3- Equipamentosderefrigeração

Prévia do material em texto

*
*
Refrigeração e Climatização
Equipamentos de refrigeração
*
*
Equipamentos de refrigeração
1
3
4
5
2
4
Tipos de compressores
4
5
5
Tipos de condensadores
4
5
6
Tipos de evaporadores
Separador de óleo
Filtro secador
Válvula de expansão
4
5
7
Sistema de termoacumulação
*
*
Equipamentos de refrigeração
1
3
4
5
2
4
Tipos de compressores
4
5
5
Tipos de condensadores
4
5
6
Tipos de evaporadores
Separador de óleo
Filtro secador
Válvula de expansão
4
5
7
Sistema de termoacumulação
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Compressores
Independente do tipo e da aparência, que são as mais variadas possíveis, o papel é sempre o mesmo em qualquer equipamento de refrigeração: elevar temperatura e pressão do gás refrigerante.
O compressor é o único grande componente de um sistema de refrigeração que manifesta de imediato falhas. Os outros componentes podem começar a operar incorretamente ou até falhar mas, na maioria das vezes, o resultado do problema é visto primeiro no compressor.
A maioria dos problemas num sistema de refrigeração, quando deixados sem solução por um longo período de tempo, resultam na falha do compressor. Se o técnico pensar que a causa da falha está no próprio compressor, ele fará muitas trocas desnecessárias.
*
*
Compressores herméticos
São compressores selados no qual são instalados dentro de uma carcaça soldada o motor elétrico e o conjunto mecânico.
Compressor hermético: compacto, bom rendimento e limitações em baixas temperaturas.
Manutenção:
Em compressores herméticos recomenda-se, se ocorrer algum problema que o mesmo seja substituído por um novo.
*
*
*
*
Compressores semi-herméticos
Conceito:
São compressores que têm uma carcaça única, mas apresentam o cabeçote removível, permitindo a manutenção das válvulas e dos êmbolos do compressor. O motor elétrico não é externo, está acoplado dentro do compressor. Como não tem ponta de eixo, também não possui volante. Eliminando as correias de ligação com o motor externo (compressores abertos), proporciona uma economia de 6% no consumo de energia, sendo que a condição de trabalho do compressor melhora, pois o mesmo é resfriado pelo próprio fluido do sistema.
Aplicação:
Os compressores semi-herméticos possuem grande robustez e são aplicados em supermercados e industrias em geral, bem como em equipamentos compactos tais como: Chillers, Self, Plug-in, Unidades condensadoras. Possuem custo de manutenção relativamente baixo e custo de aquisição médio.
*
*
*
*
*
*
*
*
Compressores abertos
Conceito:
São compressores montados sob um bloco fundido onde comporta as peças do conjunto mecânico fixas por parafusos no bloco e para evitar vazamentos para o meio externo possui na ponta do eixo um selo mecânico. São acionados por um motor externo através de acoplamento ou correias.
Aplicação:
Compressores abertos são largamente utilizados na industria de processos e em grandes supermercados.
Manutenção:
Os compressores do tipo aberto possuem fácil manutenção desde que respeitadas as orientações dos fabricantes, porém de custo relativamente baixo para os compressores do tipo alternativo e de alto custo para os compressores do tipo parafuso.
*
*
*
*
*
*
Compressores
Existem atualmente no mercado os compressores:
Rotativo;
Scroll;
Alternativo;
Parafuso;
Centrífugo.
*
*
*
*
*
*
Compressores rotativos
Faixa de tamanho:		
Menor que 5 TR 
Deslocamento:			
Positivo
Controle de capacidade típico:	
Velocidade variável; 
Liga-desliga
Tipos:			 	
Palhetas deslizantes;
Êmbolo rotativo
Carcaça:			 	
Soldada
Tonelada de Refrigeração, uma medida de potência de refrigeração. 
1 TR é potência que fornece a quantidade de calor necessária para derreter uma tonelada de gelo em 24 horas. 
Conversões:1 TR = 12.000 BTU/h = 3.024 kcal/h = 3.516,8 W
*
*
Compressores rotativos
O Compressor Rotativo de Palhetas Deslizantes é uma unidade de deslocamento positivo, i.e., aprisiona o gás em volume determinado, comprime-o girando dentro de um cilindro, com palhetas deslizantes forçadas contra a parede do cilindro. Quando o espaço entre duas das palhetas passa em frente à abertura de sucção, o volume de gás aprisionado é grande. À medida que se desloca em torno do cilindro, este espaço vai se tornando menor, sendo assim, o gás comprimido até a pressão máxima, quando é descarregado do cilindro pela tubulação de descarga.
*
*
Compressores Scroll
Faixa de tamanho:		
5 a 10 TR
Deslocamento:			
Positivo
Controle de capacidade típico:	
Velocidade variável;
Liga-desliga.
Tipos:			 	
"compliant“;
não-"compliant" 
Carcaça:			 	
Soldada
*
*
*
*
O compressor de rolagem consiste em dois rolos ou peças em forma de espiral, um soldado no compressor de corpo e o outro ligado a um motor elétrico. Quando o motor começa, a movimentação de rolagem, se transforma em um movimento orbital, o que pode ser descrito como o movimento de uma bola de gude dentro de uma panela. O movimento é circular, em vez do movimento de vai-e-vem encontrado em compressores recíprocos.
Conforme o scroll orbita ao redor da parte estacionária, bolsões de gás refrigerante ficam presos entre as duas partes de rolagem. O rolo compressor de entrada de gás fica no lado de fora da parte mais larga do rolo e a saída de alta pressão está no centro. O gás aprisionado se move em torno do rolo em espiral, que se desloca num aumento da área pequena, o que resulta numa pressão mais elevada. Quando o gás atinge o centro do rolo da unidade, isso significa que a pressão de descarga está no nível desejado e ela sai do compressor.
*
*
*
*
*
*
Um compressor scroll pode ser muito resistente, pois existem poucas partes móveis e o aparelho não está sujeito a certos tipos de danos comuns aos compressores. Compressores alternativos utilizando pistões podem ser danificados se o refrigerante líquido entra, porque o líquido não compacta e pode danificar ou mesmo destruir o dispositivo. Já o de rolagem aceita um pouco de líquido, pois a seção de movimento de rolagem não está bloqueada contra a parte fixa e pode mudar um pouco se o líquido entra. O efeito líquido em um compressor é chamado "slugging" e um compressor scroll é uma boa escolha se isso pode acontecer no sistema.
Compressores alternativos usam pistões e cilindros, semelhantes a um motor automotivo, para comprimir o gás refrigerante. Os êmbolos têm anéis que vedam as paredes do cilindro e permitem que a pressão do gás suba. Conforme os anéis e os cilindros se desgastam, o gás pode ignorar os pistões, resultando em menor compressão e possível falha do aparelho. O modelo de rolagem é vedado pelos dois membros, que deslizam um contra o outro e mantêm a compressão com menos derivação de gás. A eficiência de compressão pode aumentar ao longo do tempo, porque o deslizamento de deslocamento irá polir as superfícies do compressor e melhorar a capacidade de vedação.
A maioria dos compressores têm que ser instaladas com orientações específicas, tanto na posição vertical para a maioria dos compressores de movimento alternado ou de lado para compressores de parafuso.
Desde o final do século 20, os fabricantes têm a opção de fornecer compressores scroll que podem ser montados na vertical ou de lado, permitindo flexibilidade nas instalações para o cliente. O movimento orbital de rolagem também resulta em menor vibração, o que pode torná-los uma vantagem em aplicações onde o ruído ou vibração precisam ser controlados.
*
*
Compressores tipo Scroll
Os compressores do tipo Scroll (espiral) possuem potência nominal do motor elétrico entre ½ HP até 50 HP. São herméticos, i.e., não se tem acesso aos seus componentes e em caso de quebra ou “queima”, são substituídos. Trabalham de forma silenciosa e vibram menos que os seus concorrentes para uma mesma potência.Estão sendo largamente utilizados em sistemas de refrigeração de porte médio.
*
*
Compressores tipo Scroll
O compressor scroll tem o seguinte princípio de operação:
A sucção do gás é feita em (A). O gás passa pela abertura entre o motor (C). Entrando na câmara (D) onde é preso pela espiral móvel. O óleo vindo com o gás é separado por câmaras e jogado nas superfícies internas do compressor para lubrificação e retorna para o reservatório.
O gás preso pela espiral é “empurrado” pelo movimento da espiral móvel, movendo-se entre esta última e a espiral fixa até o centro das espirais. Ao concluir seu percurso, o gás já comprimido e em alta pressão é descarregado na cúpula (cabeçote) do compressor, sendo então descarregado (E).
*
*
Compressores Alternativos
Faixa de tamanho:		
Fracional até 150 TR
Deslocamento:			
Positivo
Controle de capacidade típico:	
Velocidade variável;
Liga-desliga;
Descarregadores de cilindro.
Carcaça:			 	
Herméticos de carcaça soldada;
Semi-herméticos;
Abertos.
*
*
*
*
Compressores tipo alternativo
Nesse tipo de compressor o movimento do pistão é sincronizado com o fechamento e abertura das válvulas de sucção e descarga. Quando a válvula de sucção fecha o pistão começa a comprimir o gás refrigerante até chegar a pressão aproximada de 263 PSIG onde ocorre a abertura da válvula de descarga. Esse processo se repete aproximadamente 3.000 vezes por minuto já que esse é o RPM comum de um compressor alternativo usando R22.
*
*
Ciclo de compressão
*
*
Compressores tipo alternativo
Alguns compressores alternativos têm o motor e o compressor dentro da mesma carcaça e são chamados de herméticos. Outros, tem o motor independente do compressor e, neste caso, são chamados de abertos. Uma coisa importante a frisar é que no caso dos abertos o motor pode ser elétrico ou por motor de explosão interna (gasolina, diesel). Esse último caso ocorre muito nos sistemas de refrigeração para transporte de cargas perecíveis por caminhão e contêiner.
Hermético
Semi-hermético
 ou aberto
*
*
Compressores tipo alternativo
Nos casos de acionamento externo, deve-se tomar cuidado para usar um motor que gire à mesma velocidade necessária ao funcionamento do compressor. Pode-se também usar polias e correias para conseguir a velocidade correta - nesse caso deve-se respeitar rigorosamente a especificação do fabricante sob risco de causar sérios danos ao compressor.
O resfriamento desse compressor é feito pelo refrigerante que entra pela linha de sucção. O calor de sucção passa para o refrigerante e é dissipado no condensador junto com o que foi retirado do ambiente condicionado.
O óleo para lubrificação dos compressores herméticos fica no fundo da carcaça e sobe através de um canal dentro do eixo do conjunto e depois desce por gravidade, lubrificando as partes móveis.
*
*
Compressores herméticos tipo alternativo
Os compressores herméticos do tipo alternativo possuem potência nominal do motor elétrico entre 1/12 HP a 30 HP e podem ser utilizados em aplicações de alta temperatura (ar condicionado) e média temperatura (evaporação de -10 0C).
Para aplicações em baixa temperatura, principalmente utilizando R-22, deve-se tomar alguns cuidados pois haverá problemas com o resfriamento do motor elétrico devido a redução da densidade do fluido refrigerante na sucção o que reduzirá o resfriamento do compressor e consequentemente afetará na vida útil do mesmo. 
Para aplicações em baixas temperaturas utilizando compressores herméticos alternativos deve-se optar por fluidos refrigerantes de maior densidade. 
Estes compressores são geralmente aplicados em sistemas compactos de ar condicionado ou refrigeração.
*
*
Compressores semi-herméticos tipo alternativo
Os compressores semi-herméticos do tipo alternativo possuem potência nominal do motor elétrico entre ½ HP e 100 HP e podem ser desmontados facilmente para eventuais reparos e verificações. Operam nos regimes de alta, média e baixa temperatura de evaporação.
Utilizando R-22 em baixa temperatura é recomendável a utilização de sistemas de
resfriamento adicional. 
Em aplicações em baixíssimas temperaturas (-70 0C) existe a opção dos modelos de duplo estágio e podem operar em sistemas de ultra baixa temperatura (-90 0C) em cascata.
*
*
Compressores semi-herméticos tipo alternativo
*
*
Compressores abertos tipo alternativo
Os compressores abertos do tipo alternativos possuem potência nominal do motor elétrico entre 1/2 HP 300 HP e podem ser desmontados facilmente para a realização de eventuais reparos ou verificações.
Operam nos regimes de alta, média e baixa temperatura de evaporação. Utilizando R-22 ou R-717 (amônia) em baixa temperatura é recomendável a utilização de sistemas de resfriamento adicional ou a utilização de compressores duplo estágio.
Este tipo de compressor é largamente utilizado na industria de processos e em grandes supermercados.
*
*
Compressores alternativos – modulação da capacidade
Um recurso interessante é a modulação de capacidade do compressor alternativo. A modulação da capacidade pode ser conseguida pelas seguintes maneiras:
Através de um mecanismo específico que impede que as válvulas de sucção se fechem;
Através de uma cavidade de alívio;
Através de bypass;
Através de motores de várias velocidades ou motores de anéis;
Através do fechamento parcial do registro da tubulação de sucção;
Através do retorno de parte do gás de descarga.
*
*
Compressores alternativos – modulação da capacidade
O mecanismo que impede que as válvulas de sucção se fechem permite que o compressor opere em condições de carga térmica parcial, proporcionalmente ao número de cilindros carregados.
Uma parte do gás não é comprimido, i.e., ele é sugado para dentro do compressor e, em seguida, expulso para fora pelo lado de baixa pressão, diminuindo o deslocamento final do compressor. 
*
*
Compressores de Parafuso
Faixa de tamanho:		
100 a 750 TR
Deslocamento:			
Positivo
Controle de capacidade típico:	
Velocidade variável;
Válvula deslizante de admissão
Carcaça:			 	
Aberto ;
Hermético.
*
*
*
*
*
*
*
*
Compressores abertos tipo parafuso
Os compressores abertos tipo parafuso possuem potência nominal do motor elétrico entre 50 HP a 1200 HP e podem ser desmontados facilmente para a realização de eventuais reparos ou verificações.
Sua instalação é mais complexa, pois necessita de separador de óleo, resfriador, bomba e filtros para o óleo. Operam em diversos regimes de trabalho e podem ser aplicados com diversos fluidos refrigerantes. 
Este compressor é largamente utilizado em industrias e alguns grandes supermercados.
*
*
*
*
Compressores de parafuso – controle de capacidade
O controle da capacidade deste tipo de compressor é feito através de uma válvula deslizante na extremidade de entrada do compressor. A válvula tem como finalidade principal retornar à entrada uma parte variável do gás aspirado pelas saliências helicoidais. Ela pode ser controlada continuamente desde a plena capacidade até quase zero. A válvula em questão fica dentro do invólucro do rotor. O movimento axial da válvula é programado por um dispositivo de controle com comando eletrônico e acionamento hidráulico.
*
*
Compressores Centrífugos
Faixa de tamanho:		
100 a 10.000 TR
Deslocamento:			
Não positivo
Controle de capacidade típico:	
Velocidade variável;
Vane guia de admissão
Tipos:			 	
Simples;
Multi-estágios.
Carcaça:			 	
Aberto ;
Hermético.
*
*
*
*
*
*
Compressores centrífugos
O primeiro compressor centrífugo em instalações frigoríficas foi introduzido por Willis Carrier, em 1920. De lá para cá este tipo de compressor tornou-se o mais utilizado em grandes instalações. 
Podem ser utilizados satisfatoriamente de 200 a 10.000 kW (172 x 103 a 8,6 x 106 kcal/h) de capacidade de refrigeração. 
Astemperaturas de refrigeração podem atingir a faixa de -50 a -100 oC, em sistemas de estágios múltiplos, embora uma aplicação bastante generalizada do compressor seja o resfriamento de água até 6 a 8 oC, em instalações de ar condicionado. 
*
*
Compressores centrífugos
Construtivamente, o compressor centrífugo se assemelha à bomba centrífuga. O fluido penetra pela abertura central do rotor e, pela ação da força centrífuga, desloca-se para a periferia. Assim, as pás do rotor imprimem uma grande velocidade ao gás e elevam sua pressão. Do rotor, o gás se dirige para as pás do difusor ou para uma voluta, onde parte da energia cinética é transformada em pressão. 
Em casos onde a razão de pressão é baixa, o compressor pode ser construído com um só rotor, embora na maioria das máquinas se adote compressão em múltiplos estágios. 
A eficiência de compressão adiabática dos compressores centrífugos varia entre 70 e 80%.
*
*
*
*
*
*
*
*