2 3 Ciclo de absorção

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2.3 - CICLOS DE ABSORÇÃO
Refrigeração Industrial e Comercial
Histórico e estado da arte
Por volta do ano de 1920, a Electrolux apresentou o primeiro sistema de refrigeração por absorção amoniaco/água que foi construído em escala industrial.
Serviam para atender às necessidades dos transportes que não disponham de energia eléctrica em quantidade suficiente para alimentar um sistema de compressão. 
Em 1950 foi apresentado um novo par refrigerante de brometo de lítio e de água.
Com a crise do petróleo de 1953 que conduziu a uma crise energética, devido ao baixo COP dos ciclos de absorção, o seu interesse foi reduzido,
 Sendo retomado no final do século XX e início do século XXI, devido à busca de soluções alternativas para a preservação do ambiente.
Tendo em vista a redução ou aproveitamento dos créditos de carbono como foi rectificado pelo protocolo de Kyoto à “Convenção quadro das nações unidas sobre a mudança do clima”.
Desde então foram realizados diversos estudos para se determinarem 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.
Descrição do seu funcionamento
O processo substitui a compressão do vapor refrigerante por uma série de processos em que o fluido refrigerante é absorvido por um líquido e a pressão da solução líquida é elevada por intermédio de uma bomba.
Apesar do trabalho necessário ao veio ser muito inferior, é necessário transferir-se para o sistema grandes quantidades de calor. 
O ciclo necessita de calor fornecido a uma temperatura elevada TG (gerador), para obter o efeito refrigerante à temperatura TE (evaporador); 
Como resíduo é necessário libertar calor ao meio TA+C (absorvedor e condensador)
O custo de operação é baixo se o calor for residual. Apenas tem partes móveis, não gera vibrações nem ruídos, e tem uma manutenção reduzida.
Utiliza-se uma mistura de dois componentes: o refrigerante e o absorvente. As misturas mais utilizadas são:
 • O NH3-H2O em que o NH3 é o refrigerante e o H2O o absorvente
• O LiBr-H2O em que o H2O é o refrigerante, e o LiBr o absorvente (Tevap> 0º C, compreendida entre 5 e 10ºC)
Sistema brometo de litio-água (BrLi-H2O), requer no gerador uma temperatura de 100° C
Sistema de Absorção Teórico
Observa-se que o compressor do ciclo de compressão de vapor foi substituído por um gerador, absorvedor e bomba em que a solução de refrigerante e absorvente circulam através destes elementos. 
O desempenho global de um ciclo de absorção em termos de efeito refrigerante por unidade de energia fornecida é na generalidade baixo
Contudo o calor desperdiçado pode ser aproveitado para se obter um desempenho energético mais elevado
GERADOR
1 - Ao gerador chega a mistura líquida de fluido refrigerante. e absorvente
2 – Fornece-se calor para evaporar o refrigerante
3a – O refrigerante continua a sua viagem para o condensador
3b - O absorvente retorna ao absorvedor
CONDENSADOR
4 - O refrigerante liquefaz-se no Condensador
5 - O refrigerante líquido continua até ao dispositivo de expansão
EXPANSOR E EVAPORADOR
6 - O refrigerante líquido, passa através de uma válvula de expansão em que a pressão p e a temperatura T diminuem.
7 - O refrigerante líquido entra no evaporador, a baixa pressão evapora-se produzindo frio
8 - O vapor de refrigerante continua até ao absorvedor
ABSORVEDOR
9 – No Absorvedor misturam-se:	
– o vapor de refrigerante proveniente do evaporador 
– a mistura diluída (gerador); 
10 – O percurso da mistura desde o absorvedor ao gerador necessita do aumento de pressão por uma bomba (única parte móvel do sistema)
BOMBA
Para melhorar a eficiência instala-se um Permutador de calor que tem como função:
• pré aquecer a mistura que vai para o gerador
• arrefecer o absorven-te que retorna ao absorvedor
Pode instalar-se uma válvula de expansão auxiliar do absorvente que retorna do gerador
Unidades Monobloco
Controlo Da Capacidade
A capacidade controla-se em função da concentração no absorvedor em que a tensão de vapor do refrigerante é alterada pela presença do absorvente 
Com a concentração da mistura, controla-se a TE de evaporação
Estrangulando a alimentação de calor ao gerador
Diminuindo o arrefecimento do condensador
Regulando o caudal que chega ao gerador
Desviando a solução com uma válvula de três vías no gerador
Sistema de Absorção Água-Amoníaco
Ciclo de refrigeração de absorção água/brometo de lítio
Modos De Operação 
Arrefecimento / Aquecimento 
Unicamente arrefecimento
Unicamente aquecimento
Simultaneamente arrefecimento / aqueci-mento 
– prioridade de arrefecimento
Simultaneamente aquecimento/ arrefeci-mento 
– aquecimento prioritário
Causas da cristalização
Introdução de ar e gases não condensáveis no interior do chiller
Água de arrefecimento demasiado fria ou com flutuações bruscas de temperatura.
Falha do fornecimento de energia eléctrica
Ingresso de ar ao interior do Chiller
Aumenta a pressão de evaporação e respectiva temperatura
Diminui a capacidade do chiller
Aumenta a necessidade de fornecimento de calor
Aumenta a concentração
Especialmente em condições de elevada carga poderá provocar a cristalização.
Água de Arrefecimento Demasiado Fria
Baixa temperatura da água de arrefecimento combinada com uma carga elevada.
Diminui a temperatura da solução diluída que se dirige para o gerador.
Resulta numa baixa temperatura da solução concentrada que regressa ao absorvedor
Provoca a cristalização da solução concentrada no interior do permutador de calor
Falha do Fornecimento da Energia Eléctrica
Uma paragem normal permite a realização do ciclo de diluição, o que diminui normalmente a concentração da solução em toda a unidade
Uma falha da rede eléctrica não permitirá o ciclo de diluição 
A unidade poderá experimentar a cristalização á medida que for arrefecendo
Lista para verificação das condições de operação
Temperatura de admissão e saída de água gelada e pressão
Temperatura de entrada e saída da água de arrefecimento e respectivas pressões
Temperaturas de entrada e saída da solução no absorvedor e respectivas concentrações.
Temperatura da solução aspergida no absorvedor
Temperatura de entrada e saída da solução no gerador.
Temperatura do refrigerante no evaporador.
Temperatura do refrigerante no condensador.
Margem de cristalização.
Bomba de purga desactivada.
Pressão de fornecimento do gás combustível (queima directa)
Componentes Mecânicos
Manutenção recomendada
Desmontagem das bombas e inspecção todos os 5 a 10 anos
Controlos: não requerem manutenção nem calibração
Inspecção visual de toda a unidade
Inspecção dos controlos de segurança e componentes eléctricos 
Sistema de Purga
Manutenção semanal
Verificar o nível do liquido refrigerante da unidade de purga por condensação.
Verificar o nível de óleo da bomba de vácuo
Manutenção semestral
Inspeccionar a serpentina da unidade de purga e limpá-la se necessário
Mudar o óleo da bomba de vácuo se necessário
Queimador
Manutenção diária
Verificar se está a operar nas condições correctas.
Manutenção sazonal
Inspeccionar o acendedor do queimador, ventilador, ligações, e controlos de segurança
Nos queimadores de dois combustíveis, testar o funcionamento com combustíveis alternados.
Superfícies de transferência de calor
Manutenção recomendada
Apoio de um especialista de tratamento de água
Limpar os tubos das serpentinas do absorvedor e do condensador
Limpeza dos filtros de água 
Testar os tubos todos 3 anos
Inibidores de corrosão
Análise da solução absorvente
Efectuar anualmente ou semestralmente
Verificar os níveis dos inibidores de corrosão
Verificar os níveis de desempenho dos aditivos
Análise do Refrigerante
Efectuar anualmente