Dissertação amonia

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

Departamento de Engenharia Mecnica

ISEL

Sala de Mquinas de uma Instalao Frigorfica a

R717

DIOGO EMANUEL NUNES RIBEIRO

(Licenciado em Engenharia Mecnica)

Trabalho Final de Mestrado para obteno do grau de Mestre

em Engenharia Mecnica

Orientadores:

Prof. Especialista Francisco Manuel Gonalves dos Santos

Prof. Antnio Manuel Matos Guerra

Jri:

Presidente: Prof. Doutor Joo Carlos Quaresma Dias

Vogais:

Prof. Especialista Eduardo Antnio Oliveira Vicente Nunes

Prof. Nuno Paulo Ferreira Henriques

Prof. Antnio Manuel Matos Guerra

Prof. Especialista Francisco Manuel Gonalves dos Santos

Janeiro de 2013

i

Resumo

O presente estudo tem como objetivo principal projetar uma sala de mquinas de um

entreposto na zona de Montemor-o-Novo, com a finalidade de armazenar produtos

congelados e refrigerados. As cargas trmicas interiores e exteriores foram calculadas

de modo a projetar os equipamentos do sistema frigorfico.

A soluo principal passar por um sistema inundado a R717 com dois estgios de

presso. Os componentes da sala de mquinas foram dimensionados de modo a que

desempenhassem as suas funes de forma eficiente e segura. A segurana da sala de

mquinas foi idealizada de acordo com as normas europeias.

Este estudo permite observar que o amonaco, embora de origem natural, um fluido

frigorigneo que exige vrias precaues ao nvel da segurana dos equipamentos, da

construo e da formao dos trabalhadores.

Um sistema de expanso direta a R404A foi considerado como soluo alternativa, por

forma, a avaliar um sistema menos dispendioso e eficiente comparativamente com caso

de estudo indicado. Esta comparao permite constatar que o sistema inundado a

amonaco, embora seja caracterizado por elevados custos com a instalao, manuteno

e segurana, o mais indicado para o caso de estudo, dadas as suas grandes

necessidades frigorficas. A utilizao de um sistema de expanso direta a R404A no

necessitar de cuidados to elaborados com a segurana, dado que o R404A no toxico

ou inflamvel, tornando-o um sistema mais adequado para instalaes de menores

dimenses.

Palavras-chave: Amonaco, R404A, Refrigerao, Sala de Mquinas, Segurana.

ii

Abstract

This study's main objective is to design a machine room of a warehouse in the area of

Montemor-o-Novo, with the purpose of storing frozen and refrigerated products. The

internal and external thermal loads were calculated in order to design the equipment of

the refrigeration system.

The main solution will undergo an overfed system of two stages with R717. The

equipment in the machine room was designed so it performed its functions efficiently

and safely. The safety of the engine room was planned in accordance with European

standards.

This study allows us to observe that ammonia, even though its a natural refrigerant,

requires several precautions in safety equipment, construction and training of workers.

A direct expansion system with R404A was considered as an alternative solution, in order

to evaluate which system was less expensive and effective, for case study indicated.

This comparison shows that the ammonias overfed system, although producing high

costs with installation, maintenance and security, is the most appropriate for the case

study, given the large refrigeration needs of the warehouse. The use of the R404A direct

expansion system allows less concerns with safety, since R404A is not flammable or

toxic, making it a more suitable for smaller installations.

Keywords: Ammonia, R404A, Refrigeration, Machine Room, Safety.

iii

Agradecimentos

Ao Professor Francisco Manuel Gonalves dos Santos, agradeo toda a sua ateno

disponibilizada e a sua orientao prudente ao longo de todo o trabalho.

Ao Professor Antnio Manuel Matos Guerra, agradeo a disponibilidade e cordialidade

com que me auxiliou durante este trabalho.

Um agradecimento especial ao Engenheiro Lus Fonseca e Silva, secretrio tcnico da

APIRAC, pela cordialidade com que me recebeu e por todo o conhecimento que me

transmitiu.

Agradeo tambm aos meus pais Vitor e Maria, pelo esforo que fizeram para me dar

esta oportunidade e pelo apoio que me deram ao longo de todo o meu curso.

Aos meus amigos e companheiros de curso Miguel Cruz, Florinda Duarte, Bruno Pais e

Sofia Ramalho deixo um agradecimento pelo apoio e amizade que me presentearam

durante a elaborao deste trabalho.

Agradeo s minhas amigas de longa data Andreia Domingos e Liliana Dantas pela sua

amizade e por me ter incentivado nos piores momentos.

Agradecimento especial para a minha a amiga Catarina Carreto, por toda a ateno e

pacincia com que me acompanhou ao longo deste trabalho.

Um agradecimento a todos os meus restantes amigos e famlia pelo seu apoio e afeto.

iv

Lista de smbolos

Smbolo Designao

Humidade relativa [%]

Tm Diferena mdia entre temperaturas [K]

Pint Presso intermdia [Pa]

Pevap Presso evaporao [Pa]

Pcond Presso condensao [Pa]

e Espessura do isolamento das paredes das cmaras [m]

k Coeficiente de condutividade trmica [W/m.C]

T Diferena de temperaturas [C]

qmx Fluxo trmico mximo [W/m2]

Q Carga trmica [W]

U Coeficiente global de transferncia de calor [W/m2.C]

A rea [m2]

R Resistncia trmica [m2.C/W]

ri Resistncia trmica de conveco na superfcie interna [W/m]

re Resistncia trmica de conveco na superfcie externa [W/m]

n Nmero de renovaes dirias

V Volume [m3]

Caudal volumtrico dirio [m3/dia]

ar Caudal mssico de ar novo [kg/s]

h Diferena de entalpias [kJ/kg.C]

ar Massa especfica do ar [kg/m3]

tab Tempo de abertura das portas [min/h]

dton Durao mdia da abertura das portas [min/Ton]

c Fluxo de produto dirio para cada cmara [kg/dia]

int Massa especfica do ar interior [kg/m3]

W Largura das portas das cmaras [m]

H Altura das portas das cmaras [m]

Z Coeficiente minorante devido presena de cortina de ar ou

lamelas

v

Smbolo Designao

hext Entalpia do ar exterior [kJ/kg.C]

hint Entalpia do ar no interior das cmaras [kJ/kg.C]

np Nmero de trabalhadores na cmara

qp Calor libertado pelos trabalhadores [W]

t Tempo de permanncia na cmara dos trabalhadores [h/dia]

ref Fluxo de produto dirio para a cmara de refrigerado [kg/dia]

C1 Calor especfico acima da temperatura de congelao [kJ/kg. C]

cong Fluxo de produto dirio para as cmaras de congelados [kg/dia]

C2 Calor especfico abaixo da temperatura de congelao [kJ/kg.C]

M Quantidade de produto armazenado na camara de refrigerados

[kg]

qresp Calor libertado pela respirao dos frutos [W/kg]

Pe Capacidade nominal do evaporador [kW]

h Entalpia [kJ/kg.C]

hl Entalpia do fluido frigorigneo no estado de lquido saturado

[kJ/kg.C]

X Ttulo

hv Entalpia do fluido frigorigneo no estado de vapor saturado

[kJ/kg.C]

Capacidade de um compressor de baixa presso [kW]

Pveio BP Potencia ao veio do compressor de baixa presso [kW]

PEC Capacidade de um evaporador de uma cmara de congelados

[kW]

Capacidade de um compressor de alta presso [kW]

PER Capacidade de um evaporador da cmara de refrigerados [kW]

Capacidade do compressor [kW]

Pveio Potencia ao veio do compressor [kW]

Pveio AP Potencia ao veio do compressor de alta presso [kW]

d Dimetro

Caudal mssico [kg/s]

Massa especfica [kg/m3]

vi

Smbolo Designao

v Velocidade do fluido frigorigneo [m/s]

( ) Seco mnima de separao [m2]

Caudal volumtrico de vapor entrada no separador de lquido

[m3/s]

( ) Velocidade de projeto mxima do gs [m/s]

l Massa especfica do fluido frigorigneo no estado de lquido

saturado [kg/m3]

v Massa especfica do fluido frigorigneo no estado de vapor

saturado [kg/m3]

( ) Seco total mnima do separador de lquido [m2]

dmin Dimetro mnimo [m]

L Comprimento do separador de lquido [m]

Vl Volume de lquido [ l ]

Caudal volumtrico de lquido debitado pela bomba [m3/s]

a Nmero de evaporadores

Vevap Volume interno das serpentinas dos evaporadores [ l ]

VTotal Volume total dos separadores [ l ]

T Temperatura [C]

P Perda de carga [kPa/m]

VD Volume do depsito de lquido [ l ]

vii

Nomenclatura

Smbolo Designao

R717 Amonaco (fluido frigorigneo)

R404A Mistura de 52% R143a , 44% R125 e 4% R134a

CO2 Dixido de carbono

CFC Clorofluorcarboneto

HCFC Hidroclorofluorcarboneto

ODP Ozone Depletion Potential Potencial de diminuio da camada

de ozono

GWP Global Warming Potencial Potencial de aquecimento global

COP Coeficiente de performance

GWP100 Potencial de aquecimento global ao longo de 100 anos

ppm Parte por milho

NH3 Amonaco

R143a Trifluoroetano

R125 Pentafluoroetano

R134a Tetrafluoroetano

HFC Hidrofluorcarboneto

IMP Instituto portugus de meteorologia

UC Unidade curricular

ANC Aglomerado negro de cortia

CIE Comisso internacional de iluminao

m.c.a. Metro coluna de gua

viii

ndice

1. INTRODUO ................................................................................................................................. 1

1.1. INDSTRIA DO FRIO .................................................................................................................... 2

1.1.1. Cadeia de frio.................................................................................................................... 2

1.2. CICLO FRIGORFICO ................................................................................................................... 3

1.3. EVAPORADORES .......................................................................................................................... 4

1.3.1. Mtodos de alimentao dos evaporadores .................................................................... 5

1.3.2. Mtodos de descongelao ............................................................................................... 7

1.4. CONDENSADORES........................................................................................................................ 8

1.5. COMPRESSORES .......................................................................................................................... 8

1.5.1. leo lubrificante ............................................................................................................... 9

1.6. SISTEMAS DE DOIS ESTGIOS DE PRESSO ............................................................................... 10

1.7. FLUIDOS FRIGORIGNEOS ........................................................................................................ 14

1.7.1. Amonaco ou R717 ........................................................................................................... 15

1.7.2. R404A ................................................................................................................................. 18

1.7.3. Comparao entre o R717 e o R404A ................................................................................ 19

2. CARACTERIZAO DO ENTREPOSTO .................................................................................. 20

2.1. SOLUO ADOTADA NA GENERALIDADE .................................................................................. 23

2.2. BALANO TRMICO .................................................................................................................. 26

2.2.1. Cargas trmicas atravs das paredes, teto e pavimento .............................................. 26

2.2.2. Renovaes de ar ............................................................................................................ 27

2.2.3. Carga trmica introduzida pela abertura das portas .................................................. 28

2.2.4. Carga trmica devido iluminao da cmara e ao pessoal de estiva ....................... 29

2.2.5. Cargas trmicas dependentes dos produtos armazenados .......................................... 30

2.2.6. Carga trmica devida ao calor de respirao de frutos .............................................. 31

2.2.7. Carga total ...................................................................................................................... 32

3. SALA DE MQUINAS ................................................................................................................... 34

3.1. DIMENSIONAMENTO DO EQUIPAMENTO ................................................................................... 34

3.1.1. Evaporadores .................................................................................................................. 34

3.1.2. Compressor ..................................................................................................................... 36

3.1.3. Condensador ................................................................................................................... 38

3.1.4. Bombas circuladoras ...................................................................................................... 39

3.1.5. Tubagem e equipamento associado ............................................................................... 40

3.1.6. Separadores de lquido................................................................................................... 44

3.1.7. Depsito de lquido ......................................................................................................... 47

3.2. DIAGRAMA FRIGORFICO ......................................................................................................... 50

3.3. DIAGRAMA P-H ......................................................................................................................... 51

ix

3.4. DISPOSIO DOS EQUIPAMENTOS NA SALA DE MQUINAS ...................................................... 53

3.5. ESQUEMA UNIFILAR DA SALA DE MQUINAS ........................................................................... 54

4. SEGURANA .................................................................................................................................. 55

4.1. ANLISE DE RISCO .................................................................................................................... 55

4.1.1. Amonaco ........................................................................................................................ 55

4.1.2. Fugas ............................................................................................................................... 55

4.1.3. Incndio ........................................................................................................................... 55

4.1.4. Avaria nos equipamentos ............................................................................................... 56

4.1.5. Falha eltrica .................................................................................................................. 56

4.1.6. Riscos durante a manuteno ........................................................................................ 57

4.2. EQUIPAMENTO DE SEGURANA ................................................................................................ 57

4.2.1. Caractersticas construtivas da sala de mquinas ....................................................... 57

4.2.2. Tubagem e vlvulas ........................................................................................................ 59

4.2.3. Detetores de amonaco ................................................................................................... 60

4.2.4. Ventilao ....................................................................................................................... 60

4.2.5. Equipamento de emergncia ......................................................................................... 62

4.2.6. Nvel sonoro da sala de mquinas ................................................................................. 62

4.3. PLANOS DE EMERGNCIA ......................................................................................................... 63

4.3.1. Fugas ............................................................................................................................... 63

4.3.2. Incndio ........................................................................................................................... 64

4.3.3. Avarias nos equipamentos ............................................................................................. 64

4.3.4. Cuidados especiais na manuteno ............................................................................... 65

5. ANLISE COMPARATIVA COM UMA INSTALAO A R404A ............................................ 67

5.1. SOLUO ADOTADA PARA O SISTEMA A R404A ......................................................................... 67

5.2. DIMENSIONAMENTO DO EQUIPAMENTO ................................................................................... 67

5.2.1. Evaporadores .................................................................................................................. 67

5.2.2. Compressores.................................................................................................................. 68

5.2.3. Condensadores ................................................................................................................ 69

5.2.4. Tubagens e equipamento ............................................................................................... 69

5.2.5. Depsitos de lquido ....................................................................................................... 72

5.3. DIAGRAMA FRIGORFICO ......................................................................................................... 73

5.4. DIAGRAMA P-H ......................................................................................................................... 73

5.5. COMPARAO DA INSTALAO A R717 COM UMA INSTALAO A R404A ................................. 75

5.5.1. Sistemas e equipamento ................................................................................................. 75

5.5.2. Segurana ........................................................................................................................ 76

5.5.3. Concluso ........................................................................................................................ 77

6. REFERNCIAS ............................................................................................................................... 78

7. ANEXOS........................................................................................................................................... 80

x

ndice de figuras

Figura 1 Ciclo frigorfico ideal ...................................................................................... 3

Figura 2 Sistema inundado ............................................................................................ 5

Figura 3 Diagrama p-h de um sistema com injeo intermdia .................................. 11

Figura 4 Sistema de expanso direta de 2 estgios com depsito intermdio de injeo

total ................................................................................................................................. 12

Figura 5 Sistema de expanso direta de 2 estgios com depsito intermdio de injeo

parcial ............................................................................................................................. 12

Figura 6 Sistema em cascata ........................................................................................ 13

Figura 7 Planta do piso 0 do entreposto ...................................................................... 21

Figura 8 Corte lateral do entreposto ............................................................................ 21

Figura 9 Normais climatolgicas da temperatura do ar em vora de 1971 a 2000 ..... 22

Figura 10 Sistema adotado como soluo ................................................................... 25

Figura 11 Sistema de descongelao a gs quente dos evaporadores ......................... 36

Figura 12 Dimenses do depsito de lquido (adaptado de Tecnofrio, 2012) ............. 48

Figura 13 Sistema R717 ................................................................................................ 50

Figura 14 Disposio dos equipamentos na sala de mquinas .................................... 53

Figura 15 Esquema unifilar das tubagens da sala de mquinas ................................... 54

Figura 16 Ventilao da sala de mquinas .................................................................. 61

Figura 17 Sistema com R404A exemplificativo dos componentes presentes na sala de

mquinas ......................................................................................................................... 73

Figura 18 - Diagrama P-h para o sistema inundado a amonaco .................................... 85

Figura 19 - Diagrama P-h para os sistemas de expanso direta A e B a R404A ............... 86

Figura 20 - Diagrama P-h para o sistema de expanso direta C a R404A ........................ 87

Figura 21 baco para o clculo da velocidade do R404A nas tubagens ........................ 91

Figura 22 baco para o clculo da perda de carga nas tubagens de R404A .................. 92

ndice de grficos

Grfico 1 Cargas trmicas intermdias das cmaras do entreposto............................. 32

xi

ndice de tabelas

Tabela 1 Comparao do desempenho energtico dos fluidos frigorgeno ................. 19

Tabela 2 Relao entre humidade relativa e Tm ....................................................... 23

Tabela 3 Quantidade de calor libertado pelas pessoas em funo da temperatura da

cmara ............................................................................................................................. 30

Tabela 4 Potncias previsionais das cmaras do entreposto........................................ 33

Tabela 5 Potncias necessrias por evaporador em cada cmara ................................ 34

Tabela 6 Caractersticas dos compressores ................................................................. 37

Tabela 7 Tabela de velocidades recomendadas para cada linha .................................. 40

Tabela 8 Caractersticas das linhas do sistema ............................................................ 41

Tabela 9 Dimetros finais das tubagens e respetivas velocidades corrigidas.............. 42

Tabela 10 Lista de equipamentos de acordo com o dimetro associado ..................... 43

Tabela 11 Espao mximo recomendado para suportes de tubagem de ao ............... 44

Tabela 12 Dimenses dos separadores de lquido ....................................................... 46

Tabela 13 Separadores lquido selecionados ............................................................... 47

Tabela 14 Caractersticas construtivas do depsito de lquido .................................... 48

Tabela 15 Propriedades termodinmicas dos pontos de evoluo do sistema frigorfico

........................................................................................................................................ 52

Tabela 16 Identificao das tubagens segundo as respetivas cores ............................. 59

Tabela 17 Caractersticas dos compressores da soluo a R404A ................................. 68

Tabela 18 Caractersticas das tubagens dos sistemas A e B (cmaras de congelados) 70

Tabela 19 Caractersticas das tubagens do sistema C (cmara de refrigerados) ......... 71

Tabela 20 Lista de equipamentos de acordo com o dimetro associado para a sala de

mquinas do sistema a R404A .......................................................................................... 71

Tabela 21 Propriedades termodinmicas dos pontos dos sistemas A e B ................... 74

Tabela 22 Propriedades termodinmicas dos pontos do sistema C ............................. 75

Tabela 23 - Cargas introduzidas pelas superfcies da cmara de congelados 1 ............. 81




Tabela 27 - Cargas introduzidas pelas superfcies da cmara de refrigerados ............... 83

Tabela 28 - Cargas introduzidas pelas renovaes de ar ................................................ 83

Tabela 29 - Cargas introduzidas pela abertura das portas .............................................. 83

xii

Tabela 30 - Cargas introduzidas pela iluminao da cmara ......................................... 84

Tabela 31 - Cargas introduzidas pelos trabalhadores ..................................................... 84

Tabela 32 - Carga introduzida pelos produtos ................................................................ 84

Tabela 33 - Propriedades termodinmicas do R717 ......................................................... 88

Tabela 34 - Caractersticas escolha dos separadores de lquido ..................................... 89

Tabela 35 Caractersticas dos depsitos de lquido para R404A ................................... 90

1

1. Introduo

No frio industrial, a sala das mquinas o corao do entreposto frigorfico, visto que

nesta estaro localizados compressores e, no caso estudado, bombas e separador de

lquido responsveis pelo transporte do fluido frigorigneo aos evaporadores e

condensadores, permitindo assim o efeito de refrigerao. Assim podemos afirmar que a

sala de mquinas uma parte vital do entreposto, j que se esta ficar incapacitada todo o

entreposto sofrer as consequncias. Tambm na sala das mquinas que estaro

grande parte dos mecanismos de segurana do circuito sendo assim necessrio especial

cuidado no projeto da mesma.

O amonaco (R717) tem estado na vanguarda dos avanos tecnolgicos na rea da

refrigerao, pelo que, um fluido frigorigneo muito utilizado no processamento e

preservao de alimentos. geralmente aceite como um dos fluidos frigorigneos mais

eficientes tanto a nvel termodinmico como a nvel econmico e, como fluido natural,

no provoca efeitos nocivos na camada de ozono nem contribui para o efeito de estufa

[Gooseff e Horton, 2008]. Todas estas caractersticas tornam o amonaco como uma

escolha tima para um caso de estudo.

No entanto o amonaco puro apresenta um risco para a sade visto que altamente

txico. Uma fuga de amonaco pode ter causas desastrosas para os trabalhadores do

entreposto, nos produtos armazenados e caso o amonaco lquido chegue a lenis

freticos, ou outro corpo de gua nas imediaes, pode ter consequncias catastrficas

para o ambiente. Cuidados especiais ao projetar a instalao devem ser tidos de modo a

evitar e detetar fugas.

Deste modo sero objetivos do atual trabalho prtico:

Tipificar uma sala de mquinas de uma instalao frigorfica a R717 e realizar um

levantamento das normas associadas;

Projetar a sala de mquinas de forma a garantir qualidade ambiental, incluindo

trmico, rudo e vibraes, garantir segurana contra fugas e incndio;

Elaborar uma serie de sugestes de base para um plano de emergncia e um

manual de procedimentos de acordo com os critrios de risco;

Realizar uma anlise conclusiva, comparando com uma instalao a R404A;

2

1.1. Indstria do frio

A humanidade desde os seus primrdios procurou armazenar alimentos e conceber

novos mtodos para os conservar. Este facto permitiu que o Homem se desenvolvesse e

progredisse em varias reas sem a necessidade de que se ocupasse a tempo inteiro com

caa e recolha.

Na era moderna em que vivemos torna-se imperativo garantir a conservao dos

alimentos de forma higinica e com qualidade. A indstria do frio veio satisfazer esta

necessidade, ao retirar o calor dos alimentos diminui a velocidade com que os mesmos

se degradam, permitindo o armazenamento durante grandes perodos de tempo dos mais

variados alimentos, bem como, outros produtos perecveis essenciais ao

desenvolvimento da comunidade.

As grandes empresas produtoras optam assim por conservar os alimentos em

entrepostos frigorficos, sejam estes de pequenas ou grandes dimenses podendo

albergar uma gama de produtos variada ou servir para o armazenamento de um tipo

nico de produto. Dependendo das necessidades do explorador, os entrepostos podem

compreender varias cmaras para o armazenamento dos produtos, com temperaturas e

humidade ambiente diferentes.

O frio industrial ter outras aplicaes para alm da conservao de alimentos, tal como,

a indstria qumica e de processo, igualmente importantes para a sociedade, tornando a

indstria do frio um pilar para o estilo de vida atual.

1.1.1. Cadeia de frio

Entende-se por cadeia de frio a sequncia de procedimentos, aplicados aos produtos

perecveis desde a obteno at ao consumidor ou transformao industrial, com vista a

de manter a sua temperatura em limites que impeam as reaes enzimticas (ou de

outro tipo) e o desenvolvimento bacteriano, e garantir um produto de qualidade ao

consumidor.

3

De acordo com Santos (2008), trs condies so essenciais para a obteno de um

produto de qualidade frigorificado:

Um produto so obrigatrio para garantir a qualidade, j que os processos de

congelao e refrigerao s retardaro o perecimento do produto;

A refrigerao do produto deve ser aplicada o mais cedo possvel evitando

alteraes biolgicas no produto;

Um regime de temperatura constante deve ser garantido ao longo da cadeia de

frio, desde o momento da primeira aplicao de frio at ao consumidor.

importante para a compreenso deste trabalho entender que o entreposto, aqui

considerado como caso de estudo, representar apenas um ponto desta cadeia: o

armazenamento e fornecimento dos clientes face as suas necessidades.

1.2. Ciclo frigorfico

Compressor

Vlvula de

Expanso

Evaporador

Condensador

Qin.

.

Qout.

Win

Figura 1 Ciclo frigorfico ideal

O efeito de refrigerao das cmaras obtido atravs da aplicao do ciclo frigorfico.

Na figura 1 podemos observar a base do ciclo frigorfico, onde o evaporador

4

responsvel por retirar a carga trmica ao produto e o condensador por dissipar esse

calor com o ambiente. O fluido frigorigneo, que circula dentro do sistema, absorver o

calor da cmara nos evaporadores e transportar o mesmo at ao condensador, onde esta

carga trmica ser rejeitada para o ar exterior.

O ciclo frigorfico terico, ou ciclo de Carnot, ocorre entre duas transformaes

isotrmicas e duas transformaes isentrpicas. Na prtica as transformaes no

condensador e evaporador diferenciar-se-o pouco do ciclo terico, com a exceo da

presena das perdas de carga dos equipamentos, o mesmo no se passa no compressor.

No ciclo prtico a compresso no ser reversvel dado que nunca ser possvel impedir

a troca de energia do sistema com o exterior, como por exemplo atravs das paredes dos

cilindros e leo.

A compresso real dar-se- segundo um processo politrpico em que o volume do gs e

a sua presso relacionar-se-o de acordo com a frmula PVn=const, sendo que o valor

de n variar durante a compresso entre 1 e . comum assumir a compresso como um

processo adiabtico reversvel, tendo-se PV=const, corrigindo-a com o rendimento

isentrpico.

1.3. Evaporadores

Os evaporadores so permutadores de calor que absorvem as cargas trmicas do ar da

cmara. O ar da cmara atravessa uma serpentina onde circula o fluido frigorigneo e

aceita as cargas da cmara. A conveco do ar com as serpentinas pode ser forada ou

natural, e em alguns casos, alhetas podem ser adicionadas ao evaporador para criar uma

maior rea de permuta maximizando as trocas de calor. Em alguns entrepostos de

armazenamento de produtos alimentcios os evaporadores de serpentinas com alhetas

no so os mais adequados, dado que possuem a desvantagem de a sua limpeza ser mais

difcil [Stoecker, 1998].

5

1.3.1. Mtodos de alimentao dos evaporadores

De acordo com Stoecker (1998), o mtodo de alimentao dos evaporadores com o

fluido frigorigneo caracterizar o tipo dos evaporadores. Os evaporadores podem ser

de vrios tipos sendo relevantes para este trabalho apenas os evaporadores de expanso

direta e inundados.

Na expanso direta o fluido frigorigneo comea a sua evaporao na vlvula de

expanso e continua a mesma ao longo do evaporador, absorvendo a carga trmica, de

modo a se encontrar totalmente sob a forma de vapor sobreaquecido a sada do

evaporador.

Compressor

Vlvulade

Expanso

Condensador

Evaporador

Bombas

Separadorde

Lquido

Figura 2 Sistema inundado

Nos evaporadores inundados, o fluido frigorigneo no evapora completamente nos

evaporadores, devido ao excesso de fluido nos mesmos. A figura 2 representa o sistema

inundado. O fluido que abandona os evaporadores separado nas suas duas fases num

separador de lquido, em que a fase lquida retorna ao evaporador e o vapor saturado

aspirado pelo compressor. Sistemas com excesso de lquido so normalmente utilizados

6

para casos em que necessria uma temperatura de evaporao mais baixa ou que so

utilizados mltiplos evaporadores em instalaes frigorficas e elevadas cargas trmicas.

Os sistemas inundados so sistemas de alta eficincia e de custos de operao reduzidos.

De acordo com o manual Refrigeration da ASHRAE, estes sistemas consomem menos

energia e funcionam durante menos horas. A superfcie interior das serpentinas dos

evaporadores ter uma boa rea de contacto com o fluido no estado lquido

proporcionando uma eficincia superior expanso direta.

Um dos pontos positivos deste sistema ser a presena do separador de lquido na

alimentao e retorno dos evaporadores protege o compressor de eventuais golpes de

lquido e a baixa de temperaturas do vapor na aspirao minimiza a temperatura de

descarga do compressor. Ao funcionarem em condies favorveis, os compressores

possuiro tempos de vida mais longos com manutenes menos frequentes.

Outra vantagem dos sistemas inundados que a descongelao dos evaporadores pode

ser feita atravs da utilizao de gs quente atravs de controlos simples, sem grandes

perturbaes para o sistema.

No entanto a quantidade de fluido total do sistema ser maior quando comparado com

sistemas de expanso direta, devido necessidade de um excesso de lquido nas

serpentinas dos evaporadores. Este excesso de lquido ser sinonimo de caudais

mssicos maiores, traduzindo-se em perdas de carga maiores. Os dimetros das

tubagens para este tipo de sistema tambm sero de dimenses superiores implicando

custos mais elevados na aquisio das tubagens.

Em alguns casos, a aplicao de bombas poder ser necessria para garantir o transporte

do fluido frigorigneo aos evaporadores, significando um custo acrescido com a

aquisio inicial, com consumos de energia e com a manuteno.

Outra desvantagem ser que neste tipo de sistemas o leo lubrificante tender a

acumular-se no separador de lquido, sendo necessria a sua remoo continua ou

peridica [Stoecker, 1998].

7

1.3.2. Mtodos de descongelao

Aps algum tempo de funcionamento, o vapor de gua do ar das cmaras frigorficas

acumula-se sob a forma de gelo nas serpentinas dos evaporadores, restringindo o

escoamento do ar e acrescentando uma resistncia trmica troca de calor deste com os

evaporadores [Stoecker, 1998].

Em certos casos em que o ar da cmara superior a 2C [Stoecker, 1998] a

descongelao dos evaporadores pode ser feita cortando a alimentao do fluido

frigorigneo ao evaporador, permitindo que o calor do espao envolvente provoque a

descongelao. Este processo muito lento e deve ser aplicado a casos onde possvel

que o evaporador esteja inoperacional por algum tempo.

A descongelao tambm poder ser efetuada utilizando gs quente. Este processo passa

por interromper a alimentao de fluido na fase lquida ao evaporador e restringir a

sada da serpentina do evaporador enquanto fornecido vapor a alta presso. O

evaporador, comportando-se como um condensador, rejeita calor para a camada de gelo

nas serpentinas causando a sua descongelao.

Outro mtodo de descongelao ser a pulverizao da serpentina com gua. Quando

comparado com o mtodo de descongelao a gs quente a descongelao por gua trs

as vantagens de ser pouco dispendiosa, descongelar num curto intervalo de tempo e

permite simultaneamente um efeito de limpeza da serpentina.

Uma resistncia eltrica tambm pode ser utilizada para o descongelamento, embora

seja pouco comum em evaporadores de sistemas inundados.

Seja qual for o mtodo de descongelao, os evaporadores devero estar equipados de

um coletor para a gua resultante da descongelao e uma linha de dreno para a remover

da cmara.

A descongelao dos evaporadores produzir calor que ir aumentar a tenso de vapor

da cmara frigorfica. Para evitar sobrepresses a cmara dever estar equipada com

vlvulas especializadas que permitam regularizar a presso.

8

1.4. Condensadores

Segundo Stoeker (1998), os condensadores industriais so arrefecidos a ar, arrefecidos a

gua ou evaporativos.

Os condensadores arrefecidos a ar, embora no permitam temperaturas de condensao

muito baixas, so o tipo que permite menores custos, tanto com a aquisio como com a

manuteno.

Condensadores arrefecidos a gua permitem temperaturas de condensao inferiores s

obtidas na soluo arrefecida a ar. Grande parte destes sistemas composta por um

permutador do tipo shell and tube, onde o fluido frigorigneo troca calor com a gua

que por sua vez rejeita esse calor para o exterior. Este sistema vantajoso para situaes

em que a distncia entre o compressor e o condensador grande, pelo que o permutador

pode ser localizado junto do compressor e a gua bombeada at a torre. A presena da

torre de refrigerao e permutador neste tipo de condensador, levam a necessidade de

um sistema de controlo e gesto de risco de Legionella, de forma a prevenir a sua

proliferao nestes equipamentos.

Os condensadores evaporativos so o tipo de condensador mais vulgar em instalaes

frigorficas de grandes dimenses. So compactos e oferecem temperaturas de

condensao inferiores aos outros tipos. Ao funcionar a temperaturas inferiores permite

ao sistema uma poupana de energia e d origem a temperaturas de descarga moderadas

(facto especialmente importante para sistemas a amonaco) [Stoecker, 1998].

1.5. Compressores

O vapor pode ser comprimido atravs de vrias solues, deste modo, existem vrios

tipos de compressores, com funcionamento muito diferente uns dos outros, sendo que os

mais comuns no ciclo frigorfico dos entrepostos de grandes dimenses so o tipo

alternativo e do tipo parafuso. Estes por sua vez podem ser semi-hermticos ou abertos.

O compressor de parafuso apresenta vrias vantagens face ao alternativo. um

equipamento fivel, com grandes capacidades, baixos custos de manuteno e com

menor sensibilidade a golpes de lquido [Koelet, 1992]. O seu tipo de funcionamento

9

ser mais estvel e o caudal de fluido contnuo, pelo que transmitir menos vibraes

ao meio.

Nos compressores semi-hermticos, o fluido frigorigneo atravessa o motor eltrico ao

passar no compressor. Ao englobar o veio de transmisso na carcaa eliminado o

atrito causado para garantir a estanqueidade do compressor junto do veio, como ocorre

nos compressores abertos. Nos entanto, visto que existe o contacto do fluido

frigorigneo com os enrolamentos do motor, caso estes fiquem danificados ou

queimados o circuito ficar contaminado. Em alguns compressores semi-hermticos a

sua carcaa envolve apenas o extrator deixando o rotor fora do contacto com o fluido

frigorigneo e eliminando este inconveniente [Koelet, 1992].

A manuteno dos compressores abertos ser mais fcil do que a manuteno no caso

dos semi-hermticos, e o facto do motor eltrico no estar ligado pelo veio do rotor em

conjunto com o compressor permite um arrefecimento mais eficiente do mesmo. Nos

compressores abertos os gases de aspirao no sofrem o sobreaquecimento adicional

provocado pelo arrefecimento do motor. Visto no introduzirem esta carga adicional no

sistema melhoram a eficincia do sistema e permitem uma temperatura mais baixa na

descarga, tornando-se adequados a fludos como o amonaco que compromete a sua

estabilidade com o leo lubrificante a altas temperaturas.

1.5.1. leo lubrificante

Segundo Stoeker (1998), embora existam compressores que no necessitam de leo

lubrificante, o preo destes excede muito o preo de um compressor lubrificado, por

esta razo praticamente todos os sistemas de entrepostos frigorficos industriais

funcionam com compressores lubrificados a leo.

A necessidade de leo restringe-se apenas ao compressor para lubrificar os elementos

mveis, arrastar impurezas das superfcies do compressor e funcionar como selo de

certas folgas. Os outros componentes do sistema frigorfico no necessitaram da

presena de leo nos mesmos, sendo a presena do mesmo nestes muitas vezes

prejudicial para o funcionamento do sistema funcionando como um isolamento e

impedindo as trocas de calor.

10

Para um funcionamento correto do sistema tanto o leo como o fluido frigorigneo

devem estar livres de impurezas. A presena de gua numa instalao pode causar com

que o leo degenere e perca as suas propriedades lubrificantes, ou provocar o

aparecimento de cidos. As partculas metlicas resultantes do efeito da corroso dos

cidos nos equipamentos, podero depositar-se em pontos crticos como partes mveis

do compressor, resultando em tolerncias de funcionamento progressivamente mais

apertadas e o desgaste dos mesmos componentes. A presena de gua na mistura de

leo e fluido frigorigneo poder tambm causar outros efeitos negativos no sistema,

nomeadamente bloqueios ao nvel das vlvulas de expanso e dos filtros, causados pela

congelao da mesma devido as baixas temperaturas [Koelet, 1992].

Grandes quantidades de fluido frigorigneo no leo afetaro as suas propriedades

lubrificantes, diminuindo a sua viscosidade. A solubilidade de um fluido frigorigneo

aumenta com a presso e decresce com a temperatura [Stoecker, 1998]. O leo utilizado

no compressor depender assim do fluido frigorigneo sendo a escolha baseada na

solubilidade entre ambos.

Por estes motivos um separador de leo estar localizado na descarga do compressor. O

separador de leo poder ser simples ou complexo, dependendo da solubilidade entre

leo e fluido frigorigneo.

A manuteno do leo ser de grande relevncia j que a anlise do mesmo poder

revelar a existncia de impurezas no sistema como ar, gua, partculas metlicas, lamas

e outros contaminantes, que funcionaro como aviso de possveis avarias.

1.6. Sistemas de dois estgios de presso

A partir de uma certa razo entre a presso de condensao e a presso de evaporao,

normalmente 8 [Koelet, 1992], o processo isentrpico que ocorre no compressor

sobreaquece o fluido a temperaturas demasiado elevadas na descarga do compressor,

sendo necessrio retirar demasiada energia no condensador, baixando o rendimento do

sistema para valores demasiado pequenos.

Esta situao pode ser evitada dividindo a compresso em dois estgios, normalmente

repartidos por dois compressores ou num nico compressor projetado para produzir os

11

diferentes estgios de compresso em cilindros diferentes. Para que esta soluo seja

vivel necessrio arrefecer os gases de descarga do estgio de baixa presso. Por

razes de segurana o vapor no deve ser arrefecido totalmente at saturao [Koelet,

1992].

Figura 3 Diagrama p-h de um sistema com injeo intermdia

Um mtodo simples de criar este arrefecimento dos gases injetar entre os dois estgios

de compresso uma poro de lquido subarrefecido, com o auxlio de uma vlvula de

expanso termosttica. Como possvel observar na figura 3, o mesmo regime de

funcionamento obtido com dois estgios de presso com uma temperatura de descarga

mais baixa.

Outra soluo ser introduzir um depsito intermdio entre dos dois estgios. A

alimentao deste depsito com lquido subarrefecido, proveniente do condensador, ser

regulada atravs de uma vlvula de expanso de flutuador [Koelet, 1992]. Esta vlvula

ser responsvel pelo arrefecimento dos gases de descarga dos compressores da baixa

presso e pelo subarrefecimento do lquido de alimentao aos evaporadores.

A expanso do lquido no depsito intermdio poder ser apenas parcial sendo que o

subarrefecimento do lquido que alimenta os evaporadores ocorrer dentro de uma

serpentina que atravessa o depsito. Este sistema prefervel em situaes em que a

distncia entre o depsito de lquido e os evaporadores elevada e a utilizao de

bombas no possvel.

12

Compressorde

Alta Presso

Vlvulade

Expanso

Condensador

Compressorde

Baixa Presso

Depsitointermdio

Evaporador

Vlvulade

Equilbrio

1

2

3

4

5

6

8

7

Figura 4 Sistema de expanso direta de 2 estgios com depsito intermdio de injeo total

Compressorde

Alta PressoVlvulade

Expanso

Condensador

Compressorde

Baixa Presso

Depsitointermdio

Evaporador

Vlvulade

Expanso

1

2

3

4

5

7

8

6

Figura 5 Sistema de expanso direta de 2 estgios com depsito intermdio de injeo parcial

Analisando as figuras 4 e 5 possvel observar as diferenas entre sistemas com

depsito intermdio com injeo total ou parcial, tal como, as diferenas anteriormente

13

enunciadas entre um sistema com apenas um estgio ou 2 estgios. Em ambos os casos

importante compreender que o dbito do compressor no estgio de alta presso ter de

incluir os gases provenientes dos evaporadores, comprimidos no compressor de baixa

presso, e o volume de fluido expandido para arrefecer os mesmos.

Compressorde

Alta presso

Vlvulade

Expanso

Condensador

Compressorde

Baixa pressoEvaporador

Vlvulade

Expanso

Permutadorde Calor

Figura 6 Sistema em cascata

Os sistemas em cascata so mais uma soluo para o sobreaquecimento do fluido. Esta

soluo utiliza dois circuitos diferentes com dois refrigerantes separados. Estes sistemas

ampliam o poder refrigerante de um circuito, com uma grande variao entre a

temperatura de evaporao e condensao [Bahrami, 2000]. Como se pode observar na

figura 6 o estgio de baixa-presso transmite o calor absorvido nos evaporadores ao

permutador que por sua vez transfere-o ao estgio de alta-presso. Assim o permutador

de calor funcionar como um evaporador para o estgio de alta-presso e como

condensador para o estgio de baixa-presso.

14

1.7. Fluidos frigorigneos

Os refrigerantes tm um papel crucial no ciclo frigorfico, j que as suas caractersticas

influenciam direta e indiretamente, o funcionamento e todos os equipamentos da

instalao. Estes absorvem e rejeitam calor atravs dos processos de evaporao e

condensao respetivamente.

Originalmente, os fluidos utilizados no ciclo frigorfico eram a gua e o ter, a estes

seguiram-se o amonaco, o dixido de enxofre, o dixido de carbono e alguns

hidrocarbonetos, que apresentavam melhores propriedades termodinmicas [Koelet,

1992]. O dixido de enxofre entrou em desuso devido a sua alta toxicidade e odor

pungente e, com a descoberta dos CFC e HCFC, graas a sua baixa inflamabilidade,

baixa toxicidade e boas propriedades termodinmicas, estes rapidamente substituram os

anteriores fluidos refrigerantes. Os CFC e HCFC, no entanto, reagem com os raios

ultravioleta criando radicais que devastam a camada de ozono.

Como resposta ao constante aumento do buraco de ozono, a unio europeia, os estados

unidos e outros 23 estados assinaram o protocolo de Montreal, com vista a acabar com a

produo e utilizao de CFC como fluido frigorigneo. Com o abandono da utilizao

dos CFC e HCFC, a procura por de fluidos frigorigneos levou os projetistas para

solues antigas como o amonaco e o CO2, cuja sua utilizao tem vindo a crescer cada

vez mais nos ltimos anos. As solues atuais passam tambm pela utilizao de

misturas de fluidos que combinados possuem um impacte menor no meio ambiente.

A escolha do fluido deve ser feita de forma a se adaptar as necessidades do projeto,

envolvendo um compromisso ao optar entre as propriedades termofsicas mais

desejveis em detrimento de outras. No entanto o fluido frigorigneo deve respeitar

outros parmetros que no se relacionam diretamente com a sua capacidade de transferir

calor. Koelet sugere que um bom fluido frigorgeno se caracteriza por:

Um baixo ODP e GWP, ou seja, um efeito ambiental nulo ou pouco relevante;

Calor latente do fluido elevado, de forma a diminuir a quantidade de lquido

circulante no sistema;

Um COP elevado;

15

Uma boa condutividade trmica, tanto no estado lquido como o de vapor, a fim

de obter superfcies menores nas serpentinas dos evaporadores e dos

condensadores;

Barato e de fcil aquisio, tornando as fugas e operaes renovao do fluido

menos dispendiosas;

Dever possuir um coeficiente adiabtico baixo de modo permitir regimes de

presses maiores para variaes de volume menores;

No dever ter odor nem ser txico, para que no eventual caso de uma fuga no

contaminar os produtos armazenados, nem apresentar um risco para a segurana

dos trabalhadores;

No dever ser corrosivo ou atacar metais ou leo, de modo a dar ao projetista

um leque mais variado de materiais para utilizar;

Uma presso superior atmosfrica para temperaturas de evaporao baixas, de

modo a prevenir um diferencial de presses que permita a entrada de ar no

sistema.

1.7.1. Amonaco ou R717

O amonaco um fluido incolor e encontra-se no estado gasoso presso e temperatura

ambiente. O NH3 ocorre com frequncia no meio ambiente, pelo que pode ser

decomposto facilmente, atravs de fenmenos naturais, em molculas de hidrognio e

nitrognio inofensivas natureza. Este facto constata-se analisando seu ODP que ser

zero e o seu GWP100 ser inferior a um [ASHRAE, 2006], provando assim ser um

refrigerante benigno do ponto de vista ambiental j que no contribui para o

deterioramento da camada de ozono nem para o efeito de estufa. Estes motivos levam a

que o R717 seja caracterizado como um fluido frigorigneo natural.

O amonaco apresenta boas propriedades de permuta de calor, superiores a maioria dos

fluidos frigorigneos e um preo de aquisio relativamente baixo.

Fugas de amonaco, embora no causem um perigo para o meio ambiente, constituem

um perigo para todos os trabalhadores do entreposto que sejam expostos a este. O R717

altamente txico e provoca irritaes ao nvel dos olhos e da mucosa. De acordo com

Koelet (1992), concentraes do nvel das 1700 ppm constituem um perigo mortal a

16

partir de 30 minutos de exposio, sendo altamente perigoso em concentraes a partir

das 3500 ppm. O amonaco no seu estado gasoso mais leve que o ar, deste modo, na

eventualidade de uma fuga a sua extrao, deve ser localizada nas zonas mais altas das

cmaras.

Durante o ciclo frigorfico o amonaco passar pela fase lquida, sendo este um fluido

altamente higroscpico apresenta um risco para o meio ambiente caso se escape pelo

cho da cmara e encontre um rio ou lenol fretico, contaminando-o e causando um

desastre ambiental.

O seu odor pungente torna as fugas de amonaco fceis de detetar e concentraes a

partir das 5 ppm podem ser detetadas pelo olfato humano [Koelet, 1992]. Embora

vantajoso na deteo de fugas, o odor do amonaco causa com que o contacto com os

produtos provoque a contaminao e a perda dos mesmos. A localizao de fugas de

amonaco pode ser detetada com o auxlio de papel indicador de Ph, que mudar a sua

cor na presena de uma base. Outra soluo possvel passar por aproximar uma soluo

de cido hidroclrico dos equipamentos, este reagir com a presena de amonaco

formando fumo branco de cloreto de amnio [ASHRAE, 2009].

No que toca no perigo de incndio, o amonaco na atmosfera livre s se inflama caso

atinja o seu ponto de ebulio e esteja exposto a uma fasca forte. No entanto em

concentraes com ar de 16 a 27% torna-se uma mistura algo explosiva, provido que

seja exposto a uma fonte de calor de tal modo a que atinja a sua temperatura de ebulio

[Koelet, 1996]. A temperatura de 458C, o amonaco decompe-se nos seus

constituintes, em que um dos quais, o hidrognio, altamente inflamvel. importante

compreender que embora o amonaco incendeie com alguma dificuldade o leo

lubrificante ser inflamvel e a mistura deste com o amonaco poder tornar mais

propicia a ocorrncia de um incndio.

A norma NF EN 378-1:2000 coloca o R717 no grupo de segurana B2, confirmando as

caractersticas anteriormente admitidas de alta toxicidade e baixa inflamabilidade.

Segundo Stoecker (1996), o leo mais utilizado em aplicaes de amonaco o leo

mineral de base naftnica, no entanto em determinadas utilizaes poder ser necessrio

a aplicao de outro tipo de leo. De um modo geral, a solubilidade do NH3 to baixa

no leo que nem o ponto de ebulio do amonaco nem a viscosidade do leo so

17

afetadas. No entanto, a temperaturas superiores a 150C a estabilidade do R717 com o

leo fica comprometida [Rapin, 1997], o que influenciar a escolha do tipo de sistema,

j que se dever garantir que a temperatura de descarga do fluido no ultrapasse este

valor. Mesmo no atingindo este limite de temperatura o leo dos sistemas de amonaco

no deve ser filtrado e reutilizado, dado que ao longo do seu funcionamento o leo

perder os seus aditivos e no proporcionar o desempenho de um leo novo [Stoecker,

1992].

Em sistemas com evaporadores de expanso direta de amonaco, surgem problemas ao

nvel da distribuio do refrigerante e controlo, a partir de temperaturas de evaporao

abaixo dos -18C [ASHRAE, 2006]. Deste modo so mais comuns os sistemas de

amonaco com evaporadores inundados.

O amonaco reage quimicamente com o cobre pelo que as tubagens, depsitos e

separador devem ser construdos em ao, bem como as serpentinas dos evaporadores e

condensador. O compressor tambm dever ser do tipo aberto, de modo a evitar

qualquer contacto com os enrolamentos de cobre do motor eltrico.

O facto da utilizao de ao em detrimento de cobre acrescentar fiabilidade ao sistema

de amonaco como fluido frigorigneo, dado que o ao mais resistente aos impactos.

As unies das tubagens sero soldadas e roscadas, que proporcionam uma

estanqueidade superior brasagem e as unies das tubagens de cobre.

Outra grande vantagem da utilizao de amonaco ser o facto da normalizao das

tubagens e recetculos, bem como a construo de compressores, bombas, evaporadores

e condensadores, serem muito mais rigorosas devido ao perigo de uma fuga. Este fator

tambm assegura o cumprimento das normas por parte dos projetistas e operrios, que

estaro cientes do perigo acrescido de uma fuga de amonaco.

A presena de gua no R717 no representa um inconveniente to grande como para

outros fluidos, no entanto a partir de concentraes de superiores a 400 ppm possvel

o aparecimento de problemas no sistema [Koelet, 1992].

18

1.7.2. R404A

O R404A uma mistura gasosa, incolor e inodora presso e temperatura ambiente e

composto por 55% R143a, 44% R125 e 4 % R134a, todos do grupo HFC. No estado gasoso

mais pesado que o ar, pelo que pode se acumular em espaos confinados,

especialmente quando estes so localizados ao nvel ou abaixo do solo.

Apresenta um ODP de zero no contribuindo para o aumento do buraco de ozono. O seu

GWP100 rondar os 3900 [ASHRAE, 2006], um valor algo elevado mas aceitvel

quando comparado com os dados dos CFC.

O grupo de segurana do R404A o A1 [ASHRAE, 2006], ou seja, no propaga a chama

e apresenta uma baixa toxicidade. Embora no sendo um gs txico, a exposio

prolongada pode causar tonturas, confuso, dores de cabea, descoordenao e perda de

conscincia. Embora no sirva de combustvel, a exposio a uma chama pode criar

fumos txicos e corrosivos. tambm importante perceber que na eventualidade de

uma fuga, tanto altas como as baixas temperaturas do sistema, podem provocar leses

graves ao nvel da pele e dos olhos.

uma mistura quase azeotrpica pelo que, presso constante, possuir uma diferena

entre a temperatura de vapor saturado e a temperatura de lquido saturado da ordem dos

0,9 C, dependendo do fabricante. O facto de no ser uma mistura azeotrpica implicar

que as presses parciais dos fluidos sero diferentes e na eventualidade de uma fuga as

concentraes do fluido deixaro de ser as mesmas e tal como as suas propriedades

trmicas. Se a fuga atingir grandes dimenses ser necessrio substituir o fluido na sua

totalidade, visto que, a reposio do fluido perdido no restituir as concentraes

originais da mistura.

Os fabricantes de equipamento sugerem o poliol ster como leo lubrificante mais

indicado para a utilizao com o R404A devido a boa miscibilidade entre estes e boas

caractersticas higroscpicas. Outras bases de leo lubrificante podem ser utilizadas em

sistemas de R404A no entanto este no miscvel em leos minerais.

19

1.7.3. Comparao entre o R717 e o R404A

Comparativamente com o amonaco, o R404A um fluido frigorigneo mais caro e

prejudicial para o ambiente. No entanto os equipamentos de um sistema a amonaco,

embora mais fiveis e com melhor eficincia, sero mais caros que para um sistema a

R404A. Outra vantagem em relao ao NH3 o facto de o R404A no ser txico.

Fluido frigorigeneo R404A R717

Presso no evaporador [MPa] 0,365 0,235

Presso no condensador [MPa] 1,42 1,62

Rcio de compresso 3,89 4,94

Efeito refrigerante til [kJ/kg] 114,15 1103,10

Caudal [g/s] 8,75 0,90

Caudal de lquido [l/s] 0,0086 0,0015

Volume especifico dos gses de suco [m3/kg] 0,0537 0,5117

Vazo do compressor [l/s] 0,470 0,463

Potncia consumida [kW] 0,237 0,210

COP 4,21 4,76

Temperatura de descarga do compressor [C] 309 372

Tabela 1 Comparao do desempenho energtico dos fluidos frigorgenos (adaptado de ASHRAE Fundamentals, 2009)

A tabela 1, retirada do manual ASHRAE Fundamentals (2009), foi elaborada a partir de

valores tericos calculados num regime de funcionamento de -15C/30C, para uma

tonelada de refrigerao. Analisando os valores apresentados na tabela, percetvel que

o consumo energtico mais elevado para o caso do R404A resultando num COP

superior para o sistema de amonaco. O caudal do compressor tambm maior para o

caso do R404A, o que se traduzir em dimetros da tubagem de maiores dimenses.

No entanto esta tabela compara sistemas iguais para ambos os fluidos, o que na prtica

no ir acontecer, seja pelas caractersticas do fluido ou pelas necessidades do

entreposto.

20

2. Caracterizao do entreposto

O dimensionamento de uma sala de mquinas s possvel para um entreposto com

caractersticas predefinidas. O nmero de cmaras frigorficas e as suas dimenses, as

temperaturas a que o produto ser armazenado e a localizao do entreposto so

informaes indispensveis para a escolha dos componentes da sala de mquinas e o

clculo dos mesmos.

Neste trabalho optou-se por basear o estudo numa instalao existente de modo a

adicionar uma componente prtica ao estudo. O caso de estudo escolhido foi o

entreposto da Gelalentejo na zona de Montemor-o-Novo. Este entreposto armazenar

produtos congelados variados tal como carne, pescado, massas congeladas (para

panificao e pastelaria) e gelados, tambm conservar alguns produtos no congelados

nomeadamente mas.

O entreposto da Gelalentejo constitudo por dois pisos. Tal como possvel observar

na figura 7, o 1 piso constitudo por quatro cmaras para o armazenamento de

congelados, alinhadas lado a lado e com uma capacidade unitria de 7500 m3. Este

compreende tambm uma rea de receo/expedio, a sala de mquinas e os gabinetes

de gesto. Encontra-se no piso inferior uma cmara de refrigerados com uma

capacidade de 6400 m3. As dimenses das cmaras sero as apresentadas nas figuras 7 e

8.

Devido ao facto de conservarem vrios tipos de produtos, a densidade de armazenagem

das cmaras de congelados ir variar dependendo das quantidades de cada produto na

cmara. Dado que no ser possvel prever as quantidades de cada produto e como estes

possuiro densidades de armazenamento muito diferentes, necessrio estabelecer um

critrio de escolha para determinar uma densidade mdia.

Admitiu-se uma densidade de armazenagem da ordem os 350 kg/m3 como valor mdio

entre as densidades dos produtos nas cmaras de congelados, assim as cmaras de

congelados tero uma capacidade total de 2600 Ton. A cmara de refrigerados ser

projetada para albergar mas, sendo a densidade de armazenamento das mesmas 270

kg/m3

[Santos, 2008], resultando numa capacidade de 1700 Ton.

21

15810,00

20

00

0,0

0

Cmara de Congelados 1

T=-25 C

Entrada T=10 C

GabinetesDe

Gesto

Sala de Mquinas

25


T=-25 C


T=-25 C


T=-25 C

25000,00

30

00

0,0

0

25000,00

30

00

0,0

0

25000,00

30

00

0,0

0

25000,00

30

00

0,0

0

25 25 25

93043,16

20

00

0,0

0

19850,00

20

00

0,0

0

30

\

40

Figura 7 Planta do piso 0 do entreposto

40000mm

40

00

mm

30000mm

10

00

0m

m

20000mm

10

00

0m

m

41

0

30 20

40

Cmara de RefrigeradosT= 0C

Cmara de CongeladosEntrada

T= 10C

Figura 8 Corte lateral do entreposto

Montemor-o-Novo situa-se a aproximadamente a 30 km de vora, pelo que, poderemos

considerar as condies climatolgicas sensivelmente iguais. De acordo com a figura 9,

retirada do atlas climatolgico Ibrico disponibilizado pelo Instituto de Meteorologia

Portugus, vora apresenta valores de temperatura mdia mximas rondando os 30C

durante os meses de Junho, Julho e Agosto. No entanto entre os anos de 1971 e 2000, a

temperatura mxima absoluta de vora atingiu os 42C. Esta seria a escolha mais segura

como temperatura de projeto, no entanto deve ter-se em conta que este valor mximo

no se repetir todos os anos e o sistema ficaria sobredimensionado na maior parte das

situaes, o que se traduzir em maiores custos de funcionamento da instalao. Deste

22

modo, escolheu-se para a temperatura exterior de projeto 35C abrangendo as

temperaturas mximas ao longo do ano sem sobredimensionar o sistema. Sem dados

disponveis, admite-se que a temperatura do solo no ultrapasse os 20C.

Figura 9 Normais climatolgicas da temperatura do ar em vora de 1971 a 2000 (I.M.P., 2000)

As temperaturas das cmaras de congelados e refrigerados sero -25C e 0/+4C,

respetivamente. Os produtos armazenados nas cmaras de congelados sero

descarregados, e carregados em camies na rea de receo/expedio do entreposto

sendo esta climatizada para evitar a descongelao dos produtos. Assumiu-se que a sua

temperatura mdia rondar os 10C. A sala de mquinas ser ventilada por meio de

grelhas diretamente do exterior e embora existam ganhos de temperatura provenientes

dos compressores, bombas e respetivos motores, considerou-se a temperatura de projeto

da sala de mquinas 30C, de modo a ter em conta trocas de calor com a cmara

adjacente e a entrada. As tubagens, o depsito e separadores de lquido embora isolados

tambm podero contribuir para a diminuio da temperatura da sala.

No que toca humidade relativa, no caso das cmaras de refrigerao de mas esta

ronda os 90 a 95% [ASHRAE, 2006]. No caso da cmara de congelados vrios tipos de

produtos coexistiro nas mesmas salas contudo, aps uma anlise das tabelas de

requisitos de armazenamento de alimentos referidos, disponvel no manual ASHRAE

Handbook Refrigeration, observou-se que a humidade relativa recomendada para a

conservao de congelados rondava os 90 a 95%.

23

2.1. Soluo adotada na generalidade

Este estudo baseia-se num sistema a amonaco. Devido s temperaturas baixas das

cmaras do entreposto, optou-se por um sistema inundado j que os evaporadores de

expanso direta a R717 tm uma eficincia muito baixa. Neste sistema, estar localizado

na sala de mquinas um separador de lquido, munido de bombas, para alimentar os

evaporadores e permitir que estes operem com lquido no interior das serpentinas

tornando mais eficiente a transferncia de calor.

Para determinar o regime de funcionamento do sistema necessrio calcular as

temperaturas de condensao e evaporao do mesmo. De acordo com Guerra (2010), a

diferena entre a temperatura do ar da cmara e a temperatura de evaporao dever ser

calculada tendo em ateno a humidade relativa da cmara frigorfica segundo os

valores da tabela 2.

[%] 90 85 80 75 70

Tm 4,5 6 7 8 9

Tabela 2 Relao entre humidade relativa e Tm (adaptado de Guerra, 2010)

Dado que a humidade relativa ser igual para ambos os casos (90%) arredondou-se a

diferena entre a temperatura das cmaras e a temperatura de evaporao de 4,5C para

5C, de modo a simplificar os clculos.

A temperatura mais baixa da cmara de refrigerados dever manter-se nos 0C, teremos

assim uma temperatura de evaporao de -5C. No caso dos congelados teremos uma

temperatura de evaporao de -30C, dado que, a temperatura do ar da mesma deve

preservar-se nos -25C.

No que toca ao condensador, este ser do tipo evaporativo e estar localizado na

cobertura da sala de mquinas. Segundo Guerra (2010), a temperatura de condensao

deste tipo de condensador ser a soma da temperatura de bolbo hmido do ar a entrada

do condensador com uma diferena de temperaturas de 15C. Assumindo uma

24

temperatura de bolbo hmido exterior de projeto de 25C, a temperatura de condensao

ser 40C.

Calculadas as temperaturas de evaporao e condensao, as presses correspondentes

podem ser facilmente obtidas da tabela 33 em anexo. A primeira observao que

podemos constatar que a razo entre as presses de condensao e evaporao das

cmaras de congelados elevada (aproximadamente 13) e aceitvel (aprox. 4) para a

cmara de refrigerados. Um sistema de um nico estgio embora fosse aplicvel para o

regime de temperaturas da cmara de refrigerados, para as cmaras de congelados teria

um rendimento muito baixo.

De forma a solucionar este problema e agrupar os dois sistemas numa nica soluo,

optou-se por um sistema de compresso dupla com a particularidade de o depsito

intermdio funcionar como separador de lquido para o circuito dos evaporadores da

cmara de refrigerados, para alm de arrefecer o vapor sobreaquecido proveniente da

baixa presso.

Segundo Koelet (1992), um sistema de dois estgios com depsito intermdio de

injeo parcial a presso intermdia deve ser calculada segundo a equao 1.

( )

A presso intermedia calculada seria de 0,430 MPa, isto implicaria que o amonaco

estivesse aproximadamente temperatura de 0C no depsito intermdio mas para o

sistema idealizado necessrio que a alimentao de NH3 aos evaporadores da cmara

de refrigerados seja feita a temperatura de -5C. Deste modo a injeo dever ser total

no depsito intermdio.

A compresso em ambos os estgios ser efetuada por dois compressores montados em

paralelo, a fim de dividir a potncia do equipamento e permitir uma redundncia em

caso de avaria ou manuteno. Os compressores estaro localizados na sala de

mquinas, tal como o depsito de lquido.

A figura 10 uma representao simples do circuito e tem como finalidade ilustrar

todos os componentes referidos e o permitir uma melhor compreenso da soluo.

25

Compressoresde

Alta presso

Evaporadoresda cmara

de refrigerados

Vlvulade

Expanso

Separadorde

Lquido

CondensadorEvaporativo

Depsitode

Lquido

Compressoresde

Baixa presso

Evaporadoresdas cmaras

de congelados

Bombas

Figura 10 Sistema adotado como soluo

26

2.2. Balano trmico

Calcular a carga trmica das cmaras crucial para o dimensionamento do

equipamento, nomeadamente os evaporadores, compressores e condensador. O restante

equipamento ser condicionado por estes.

Segundo o lecionado na U.C. de Refrigerao do mestrado de engenharia mecnica do

ISEL, as cargas trmicas de cada cmara frigorfica dividem-se em duas categorias: as

cargas externas e internas.

Entende-se por cargas externas os ganhos de calor que ocorrem entre o ar da cmara e o

exterior atravs das superfcies da cmara, da abertura das portas ou com a entrada de ar

novo, assumindo que a temperatura exterior superior interior.

O calor libertado pelos produtos que entram a uma temperatura superior da cmara, a

iluminao, os trabalhadores, empilhadores, ventiladores dos evaporadores e outros

equipamentos, faro parte das cargas internas das cmaras. No caso da cmara de

refrigerados ter-se- uma carga adicional derivada do calor da respirao dos frutos.

2.2.1. Cargas trmicas atravs das paredes, teto e pavimento

No clculo das cargas trmicas necessrio calcular o isolante das paredes, portas, teto

e pavimentos. A espessura do isolamento pode ser calculada aplicando a lei de Fourier

para o caso mais desfavorvel do entreposto, nomeadamente uma parede em contacto

direto com o exterior, em que a diferena de temperaturas ser maior.

( )

O fluxo trmico no dever exceder 8 W/m2 para locais refrigerados e 10 W/m

2 em

cmaras de congelados [Santos, 2008].

Poliuretano de condutividade trmica 0,025 W/m.C [Santos, 2011] foi admitido como

o material isolante das portas, tetos e paredes. Como isolante dos pavimentos, foi

escolhido o A.N.C., assumindo um k de 0,040 W/m.C [Guerra, 2010].

27

As cargas trmicas atravs de cada parede, teto e pavimento so calculadas aplicando a

frmula:

( )

O coeficiente global de transferncia de calor no mais que o inverso da resistncia

trmica do mesmo material. A resistncia trmica pode ser calculada atravs da equao

4.

( )

Coeficiente global de transferncia de calor ser assim:

( )

Admitiu-se os valores de 15 e 30 W/m [Guerra, 2010] para a resistncia trmica de

conveco na superfcie interna e resistncia trmica de conveco na superfcie

externa, respetivamente.

A parcela

da equao 5 refere s varias camadas das paredes, portas, teto e

pavimento. Atualmente as cmaras frigorficas so em geral bem isoladas termicamente,

sendo apenas necessrio considerar no clculo a resistncia trmica do material isolante

constituinte do painel isotrmico [Guerra, 2010].

2.2.2. Renovaes de ar

A substituio parcial do ar das cmaras de refrigerados, quando armazenados frutos,

introduz novas cargas no sistema, j que o ar novo exterior tem de ser arrefecido at a

temperatura interior. O nmero de renovaes dirias para cmaras com uma

movimentao pouco intensa pode ser estimado pela equao 6.

28

( )

O caudal volumtrico dirio ento ser:

( )

O caudal mssico de ar exterior que entra na cmara ser dado pela frmula:

( )

Podemos assim calcular a carga trmica introduzida pelas renovaes atravs de:

( )

Sendo h a diferena entre as entalpias do ar exterior e interior.

2.2.3. Carga trmica introduzida pela abertura das portas

A abertura das portas causa uma troca direta de calor entre o ar da cmara e o ar

exterior, logo necessrio contabilizar esta carga adicional ao funcionamento do

entreposto. As portas admitidas para as cmaras tero 3 m de altura por 2,5 m de largura

e so munidas de lamelas.

O clculo inicia-se determinando o tempo de abertura das portas para uma estimativa do

fluxo dirio mximo de produto que entra ou sai da cmara:

( )

29

Assume-se que em ambos os casos as portas sero automticas e o transporte do

produto ser feito em paletes carregadas por um empilhador. Assim a durao mdia da

abertura das portas em minutos para permitir a passagem de uma tonelada de produto

ser 6 min/Ton [Guerra, 2010]. O fluxo dirio de produto vria ao longo do ano, assim

assumiu-se um valor mdio de 5% da capacidade total de cada cmara.

Carga trmica introduzida pela abertura das portas calculada pela frmula:

( )

Foi escolhido o coeficiente minorante Z de 0,25 j que se trata se de uma porta com

lamelas [Guerra, 2010]. W e H correspondero ao comprimento e altura da porta

respetivamente. A parcela B calculada atravs da equao 12.

( )(

) ( )

2.2.4. Carga trmica devido iluminao da cmara e ao pessoal de estiva

O CIE aconselha uma iluminao em cmaras frigorficas de 100 lux e pode se

considerar uma carga trmica de 6 W/m2

[Guerra, 2010]. Deste modo a carga

introduzida pela iluminao variar com a rea da cmara segundo a equao 13.

( )

Os trabalhadores que estaro dentro das cmaras durante a entrada e sada de produto

libertaro calor. Tal como pode ser observado na tabela 3, o calor libertado pelos

mesmos depender da temperatura da cmara.

30

Tabela 3 Quantidade de calor libertado pelas pessoas em funo da temperatura da cmara (retirado de Guerra, 2010)

As cargas trmicas introduzidas devido aos trabalhadores tambm dependero do

nmero de trabalhadores e do tempo de permanecia na cmara, tal como evidenciado na

frmula sero:

( )

2.2.5. Cargas trmicas dependentes dos produtos armazenados

Os produtos, ao entrarem nas cmaras, encontram-se a uma temperatura superior

temperatura da cmara frigorfica, o que significa que iro libertar uma determinada

quantidade de calor at que a sua temperatura fique em equilbrio com a temperatura da

cmara.

No caso do produto conservado na cmara de refrigerados, presume-se que o mesmo

chegar as mesmas temperatura de 10C, enquanto que o produto a ser armazenado

nas cmaras de congelados chegar temperatura de -5C.

Deste modo o calor libertado pelos produtos refrigerados, de modo a igualar a sua

temperatura da cmara ser:

( )

O calor especfico acima da temperatura de congelao ser da ordem dos 3,81 kJ/kg.C

para as mas [ASHRAE, 2006].

31

O calor libertado pelos produtos congelados, ser:

( )

O calor especfico abaixo da temperatura de congelao para este caso 2,20 kJ/kg.C

[ASHRAE, 2006].

2.2.6. Carga trmica devida ao calor de respirao de frutos

A cmara de refrigerados ser projetada para o armazenamento de mas, assim

necessrio ter em conta a carga introduzida pela respirao dos mesmos.

( )

Considerou-se um calor de respirao para as mas de 0,016 W/kg [ASHRAE, 2006].

Os valores das cargas trmicas da respirao dos frutos e restantes casos, foram

calculados e so apresentados em anexo nas tabelas 23 a 32.

32

2.2.7. Carga total

Somando as cargas anteriormente consideradas para cada cmara obtemos uma carga

intermdia das cmaras do entreposto.

Grfico 1 Cargas trmicas intermdias das cmaras do entreposto

No grfico 1 apresenta-se uma comparao entre as cargas trmicas intermdias de cada

cmara. As potncias das cmaras de congelados diferem apenas de alguns quilowatts

entre si, mesmo assim podemos observar que as cmaras que se localizam por cima da

cmara de refrigerados sofrem perdas menores, tal como as cmaras ao centro, devido

ao facto de terem menos superfcies em contato com o ar ambiente que estar a uma

temperatura mais elevada.

De notar que tambm que o valor da cargas intermdias da cmara de refrigerados

aproxima-se bastante dos valores das cmaras de congelados embora estas tenham

temperaturas muito inferiores e um volume de armazenamento maior. Isto prende-se

com o facto da presena do calor libertado pela respirao dos frutos na cmara de

refrigerados que acrescenta uma parcela considervel carga trmica da cmara.

Contudo tambm necessrio considerar o calor introduzido pelos motores dos

empilhadores e ventiladores dos evaporadores. Assim a potncia previsional ser obtida

a partir da carga intermdia de cada cmara provida de um coeficiente de segurana de

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

Cmara deCongelados 1




Cmara deRefrigerados

Carga intermdia

Produtos Respirao Portas

Paredes, teto e pavimento Iluminao e pessoal Renovaes

33

20% [Guerra, 2010]. A tabela 4 apresenta as potncias previsionais de cada cmara para

o caso de estudo.

Cmara Potncias

previsionais [kW]

Congelados 1 116,0

Congelados 2 114,4

Congelados 3 117,4

Congelados 4 121,0

Refrigerados 119,7

Tabela 4 Potncias previsionais das cmaras do entreposto

34

3. Sala de mquinas

3.1. Dimensionamento do equipamento

3.1.1. Evaporadores

O objetivo da cmara frigorfica manter a temperatura dos produtos a um nvel de que

os mesmos no se degradem. Os evaporadores so responsveis por retirar as cargas

trmicas, controlando a temperatura das cmaras. Os componentes da sala de mquinas

sero assim dimensionados em funo das caractersticas dos evaporadores escolhidos.

Dois evaporadores estaro montados na parede de sul de cada cmara de congelados.

Localizada no piso inferior, na cmara de refrigerados encontrar-se-o trs evaporadores

dispostos ao longo da parede norte (entrada). A potncia dos evaporadores de cada

cmara de congelado ser assim a potncia previsional correspondente dividida por 2 e

a potncia dos evaporadores da cmara de refrigerados a sua potncia previsional

dividida por 3, tal como pode ser observado na tabela 5.

Cmara Potncias por

evaporador [kW]

Congelados 1 58,0

Congelados 2 57,2

Congelados 3 58,7

Congelados 4 60,5

Refrigerados 39,9

Tabela 5 Potncias necessrias por evaporador em cada cmara

percetvel ao examinar a tabela 5, que as potncias dos evaporadores das cmara de

congelados so algo semelhantes quando comparadas com as gamas de potncias

apresentadas nos catlogos dos fabricantes de evaporadores, assim escolher-se- a

mesma gama de potncia para os evaporadores das cmaras se congelados e uma gama

diferente para os da cmara de refrigerados.

35

Admitiu-se o modelo AGHN 080.2F/37-AND da Guentner, com uma capacidade

nominal de 67,9 kW para os evaporadores das cmaras de congelados. No caso da

cmara de refrigerados, considerou-se o modelo AGHN 071.2E/24-AND da mesma

marca, com uma capacidade de 40,8 kW.

O caudal mssico de cada evaporador depender da variao de entalpia fluido em cada

caso tal como apresentado na equao 17.

( )

entrada dos evaporadores o fluido estar completamente na sua fase lquida, deste

modo a sua entalpia poder ser calculada com o auxlio da tabela 33 presente em anexo.

Como se tratam de evaporadores inundados o retorno dos mesmos apresentar um

excesso de lquido que para este caso se admitiu um ttulo de 0,25. A entalpia sada do

evaporador pode assim ser calculada a partir da equao 18.

( ) ( )

3.1.1.1. Descongelao dos evaporadores

A descongelao da serpentina dos evaporadores ser efetuada com gs quente

proveniente duma picagem sada dos compressores de alta presso. O processo de

descongelao passar pela limitao do caudal de gs que alimenta o condensador,

sendo este redirecionado para os evaporadores. Tal como possvel observar na figura

11 o gs quente transportado da alta presso at aos evaporadores onde uma vlvula

de solenoide permitir a entrada do mesmo na tubagem que aquecer a serpentina do

evaporador e o tabuleiro onde a gua proveniente da descongelao ser recolhida e

extrada da cmara. A vlvula solenoide A abrir, permitindo que o gs chegue a

vlvula C e a sua presso feche a mesma impedindo a sada do vapor saturado e

lquido do evaporador. O gs quente abandonar o evaporador com o fecho da vlvula

A e a ativao da vlvula solenoide B que far com que as presses pendam no

sentido contrrio, provocando a abertura na vlvula C e permitindo que o gs retorne

ao separador e retome o ciclo.

36

Retornoao

Separador

Alimentaode

Lquido

Entrada de gs quente dos compressores de alta

presso

A B

C

Evaporador

Figura 11 Sistema de descongelao a gs quente dos evaporadores

No caso do circuito dos evaporadores da cmara de refrigerados, as bombas de

alimentao dos evaporadores devem ser desligadas durante este procedimento. Para os

evaporadores das cmaras de congelados no se ser necessrio esta operao dado que

a descongelao das cmaras no ocorrer em simultneo e ser necessrio manter o

funcionamento de alguns dos evaporadores para que exista gs quente em quantidade

suficiente no condensador para essa operao.

3.1.2. Compressor

Os separadores de lquido sero isolados termicamente de forma a reduzir ao mnimo as

trocas de calor com o exterior. Assim o calor perdido desse modo ser muito baixo

quando comparado com as trocas de calor que ocorrem dentro do mesmo. Pode-se deste

modo simplificar o sistema e considerar os separadores como adiabticos. Ao fazer um

balano trmico ao separador de lquido de baixa presso, observamos que o calor

introduzido pelos evaporadores deve ser retirado pelos compressores, de forma a manter

o equilbrio energtico do separador.

A potncia dos compressores de baixa presso, dado que esteses funcionaro em

paralelo ligados ao mesmo coletor de aspirao, ser metade da soma das potncias de

todos os evaporadores das cmaras de congelados.

( )

37

Assim cada um dos compressores da baixa presso dever retirar ao separador uma

carga equivalente a 271,6 kW, para um regime de funcionamento de -30C/-5C.

Executando um novo balano trmico, desta vez ao separador de lquido de alta presso,

observa-se que os compressores deste estgio necessitam retirar a carga introduzida

pelos evaporadores da cmara de refrigerados, bem como a carga introduzida pelos

compressores de baixa presso, correspondente ao calor total admitido pelos

evaporadores das cmaras de congelados, somado com calor resultante do processo de

compresso. O calor deslocado por cada compress

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