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REFRIGERAÇÃO COMERCIAL E CLIMATIZAÇÃO INDUSTRIAL JOSÉ DE CASTRO • Desde 2009 é professor do colegiado de engenharia mecânica da UNIVASF (Universidade Federal Do Vale Do São Francisco) • Doutorando em engenharia agrícola (Área: máquinas agrícolas/refrigeração) – UNICAMP • Mestre em engenharia mecânica (Área: Sistemas Térmicos) – UFPE (2008) • Engenheiro de produção mecânica – UNIBAHIA (2003) • Técnico em refrigeração e ar condicionado – CEFET-PE (1994) • Experiência de 15 anos (indústrias, SENAI, manutenção industrial, projetos). REFRIGERAÇÃO COMERCIAL E CLIMATIZAÇÃO INDUSTRIAL Copyright © 2011 by Prof José de Castro Silva Copyright © 2011 by Leopardo Mediante Contrato firmado com o autor Editor: Maxim Behar Produção Gráfica: MCT Books Revisão de Texto: Alex Giostri Capa: Sergio Ng Todos os direitos adquiridos e reservada a propriedade literária desta publicação pela LEOPARDO EDITORA LTDA Av Divino Salvador, 736 - Moema 04078-012 São Paulo - SP - BRASIL Fone: 011-5093-7822 Fax: 011-5044-6366 www.leopardoeditora.com.br Impresso no Brasil / Printed in Brazil Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Índices para catálogo sistemático: 1. Climatização industrial : Engenharia mecânica 621.56 2. Refrigeração comercial : Engenharia mecânica 621.56 Castro, José de Refrigeração comercial, climatização industrial / José de Castro. — 1. ed. — São Paulo : Leopardo Editora, 2010. — (Coleção hemus mecânica) ISBN 978-85-62953-32-3 1. Ar condicionado 2. Refrigeração I. Título. II. Série. 10-07508 CDD-621.56 Sumário PREFÁCIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Capítulo 1 CIRCUITO FRIGORÍGENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Capítulo 2 CIRCUITO FRIGORÍGENO TERMODINÂMICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Capítulo 3 TIPOS DOS COMPONENTES BÁSICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Capítulo 4 COMPONENTES AUXILIARES DE PROTEÇÃO E CONTROLE. . . . . . . . . . 59 Capítulo 5 REFRIGERAÇÃO COMERCIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Capítulo 6 CONDICIONADORES DE AR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Capítulo 7 SISTEMA DE ÁGUA GELADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Capítulo 8 CAPACIDADE TÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Capítulo 9 UMIDADE E QUEIMA DE MOTORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Capítulo 10 LIMPEZA DE CIRCUITOS FRIGORÍGENOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Capítulo 11 TESTE DE VAZAMENTO DO FLUIDO REFRIGERANTE . . . . . . . . . . . . . 177 Capítulo 12 EVACUAÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Capítulo 13 CARGA DE FLUIDO REFRIGERANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Capítulo 14 BALANCEAMENTO DO CIRCUITO FRIGORÍGENO . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Capítulo 15 CÁLCULO DE DESBALANCEAMENTO DE VOLTAGEM . . . . . . . . . . . . . 207 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 ÍNDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 8 PREFÁCIO O livro continua apresentando uma breve coletânea de manuais e catálogos de alguns fabricantes de componentes e equipamentos e opiniões sobre alguns assuntos técnicos. Recomenda-se a leitura deste livro aos estudantes dos cursos de Mecânico de Refrigeração e Técnico em Refrigeração e Ar-Condicionado, Técnico em Mecânica ou Eletromecânica, Técnico em Automação, Arquitetura e Engenharias (Mecânica, Agrícola, de Produção e Civil), que tenham disciplinas relacionadas às áreas abordadas e aos estudantes afins, visto que contém um resumo simplificado do funcionamento e detalhes técnicos básicos dos equipamentos de refrigeração comercial e climatização industrial. José de Castro Doutorando em Engenharia Agrícola (Área: Máquinas Agrícolas/Refrigeração) na UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas). Mestre em Engenharia Mecânica (Área: Sistemas Térmicos) pela UFPE (Universidade Federal de Pernambuco) (2008). Engenheiro de Produção Mecânica pela UNIBAHIA (Unidade Baiana de Ensino, Pesquisa e Extensão) (2003). Técnico em Refrigeração e Ar Condicionado pela ETFPE (Escola Técnica Federal de Pernambuco) (1994). 9 Tem experiência nas áreas de Docência e Consultoria Técnica (SENAI-BA), Manutenção Industrial, Engenharia Térmica, Refrigeração (Comercial e Industrial) e Climatização (Ar Condicionado). Atualmente é Professor do Colegiado de Engenharia Mecânica da UNIVASF (Universidade Federal do Vale do São Francisco) na área de Máquinas e Sistemas Térmicos. 10 CAPÍTULO 1 Circuito Frigorígeno Circuito frigorígeno = circuito de refrigeração = sistema de refrigeração. Vamos interpretar o funcionamento mostrado na figura 1.1 com as funções dos quatro componentes básicos que formam o circuito frigorígeno. O compressor (1) promove a circulação do fluido, ou gás refri ge - rante, por todo o sistema (circuito) e, com o auxílio do dispositivo de expansão (3), eleva a pressão no condensador (2) e reduz a pressão no evaporador (4). As setas da figura 1.2 indicam o sentido de circulação do fluido, ou gás refrigerante. O condensador (2), ou serpentina condensadora, tem a função de eliminar (rejeitar) o calor absorvido pelo evaporador (4) somado ao calor promovido pela compressão do compressor (1); com essa eliminação de calor, o fluido refrigerante que penetra (entra) no condensador, no estado físico “vapor”, se transforma em “líquido”. O evaporador (4) absorve calor do ambiente interno, e com essa absorção de calor, o fluido refrigerante que sai do dispositivo de ex - pansão (3) e entra neste no estado físico “líquido” evapora, ou seja, transforma-se em “vapor”. O dispositivo de expansão (3), que pode ser o tubo capilar, o pistão ou a válvula de expansão termostática (VET), restringe ou dificulta a passagem do fluido refrigerante “líquido” que vem do condensador para o evaporador e, com essa restrição, provoca uma elevação de pressão no condensador e uma redução brusca de pressão no evaporador. 11 12 CAPÍTULO 1 Figura 1.1 – Sistema básico de refrigeração. Figura 1.2 – Sistema básico de refrigeração. A condensação se dá com a rejeição de calor do fluido refrigerante no estado físico “vapor” e a evaporação, com a absorção de calor pelo fluido no estado físico “líquido”. Então, o condensador rejeita calor e o evaporador absorve calor. A figura 1.3 mostra as transformações de estados físicos que ocorrem nos circuitos de refrigeração ou circuitos frigorígenos. O capítulo 2 demonstra o funcionamento do circuito frigorígeno com detalhes mais aprofundados e o capítulo 3, os principais tipos dos componentes básicos que formam o circuito frigorígeno. É importante uma revisão dos princípios termodinâmicos para uma melhor compreensão dos temas tratados. O livro Refrigeração e clima - tização residencial apresenta os princípios básicos de refrigeração. Todo profissional que atua na área de refrigeração e climatização deve ter aptidão para a termodinâmica, uma das subdivisões da física. Circuito Frigorígeno 13 Figura 1.3 – Mudanças de estados físicos do fluido refrigerante. CAPÍTULO 2 Circuito Frigorígeno Termodinâmico 2.1 Circuito Teórico Simples Um circuito térmico real qualquer deveria ter como referência o circuito de Carnot, por ser este o de maior rendimento térmico possível. Entretanto, dadas as peculiaridades do circuito frigorígeno, ou circuito de refrigeração por compressão de vapor, define-se umoutro cir cuito chamado de circuito teórico, no qual os processos são mais similares aos do circuito real, e, portanto, torna-se mais fácil comparar o circuito real com esse circuito teórico. Esse circuito teórico ideal é aquele que terá melhor desempenho operando nas mesmas condições do circuito real. O circuito teórico simples de refrigeração por compressão de vapor é mostrado na figura 2.1, construído sobre um diagrama de Mollier no plano PH (Pressão-Entalpia). A figura 2.2 é o esquema básico com os componentes principais de um sistema frigorígeno ou de refrigeração suficientes, teoricamente, para realizar o circuito teórico mostrado na figura 2.1. Os equipamentos esquematizados na figura 2.2 representam, genericamente, o circuito frigorígeno de qualquer equipamento de refri - ge ração ou ar-condicionado (climatização) capaz de realizar o processo específico indicado. 15 Os processos termodinâmicos que constituem o circuito teórico em seus respectivos equipamentos são: • Processo [1] Ú [2], que ocorre no compressor; o fluido refrigerante entra no compressor à pressão do evaporador, Po. O fluido refrige ran - te é, então, comprimido até atingir a pressão de condensação e, nesse estado, está superaquecido com temperatura maior que a tem pe ratura de condensação. • Processo [2] Ú [3], que ocorre no condensador, é um processo de rejeição de calor do fluido refrigerante para o meio de resfriamento (água ou ar) à pressão constante. Nesse processo, o fluido refrige rante é resfriado até a temperatura de condensação e, a seguir, condensado até se tornar líquido saturado. • Processo [3] Ú [4], que ocorre no dispositivo de expansão, que pode ser uma válvula de expansão termostática (VET) ou tubo capilar, é uma expansão irreversível à entalpia constante, processo isoentál pico, desde a pressão de condensação e líquido saturado, até a pres são de vaporização. 16 CAPÍTULO 2 Figura 2.1 – Diagrama pressão-entalpia (PH). • Processo [4] Ú [1], que ocorre no evaporador, é um processo de trans - fe rência de calor à pressão constante, conseqüentemente à tempera tu - ra constante, desde vapor úmido no estado 4 até atingir o estado de vapor saturado seco. Circuito Frigorígeno Termodinâmico 17 Figura 2.2 – Circuito frigorígeno. Figura 2.3 – Diagrama pressão-entalpia (PH). 2.2 Circuito Real Simples As principais diferenças entre o circuito real e o circuito teórico simples são a perda de carga e a queda de pressão tanto nas linhas de des carga, líquido e de sucção como no condensador e no evaporador. Essas perdas de carga ∆Pd e ∆Ps estão demonstradas na figura 2.3. Outras diferenças são o sub-resfriamento do fluido refrigerante na saída do condensador (nem todos os sistemas são projetados com sub- res friamento) e o superaquecimento na sucção, que tem a finalidade de evitar a entrada de líquido no compressor. 2.3 Entalpia e Pressão 2.3.1 Entalpia (H) Ao se discutir sobre calor, há dois fatores a serem considerados. O primeiro é que a temperatura é uma indicação de intensidade de calor e o segundo é que kJ (quilojoule), kcal e BTU são quantidades de calor (energia térmica). A entalpia é uma propriedade das substâncias que indica sua quan - ti dade de energia térmica ou “calor total”. Quando o fluido refri gerante absorve energia (calor), sua entalpia aumenta; quando o fluido refrige - rante perde (libera) energia (calor), sua entalpia diminui. 2.3.2 Pressão (P) Toda força exercida sobre uma área tem a pressão como resul tado. Sempre que uma força for distribuída igualmente sobre uma área dada, a pressão será a mesma em qualquer ponto da superfície de con tato e poderá ser calculada dividindo-se a força total exercida pela área total sobre a qual a força é aplicada. Essa relação é expressa pela equação a seguir: p F A = 18 CAPÍTULO 2 p = pressão em unidades de F por unidades de A; F = força total em qualquer unidade de força; A = área total em qualquer unidade de área. 2.4 Diagramas Pressão × Entalpia Nas figuras 2.4, 2.5, 2.6 e 2.7 serão demonstrados alguns diagramas PH dos fluidos refrigerantes: • R – 134a • R – 404a • R – 407C • R – 22 O capítulo 3 apresentará os principais fluidos (gases) refrigerantes e suas famílias. Circuito Frigorígeno Termodinâmico 19 20 CAPÍTULO 2 Figura 2.4 – Diagrama pressão-entalpia (PH) do R-134a. Circuito Frigorígeno Termodinâmico 21 Figura 2.5 – Diagrama pressão-entalpia (PH) do R-404a. 22 CAPÍTULO 2 Figura 2.6– Diagrama pressão-entalpia (PH) do R-407C. Circuito Frigorígeno Termodinâmico 23 Figura 2.7– Diagrama pressão-entalpia (PH) do R-22. 24 CAPÍTULO 2 Figura 2.8– Diagrama pressão-entalpia (PH) do R600a. Circuito Frigorígeno Termodinâmico 25 Figura 2.9– Diagrama pressão-entalpia (PH) do R-22. 26 CAPÍTULO 2 Figura 2.10– Diagrama pressão-entalpia (PH). CAPÍTULO 3 Tipos dos Componentes Básicos O compressor, o condensador, o dispositivo de expan são e o evaporador formam o circuito frigorígeno ou circuito/sistema de re fri - geração, conceito tradicional visto nos capítulos ante riores. Esses quatro componentes principais, estando em perfeitas con dições e bem conec - tados ou instalados, constituirão o “circuito frigorígeno”. Contudo, este não funcionará se um “gás” não estiver contido no interior dos com - ponentes e tubos que formam o circuito frigorígeno, e não basta apenas ter o “gás”, visto que este deve ser o correto e estar em quantidade adequada para evitar danos, principalmente ao “coração” do circuito, que é o compressor (capítulo 14). Dada a importância de se ter um “gás” circulando adequadamente no circuito, e se um componente básico é aquele que não deve faltar justamente por ser básico, trataremos o flui do refrigerante como um componente básico do circuito frigorígeno, tota - lizando, então, cinco componentes básicos. 3.1 Fluidos ou Gases Refrigerantes Todos os fluidos são afetados pela temperatura e pressão que atuam simultaneamente. A água é um dos fluidos mais comuns para ilustrar este ponto. Ao nível do mar e em condições normais de pressão atmosférica em todos os valores de temperatura entre 0°C e +100°C, a água se encontra no estado físico líquido. Se a temperatura for redu zi da 27 abaixo de 0°C, a água congelará, mudando seu estado físico de líquido para sólido. Se a água for aquecida acima de +100°C, ferverá, passando do estado físico líquido para o estado gasoso. Se a pressão for diminuída, o ponto de ebulição (evaporação) diminui. Se a pressão da água for au - men tada, o ponto de ebulição (evaporação) aumenta. Uma substância pode absorver grandes quantidades de calor com um aumento de seu calor sensível se a diferença de temperatura é gran - de ou se o peso da substância é elevado. Contudo, em uma mudança de estado físico, uma fração do peso necessário para absorver certa quanti - dade de calor sensível absorverá uma quantidade de calor latente equi - valente. Os sistemas de refrigeração e climatização (ar-condicionado) neces - sitam transmitir grandes quantidades de calor que possam repetir-se continuamente. Praticamente qualquer líquido pode ser usado para absor ver calor por evaporação. A água é ideal em muitos aspectos, mas como visto anteriormente, ferve a temperaturas muito altas, para ser usada em operações normais de resfriamento, e congela-se a tempe - raturas altas, para usos em sistemas de baixas temperaturas. Um fluido refrigerante deve satisfazer oito importantes requisitos básicos: • Não agredir a camada de ozônio, pois essa camada atmosférica nos protege dos raios solares, funcionando como uma espécie de filtro solar. • Deve absorver o calor rapidamente à temperatura requerida pela carga térmica. • O sistema deve utilizar o mesmo fluido refrigerante constantemente, por razões de economia e para resfriamento contínuo.• Não deve agredir a saúde humana. • Não deve ser inflamável nem explosivo. • Ser miscível com o óleo do compressor, ou seja, deve se misturar com o óleo. • Ter temperaturas críticas altas. • Não alterar suas condições químicas durante toda a sua vida útil. Nas primeiras instalações de refrigeração se empregavam, em geral, o amoníaco, o dióxido de enxofre, o propano, o etano e o cloreto metílico. Entretanto, apenas a amônia, ou R-717, é ainda utilizada. Sua aplicação é específica em grandes sistemas frigoríficos e in dus triais 28 CAPÍTULO 3 distantes do perímetro urbano, pois apenas equipes treinadas devem manuseá-la, visto que o contato com essa substância pode ser mortal caso não se usem equipamentos de proteção adequados. 3.1.1 Famílias de Fluidos Refrigerantes CFC Família de compostos químicos que possuem os ele mentos cloro, flúor e carbono em sua composição. Atualmente não se fabrica nenhum gás CFC; o cloro, que faz parte de sua composição, destrói a camada de ozônio. Um equipamento de refrigeração ou climatização (ar-condi - cionado), cujo sistema funciona com um fluido refrigerante que possui cloro na sua composição, está tecnicamente ultrapassado. Esse equi pa - mento deve ser atualizado e o profissional de refrigeração tem de en - contrar uma alternativa para esse problema. Como alternativa à falta de CFC, existem os chamados “gases alternativos” que pertencem à família dos HCFCs. A seguir, os principais fluidos refrigerantes da família dos CFCs: • R-12, ou refrigerante 12 (utilizado em refrigeradores, freezers, câ ma ras frigoríficas e condicionadores de ar de carros, todos antigos). • R-11, ou refrigerante 11 (utilizado em grandes sistemas com com pres - sores centrífugos e como fluido para limpeza de circuitos frigo - rígenos). HCFC Família de compostos químicos que possui os elementos hidro - gênio, cloro, flúor e carbono em sua composição. Atualmente se fa bri - cam os HCFCs como gases alternativos que podem substituir os CFCs. Os principais fluidos refrigerantes da família dos HCFCs são: • R-22, ou refrigerante 22 (utilizado em condicionadores de ar de jane la, splits e centrais). • R-401A, ou refrigerante 401A (substitui o R-12). • R-409A, ou refrigerante 409A (substitui o R-12). • R-401B, ou refrigerante 401B (substitui o R-12 e o R-500). Tipos dos Componentes Básicos 29 • R-402A, ou refrigerante 402A (substitui o R-502). • R-408A, ou refrigerante 408A (substitui o R-502). • R-402B, ou refrigerante 402B (substitui o R-502). No processo de substituição de um CFC por um HCFC, o fabricante de fluidos refrigerantes deverá consultar o fabricante do equipamento. Esse procedimento requer uma análise apurada de todos os dados de funcionamento do equipamento (temperaturas, pressões, tipo do óleo etc). A DuPont, que detém as marcas Suva e Freon e é um dos grandes fabricantes de fluidos refrigerantes, chama essa atualização de CFC para HCFC de retrofit. HFC Família de compostos químicos que possui os elementos hidro - gênio, flúor e carbono em sua composição. Atualmente os novos equi - pamentos são fabricados com HFCs. A seguir, os principais fluidos refrigerantes da família dos HFCs: • R-134a, ou refrigerante 134a (utilizado em refrigeradores, freezers, câmaras frigoríficas, condicionadores de ar de carros e equipa men tos do tipo Chiller). • R-404a, ou refrigerante 404a (utilizado em câmaras frigoríficas). • R-507, ou refrigerante 507 (utilizado em equipamentos de refrigeração comercial). • R-407C, ou refrigerante 407C (utilizado em equipamentos de clima - tiza ção (ar-condicionado). • R-410A, ou refrigerante 410A (utilizado em equipamentos de climati - za ção (ar-condicionado). Sobre a questão de destruir a camada de ozônio, os cientistas criaram um índice que mede em pontos percentuais o poder de des - truição de cada fluido refrigerante. Esse índice é chamado de ODP (Ozone Depleting Potential) ou poder de destruição da camada de ozônio. Exemplo: o R-12 tem um ODP de 100%, o R-22 tem um ODP de 5,5% e o R-134a tem um ODP de 0%. 30 CAPÍTULO 3 3.1.2 Diagrama PH dos Fluidos Refrigerantes Como visto no capítulo 2, o diagrama PH (Pressão-En tal pia) é muito útil no estudo dos circuitos frigorígenos, pois indica graficamente colunas de valores de diversas tabelas; assim é fácil visualizar as va - riações que ocorrem quando o fluido refrigerante passa de uma parte do circuito para outra. Cada fluido refrigerante possui o seu diagrama PH específico e nele estão traçadas várias das propriedades físicas do fluido. Para se estudar o comportamento de um equipamento, deve-se analisar o diagra ma PH do seu fluido refrigerante (capítulo 7). 3.2 Motocompressores e Compressores O compressor succiona o fluido refrigerante do evaporador e com - prime-o no condensador, circula-o por todo o circuito frigorígeno e, com auxílio do dispositivo de expansão, promove a elevação de pressão no condensador e a redução de pressão no evaporador. Quando perguntamos quais os tipos de compressores que realizam essa tarefa, muitos res pon dem incorretamente: alternativos, herméticos, parafusos, semi- her mé ticos etc. Nessa resposta, há uma mistura do tipo de compressão com o tipo de acoplamento. Tipos dos Componentes Básicos 31 Figura 3.1 – Sistema básico de refrigeração. Então os compressores se dividem em duas categorias, que são a “categoria de compressão” e a “categoria de acoplamento”, e a pergunta quanto aos tipos de compressores tem de se relacionar ao tipo de ca - tegoria. 3.2.1 Categoria de Compressão Alternativo Os compressores dessa categoria possuem o “pistão” que executa movimentos alternados — sobe e desce ou vai-e-vem. Observe que na figura 3.2 o fluido refrigerante penetra (entra), pela linha de sucção, em um espaço criado pelo curso de descida do pistão e o fluido é forçado para a linha de descarga pelo pistão no seu curso de subida. Quando o pistão desce, faz a “placa de válvula de sucção” abrir e a “placa de válvula de descarga” fechar; a pressão no cilindro, nesse momento, é menor que na linha de sucção, então o fluido entra no cilindro. Quando o pistão sobe, faz a “placa de válvula de descarga” abrir e a “placa de válvula de sucção” fechar; a pressão no interior do cilindro, nesse momento, é maior que na linha de descarga, então o fluido sai do interior do cilindro. O virabrequim gira e, com o auxílio da biela, move o pistão com movimentos alternados, daí o nome compressor alternativo. 32 CAPÍTULO 3 Figura 3.2 – Detalhe da subida e descida do pistão. Rotativo Este tipo de compressor é muito utilizado em condicionadores de ar do tipo janela e em bombas de vácuo. Em bombas de vácuo, o compressor é o rotativo palheta e a sucção e a compressão ocorrem em virtude do movimento de lâminas em relação a uma câmara de bomba (figura 3.6). Já os rotativos para condicionadores de ar do tipo janela (figuras 3.4 e 3.5) realizam a sucção e a descarga do fluido refrigerante por meio do movimento do “rolete” no interior do cilindro. O rolete se movimenta através de um eixo excêntrico e, com o auxílio da “lâmina divisória”, cria regiões de baixa e de alta pressão. Muitos técnicos recla mam das altas temperaturas da carcaça dos compressores rotativos, pois os comparam com os alternativos que possuem temperaturas de carcaça me nor. Veja na figura 3.5 que o interior do cárter do compressor é descarga, ou seja, altas pressão e temperatura, e a sucção está canalizada interna mente; é o inverso dos motocompressores herméticos, em que o seu cárter é a sucção e a descarga é que está canalizada internamente. Mais adiante será abordado o acoplamento hermético. Tipos dos Componentes Básicos 33 Figura 3.3 – Detalhe dos principais componentes internos de um compressor alternativo. 34 CAPÍTULO 3 Figura 3.4 – Motocompressores herméticosrotativo e rotativo em corte. Figura 3.5 – Detalhe dos componentes internos de um compressor rotativo. Scroll Este motocompressor possui dois caracóis: um é fixo e o outro é móvel (figura 3.9). O móvel executa um movimento orbital dentro do fixo e, com isso, cria bolsas de gás. Essas bolsas vão diminuindo de volume e a pressão do fluido refrigerante aumenta, sendo este descar regado para o condensador. Simultaneamente, dois bolsões de gás são formados a baixa pressão, efetuando a sucção do evaporador (fi gura 3.10). Tipos dos Componentes Básicos 35 Figura 3.6 – Detalhe das palhetas de um compressor “rotativo palheta”. Figura 3.7 – Detalhe do interior de uma “bomba de vácuo”. 36 CAPÍTULO 3 Figura 3.8 – Detalhe do interior de um motocompressor hermético Scroll. Figura 3.9 – Caracóis do motocompressor Scroll. Caracol fixo Caracol móvel Figura 3.10 – Caracol móvel orbitando dentro do caracol fixo. Parafusos Os compressores recebem essa definição porque seus principais componentes, que são os “rotores ou fusos”, parecem grandes roscas de parafusos (figuras 3.12 e 3.13). O rotor, ou fuso, com quatro convexos curvados é chamado rotor macho e com seis côncavos, rotor fêmea. Geral mente os motores elé - tricos movimentam o compressor através do rotor macho e sua rotação fica em torno de 3.600 rpm. O rotor fêmea gira em torno de 2.400 rpm. Os rotores possuem um desgaste insignificante em virtude da boa lubrificação nos convexos e côncavos e nas bordas principais dos ro - tores, que não ficam em contato mecanicamente. Tipos dos Componentes Básicos 37 Figura 3.11 – Motocompressor Scroll em corte com duplos caracóis. Figura 3.12 No processo de sucção, o convexo do rotor macho e o côncavo do rotor fêmea engrenam-se helicoidalmente, e as bordas dos rotores são seladas pela carcaça. O ponto de sucção atingirá gradualmente o espaço longi tudinal do côncavo do rotor com o giro, até o encontro da extremi - dade do convexo com a do côncavo dos rotores, que forma a bolsa de relação volumétrica, ou seja, a pressão do fluido refrigerante é baixa e este é succionado (sugado) do evaporador. A figura 3.14 ilustra o processo de sucção. No processo de compressão, continuando o giro, convexo com côn - cavo se engrenam helicoidalmente e inicia-se o deslocamento e a redu - ção do volume da bolsa, gradualmente a direcionando para a descarga. 38 CAPÍTULO 3 Figura 3.13 Figura 3.14 – Fase de sucção. No processo de descarga, como a descrição anterior, forma-se a bolsa de relação volumétrica e o espaço vai se reduzindo até o encontro com o ponto de descarga; se o volume diminui, a pressão do fluido refri - gerante aumentará e, então, o compressor empurrará o fluido com pri - mido para o condensador. Os compressores parafusos efetuam seu controle de capacidade por uma “válvula redutora deslizante” de mais carga e menos carga, a qual se move paralela ao rotor e modifica a área de compressão do rotor. Isto prolonga ou encurta a região de compressão do rotor e soma o ato do retorno de gás para o lado da sucção enquanto o fluido comprimido é desviado. Tipos dos Componentes Básicos 39 Figura 3.15 – Fase de compressão. Figura 3.16 – Fase de descarga do fluido refrigerante vapor para o condensador. Centrífugo Este tipo de compressor é uma máquina relativamente de alta velo - ci dade, na qual um jato contínuo de fluido refrigerante é succionado e comprimido por uma força centrífuga. O compressor centrífugo pode ser de simples ou múltiplos estágios. Nas figuras 3.18 e 3.19 constam os rotores internos do compressor. Os Chillers de médio e grande portes são os equipamentos que mais utilizam esses compressores, pois o rendimento é muito superior ao dos alternativos. 40 CAPÍTULO 3 Figura 3.17 Figura 3.18 – Rotores de um compressor centrífugo. Tipos dos Componentes Básicos 41 Figura 3.19 – Compressor centrífugo. Figura 3.20 – Circuito de um Chiller com compressor centrífugo. A seguir, os principais tipos de compressores quanto à categoria de compressão: • Alternativo. • Rotativo. • Scroll. • Parafuso. • Centrífugo. 3.2.2 Categoria de Acoplamento Nessa categoria, analisa-se como o motor elétrico está instalado com o compressor propriamente dito, que é a parte mecânica que exe - cuta a sucção e a compressão. O motor elétrico pode estar junto do compressor em uma mesma carcaça, e por essa carcaça não possibilitar consertos (manutenção), cha - ma remos esse componente de “motocompressor hermético” (figuras 3.4, 3.8 e 3.21). O motor elétrico pode estar junto ao compressor em uma mesma carcaça, e se essa carcaça possibilitar consertos (manutenção), chama - remos esse componente de “motocompressor semi-hermético” (fi gu - ra 3.22). Se o motor elétrico não estiver junto do compressor em uma mesma carcaça, e se essa carcaça que contém apenas a parte de compressão, ou seja, o compressor, possibilitar consertos (manutenção), chamaremos esse componente de “compressor aberto” (figura 3.23). 42 CAPÍTULO 3 Figura 3.21 – Motocompressores herméticos alternativos. A bomba de vácuo da figura 3.7 é um “compressor aberto pa lhe ta”, que, como veremos adiante, é utilizada como equipamen to/ferramenta indispensável nos reparos de circuitos frigorígenos. Essa bomba não é um compressor utilizado para circular o fluido refrigerante como os demais compressores. A seguir, os principais tipos de compressores quanto à categoria de acoplamento: • Herméticos. • Semi-herméticos. • Abertos. Tipos dos Componentes Básicos 43 Figura 3.22 – Motocompressor semi-hermético alternativo. Figura 3.23 – Compressores abertos alternativos. 3.3 Condensadores Como visto no capítulo 1, o condensador tem a função de eli minar (rejeitar) o calor do fluido refrigerante. Com essa eliminação de calor, o fluido refrigerante que penetra (entra) no condensador, no estado físico “vapor”, se transforma em “líquido”. O condensador elimina o calor para outro “fluido” que pode ser o ar ou a água, e sabe-se que o calor se transfere do fluido com tempe ratura maior para o com temperatura menor. Se for o ar que estiver absorvendo (recebendo) calor do fluido refri - gerante, o condensador será a ar. Se for a água que estiver absorvendo (recebendo) calor do fluido refrigerante, o condensador será a água. Se forem ambos, o ar e a água, que estiverem absorvendo (rece - bendo) calor do fluido refrigerante, o condensador será chamado eva - porativo. 3.3.1 Condensadores a Água A seguir, os principais tipos de condensadores a água: • Carcaça e Tubo (Shell & Tube). • Tubo e Tubo. • Placas. 44 CAPÍTULO 3 Figura 3.24 – Condensador a água Shell & Tube. O capítulo 7 mostra o funcionamento detalhado desse tipo de con - densador a água. O calor que o fluido refrigerante retirou no evaporador mais o calor injetado pelo compressor é transferido para a água, pois a água está com temperatura menor que a do fluido refrigerante “vapor” no condensador. A água por ter absorvido (recebido) calor do fluido refri gerante “vapor” precisa perder (liberar) calor para, novamente, penetrar nos tubos do condensador com temperatura menor. A figura 3.25 mostra o condensador Tubo e Tubo e a figura 3.27, o condensador a Placas. Em ambos, o princípio é fazer com que a água retire calor do fluido refrigerante. Independentemente do tipo do condensador a água, este deve estar ligado a uma torre de resfriamento, que fará o resfriamento da água que aqueceu no condensador por ter retirado calor do fluido refrigerante. Para a água circular pelo(s) condensador(es) e pela(s) torre(s), have - rá bombas de água, como bombas de água de condensação (BAC). A interligação entre condensador, torre de resfriamento e BAC é apresentada em detalhes no capítulo 7. Tipos dos Componentes Básicos 45 Figura 3.25 – Condensadora água Tubo e Tubo. Figura 3.26 – Condensador a água Tubo e Tubo. 3.3.2 Condensador a Ar Os condensadores a ar podem ser com convecção natural ou con - vec ção forçada. Na linha residencial, a maioria dos refrigeradores utiliza condensadores com circulação natural de ar (convecção na tural). Já na linha de refrigeração e climatização comercial, câmaras frigo - ríficas, centrais de ar-condicionado e centrais de água gelada, os con - densadores recebem a circulação forçada do ar por meio de um mo to - ventilador (convecção forçada). Esses condensadores utilizam “ale tas” que fazem com que o ar retire calor com mais facilidade do fluido refri - gerante que passa no interior da tubulação, sendo, por isso, denomi - nados “con densadores aletados com convecção forçada de ar”. 46 CAPÍTULO 3 Figura 3.27 – Condensador a água do tipo Placas. Figura 3.28 – Aletas do condensador a ar. 3.3.3 Condensador Evaporativo Este tipo de condensador consiste em uma torre de resfriamento de água pelo sistema de ar forçado, combinada com um condensador for - mado por uma serpentina de tubo liso. Na figura 3.31 vemos que a super fície do condensador é umidificada por meio de orifícios pul ve - rizadores de água, ao mesmo tempo em que sobre estes se dirige a corrente de ar promovida pelo motoventilador. A finalidade é ativar a evaporação da água iniciada no processo de condensação do flui do refrigerante que atua como fonte de calor. Os sistemas de refrigeração industriais são os grandes utilizadores desse tipo de condensador. Tipos dos Componentes Básicos 47 Figura 3.29 – Detalhe das aletas e motoventilador do condensador a ar. Figura 3.30 – Condensador a ar. 3.4 Dispositivos de Expansão São basicamente redutores de pressão e controladores do fluxo do fluido refrigerante liquefeito no condensador para o evaporador. Nos equipamentos de refrigeração e climatização comercial, o dispositivo de expansão mais utilizado é a válvula de expansão termostática (VET). Como visto no capítulo 1, o dispositivo de expansão, que pode ser o tubo capilar, o pistão ou a válvula de expansão termostática, restringe ou dificulta a passagem do fluido refrigerante “líquido” que vem do condensador para o evaporador e, com essa restri ção, provoca elevação da pressão no condensador e redução brusca de pressão no evaporador. O capítulo 6 mostra os tipos de equi pamentos que mais utilizam o dispositivo pistão. Dos dispositivos citados anteriormente, a VET é o único que faz a regu lagem ou dosagem do fluido líquido para o evaporador. Essa regulagem é feita em virtude da temperatura do fluido refrigerante “vapor” que sai do evaporador. A temperatura do vapor que sai do evaporador é percebida pelo “bulbo sensor” da VET. 48 CAPÍTULO 3 Figura 3.31 – Condensador evaporativo. Na figura 3.32 vemos a VET recebendo o fluido refrigerante liquefeito no condensador e o enviando a baixas pressão e temperatura para o evaporador; na saída do evaporador encontra-se o bulbo sensor da válvula identificando a temperatura do fluido refrigerante “vapor” que está saindo do evaporador e indo para o compressor. Na figura 3.33 há um diagrama esquemático de uma VET. Como se vê, a válvula consiste em um corpo A, haste da válvula B, mola C, diafragma D e bulbo sensor remoto E. O bulbo sensor remoto e o espaço acima do diafragma estão ligados por um tubo capilar. O bulbo contém um fluido volátil. O fluido utilizado é normalmente o mesmo que se utiliza como refrigerante no sistema. Como se sabe, quando se aplica calor ao bulbo sensor remoto, a pressão do fluido (gás) que está dentro do tubo aumenta. Essa pressão transmite-se através do tubo capilar para o espaço sobre o diafragma. A pressão aplicada faz empurrar o diafragma para baixo, contra a pressão da mola. Isto faz mover a haste para fora da sede da válvula, abrindo-a. Tipos dos Componentes Básicos 49 Figura 3.32 Quando se retira calor do bulbo sensor remoto (resfriando), a pres - são do fluido (gás) que está dentro do tubo diminui. Essa baixa pressão transmite-se através do tubo capilar para o espaço sobre o diafragma. A baixa pressão aplicada faz o diafragma ir para cima e a pressão da mola vence a pressão que está sobre o diafragma. Isto faz mover a haste para dentro da sede da válvula, fechando-a. Assim, a quantidade de calor (temperatura) do bulbo determina a posição da haste, a qual, por sua vez, controla a quantidade de fluido refrigerante que vai para o evaporador. A maioria das VETs possui um ajuste que varia a tensão da mola. Ao se modificar a tensão da mola, varia-se o grau de calor necessário no bulbo sensor remoto para dar posição à haste da válvula. Esse ajuste é conhecido como “superaquecimento” (capítulo 14). Verificando novamente a figura 3.32, vemos o bulbo sensor na linha de sucção; se o local onde o bulbo será instalado na sucção estiver na vertical, a preocupação será apenas com a isolação térmica deste, mas se a linha de sucção estiver na horizontal, como na figura 3.32, deve-se tomar o cuidado de não colocar o bulbo sensor na parte inferior do tubo, ou seja, embaixo do tubo de sucção, pois pode haver vestígios de óleo e isso ocasionará uma pequena isolação térmica entre o fluido refrigerante vapor que passa na linha de sucção e o gás que está no bulbo sensor. 50 CAPÍTULO 3 Figura 3.33 – VET com equalização interna. Verificando a figura 3.34, vemos as melhores posições para instalar um bulbo numa linha de sucção na horizontal. Ao visualizar o tubo de sucção como um relógio (analógico), as posições seriam em 10 ou 14 horas. Como comentamos antes, se o tubo de sucção estiver na hori - zontal, poderá haver óleo na parte inferior deste, então não será acon - selhável colocar o bulbo sensor na posição 18 horas. A fim de compensar uma excessiva queda de pressão por meio de um evaporador, a VET deve ser do tipo equalizador externo, com o tubo equalizador externo ligado logo após a saída do evaporador, ou seja, ligado na linha de sucção, próximo ao bulbo sensor. A queda de pressão real da saída do evaporador é imposta sob o dia fragma (figuras 3.35 e 3.36) da VET. As pressões de operação no diafragma estão agora livres de qual quer efeito da queda de pressão no evaporador, e a VET responderá ao superaquecimento do fluido refri - gerante vapor que sai do evaporador. A VET deve ser aplicada o mais próximo possível do eva porador e em situação tal que seja acessível para ajustes e manutenção. Tipos dos Componentes Básicos 51 Figura 3.34 – Bulbo sensor na posição 14 horas. A figura 3.37 mostra as forças que atuam numa válvula de ex - pansão termostática com equalização externa. Todos os sistemas de refri geração e climatização de médio e grande portes utilizam VET com equalização externa. 52 CAPÍTULO 3 Figura 3.36 – VET com equalização externa. Figura 3.35 – VET com equalização externa. • Força (1) — Pressão do gás do bulbo sensor (sobre o diafragma). • Força (2) — Pressão do evaporador captada pelo tubo equalizador externo. • Força (3) – Pressão da mola (sob o diafragma). • Válvula abrindo — “Força (1)” maior que a soma das “Forças (2)+(3)” • Válvula fechando — soma das “Forças (2)+(3)” maior que a da “Força (1)” Sendo do tipo equalização interna ou equalização externa, sabe -se que a válvula de expansão termostática recebe o fluido refrigerante “líquido” do condensador a alta pressão, e logo após a VET, o fluido refrigerante já está imediatamente a baixas pressão e tem peratura. O fluido refrigerante flui através da VET para a baixa pressão do evaporador. O fluido refrigerante “líquido” resfria para a temperatura de evaporação correspondente a essa pressão mais baixa. Para realizar esse resfriamento, o fluido refrigerante “líquido” deve ceder calor, sendo este cedido para o meio mais próximo, que são as moléculas adjacentes do próprio fluido refrigerante. Aoceder esse calor a uma pressão mais bai xa, ocorre (ainda na VET) a evaporação de parte do fluido refri - gerante “líquido” até o ponto em que a mistura de vapor e líquido tenha atingi do a temperatura de saturação (evaporação) correspondente a essa pres são mais baixa. O fluido refrigerante “vapor” resultante dessa evaporação é chama - do “flash gás” e sua quantidade é referida como “percentual de flash gás”. Esse percentual aos níveis de temperaturas de climatização do ar Tipos dos Componentes Básicos 53 Figura 3.37 – Forças que atuam na VET com equalização externa. está na faixa de 20% a 30%. A figura 3.38 mostra esse fenômeno no dia - grama PH, em que quanto menor o flash gás, haverá mais fluido refrigerante “líquido” no evaporador para retirar calor e o rendimento do equi pa mento aumentará. O flash gás é um componente indispensável, visto que o fluido refrigerante necessita utilizá-lo para que sua temperatura permaneça reduzida no evaporador; o fluido refrigerante, vindo a altas pressão e temperatura do condensador (quente), tem de “perder” parte de sua quantidade no estado líquido para ficar a baixa temperatura (frio) ao penetrar (entrar) no evaporador. Este é um processo inerente ao circuito frigorígeno, e uma vez que o flash gás é diminuído da capacidade útil do equipamento, é desejável que o fluido refrigerante líquido tenha um baixo calor específico, o que diminuirá o flash gás ao mínimo. O capítulo 1 descreve o circuito frigorígeno no diagrama PH, sendo o ponto 4 a entrada do evaporador e o ponto 1 a saída. O compressor corresponde ao ponto 1 ao 2, o condensador, ao ponto 2 ao 3, e a VET, ao ponto 3 ao 4. 54 CAPÍTULO 3 Figura 3.38 – Diagrama PH evidenciando o flash gás. Além das válvulas de expansão termostáticas “termomecânicas” mostradas anteriormente, os equipamentos de refrigeração ou clima - tização podem utilizar também as válvulas de expansão eletrônicas. Estas são comandadas por um microprocessador com o objetivo espe - cífico de manter o superaquecimento com uma maior precisão. Essas VETs não possuem o bulbo sensor externo com gás internamente, mas há um sensor (termistor) na linha de sucção do compressor e esse sensor envia sinal ao microprocessador, que, por sua vez, aciona o “motor” da válvula eletrônica fazendo-a aumentar ou diminuir a passagem de fluido refrige rante líquido para o evaporador. A figura 3.39 mostra: 1. motor de passo; 2. parafuso rosca sem fim; 3. bucha deslizante; 4. conjunto orifício calibrado. Tipos dos Componentes Básicos 55 Figura 3.39 – VET eletrônica. 3.5 Evaporadores Como visto no capítulo 1, o evaporador absorve calor do am biente interno. Com essa absorção de calor, o fluido refrigerante que sai da válvula de expansão e entra nela no estado físico “líquido” evapora, ou seja, transforma-se em “vapor”. O evaporador absorve o calor de outro “fluido” que pode ser o ar ou a água, e o calor se transfere do fluido com temperatura maior para o com temperatura menor. Se for o ar que estiver liberando (rejeitando) calor para o fluido refrigerante se evaporar, o evaporador será do tipo expansão direta, (capítulos 6 e 7). O evaporador a ar (figura 3.40) é construído com aletas, semelhan - temente aos condensadores a ar. Se for a água que estiver liberando (rejeitando) calor para o fluido refrigerante se evaporar, o evaporador será do tipo Shell & Tube (Car - caça e Tubo) (figuras 3.41 e 3.42 e o capítulo 7). 56 CAPÍTULO 3 Figura 3.40 Tipos dos Componentes Básicos 57 Figura 3.41 – Evaporador Carcaça e Tubo. Figura 3.42 – Evaporador Carcaça e Tubo. CAPÍTULO 4 Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 4.1 Filtro Secador ou Desidratante Os filtros são os componentes auxiliares mais importantes em qual - quer sistema de refrigeração ou climatização. Eles estão localizados estra tegicamente antes do dispositivo de expansão, pois o dispositivo é o ponto de menor diâmetro do sistema e onde pode haver obstrução (entu - pimento). A finalidade dos filtros desidratantes é a de reter as im pu rezas contidas no interior do circuito frigorígeno e absorver a umida de de acordo com o tipo de filtro desidratante. Cada filtro possui uma capa - cidade higroscópica diferente, a qual se refere à absor ção de umidade (consulte o fabricante). Nesses filtros deverá ser obedecida a posição quanto à colocação. A figura 4.1 mostra um filtro em corte e a figura 4.2, um recarregável. Figura 4.1 59 4.2 Visor de Líquido São componentes que num sistema de refrigeração, principalmente em máquinas de médio e grande portes, desempenham um importante tra balho: a visualização da passagem do líquido na linha de líquido a alta pressão, além de permitir, em alguns casos, a constatação de umidade no sistema. O visor de líquido serve para indicar falta de líquido na válvula de expansão termostática. Bolhas de vapor no visor indicam, por exemplo, falta de carga, sub-resfriamento baixo ou obstrução parcial do filtro secador. 4.2.1 Visor com Indicador de Umidade O visor está equipado com um indicador de cor que passa de verde para amarelo quando o teor de umidade do refrigerante excede o valor crítico. A indicação de cor é reversível, isto é, a cor passa novamente de amarelo para verde quando a instalação está seca, por exemplo, reno - vando o secador de linha. Ao montar o secador da linha de líquido numa posição vertical, é preciso certificar-se de que a entrada ficará em cima e a saída, embaixo. Desta maneira, haverá sempre líquido refrigerante no filtro, de modo que a capacidade de secagem é utilizada da melhor manei ra possível. 60 CAPÍTULO 4 Figura 4.2 – Substituição do cartucho. 4.3 Válvula de Retenção São dispositivos que permitem a passagem do fluido refrigerante somente no sentido da seta de indicação. É uma válvula unidirecional. 4.4 Válvula Solenóide da Linha de Líquido A válvula solenóide é uma válvula eletromagnética servo coman - dada. Se a bobina recebe corrente, abre-se o orifício piloto. Esse orifício tem uma seção de passagem superior à do conjunto de todos os orifícios de equalização de pressão. A pressão sobre o diafragma é reduzida por escape, através do orifício piloto para a saída da válvula, e o diagrama é levantado pelo aumento da pressão de entrada no lado inferior. Quando a bobina não recebe corrente, o orifício piloto está fechado e o diafragma é empurrado de encontro à sede da válvula, porque a pressão sobe o diafragma e aumenta os orifícios de equalização de pressão. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 61 Figura 4.3 Figura 4.4 – Válvula de retenção com rosca. Esse tipo de válvula é geralmente instalado na linha de líquido para retenção de fluido refrigerante, quando estiver desenergizada. A figura 4.6 mostra a solenóide fechada e a figura 4.7, esta abrindo. 62 CAPÍTULO 4 Figura 4.5 – Válvula solenóide. Figura 4.6 – Solenóide fechada. Figura 4.7 – Solenóide abrindo. 4.5 Válvula de Serviço Estas válvulas são utilizadas para executar servi ços de medições de pressão, evacuação e carga de fluido refrigerante. A válvula de serviço pode ser aberta e fechada com o uso de uma chave catraca (figura 4.9). O conjunto Manifold está detalhado no capítulo 12. De acordo com a figura 4.8, quando se gira a “haste” da válvula toda para cima, fecha-se a leitura da pressão para o manô metro do con - junto Manifold (fechado para serviço). Quando se gira a “haste” da válvula toda para baixo, fecha-se a passagem do fluido refrigerante (fe - chado para o sistema). A posição apresentada na figura 4.8 mostra a abertura da válvula de serviço e a instalação de um conjunto Manifold para verificar a pressão de sucção do motocompressor, ou seja, aberto para serviço e sistema. O conjunto Manifold está detalhado no capítulo 12. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 63 Figura4.8 – Válvula de serviço na sucção. Figura 4.9 – Chave catraca para abrir e fechar a válvula de serviço. 4.6 Válvula do Tipo Schrader Esta válvula utiliza o princípio das válvulas de ar usadas nas câmaras de pneus de carros, motos ou bicicletas e é semelhante a estas. Deve possuir uma tampa para assegurar um funcionamento à prova de va zamento. Com as “válvulas Schrader”, pode-se verificar as pressões do siste - ma e recarregá-lo sem alterar o funcionamento do motocom pressor. Para abrir a válvula, é necessário utilizar o lado da mangueira do con - junto Manifold que possua um pino central para empurrar o pino da válvula. 4.7 Válvula ou Registro Manual Esta válvula é utilizada de modo que se possa isolar partes do circuito frigorígeno para reparos ou manutenção. É fechada ao ser girada no sentido horário e aberta, no anti-horário. 64 CAPÍTULO 4 Figura 4.10 – Válvula Schrader. 4.8 Válvula de Segurança do Tipo Plugue Fusível Nos circuitos frigorígenos, durante paralisações, incêndios ou altas temperaturas causadas por falhas nos controles elétricos, poderão ocor - rer danos ao sistema ou mesmo uma explosão, em virtude do aumento de pressão. Para a máxima segurança da instalação, deve-se montar no tanque de líquido ou no condensador a válvula de alívio do tipo plugue fusível PSA ou PSB. Quando a temperatura ultrapassar a prefixada, o núcleo do plugue fundirá (derreterá), deixando fluir o fluido refrigerante e evitando, assim, danos à instalação — PSA (70ºC a 77ºC) ou PSB (93ºC a 98ºC). 4.9 Válvula de Segurança do Tipo Alívio É utilizada em qualquer vaso de pressão, mas o limite prefixado de pressão não deve ser excedido, pois poderiam ocorrer sérios danos ao sistema, como, por exemplo, uma explosão. Nos circuitos frigorígenos, a válvula de segurança deverá ser instala da no tanque de líquido ou no condensador a água. Nessa válvula constituída basicamente de um corpo, onde estão alo - ja dos um pistão com assento de neoprene, mola e parafuso de regu - lagem, atuam, de um lado, a pressão do recipiente onde a válvula está instalada e, do outro, as pressões atmosféricas e de uma mola, cuja tensão é calibra da por meio do parafuso de regulagem, para o valor desejado. Quando a pressão ultrapassar o limite prefixado no condensador ou tanque de líquido, a válvula abrirá, deixando fluir o fluido refrige rante até a normalização, quando, então, voltará a fechar. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 65 Figura 4.11 – Plugue fusível em corte. É esta a sua grande vantagem sobre os plugues fusíveis. Quando os plugues se abrem, deixam fluir todo o fluido refrigerante, devendo, por isso, ser substituídos. Veja na figura 4.12 que uma válvula possui rosca e, por segurança, deve-se canalizar essa saída para fora da casa de máquinas do equi - pamento. 4.10 Acumulador de Sucção O acumulador de sucção exerce as mesmas funções que o acumu - lador de líquido ou o separador de líquido, ou seja, evitar que o fluido refrigerante líquido que não evaporou no evaporador seja succionado pelo motocompressor. Veja na figura 4.13 que a linha de sucção é separada no interior do acumulador. 66 CAPÍTULO 4 Figura 4.12 – Válvulas de alívio. Figura 4.13 – Separador de líquido. Os equipamentos que mais utilizam esse tipo de componente auxi - liar (acessório) são os de refrigeração (freezers, câma ras e balcões fri - goríficos) em virtude de as temperaturas de evaporação serem muito baixas. 4.11 Intercambiador de Calor Basicamente exerce a mesma função que o acumulador de sucção: evitar que o fluido refrigerante líquido que não evaporou no evaporador seja succionado pelo motocompressor. Isso ocorre porque a linha de líquido transfere energia (calor) para a linha de sucção; se na sucção estiver passando fluido refrigerante líquido, isso irá evaporá-lo. Os equipamentos para climatização (ar-condicionado) não utilizam esse acessório. Assim como os acumuladores de sucção, os que mais utilizam esse tipo de componente auxiliar (acessório) são os equipamentos de refrigeração (freezers, câmaras e balcões frigoríficos) em virtude de as temperaturas de evaporação serem muito baixas. 4.12 Separador de Óleo Como mostrado na figura 4.15, esse separador promove o retorno de óleo para o cárter do motocompressor. Isso evita que o óleo vá para todo o circuito. No interior do separador, há uma bóia que só abre o retorno quando o nível de óleo sobe; deve-se abastecer o separador com óleo antes de instalá-lo. A quantidade de óleo depende da capacidade do sistema, devendo-se consultar o fabricante do equipamento. Equipa - men tos de climatização (ar-condicionado) não utilizam esse tipo de com - po nente (acessório), apenas sistemas de resfriamento ou congelamento, ou seja, sistemas de refrigeração que possuem problemas críticos de retor no de óleo. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 67 Figura 4.14 – Intercambiador de calor. 4.13 Tanque de Líquido Como está ilustrado na figura 4.16, o tanque de líquido localiza-se imedia tamente na saída do condensador, por ser um componente auxiliar (aces sório) importante. Caso se deseje realizar uma manutenção em todo o circuito frigo rígeno, o tanque de líquido tem capacidade de armazenar todo o fluido refrigerante do circuito; além disso, se houver uma defi ciência momentânea de condensação, o tanque de líquido manterá a linha de líquido totalmente preenchida de “líquido”. 68 CAPÍTULO 4 Figura 4.15 – Separador de óleo. 4.14 Tubo Flexível Estes tubos podem ser utilizados nas linhas de sucção e descarga com o objetivo de evitar a transmissão de vibração do motocompressor para todo o equipamento. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 69 Figura 4.16 – Tanque de líquido. Figura 4.17 – Tubo flexível. 4.15 Pressostatos Eletromecânicos São dispositivos de proteção. O pressostato de baixa é utilizado também como controle. Se a pressão de sucção do compressor cair e atingir o limite mínimo permitido, o pressostato de baixa desliga o mo tor elétrico do compressor. Se a pressão de descarga do compressor subir e atingir o limite máximo permitido, o pressostato de alta desliga o motor elétrico do compressor. A figura 4.18 mostra um pres sostato de alta e baixa (PAB) conjugado e regulável, mas os pressostatos po dem vir separados, sendo reguláveis ou não reguláveis. Os pressostatos não reguláveis são chamados de pré-calibrados ou miniaturizados. Os ajustes de desarme e rearme são efetuados pelo fabricante do equipamento, não possibilitando ajustes durante a manu - tenção. No caso de defeito desse tipo de pressostato, pode-se adaptar os reguláveis como o mostrado na figura 4.18. A regulagem do PAB será exemplificada na figura 4.19. De acordo com a figura 4.19, há: • Ponteiro 1 — Escala do rearme do pressostato de baixa. A regula gem é feita no parafuso de ajuste do rearme mostrado na figura 4.18. • Ponteiro 2 — Escala do diferencial do pressostato de baixa. A regula - gem é feita no parafuso de ajuste do diferencial mostrado na figu - ra 4.18. 70 CAPÍTULO 4 Figura 4.18 – Pressostato de alta e baixa regulável. • Ponteiro 3 — Escala do desarme do pressostato de alta. A regulagem é feita no parafuso de ajuste do desarme mostrado na figura 4.18. O valor do desarme por alta pressão é regulado diretamente na escala do pressostato de alta; o ponteiro 3 mostra esse valor. O rearme é manual por meio do botão 4. Alguns pressostatos de alta possuem o rear - me automático, mas isso não é muito aconselhável, visto que se houve desarme por alta pressão, deve-se forçar o mecânico, técnico ou enge - nheiro a verificar o problema. O pressostato de baixa possui duas escalas, a de rearme (ponteiro 1) e a do diferencial (ponteiro 2). O pressostato de baixa não possui uma escala em que se regula diretamente o desarme como no pressostato de alta. O valor dodesarme por baixa é a diferença entre o “valor regulado no rearme” e o “valor regulado no diferencial”. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 71 Figura 4.19 – Pressostato de alta e baixa regulável. Exemplo de regulagem de um PAB: • Pressão de sucção do compressor de uma central de condicio na men to de ar = 65 PSIg. • Pressão de descarga do compressor de uma central de condiciona - men to de ar = 250 PSIg. Valor do desarme regulado na escala do pressostato de alta (ponteiro 3) = 300 PSIg. Se a pressão de descarga do compressor atingir o valor de 300 PSIg, os contatos elétricos do pressostato irão se abrir, desligando, assim, o motor elétrico do compressor. Para regular um valor de 40 PSIg de desarme por baixa, pode-se regular (ponteiro 1) o rearme para 70 PSIg e um diferencial (ponteiro 2) para 30 PSIg (70 - 30 = 40). Se a pressão de sucção do compressor atingir o valor de 40 PSIg, os contatos elétricos do pressostato irão se abrir, desligando o motor elétri - co do compressor. Se a pressão subir até 70 PSIg, os contatos elétricos do pressostato irão se fechar, ligando o motor elétrico do compressor. Além de monitorar as pressões de “sucção” e “descarga” do moto - com pressor de um equipamento, pode-se monitorar também a situação da lubrificação do óleo quando o compressor utiliza uma bomba de óleo. Os motocompressores herméticos (capítulo 3), independentemente do ta ma nho e da capacidade, e os compressores abertos de pequeno e médio portes possuem uma lubrificação do tipo “por salpico”, sem o uso de uma bomba de óleo. Já os compressores abertos de grande porte e os motocom pres sores semi-herméticos realizam lubrificação forçada com o uso de uma bomba de óleo. O fabricante do compressor deve ser consultado para saber o valor mínimo da pressão do óleo; a pressão do óleo deve ser superior ao valor mínimo para evitar travamento ou desgastes por defi ciên cia de lubri ficação. A “pressão do óleo” é a diferença entre a “pressão de descarga (HP)” e a “pressão de sucção (LP)” da bomba de óleo. Exemplo, se a pressão de sucção da bomba de óleo for 60 PSIg e a pressão de descar ga desta for 110 PSIg, a pressão do óleo será igual a 50 PSIg. Com o uso de um pressostato de óleo, este desligará o motor elétrico do compressor caso a pressão do óleo atinja o valor mínimo recomendado pelo fabricante do compressor. 72 CAPÍTULO 4 O pressostato de óleo contém um mecanismo temporizador, acionado pelo aquecimento (um resistor). Quando a pressão do óleo é igual ou menor que o valor regulado no pressostato (valor recomendado pelo fabri cante), o mecanismo temporizador é acionado. Se a pressão normal de óleo não se normalizar dentro do período de atraso (ex.: 120 segundos), o temporizador fará com que os contatos que desligam o comando do motor elétrico do compressor se abram. O mecanismo temporizador dá à bomba de óleo tempo tanto para desen volver a pressão normal de operação do óleo quando da partida como para normalizar a pressão do óleo se esta tiver sido interrompida temporariamente durante a operação normal do compressor. Na fi - gura 4.21, vê-se que a diferença de pressão é medida por foles opostos. A pressão de descarga da bomba de óleo é “sentida” por um fole, enquanto a pressão de sucção é “sentida” pelo outro. Como já men - cionado, a diferença é a pressão do óleo. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 73 Figura 4.20 – Esquema de uma bomba de óleo com o pressostato de óleo. 74 CAPÍTULO 4 Figura 4.21 – Pressostato de óleo. Figura 4.22 – Exemplo da ligação interna de um pressostato de óleo. Quando há deficiência de lubrificação, o pressostato de óleo não des li ga o motor do compressor imediatamente. O pressostato liga o tempo rizador (resistor) que se aquece e, durante cerca de 120 segundos, por exemplo, se a pressão de óleo não se normalizar, aí, sim, um bimetálico que se aqueceu com o resistor irá empurrar os contatos que estavam mantendo o motor do compressor ligado, ou seja, os contatos se abrem porque o temporizador (resistor) permaneceu os 120 segundos energizado. Como a bomba de óleo succiona (puxa) o óleo do cárter do com - pres sor e como o cárter dos compressores abertos e semi-herméticos é sucção, as pressões de sucção do compressor e da bomba de óleo são iguais. É incorreto afirmar tecnicamente que a pressão de descarga da bom ba de óleo é a pressão do óleo. A pressão do óleo é um diferencial (∆P). • LP — Low pressure (baixa pressão). • HP — High pressure (alta pressão). 4.16 Termostatos Os termostatos eletrônicos ou termomecânicos têm a fun ção de manter uma temperatura ambiente média preestabelecida, seja para refrigeração ou climatização (ar condicionado). Quando a temperatura no “bulbo sensor” atinge o valor mínimo, o termostato abre seus contatos elétricos desligando, assim, o contato do comando do motor elétrico do compressor, ou em alguns equipamentos de refrigeração (câmaras frigoríficas), em que o termostato não desliga diretamente o motor do compressor, desligando, sim, a válvula solenóide da linha de líquido, ocorrerão recolhimento do fluido refri gerante e redução da pressão de sucção. Com essa redução, o motor do compressor será desligado pelo pressostato de baixa. Havendo qualquer obstrução na linha de líquido, que é a linha que liga a saída do conden - sador ao dispositivo de expansão, ocorrerá desarme por baixa. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 75 Um termostato termomecânico basicamente funciona em virtude da ação da pressão do gás que pressiona o diafragma (fole). A pressão do gás do bulbo sensor se eleva quando a temperatura do ar ambiente no bulbo sensor aumenta e, então, o contato móvel 1 (figura 4.24) encosta no contato fixo 2 e o contato móvel é movimentado pelo diafragma. A pressão do gás do bulbo sensor decresce quando a temperatura do ar ambiente no bulbo sensor também diminui e, então, o contato móvel 1 (figura 4.24) se afasta do contato fixo 2 (abrindo os contatos). Os termostatos são termomecânicos e o custo desses dispositivos é menor que o dos dispositivos eletrônicos, como o termostato da figura 4.25 e os “sensores eletrônicos” mostrados no final do capítulo 7. A vantagem de um controle digital consiste na maior precisão no liga/desliga; o circuito eletrônico contido no interior de um termostato digital (figura 4.25) recebe a informação da temperatura ambiente por meio de um sensor. 76 CAPÍTULO 4 Figura 4.23 – Termostato termomecânico. Componentes Auxiliares de Proteção e Controle 77 Figura 4.25 – Termostato digital eletrônico. Figura 4.24 – Termostato termomecânico em corte. CAPÍTULO 5 Refrigeração Comercial Este capítulo traz uma abordagem básica dos equipamentos da linha de refrigeração comercial, sendo extremamente importante a con - sulta dos catálogos técnicos dos fabricantes de evaporadores e unidades con den sadoras. Esses catálogos mostram detalhes de instalação, dimen - sio namento de linhas de sucção e líquido, esquemas elétricos, seleção de VET, montagem dos tubos etc. 5.1 Câmaras Frigoríficas As câmaras são ambientes usados geralmente para armazenar grandes quantidades de alimentos ou produtos químicos, podendo ser denominadas grandes freezers. São muito utilizadas em supermercados, hotéis, restaurantes, açougues, indústrias etc. Conforme as necessida - des, são fabricadas em alvenaria ou em painéis pré-moldados. Podem ser fixas ou desmontáveis (figura 5.2). De acordo com o produto, a estocagem e as temperaturas de conservação (armazenagem), a câmara pode possuir antecâmara ou cortina de ar; as temperaturas de conservação definirão se é uma câmara de resfriados ou uma câmara de congelados. O item 5.1.5 deste capítulo demonstra o funcionamento de um sistema atendendo a esses dois tipos de câmara. 79 As necessidades da antecâmara devem-se a dois fatores impor- tantes: • Evitar a entrada de calor externo conduzido pelo ar exterior. • Obter uma temperatura média entre as temperaturas da câmara e do ar externo. 80 CAPÍTULO 5 Figura 5.1 – Câmara frigorífica ou câmara fria. Figura 5.2 – Câmara frigorífica pré-moldada. 5.1.1 Aproveitamento Total da Câmara Frigorífica A porta não pode ficar aberta Com a entrada e a saída de funcionários, a porta da câmara permanece aberta durante muito tempo. E há, também, aqueles que se esquecem de fe chá-la. Deve-se respeitar a dimensão para armazenamento Alguns usuários colocam mais carga do que a capacidade per - mitida. O resul tado pode ser desde produto estragado até danificação do equipamento. Além de dimensionar a câmara de acordo com a neces - sidade, é preciso respeitar o limite de armazenamento. Deve haver espaçamento entre os produtos Às vezes, para ganhar espaço, o usuário lota a câmara, esque cendo que os produtos não podem ficar encostados. Refrigeração Comercial 81 Figura 5.3 – Circuito frigorígeno de uma câmara frigorífica. Deve-se utilizar prateleiras A organização do espaço interno da câmara pode significar econo - mia, além de agilidade no serviço. Deve-se sempre verificar se os trincos estão funcionando bem Não basta encostar a porta; cheque se real men te está trancada. A gacheta (borracha da porta) tem que ter flexibilidade para preservar a vedação A câmara deve ser lavada e estar sempre seca O usuário brasileiro não tem o hábito de lavar a câmara e, quando o faz, não a seca corretamente. Não se deve misturar produtos Carnes devem estar separadas de frutas. Os produtos têm neces - sidades térmicas diferentes. Deve-se respeitar o objetivo inicial da câmara Uma instalação projetada para carne não pode ser utilizada para verduras. 5.1.2 Evaporadores Como visto no capítulo 1, o evaporador retira calor do ar interno e transfere-o para o fluido refrigerante. O fluido refrigerante recebe (retira) calor do ar que está no interior da câmara frigorífica e, com isso, os pro dutos ou alimentos serão resfriados ou congelados por estarem cedendo calor ao ar interno. 82 CAPÍTULO 5 Figura 5.4 – Evaporador de teto. 5.1.3 Unidades Condensadoras Unidade condensadora é um termo técnico para definir uma uni da - de que contém juntos o compressor e o condensador do circuito frigo - rígeno. As unidades condensadoras das figuras 5.7 e 5.8 possuem moto - compressor hermético e são as mais adequadas para montagem em câmaras ou balcões frigoríficos. Existem unidades que possuem com - pressor aberto e, nesse caso, o motor elétrico move o compressor com o auxílio de uma correia. O número de defeitos nesse tipo de unidades, como folga na correia e vazamento no compressor, é muito superior ao dos motocompressores herméticos. Refrigeração Comercial 83 Figura 5.5 – Evaporador de parede. Figura 5.6 – Evaporador de teto. 84 CAPÍTULO 5 Figura 5.8 – Principais componentes de uma unidade condensadora. Figura 5.9 – Instalação incorreta. Figura 5.7 – Unidade condensadora. A instalação das unidades condensadoras deve ser feita em: • piso nivelado; • ambiente limpo; • local onde não exista nada que possa comprometer a circulação do ar pelo condensador e com espaço suficiente para manutenção (con - sertos). Depois de definidos os equipamentos a serem utilizados, consulte os fabricantes destes quanto à demanda de carga térmica. Em relação aos compressores unitários, não em paralelos, existem disponíveis no mercado unidades condensadoras com compressores herméticos de ½ HP a 10 HP, com semi-hermético de ¾ HP a 12 HP. Há três faixas de temperaturas de evaporação na refrigeração co - mercial: • Baixa temperatura para congelados (-40°C a -20°C). • Média temperatura para resfriados (-15°C a -10°C). • Alta temperatura para resfriados (-5°C a +2°C). As aplicações das unidades condensadoras estão divididas de acor - do com o tipo do motocompressor: • Motocompressor hermético — Aplicado aos regimes de baixas, médias e altas temperaturas. • Motocompressor semi-hermético — Aplicado aos regimes de conge la - dos, médias e altas temperaturas. • Motocompressor hermético Scroll — Aplicados aos regimes de congela dos, médias e altas temperaturas. Como visto anteriormente, a escolha do local de instalação das uni - da des condensadoras (figuras 5.10, 5.11 e 5.12) deve ser criteriosa, pois o local é um dos grandes responsáveis pelo funcionamento inadequado de uma instalação. O mecânico ou técnico em refrigeração é o responsável direto pela realização dessa análise. Sabe-se que toda energia retirada na forma de calor dos alimentos dentro das câmaras, dos balcões frigoríficos, dos freezers etc., adicionada ao calor in jeta do pelo compressor, será rejeitada no condensador. Para que essa rejeição (eliminação) de calor ocorra bem é indispensável o espaço para a ventilação, entrada e saída de ar com qualidade e quan - tidade suficien tes para que o condensador consiga executar essa troca de calor. Refrigeração Comercial 85 86 CAPÍTULO 5 Figura 5.10 – Instalação correta com o auxílio de um motoventilador. Figura 5.11 – Instalação correta com o auxílio de um motoventilador. Figura 5.12 – Instalação correta. 5.1.4 Tubulações É fundamental que o técnico em refrigeração esteja ciente de que todo motocompressor envia óleo e fluido refrigerante para o circuito. Essa quantidade de óleo variará em função das condições de trabalho do motocompressor, porém o retorno desse óleo para o motocompressor é de inteira responsabilidade do projeto da instalação. Diâmetros de tubulações muito grandes provocam velocidades baixas e acúmulo de óleo nas linhas. Diâmetros de tubulações muito pequenos geram altas velocidades, provocando ruídos, possíveis desgastes prema turos em sedes de válvulas, vibrações excessivas e perda de potência no com - pressor. O mecânico ou técnico deve praticar as soldas dos tubos com um fluxo de nitrogênio ou outro gás inerte não inflamável, a fim de expulsar o oxigênio do interior da tubulação, evitando a formação de óxido cupro - so, que é um sério contaminante do sistema. Para a limpeza dos tubos, pode ser utilizado o mesmo fluido refrigerante do equipamento (capí - tulo 10). Para assegurar uma boa distribuição do fluido refrigerante líquido nos evaporadores e evitar o retorno do líquido ao motocompressor é necessário, além do selecionamento correto da VET, utilizar o recurso do prolongamento da tubulação com o sifão invertido, que impedirá a ida do líquido para o motocompressor. Refrigeração Comercial 87 Figura 5.13 Quando o evaporador ou evaporadores estiver(em) localizado(s) acima do motocompressor, um sifão invertido deverá ser usado a fim de evitar a migração de fluido refrigerante líquido ao motocompressor nos momentos de parada. A utilização de um acumulador de sucção é viável nessas situações. Nas tubulações de descargas verticais para cima (figura 5.15), tam - bém deve ser previsto o sifão invertido, para evitar o escorrimento de óleo ou líquido condensado sobre o cabeçote do motocompressor, pois este não dará partida inundado de óleo e fluido. Outro recurso é o uso da válvula de retenção na descarga, cujo funcionamento foi descrito no capítulo 4. Todos os detalhes do item 5.1.4 sobre instalações de tubulações não se resumem apenas aos equipamentos de refrigeração, podendo-se usar essas recomendações também em equipamentos de climatização (ar-con dicionado) que serão vistos no capítulo 6. 88 CAPÍTULO 5 Figura 5.14 O diâmetro das conexões das unidades condensadoras e dos evaporadores não poderá servir de parâmetro para o selecionamento dos diâmetros do restante do circuito frigorígeno. Para o seleciona - mento correto das tubulações, deve-se seguir as tabelas de fabricantes conhe cidos, como Danfos e McQuay. Algumas dessastabelas estão anexas no final do livro. Em instalações onde o motocompressor está posicionado acima do evaporador (figura 5.17) é necessária a instalação do sifão a cada 3 metros, com o objetivo de auxiliar o arraste do óleo de volta ao motocompressor. Veja na figura 5.16 que o sifão promove o arraste do óleo mediante a redução do diâmetro do tubo provocada pela presença do óleo; com isso, a velocidade do fluido refrigerante no sifão aumentará, provocando o arraste do óleo. Refrigeração Comercial 89 Figura 5.15 Figura 5.16 Nas instalações que funcionam com temperatura de evaporação abai xo de -15EC, faz-se necessária a instalação de um separador de óleo na descarga do motocompressor, isto porque a miscibilidade do fluido refrigerante com o óleo diminui consideravelmente com a queda da tem - peratura. 90 CAPÍTULO 5 Figura 5.17 Figura 5.18 5.1.5 Exemplo do Funcionamento de uma Câmara Frigorífica A figura 5.19 representa um sistema de refrigeração composto de câmara de congelados e câmara de resfriados com componentes da marca Danfos. Há o evaporador da câmara de resfriados B, um motocompressor C, um condensador D e um tanque de líquido E. O fluido refrigerante che - ga às válvulas de expansão termostáticas TE, passando pelo filtro seca - dor DX e o visor de líquido com indicador de umidade SGI. Antes de cada válvula de expansão termostática TE, encontram-se as válvulas sole nóide EVR, controladas pelos termostatos KP 61. Os termostatos controlam a abertura e o fechamento das válvulas solenóides, de acordo com a tempe ratura no sensor F do termostato, montado em cada câmara frigorífica. Uma válvula de retenção NVR está montada na linha de sucção do evaporador da câmara de congelados A. Essa válvula evita o retorno de fluido refrigerante para o evaporador da câmara de congelados durante os períodos de parada do motocompressor. Um regulador de pressão KVP está montado na linha de sucção do evaporador da câmara de resfriados. O regulador KVP mantém uma pressão de evaporação constante, correspondente à temperatura reque - ri da na câmara de resfriados. O capítulo 13 apresentará essa relação quando se mencionar a carga de fluido numa câmara frigorífica. O regulador de pressão e sucção KVL, montado antes do moto - compressor, protege o seu motor contra sobrecargas que podem ocorrer durante as partidas. O pressostato de óleo MP promove a parada do motocompressor se a pressão do óleo atingir um valor abaixo do especificado neste. O capítulo 4 demonstrou detalhadamente o funcionamento de um pres - sostato de óleo. O PAB KP 15 protege o moto compressor quando as pressões de sucção e descarga estiverem fora dos valores recomendados pelo fabricante do motocompressor. O capítulo 4 apresentou o funciona - mento e a regulagem de um PAB. É importante que, sob quaisquer condições, haja pressão suficiente na linha de líquido (linha que liga o condensador às VETs) para ali - mentar as válvulas de expansão. Para manter tal pressão, essa instalação ilus trada na figura 5.19 possui um regulador de pressão de conden sação KVR e uma válvula de pressão diferencial NRD. Além dos acessórios mostrados no capítulo 4, serão citados outros como as válvulas KVP, KVL, NRD e KVR. Refrigeração Comercial 91 De acordo com a figura 5.19, se o diferencial dos evaporadores ∆T for igual a 6°C, o fluido refrigerante terá uma temperatura de evapo ra - ção na câmara de resfriados igual a -1°C, em virtude de a temperatura inter na ser +5°C. E a temperatura de evaporação na câmara de congela - dos será -26°C, em virtude de a temperatura interna ser -20°C. A figura 5.20 ilustra outro circuito frigorígeno de uma câmara fria, onde: VR — Válvula de retenção VAT — Válvula tanque S-10 — Válvula de segurança EVS — Válvula solenóide FD/ST — Filtro secador VU — Visor de líquido com indicador de umidade RD/TRF — Registro IC — Intercambiador de calor TADX — Válvula de expansão TF — Termostato Termostática com equalização externa LS — Acumulador de sucção SO — Separador de óleo PO – Pressostato de óleo VSE – Válvula de serviço D – Distribuidor de líquido PAB — Pressostato de alta e baixa 92 CAPÍTULO 5 Figura 5.19 Refrigeração Comercial 93 Figura 5.20 – Circuito frigorígeno de uma câmara fria. 5.1.6 Unidades Plug-In As unidades do tipo plug-in reúnem o evaporador, o compres sor, o dispositivo de expansão e o condensador juntos dentro do gabine te da unidade, ou seja, é um circuito frigorígeno completo pré-montado e ajustado, necessitando apenas de uma abertura em uma das paredes laterais da câmara frigorífica e da instalação de alimentação elétrica; os controles de temperatura, de degelo (descongelamento) e pressões também já estão contidos no plug-in. 94 CAPÍTULO 5 Figura 5.21 – Plug-in. Figura 5.22 – Vista laretal do plug-in instalado. 5.1.7 Controles Digitais As câmaras e balcões frigoríficos podem ter uma maior precisão no controle da temperatura, da umidade e do descongelamento (degelo) dos evaporadores de congelados. A figura 5.24, por exemplo, mostra dois modelos de controladores de temperatura e umidade. Refrigeração Comercial 95 Figura 5.23 – Plug-in instalado. Figura 5.24 – Controladores digitais. 5.2 Balcões e Expositores Frigoríficos Os balcões e expositores frigoríficos podem ser independentes e usar uma unidade condensadora como a apresentada na figura 5.26 ou pertence r a um sistema de balcões chamado “ilhas”. Os balcões e exposi - to res independentes são mais encontrados em pequenos estabe leci - mentos comerciais, já as “ilhas” são um conceito de sistema de re fri ge - ração utilizado em um grande supermercado. Nos grandes supermercados, há uma central de refrigeração (fi - gura 5.27) que coleta o fluido refrigerante vapor do evaporador de todos os balcões e expositores e envia o fluido refrigerante líquido dos con - densadores da central para todos os dispositivos de expansão dos bal - cões e expositores. Nesse tipo de sistema quem retira calor dos ali - mentos é o próprio fluido refrigerante. Existem outros sistemas de refrigeração para supermercados, em que o evaporador do circuito frigorígeno da central de refrigeração resfria um “fluido” e este é bombeado para as serpentinas dos balcões e expositores. Nesse caso quem retira calor dos alimentos nos balcões e expositores é o “fluido” (etilenoglicol), que cede calor ao fluido refri - gerante que está no evaporador da central de refrigeração. 96 CAPÍTULO 5 Figura 5.25 – Balcão frigorífico. Refrigeração Comercial 97 Figura 5.27 – Grupo de motocompressores de uma central de refrigeração. Figura 5.26 – Unidade condensadora. 5.3 Racks com Compressores em Paralelo Em grandes sistemas de refrigeração comercial, o termo "Rack" é muito comum e faz referência a um grupo de compressores de um sistema de Congelados ou de Resfriados. As figuras a seguir mostram modelos de Racks utilizados em grandes instalações de Hipermercados e Supermercados. 98 CAPÍTULO 5 Figura 5.28 – Expositor frigorífico. Figura 5.29 – Balcão frigorífico. 5.4 Fabricador de Gelo Comercial Existem vários tipos, tamanhos e modelos de fabricadores de gelo, que são basicamente alimentados com água. O controle dessa água de entra da é feito por uma válvula solenóide e essa água é bombeada para a parte externa do evaporador, com o objetivo de gerar os cubos de gelo (figu ra 5.31). O fabricador mostrado na figura 5.30 é popularmente chamado de “DropsGelo”, sendo muito utilizado em restaurantes, bares, supermer cados etc. Refrigeração Comercial 99 Figura 5.30 – Racks com Compressores em Paralelo. Figura 5.31 – Racks com Compressores em Paralelo. Figura 5.32 – Racks com Compressores em Paralelo. 100 CAPÍTULO 5 Figura 5.33 – Fabricador de gelo comercial. Figura 5.34 – Detalhes do evaporador e dos cubos de gelo.
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