 
Peso em operação (kgf) 
5000 a 80000 (mínimo de 1500 p/ alguns 
modelos) 
 
21 
 
A temperatura da água gelada que deixa o evaporador deve variar de 4,4ºC a 15,6ºC. O 
limite superior é fixado pelo lubrificante da bomba de refrigerante e tem certa flexibilidade. O 
limite inferior é uma medida de segurança frente ao risco do refrigerante (água) congelar. 
A temperatura da água de resfriamento na entrada dos tubos do absorvedor está, 
normalmente, limitada entre 7,2ºC e 43,3ºC. O limite superior existe devido aos valores de 
pressão e diferença de pressão passíveis de ocorrer entre o gerador-absorvedor, condensador-
evaporador, ou ambos, além de reduzir as concentrações da solução absorvente e efeitos 
corrosivos. O limite inferior de temperatura existe porque, a valores excessivamente baixos de 
temperatura de água de resfriamento, a pressão de condensação cai muito e quantidades 
elevadas do vapor de refrigerante arrastam a solução para o condensador. Abaixamentos 
bruscos da temperatura da água de resfriamento, para altas cargas de refrigeração, também 
podem causar cristalização da solução. Assim, alguns fabricantes diluem a solução com uma 
quantidade limitada de refrigerante líquido, para evitar a ocorrência de cristalização. Esta 
diluição é feita em etapas. 
 
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Tendo em vista o exposto até aqui no presente trabalho, pode-se inferir que os sistemas 
de refrigeração por absorção, em especial do tipo Água/Brometo de Lítio, necessitam de uma 
menor potência externa fornecida que os sistemas de refrigeração por compressão de vapor para 
a realização de uma mesma carga térmica de resfriamento. Isto se deve pelo seguinte: O 
refrigerante não é comprimido entre o condensador e o evaporador; O refrigerante é absorvido 
por uma substância secundária (absorvente), formando uma solução líquida; e a solução líquida 
é bombeada a uma alta pressão, requerendo uma quantidade significativamente menor de 
trabalho. 
Mais especificamente sobre os chillers de absorção Água/Brometo de Lítio, pode-se 
analisar da figura 12, abaixo, que a performance de sistemas de Duplo efeito é mais viável e 
retorna uma efetividade maior que a de um sistema de simples efeito. 
22 
 
 
FIGURA 12-COMPARAÇÃO ENTRE O COP: DUPLO EFEITO X SIMPLES EFEITO 
 
Além disso, vale lembrar que estudos presentes na bibliografia consultada apontam que 
o chiller abordado neste trabalho pode ter seu desempenho otimizado, desenvolvendo 
componentes mais eficientes. Principalmente tratando-se do gerador, evaporador e absorvedor, 
que apresentam, dentre todos os componentes do equipamento, as maiores perdas de exergia. 
 
5. PRINCIPAIS FABRICANTES 
 
Neste tópico, é apresentada a tabela a seguir que contém os principais fabricantes do 
equipamento pertinente ao trabalho e seus países de origem. 
 
TABELA 4-FABRICANTES 
Fabricantes 
Fornecedores da 
Tecnologia - País 
Carrier Ebara - Japão 
Trane Kawasaki - Japão 
McQuay Sanyo - Japão 
York Hitachi - Japão 
Dumham Bush Thermax - Índia 
23 
 
 
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