quinta-feira, 31 de julho de 2014

O QUE É REFRIGERAÇÃO ?


 
 

O Fenômeno da Refrigeração em um sistema frigorífico é resultado das transformações físicas sofridas pelo fluído refrigerante durante seu percurso pelo circuito de refrigeração.

Tomando-se como exemplo um refrigerador, podemos identificar seus principais componentes, que são os mais comuns em diversos sistemas frigoríficos e são conhecidos como:

 

a)     Compressor: tem como sua principal função succionar o fluido refrigerante a baixa pressão da linha de sucção e comprimi-lo em direção ao condensador a alta pressão e temperatura na fase gasosa (vapor super aquecido);


b)      Condensador: é através dele e de suas aletas que o fluido refrigerante proveniente do compressor a alta pressão e alta temperatura, efetua a troca térmica com o ambiente externo, liberando o calor absorvido no evaporador no processo de compressão. Nesta fase, ocorre uma transformação de estado físico onde o refrigerante de vapor super aquecido passa para o estado líquido sub resfriado a alta pressão;


c)      Filtro secador: possui duas funções de suma importância, onde, a primeira é reter partículas sólidas que em circulação no circuito podem ocasionar obstrução ou danos à partes mecânicas do compressor. a segunda é absorver totalmente a umidade residual do circuito que porventura não tenha sido removida pelo processo de vácuo, evitando danos ao sistema, tais como formação de ácidos, corrosão aumento das pressões e obstrução do tubo capilar por congelamento da umidade;


d)     Dispositivo de expansão (tubo capilar ou válvula de expansão): é um tubo de cobre com diâmetro reduzido que tem como função receber o fluído refrigerante sub resfriado a alta pressão proveniente do condensador e promover a perda de carga do fluido refrigerante separando os lados de alta e baixa pressão;


e)      Linha de sucção: o fluido refrigerante após absorver o calor ao longo do percurso no evaporador mudando totalmente do estado líquido para o gasoso, retorna ao compressor através da linha de sucção no estado de vapor super aquecido, a baixa pressão para ser succionado e comprimido pelo compressor, dando início ao novo ciclo de refrigeração;


f)      Evaporador: é onde recebe o fluido refrigerante no estado líquido a baixa pressão e temperatura. nesta condição, o fluido refrigerante evapora absorvendo o calor da superfície da tubulação do evaporador, ocorrendo a transformação de líquido sub resfriado para a fase de vapor saturado a baixa pressão. este efeito acarreta o abaixamento da temperatura do ambiente interno do refrigerador.



              Fonte: Tecumseh,

 

 

Os ciclos de refrigeração, isto é, ciclos termodinâmicos de fluidos refrigerantes em equipamentos frigoríficos por compressão de vapor, são adequadamente representados em diagramas P x h (pressão-entalpia, diagrama de Mollier) e diagrama T x s (temperatura-entropia).

O Ciclo de refrigeração em um refrigerador (sistema frigorífico) atua da seguinte forma:

O fluido parte logo no início do tubo de descarga do compressor onde se encontra no estado de vapor super aquecido, à alta pressão e à alta temperatura entrando no condensador onde o fluido está no estado de vapor saturado á alta pressão, iniciando-se o processo de troca térmica com o ambiente externo, sendo que ao longo da tubulação ocorrerá a mudança de fase de vapor saturado para líquido comprimido. Após o fluido dissipar seu calor para o meio externo de forma que sua temperatura esteja abaixo da temperatura de saturação (líquido sub resfriado a alta pressão), inicia-se o processo de entrada do fluido refrigerante em estado líquido sub resfriado no dispositivo de Expansão(tubo capilar ou Válvula de expansão), para ocorrer a queda de pressão. A injeção do fluido refrigerante (no estado líquido sob baixa pressão e temperatura) pulverizando na  entrada do evaporador para iniciar o processo de absorção do calor.

No evaporador, ocorre a evaporação do fluido refrigerante que será transformado em vapor á baixa pressão e temperatura. Para que isso ocorra, o refrigerante absorverá o calor do ambiente interno do refrigerador. Na saída do evaporador o fluido encontra-se a baixa pressão e temperatura, mas em estado gasoso (vapor super aquecido) sendo succionado pelo compressor, completando assim o ciclo de refrigeração.

No sistema de refrigeração por expansão indireta, o fluido refrigerante passa a ser uma solução de água que é resfriada por um evaporador conhecido como chiller (resfriador de líquido) através de expansão direta, cujo a solução resfriada será responsável por circular pelo sistema passando pelos trocadores de calor instalados em cada ambiente a ser climatizado ou tratado.

 

 


                                        Figura 2 - Ciclo de refrigeração

                                         Fonte: Tecumseh

 

 

segunda-feira, 21 de julho de 2014

A História da Refrigeração

Bem amigos, estarei dedicando este espaço para dividir conhecimentos técnicos da área de REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO, desde o básico até as mais avançadas tecnologias existentes e as que estão por vir.


- A História da Refrigeração




A História da Refrigeração consiste na troca de calor, ou seja, quando dois corpos estão em
presença um do outro, o calor flui sempre do corpo mais quente para o mais frio, e a troca
do calor só para quando os dois corpos estiverem na mesma temperatura. Então podemos dizer
que a refrigeração é um sistema capaz de trocar calor num determinado espaço, alterando-se
á sua temperatura de um determinado corpo tornando-lhe mais frio.

A temperatura é o “nível” a que se encontra o calor (energia calorífica) em um corpo. É a
Temperatura que nos permite afirmar que um corpo está mais ou menos quente do que outro.
Em  1686  nasce  Daniel  Gabriel  Fahrenheit  (Inventor)1686-1736.  Fahrenheit  fez  muitas
descobertas, mas não se tornou conhecido em todo o mundo por suas pesquisas e sim pela escala
termométrica batizada com seu nome. Foi educado para trabalhar no comércio e viajou pela Grã-
Bretanha e pelos Países Baixos. Nesse último país, conheceu o físico Willem Jacob's Gravesande.
Sob sua orientação, Fahrenheit abandonou o comércio e dedicou se à física experimental, em
especial  à  fabricação  de  aparelhos  meteorológicos. Após  examinar  todos  os  termômetros,
barômetros,  higrômetros  e  aerômetros  a  que  teve  acesso,  decidiu  aperfeiçoar  as 
técnicas  de fabricação desses instrumentos, com o objetivo de obter leituras mais precisas.
Suas pesquisas sobre as possíveis causas dos resultados divergentes apresentados pelos aparelhos
conduziram-no a muitas descobertas importantes. Sua contribuição mais importante, porém, foi a
substituição do álcool   pelo   mercúrio   na   confecção   dos   aparelhos.   Fahrenheit  
criou   uma   nova   escala termométrica, cujo ponto mínimo (0o F) determinou utilizando uma
mistura de água, gelo picado, sal e amônia. O ponto máximo é o da ebulição da água, 212o F, e a
temperatura de fusão do gelo,à pressão de uma atmosfera, corresponde a 32o F. Fahrenheit
prosseguiu suas pesquisas nos Países  Baixos  até  a  morte,  em  Haia,  em  16  de  setembro 
de  1736.  (site:  http://www.e-biografias.net/biografias/daniel_fahrenheit.php)

Fahrenheit é uma escala de temperatura proposta por Gabriel Fahrenheit em 1724.
Na escala Fahrenheit, o ponto de fusão da água é de 32 graus, e o ponto de ebulição é de
212    graus.    Uma    diferença    de    1,8    graus    Fahrenheit    equivale    à    de
1    Celsius.

Esta escala está atualmente confinada aos países anglo-Saxões, especialmente Estados Unidos.
Os demais países anglo-saxões, no entanto, estão adaptando-se ao uso da escala Celsius. Para uso
científico, tem uma companheira, a escala de Rankine, que leva o 0 da escala ao zero absoluto, de
forma     similar     ao     que     ocorre     entre     as     escalas     Kelvin     e   
Celsius.     (    fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Grau_Fahrenheit)

O cientista que hoje conhecemos por Lord Kelvin nasceu em Belfast, Irlanda do Norte, com
o nome de William Thompson (1824-1907). Aos 68 anos de idade receberia o título de nobreza
de Primeiro Barão Kelvin de Largs, pela grande importância de seu trabalho cientifico. Aos 8
anos, Kelvin já assistia às conferências do pai, que era matemático. Ainda adolescente, escreveria
seu primeiro trabalho nessa área. Com 17 anos, foi estudar na Universidade de Cambridge, na
Inglaterra, e ao diplomar mudou-se para a França, onde fez sua pós-graduação.

As propriedades do calor foram um dos temas preferidos de Kelvin. Analisou com mais
profundidades  as  descobertas de  Jacques  Charles  sobre  a variação de  volume dos  gases  em
função da variação de temperatura. Charles concluíra que à temperatura de -273 ºC todos os gases
teriam volume igual a zero. Kelvin propôs outra conclusão: não era o volume que se anularia
nessa  temperatura,  mas  sim  a  energia  cinética  de  suas  moléculas.  Sugeriu  então  que  essa
temperatura deveria ser considerada a mais baixa possível e chamou-a de zero absoluto. A partir
dela,  propôs  uma  nova  escala  termométrica  (que  posteriormente  recebeu  o  nome  de  escala
Kelvin), a qual permitiria maior simplicidade para a expressão matemática das relações entre
grandezas termodinâmicas. Kelvin também concluiu que é impossível utilizar toda a energia de
um sistema na forma de trabalho. Uma parte dessa energia é inevitavelmente perdida na forma de
calor. Na indústria, seus estudos colaboraram para a fabricação de melhores galvanômetros e
cabos elétricos, concretizando a implantação de um cabo telegráfico (submarino) entre a Europa e
a América do Norte (o que o levou a receber título de nobreza). Foi também responsável pela
implantação do serviço telefônico na Grã-Bretanha e, em 1980, elegeu-se presidente da Royal
Society.  
fonte:http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/biografia-de-lord-kelvin/biografia-de-lord-kelvin.php)

O Astrônomo sueco, nascido em 27 de novembro de 1701, e falecido em 25 de abril de
1744. O pai de Celsius era professor de astronomia, e seu filho desde cedo seguiu seus passos, ele
estudou astronomia, matemática e física experimental, e em 1725 tornou-se secretário de uma sociedade
 Científica. Depois de lecionar na universidade por muitos anos como professor de matemática,  em
abril  de 1730  Celsius  foi  designado  professor  de astronomia,  exercendo  tal
atribuição até os seus últimos dias. De 1732 a 1736 ele viajou intensivamente, a fim de ampliar
seus conhecimentos. Ele visitou astrônomos e observatórios em Berlim e Nürnberg. Nesta cidade,
no ano de 1733, ele publicou uma coleção de 316 observações da aurora boreal, feitas por ele e
por outros de 1716 a 1732, sendo o primeiro a associar o fenômeno com o campo magnético da
Terra.  Em  seguida  ele  foi  para  Itália,  e  então  para  Paris;  onde  tomou  conhecimento  de
Maupertius,  que  preparou  uma  expedição  para  medir  o  arco  do  meridiano  em  Lapland,  na
esperança de verificar a Teoria de Newton de que a Terra é achatada nos pólos e desmentir a
visão  Cartesiana  contrária.  Celsius  juntou-se  à  expedição  Mautertius,  e  em  1735  chegou  a
Londres para dispor os instrumentos necessários. No ano seguinte, seguiu a expedição francesa a
Tornea, no norte da Suécia (agora Tornio, Finlândia).


Na qualidade de astrônomo, ele ajudou com a medição plana dos meridianos, e a teoria
Newtoniana foi  confirmada. Ele foi  diligente na controvérsia que mais  tarde desenvolveu-se
sobre  o  que  Maupertius  havia  feito,  e  entusiasmou-se  com  sua  literatura,  de  (1738),  contra
Jacques Cassini. No seu seguinte retorno a sua Cidade Natal, Celsius ampliou sua nova vida
lecionando  astronomia  na  universidade.  Em  1742,  ele  transferiu-se  para  o  recém  concluído
observatório astronômico, que demorou anos para ser construído e era a mais moderna instalação
deste tipo na Suécia. Apesar de morrer jovem, Celsius viveu o suficiente para fazer importantes
contribuições em várias áreas do conhecimento. Como astrônomo, ele foi primordialmente um
observador. Usando um método puramente fotométrico (filtros de luz através de placas de vidro),
ele conseguiu determinar a magnitude das estrelas da Constelação de Arietis (De constellatione
Arietis, 1740). Durante a discussão sobre a queda do nível do Báltico, ele escreveu um artigo a
respeito,  baseado  em  experimentos  exatos,  em  (1743).  Hoje  Celsius  é  mais  bem  conhecido
relacionado a uma escala termométrica.
Apesar de uma escala centígrada ter sido usada anteriormente, foi a famosa observação de
Celsius a respeito dos dois 'graus constantes' no termômetro em (1742), que conduziu a sua
aceitação  geral.  Como  os  'graus  constantes',  ou  pontos  fixos,  ele  escolheu  os  pontos  de
congelamento  e  ebulição  da  água,  chamando  o  ponto  de  ebulição  de  ponto  zero,  e  o  de
congelamento  de  ponto  cem.  O  presente  sistema,  com  a  escala  reversa,  introduzido  no
observatório, foi conhecido como o 'termômetro sueco'. Por volta de 1800, as pessoas começarama se
referir a ele como termômetro de Celsius.
(fonte: http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/person/celsius.htm )
Em meados do século XIX o homem descobriu a propriedade criogênica de gases, ou seja,
a capacidade de retirar calor de um sistema quando submetido à expansão. E começou a fazer
gelo,  industrialmente,  em  grande escala.  A partir dessa época,  então, tem início  a atividade
comercial  de  conservação  de  alimentos  em  grande  escala.  Não  havia,  sequer,  os  grandes
entrepostos frigoríficos, mas sim as fábricas de gelo. Nos setores comerciais e residenciais este
gelo industrial era usado para fazer essa conservação dos alimentos em pequena escala.
Os gases refrigerantes usados neste início da história da refrigeração eram a amônia, o
dióxido  de  enxofre  e  o  cloreto  de  metil.  A  refrigeração  era,  assim,  um  processo  perigoso,
explosivo,  inflamável  e  tóxico.  Além  do  que,  necessitavam  de  pressão  elevada  para  atingir
capacidade criogênica necessária à fabricação econômica de gelo.
Os compressores frigoríficos de então, dada a limitação tecnológica da época, eram tidos
como máquinas perigosas, sujeitas a explosão.
Somente  em  1932  o  cientista  Thomas  Midgely  Jr  inventou  o  Refrigerante  12,  mais
conhecido como Freon 12. O Freon 12 é um cloro-flúor-carbono (CFC) que tem a característica
de  ser  endotérmico  quando  expande  ou  quando  vaporiza.  O  Freon  não  é  inflamável,  não  é
explosivo, não é tóxico e não corrói metais. A pressão necessária para que suas propriedades
criogênicas ocorram com transferência apreciável de calor para ser aplicada praticamente, era
bem inferior à requerida pelos gases refrigerantes conhecidos até então. Enfim, um “gás ideal”,
“maravilhoso”. Isto é, até descobrirem que o Freon destrói o ozônio da atmosfera, tão importante
para barrar o excesso de radiação solar ultravioleta na superfície da Terra.
(fonte:   http://www.fem.unicamp.br/~em672/Ciclo_Refrigeracao_Refrigerantes.doc)