Trabalho chiller

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Chillers
DEFINIÇÃO
Um chiller é uma máquina que tem como função arrefecer água ou outro líquido em diferentes tipos de aplicações, para equilibrar o aumento das necessidades de frio com a diminuição das necessidades de calor num período estável, através de um ciclo termodinâmico.
APLICAÇÃO:
Processos industriais para a remoção de calor em reações exotérmicas de modo a assegurar a temperatura requerida durante o processo;
 Em instalações de ar condicionado com central de água gelada e sistema fan-coils;
CHILLERS – COMPRESSÃO E ABSORÇÃO 
Chiller tem como função arrefecer um fluido, que posteriormente pode ser utilizado em diferentes tipos de aplicações. 	Este efeito é obtido através do processo cíclico de refrigeração, no qual, o fluido refrigerante vai circular sofrendo algumas interações, desde mudanças temperatura e pressão, até se obterem as temperaturas indicadas para a produção de frio.
Isabela Viana
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Principais Tipos
CHILLER DE COMPRESSÃO
O princípio do funcionamento está baseado no efeito Joule-Thompson:
O gás refrigerante é comprimido;
Posteriormente resfriado;
Passa por uma expansão;
A vaporização encerra o processo do gás refrigerante, que volta ao compressor para reiniciar o ciclo.
CHILLER DE ABSORÇÃO
Produção de água gelada a partir de uma fonte de calor, utilizando uma solução de um sal num processo termoquímico de absorção, em que a água é o fluido refrigerante. Ou então utilizando outras combinações de fluidos em que a água pode funcionar como fluido absorvente, como quando as substâncias utilizadas forem a amônia e a água. 
DIFERENÇAS
Absorção: distinguem-se dos sistemas de compressão, basicamente pelo fato do primeiro necessitar fundamentalmente de energia térmica e o segundo de energia mecânica para funcionarem. No sistema de absorção é necessária energia, sobre a forma de calor, para seja possível acionar o ciclo termodinâmico.
Compressão: é necessário energia eléctrica para alimentar um compressor mecânico, para este comprimir o fluido refrigerante, aumentando a sua pressão e temperatura, e desta forma ativar o funcionamento do sistema.
REPRESENTAÇÃO DE UM CHILLER DE COMPRESSAO
 CHILLER DE ABSORÇÃO
CHILLER A ÁGUA
Componentes principais:
Fan-coil
Termostato
Válvulas de controle de vazão de água
 Rede de tubos de distribuição de água gelada
Bombas de água gelada
Chiller condensação a água
 Bomba de água de condensação
Rede de tubos de distribuição de água de condensação
Torre de arrefecimento
Funcionamento
 O princípio do funcionamento do chiller está baseado no efeito Joule-Thompson
 O gás refrigerante é comprimido
Posteriormente resfriado
Passa por uma expansão
 A vaporização encerra o processo do gás refrigerante, que volta ao compressor para reiniciar o ciclo
Faixa de tralho
Mínimo
Máximo
Temperaturade entrada da agua no condensador
18,300C
40,600C
Temperaturade saída da agua no resfriador
-10,000C
15,000C
Local de Instalação 
 Boa iluminação;
Suprimento de energia elétrica adequado ao equipamento;
 Sistema adequado para o suprimento e drenagem de água;
Proteção contra intempéries e raios solares;
Proteção contra fontes de calor e/ou casa de máquinas ventilada;
Proteção contra fonte geradora de energia eletromagnética(antenas de comunicação de RF, inversores de freqüência, walk-talk, celulares)
Características:
O Chiller pode ser instalado em qualquer lugar.
Ex. Subsolo da edificação
Capacidade usuais de chiller a água: 20 a 450 TR
Dimensionamento pelo pico de carga simultânea da edificação
Vantagens
Enorme flexibilidade com relação a quantidade de fan-coil e a sua localização em relação a central de água gelada.
Vida útil longa e manutenção reduzida uma vez que não existem componentes móveis no sistema (para além das bombas hidráulicas necessárias
Não causa impacto arquitetônico, típico da locação de unidades condensadoras dos sistemas unitários
É mais eficiente que o chiller a ar
 O chiller não precisa ficar no ambiente externo
Desvantagem:
Custo de instalação mais elevado (+ torre, bombas e tubulações)
Consumo de água devido a evaporação na torre
Os custos elevados.
Baixo coeficiente de performance (máximo de 1,1) quando comparado com chillers de compressão 
CONTROLE DA ÁGUA
Quando água industrial é aplicada para água de resfriamento, esta água raramente possui materiais sólidos depositados ou outras substâncias estranhas. Porém, quando a fonte geradora desta é de rio normalmente esta possui partículas sólidas e/ou materiais orgânicos em grandes quantidades.
Por isso é necessário que a água proveniente deste tipo de fonte seja tratada quimicamente antes de sua aplicação no Chiller.
Também é necessário a análise da qualidade da água pela checagem do pH , condutividade elétrica, conteúdo de íons de amônia, conteúdo de enxofre, e outros, utilizar água industrial somente se a análise da água apresentar valores especificados.
QUALIDADE PADRÃO DA ÁGUA DE RESFRIAMENTO
QUALIDADE PADRÃO DA ÁGUA DE CONDENSAÇÃO
Chiller por Compressão
Ciclo de Refrigeração
O resfriador RTAC utiliza o R134a, ambientalmente amigável. Os aspectos relativos a refrigerantes com R134a são normalmente comuns à utilização de todos os refrigerantes. 
O R134a é um refrigerante de pressão média. Ele não deve ser utilizado em qualquer condição que leve o resfriador a operar em um vácuo sem um sistema de purga. O RTAC não está equipado com um sistema de purga. Portanto, o resfriador RTAC não deve ser operado em uma situação que resulte em uma condição saturada no resfriador de –15°F (-26°C) ou menos.
Compressor
O compressor é do tipo parafuso com acionamento direto semi-hermético. Cada compressor tem apenas quatro partes móveis: dois rotores fornecem a compressão e as válvulas macho e fêmea. A capacidade é adicionalmente controlada por uma válvula de descarregamento por estapas. O rotor macho é conectado ao motor e o rotor fêmeo é acionado pelo rotor macho. Os rotores e o motor são suportados por mancais.
O compressor do tipo parafuso é um dispositivo de deslocamento positivo. O vapor de refrigerante do evaporador é puxado para dentro da abertura de aspiração do compressor , através de uma tela de filtragem de aspiração através do motor, ocasionando resfriamento do motor, e para dentro da entrada dos rotores do compressor. O gás é então comprimido e descarregado através de uma válvula de retenção para dentro do tubo de descarga.
Condensador e Sub-resfriador
O condensador e o sub-resfriador são semelhantes ao condensador utilizado nos resfriadores RTAA. O permutador de calor consiste em tubos de 3/8” que contêm o refrigerante, aletas largas que estão no fluxo de ar, e ventiladores que puxam o ar através das aletas. O calor é transferido a partir do refrigerante através dos tubos e aletas para o ar. Não há contato físico entre os rotores e o compartimento do compressor. O rotores entram em contato uns com os outros no ponto onde ocorre a ação de acionamento entre os rotores macho e fêmea. O óleo é injetado nos rotores do compressor, cobrindo a superfície dos rotores e o interior do compartimento do compressor. 
Embora este óleo não forneça a lubrificação do rotor, o seu propósito primário é vedar os espaços vazios entre os rotores e o abrigo do compressor. Uma vedação positiva entre estas partes internas reforça a eficiência do compressor ao limitar o vazamento entre as cavidades de alta e baixa pressão.
O gás de alta pressão do compressor entra nos tubos do condensador através de um coletor de distribuição (estado 2b). Conforme o refrigerante flui através dos tubos, o calor de compressão e a carga de resfriamento são rejeitados ao ar. Neste processo, o refrigerante é resfriado, condensado (estados de 2b a 3) e finalmente sub-resfriado (estados de 3 a 3b) a uma temperatura levemente acima da temperatura ambiente do ar. 
Válvula de Expansão
A queda da pressão ocorre em uma válvula de expansão eletrônica. O controlador da unidade (CH530)
utiliza a válvula para regular o fluxo através da linha de líquido para se adequar ao fluxo produzido pelo compressor. A válvula possui um orifício variável que é modulado por um motor escalonador.
O refrigerante líquido sub-resfriado de alta pressão entra na válvula de expansão através da linha de líquido. Conforme o refrigerante passa através da válvula, a pressão é reduzida substâncialemente, o que resulta na vaporização de parte do refrigerante. O calor da vaporização é fornecido pela mistura de duas fases que resulta no refrigerante de baixa pressão e baixa temperatura que é fornecido ao evaporador (estado 4) para proporcionar o resfriamento.
Evaporador
O evaporador é composto de um separador de líquido e vapor, de um sistema de distribuição de líquido e de um evaporador de filme descendente. 
Uma mistura de refrigerante líquido e em vapor entra no separador de líquido e vapor (estado 4). A mistura de refrigerante líquido e de gás instantâneo é separada, sendo que o líquido é direcionado ao sistema de distribuição de líquidos (estado 4b) e o vapor é direcionado ao defletor da aspiração do evaporador. O líquido é uniformemente distribuído ao longo da extensão dos tubos do evaporador pelo sistema de distribuição de líquido. Uma porção do líquido ferve conforme ele passa, pela gravidade, de tubo para tubo, molhando todos os tubos do evaporador. O resultado geral é que o evaporador ferve todo o refrigerante a uma pressão constante. O vapor do refrigerante deixa o evaporador através do defletor de aspiração, onde ele se mistura com o vapor do separador de líquido e vapor (estado 1).
Sistema de Óleo
Os compressores parafuso requerem grandes quantidades de óleo para a lubrificação e a vedação dos rotores e para a lubrificação dos mancais. Este óleo é misturado com o refrigerante na descarga do compressor. Para reforçar o desempenho das superfícies do permutador de calor, um sistema de separação de óleo é posicionado no tubo de descarga. O separador de óleo está localizado entre o compressor e o condensador. Ele separa o óleo utilizando a força centrífuga de alta eficiência. Aproximadamente 99,5% do óleo é retirado do refrigerante no separador.
O óleo que é retirado do refrigerante cai pela gravidade no reservatório de óleo. Este óleo é direcionado novamente ao compressor através das linhas de óleo. No interior do compressor há um filtro de alta eficiência para limpar o óleo antes dele ser levado aos rotores e mancais. Depois do óleo ser injetado dentro dos rotores do compressor, ele se mistura com o refrigerante novamente e é devolvido ao tubo de descarga.
O óleo que passa pelos separadores de óleo flui através do condensador, do sub-resfriador e da válvula de expansão para dentro do evaporador. Este óleo é coletado em um tanque de refrigerante que é mantido na parte inferior do evaporador. Uma pequena quantidade de óleo e refrigerante deste tanque (estado 4b) retorna através de um tubo que está conectado ao fluxo descendente do compressor do motor. O óleo e o refrigerante misturam-se com o vapor do refrigerante que foi puxado para fora do evaporador, antes da injeção nos rotores do compressor.
BIBLIOGRAFIA:
Macintyre, A.J. Equipamentos Industriais e de Processo, 1997.
Fabrício, Jair e Lucas, Refrigeração, 2006.
Hitachi Ar Condicionado do Brasil Ltda