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Termodinâmica

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Qual é a principal vantagem da amônia como agente refrigerante em comparação com outros agentes?

a) Ser o único agente refrigerante natural ecologicamente correto.
b) Ser barata, eficiente e segura.
c) Ser inofensiva às pessoas.
d) Ser detectável por verificação simples.

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há 2 anos

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Curso de Refrigeração Industrial

UNIDERP - ANHANGUERA

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ano passado

Vamos analisar as alternativas sobre a principal vantagem da amônia como agente refrigerante: a) Ser o único agente refrigerante natural ecologicamente correto. - Embora a amônia seja um refrigerante natural, não é o único, então essa afirmação não é precisa. b) Ser barata, eficiente e segura. - A amônia é conhecida por ser um refrigerante eficiente e, em muitos casos, mais barata do que outros refrigerantes sintéticos. No entanto, a segurança pode ser uma preocupação, pois a amônia é tóxica em altas concentrações. c) Ser inofensiva às pessoas. - Isso não é verdade, pois a amônia pode ser tóxica e irritante para as pessoas. d) Ser detectável por verificação simples. - A amônia tem um odor forte, o que a torna detectável, mas isso não é a principal vantagem em comparação com outros refrigerantes. Considerando as opções, a alternativa que melhor representa a principal vantagem da amônia como agente refrigerante é: b) Ser barata, eficiente e segura.

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Analisando as opções apresentadas: a) Ser o único agente refrigerante natural ecologicamente correto - A amônia é de fato um agente refrigerante natural e ecologicamente correto, mas não é a única vantagem em comparação com outros agentes. b) Ser barata, eficiente e segura - Embora a amônia seja eficiente e segura, o fato de ser barata não é necessariamente uma vantagem em comparação com outros agentes. c) Ser inofensiva às pessoas - A amônia pode ser perigosa em altas concentrações e não é inofensiva às pessoas. d) Ser detectável por verificação simples - Esta é a principal vantagem da amônia como agente refrigerante em comparação com outros agentes. A amônia possui um odor característico que permite sua detecção fácil em caso de vazamentos, o que é crucial para a segurança. Portanto, a resposta correta é: d) Ser detectável por verificação simples.

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Os compressores alternativos são compressores volumétricos que conseguem a elevação de pressão através da redução do volume de uma câmara (cilindro) ocupada pelo gás. Esse aumento é conseguido através de um pistão ou embolo ligado a um sistema rotativo biela-manivela, no seu percurso na direção da cabeça do compressor (cabeçote). O mecanismo é essencialmente o seguinte, na etapa de admissão o pistão movimenta-se em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. O gás é então aspirado. Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção fecha-se e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga ( a etapa de compressão ). Quando se abre a válvula de descarga, a movimentação do pistão faz com que o gás seja expulso do interior do cilindro. Essa situação corresponde à etapa de descarga e dura até que o pistão termine o seu movimento no sentido do cabeçote. No entanto, nem todo o gás anteriormente comprimido é expulso do cilindro. A existência de um espaço morto, compreendido entre o cabeçote e o pistão no final do deslocamento, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente quando se inicia o curso de retorno. Nesse momento, a válvula de descarga fecha-se, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para o permitir. Essa etapa, em que as duas válvulas estão bloqueadas e o pistão se movimenta em sentido inverso ao do cabeçote, se denomina etapa de expansão, e precede a etapa de admissão de um novo ciclo. Os compressores de refrigeração apresentam-se em 3 distintas concepções diferentes: -Aberto, em que o eixo de acionamento atravessa a carcaça, sendo portanto acionado por um ocam uma diminuição da pressão de compressão e prejudicam a qualidade do ar ( só para os compressores de ar ). Tendo em conta isto, deve-se proceder substituição periódica das componentes desgastadas quando necessário. No caso da entrada de qualquer fluido no estado líquido para o cilindro há uma tendência para as válvulas se estragarem, por isso deve-se proceder a inspeções e posteriormente solucionar o problema. Algo que também ocorre e é necessário evitar é o entupimento dos instrumentos, o enferrujar das tubagens e a colagem das válvulas. Estes problemas associados ao compressor são originados por ser normal haver condensação de vapor de água quando da compressão, de modo a que se formar água. Este último problema é principalmente originário nos compressores a ar. No caso dos cuidados a ter na instalação é necessário que se aplique um compressor que esteja dimensionado para o sistema onde este irá ser implementado, de modo a preservar o seu bom funcionamento. Assim deve-se proceder à instalação do compressor, o mais próximo possível da aplicação, num local de fácil acesso para se fazer uma manutenção eficaz e com uma boa ventilação para não haver o perigo de concentração de gases ( no caso dos compressores de refrigeração ) e de aquecimento excessivo do equipamento ( se por ventura a temperatura for muito elevada pode provocar o desligar não programado e diminuição da vida do lubrificante ). Tem que se ter também a preocupação da temperatura não ser muito baixa neste local, como conseqüência de resultar um arranque lento do motor e uma possível má aplicação do fluido. No caso principalmente dos compressores a ar por estes terem tendência a formar água na instalação ( como foi dito anteriormente pode ser prejudicial ), utiliza-se purgas para a retirar, MinasMega Cursos OnLine | http://www.minasmega.com.br REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL | 09 No entanto, nem todo o gás anteriormente comprimido é expulso do cilindro. A existência de um espaço morto, compreendido entre o cabeçote e o pistão no final do deslocamento, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente quando se inicia o curso de retorno. Nesse momento, a válvula de descarga fecha-se, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para o permitir. Essa etapa, em que as duas válvulas estão bloqueadas e o pistão se movimenta em sentido inverso ao do cabeçote, se denomina etapa de expansão, e precede a etapa de admissão de um novo ciclo. Os compressores de refrigeração apresentam-se em 3 distintas concepções diferentes: -Aberto, em que o eixo de acionamento atravessa a carcaça, sendo portanto acionado por um ocam uma diminuição da pressão de compressão e prejudicam a qualidade do ar ( só para os compressores de ar ). Tendo em conta isto, deve-se proceder substituição periódica das componentes desgastadas quando necessário. No caso da entrada de qualquer fluido no estado líquido para o cilindro há uma tendência para as válvulas se estragarem, por isso deve-se proceder a inspeções e posteriormente solucionar o problema. Algo que também ocorre e é necessário evitar é o entupimento dos instrumentos, o enferrujar das tubagens e a colagem das válvulas. Estes problemas associados ao compressor são originados por ser normal haver condensação de vapor de água quando da compressão, de modo a que se formar água. Este último problema é principalmente originário nos compressores a ar. No caso dos cuidados a ter na instalação é necessário que se aplique um compressor que esteja dimensionado para o sistema onde este irá ser implementado, de modo a preservar o seu bom funcionamento. Assim deve-se proceder à instalação do compressor, o mais próximo possível da aplicação, num local de fácil acesso para se fazer uma manutenção eficaz e com uma boa ventilação para não haver o perigo de concentração de gases ( no caso dos compressores de refrigeração ) e de aquecimento excessivo do equipamento ( se por ventura a temperatura for muito elevada pode provocar o desligar não programado e diminuição da vida do lubrificante ). Tem que se ter também a preocupação da temperatura não ser muito baixa neste local, como conseqüência de resultar um arranque lento do motor e uma possível má aplicação do fluido. No caso principalmente dos compressores a ar por estes terem tendência a formar água na instalação ( como foi dito anteriormente pode ser prejudicial ), utiliza-se purgas para a retirar, MinasMega Cursos OnLine | http://www.minasmega.com.br REFRIGERAÇÃO INDUSTRIAL | 09 3. COMPRESSORES PARAFUSO 3.1 Introdução Os compressores parafuso são hoje largamente usados em refrigeração industrial para a compressão de amônia e outros gases. Conceitualmente simples, a geometria dessas máquinas é de difícil visualização, e muitas pessoas utilizam os compressores parafuso, tendo somente uma vaga idéia de como eles realmente operam. Uma compreensão dos princípios básicos de sua operação irá contribuir para a sua correta utilização, evitando problemas e alcançando um melhor desempenho global da instalação. 3.2 Construção Um compressor parafuso típico, selado com óleo, é uma máquina de deslocamento positivo que possui dois rotores acoplados, montados

Quando o rotor fêmea é acoplado ao motor com uma relação entre os lóbulos de 4+6, a capacidade é 50 % maior que o acoplamento feito no rotor macho, sob as mesmas condições. O torque é transferido diretamente de rotor para rotor e o sentido da rotação é fixo. O dispositivo de acionamento é geralmente conectado ao rotor macho, e este aciona o rotor fêmea por meio de uma película de óleo. O ciclo de operação possui três fases distintas: - sucção; - compressão; - descarga.

Todos os compressores parafuso utilizados em refrigeração utilizam injeção de óleo na câmara de compressão para lubrificação, vedação e resfriamento. A vedação entre os diferentes níveis de pressão compreende uma estreita faixa entre o engrenamento dos rotores e a periferia dos mesmos na câmara de compressão. O óleo é injetado diretamente na câmara de compressão em uma quantidade suficiente, de forma a minimizar o vazamento e resfriar o gás. Posteriormente, este óleo é separado do gás em um separador de óleo. A utilização da quantidade adequada de óleo permite que este absorva a maioria do calor proveniente da compressão, fazendo com que a temperatura de descarga seja baixa, mesmo quando a razão de compressão for alta. Por exemplo, operando numa razão de compressão 20:1 em simples estágio com amônia sem injeção de óleo, a temperatura de descarga pode chegar a 340ºC. Com o resfriamento de óleo, esta mesma temperatura não excede 90ºC. Entretanto, operando a 20:1 ou mesmo numa razão mais alta e em simples estágio, não há como superar a eficiência dos sistemas de duplo estágio, que não danificam o compressor. As instalações com sistema de duplo estágio são bastante comuns hoje em dia.

Um compressor parafuso pode ser descrito como uma máquina de deslocamento positivo com dispositivo de redução de volume. Esta ação é análoga à de um compressor alternativo. É útil referir-se ao processo equivalente efetuado por um compressor alternativo, para se entender melhor como funciona a compressão em um compressor parafuso. O gás é comprimido simplesmente pela rotação dos rotores acoplados. Este gás percorre o espaço entre os lóbulos enquanto é transferido axialmente da sucção para a descarga.

Em um compressor alternativo, este processo começa quando da abertura da primeira válvula de descarga. Como a pressão no cilindro excede a pressão acima da válvula, esta se abre, permitindo que o gás comprimido seja empurrado para a descarga. O compressor parafuso não possui válvulas para determinar quando a compressão termina: a localização da câmara de descarga é que determina quando isto acontece. O volume do gás nos espaços entre os lóbulos na porta de descarga é definido como volume de descarga (Vd).

Sobre os sistemas de refrigeração por amônia, analise as seguintes afirmacoes:
Os sistemas de refrigeração por amônia são compostos por tubulações interconectadas que comprimem e bombeiam o refrigerante para resfriar ou congelar ambientes a uma temperatura específica.
A quantidade de amônia nos sistemas pode variar de menos de 2.000kg a mais de 100.000kg, sendo desafiador calcular a quantidade em sistemas antigos.
A produção do frio em circuito fechado foi proposta por Oliver Evans em 1805, e sua aplicação à indústria começou na segunda metade do século XIX.
A amônia, com símbolo químico NH3, é constituída por um átomo de nitrogênio e três de hidrogênio, apresentando-se como gás à temperatura e pressão ambientes.
a) Apenas I e II estão corretas.
b) Apenas II e III estão corretas.
c) I, II, III e IV estão corretas.
d) Apenas III e IV estão corretas.

Qual é a definição geral de refrigeração e quais são as características desejáveis para um agente refrigerante?

a) A refrigeração é o processo de redução de temperatura de um corpo. As características desejáveis para um agente refrigerante são: ser volátil, apresentar calor latente de vaporização elevado, requerer o mínimo de potência para sua compressão à pressão de condensação, entre outras.
b) A refrigeração é o processo de aumento de temperatura de um corpo. As características desejáveis para um agente refrigerante são: ser sólido, apresentar calor latente de fusão elevado, requerer o máximo de potência para sua compressão à pressão de condensação, entre outras.
c) A refrigeração é o processo de redução de pressão de um corpo. As características desejáveis para um agente refrigerante são: ser gasoso, apresentar calor latente de sublimação elevado, requerer o máximo de potência para sua compressão à pressão de condensação, entre outras.

À medida que se requer maior pressão de um dado compressor (a pressão de descarga se aproxima da pressão máxima), o rendimento volumétrico aparente se reduz, como pode ser visto pela equação (1). Consequentemente, o fluxo de massa que escoa através do compressor também se reduz. Para evitar este problema pode-se realizar a compressão em estágios, onde o segundo compressor aspira a partir da descarga do primeiro e assim por diante. Se entre dois estágios consecutivos se faz um inter-resfriamento, o trabalho consumido por kg de ar comprimido se reduz.

Quais são os elementos para a gestão da segurança e saúde em estabelecimentos que possuem sistemas de refrigeração por amônia?

a) Informações de segurança do processo; análises dos riscos existentes; procedimentos operacionais e de emergência; capacitação de trabalhadores; esquemas de manutenção preventiva; mecanismos de gestão de mudanças e subcontratação; auditorias periódicas; investigação de incidentes.
b) Projeto apropriado, orientado por normas e códigos de engenharia; manutenção eficaz; operação adequada.
c) Cuidados especiais com a instalação da casa de máquinas; ventilação adequada; existência de detectores de vazamento; localização dos escapamentos dos dispositivos de alívio de pressão.

Quais são as medidas de proteção coletiva recomendadas para prevenção da exposição à amônia em sistemas de refrigeração?

a) Manutenção das concentrações ambientais a níveis os mais baixos possíveis; implantação de mecanismos para detecção precoce de vazamentos; instalação de monitores ambientais acoplados a sistema de alarme.
b) Instalação de caixa de controle do sistema de refrigeração de emergência; presença de sistemas apropriados de prevenção e combate a incêndios; estabelecimento de planos de emergência para ações em caso de vazamento.
c) Sinalização adequada dos equipamentos e tubulações; existência de saídas de emergência desobstruídas; instalação de chuveiros de segurança e lava-olhos.

Quais são os equipamentos básicos de segurança pessoal recomendados para trabalhadores envolvidos diretamente com sistemas de refrigeração por amônia?

a) Máscara panorâmica com filtro de amônia; equipamento de respiração autônomo; óculos de proteção ou protetor facial; par de luvas protetoras de borracha; par de botas protetoras de borracha; capa impermeável de borracha e/ou calças e jaqueta de borracha.
b) Capacitação e treinamento de trabalhadores; normas de referência; medidas de proteção coletiva.
c) Normas regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego; NR-13; NR-9.

especialmente a NR-13 – Caldeiras e Vasos de Pressão e a norma da ABNT “Vasos de pressão para refrigeração”, 1996. Referências internacionais são as normas do Instituto Nacional de Normas Técnicas dos EUA (ANSI): ANSI/ Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Condicionamento de Ar (ASHRAE) 15-1978. Essa norma especi.ca os locais onde os distintos grupos de refrigerantes podem ser aplicados; restringe a presença de chama em salas de máquinas; ocupa-se do ambiente industrial e estabelece limites nas quantidades dos refrigerantes nas diversas áreas de trabalho; dispõe sobre reservatórios e tubulações, determinando limites de pressão de operação; descreve as aplicações dos dispositivos limitadores de pressão, além de cobrir aspectos relacionados à instalação. A norma ANSI/ASHRAE 15-1978 relaciona-se a outras normas, incorporando-as, como a “Boiler and Pressure Vessel Code” e a ANSI/ Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) B31.5, para tubulações de refrigeração. ANSI/IIAR 2-1984. Preparada especificamente para sistemas de amônia, recomenda que a amônia apresente-se com concentração de 99,95% e que as placas de identificação sejam afixadas nos principais componentes do sistema, contendo informações como: o nome do fabricante, o ano de fabricação, o número do modelo e a pressão nominal, comprovando, ainda, que o equipamento foi testado quanto a sua segurança e aplicação adequada. A norma especifica, também, dois níveis de pressão de projeto: alto e baixo. Uma abordagem alternativa para ventilação de salas de máquinas também é proposta. Outras diretrizes internacionais são emitidas pela IIAR, como a norma “Ammonia Refrigeration Valves”, publicada em 1999. Aspectos da auditoria fiscal A Auditoria Fiscal do Trabalho na área de Segurança e Saúde encontra-se adequadamente qualificada para uma intervenção eficaz nas empresas que utilizam sistemas de refrigeração por amônia, tendo as Normas Regulamentadoras de Segurança e Saúde como referência. Estratégias precisam ser definidas para a prevenção de acidentes nessas empresas, preferencialmente as que intervenham de forma coletiva na questão, otimizando recursos humanos e materiais e assegurando um caráter amplo e igualitário para a ação. O controle dos riscos de agravos à segurança e à saúde de trabalhadores, em virtude da utilização de sistemas de refrigeração por amônia, pode ser obtido por meio do cumprimento do já previsto na plena legislação nacional, não-específica, mas que contempla os elementos mínimos de qualquer sistema de segurança. Entre as Normas Regulamentadoras, aplica-se o disposto na NR-13, considerando-se o limite de tolerância da amônia (20 ppm). A norma prevê aspectos de considerável importância na prevenção de acidentes, entre eles: a identificação e as informações completas sobre os vasos de pressão, contidas em um prontuário; o registro de todas as ocorrências com os vasos, em livro próprio ou em sistema informatizado; a disponibilização da informação aos trabalhadores e sindicatos; a instalação adequada dos vasos de pressão, definida em projeto; os procedimentos para operação segura, dispostos em um manual específico; a manutenção do sistema (vasos de pressão, válvulas e tubulações, entre outros equipamentos) e as inspeções de segurança periódicas, realizadas por profissional habilitado e registradas em relatórios; a qualificação dos operadores. Destaca-se como grande instrumento da Auditoria Fiscal do Trabalho a aplicação judiciosa da NR-9, focada na prevenção de riscos com amônia. A norma, se cumprida em sua ilizadas para armazenamento dos produtos nas câmeras frias: Caixas plásticas e de papelão. O Sistema de Refrigeração por Amônia. O sistema visitado, de/ refrigeração por amônia, consiste de uma série de vasos e tubulações interconectados que comprimem e bombeiam o refrigerante (amônia) para vários ambientes, com a finalidade de resfriá-los (Figura 21e 22), congelar os produtos e água (Figura om temperaturas em torno de -21 o C, -16 o C e -18 o C, respectivamente. O processo constitui-se dos três princípios básicos, comuns nos diversos sistemas de refrigeração. São eles: compressão, liquefação e expansão. Expandindo-se a amônia retira o calor do ambiente e dos produtos nele contidos. Podem-se perceber os três componentes distintos no sistema: o compressor, o condensador e o evaporador (Figura 25). Sistema de Compressão. Os compressores de duplos estágios são constituídos por uma bomba dotada de um tubo de aspiração e compressão. Situados na sala de máquinas (Figura 26 e 27), entre o evaporador e o condensador, aspiram a amônia evaporada e a encaminha ao condensador (sob a forma de um vapor quente sob pressão elevada). Sistema de Condensação. No condensador, o calor deve ser retirado do sistema. No projeto optou-se pela utilização de um sistema de condensação a água, com um trocador de calor casco e tubo, bomba de circulação de água e torre de resfriamento (Figura 28). O condensador é formado por uma série de tubos de diâmetro diversos, unidos em curvas que garantem um aproveitamento mais perfeito das superfícies de contato. É resfriado por uma corrente de água em seu exterior. A amônia gasosa vinda do compressor liquefaz-se ao entrar em contato com a temperatura fria do condensador, sendo em seguida encaminhada para um depósito, de onde passará ao evaporador. Sistema de Evaporação Na fábrica de gelo encontra-se um evaporador do tipo inundado (Figura 29). Nas câmaras frigoríficas, os evaporadores consistem de uma série de tubos, as serpentinas, que se encontram no interior da ambiente a ser resfriado (Figura 30).

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