Sistema de Refrigeração de Ar - Self Contained

Estudar é muito bom. Conhecimento nunca é demais. Nesta publicação, vou conversar acerca de um sistema de refrigeração de ar conhecido como Self Contained. Diferentemente do sistema conhecido como chiller, no qual a água gelada circula nos locais onde se deseja refrigerar o ar (o ar troca calor com a água gelada em um trocador de calor), no sistema Self Contained o gás refrigerante é que circula no trocador de calor, fazendo a troca térmica com o ar a ser refrigerado. A utilização de cada um dos sistemas citados dependerá da concepção do projeto, levando-se em consideração a carga térmica a ser utilizada.

Para ajudar o entendimento, vejam o desenho a seguir.

Fig. 1: Diagrama Esquemático de um sistema Self Contained típico
Fonte: Do autor

A explicação a seguir tomará como referência apenas um conjunto de refrigeração do ar (compressor, condensador e demais componentes).

Este sistema é alimentado com água do mar (linha verde), uma vez que a temperatura desta água gira em torno de 20°C (depende da região do país e da época do ano). O gás refrigerante exposto nesta explicação é o R407 C que tem as seguintes características:

• Composto de R-32 (Difluorometano), R-125 (Pentafluoroetano) e R-134a (Tetrafluoroetano);
• Tem capacidade de condensar e expandir sem perdas significativas no seu volume;
• Não degrada a camada de ozônio;
• Baixa toxicidade;
• Não é inflamável; e
• Substitui o gás R-22.

Ao darmos partida (iniciar a operação) no sistema, o compressor comprime o gás refrigerante na sua forma gasosa (linha amarela), elevando a pressão de descarga do compressor. Um resistor imerso no óleo do compressor o mantém pré-aquecido, auxiliando a partida do compressor. Este gás, comprimido, é enviado para o condensador, cujo volume é maior do que a câmara do compressor, fazendo o gás refrigerante ocupar todo espaço e, assim, perder temperatura, liquefazendo-se. Por diferença de pressão, o gás refrigerante liquefeito (linha azul) é enviado para o conjunto de evaporação, passando pelo filtro secador para retirar umidade e por válvulas termostáticas de expansão, nas quais inicia-se o processo de expansão do gás liquefeito dentro da serpentina (trocador de calor) do evaporador. O ar, a ser refrigerado, passa pelo lado de fora da serpentina do evaporador, troca calor com o conjunto refrigerado, deixando este ar frio. Como o gás refrigerante ganha calor, o mesmo evapora e, na saída do evaporador, este gás é enviado para a sucção do compressor, iniciando-se um novo ciclo de refrigeração.

Para manter a temperatura do condensador em um valor que seja possível liquefazer o gás refrigerante, é utilizada uma válvula de controle de temperatura, autorregulada, na saída da água do mar do condensador. Quando a temperatura do condensador aumenta, a referida válvula abre para passar mais água do mar para diminuir a temperatura do condensador.  E quando a temperatura do condensador diminui, a válvula controladora de temperatura fecha para passar menos água do mar afim de aumentar a temperatura do condensador.

É preciso também comentar que, dependo da situação, podemos utilizar compressores herméticos (motor e compressor estão no mesmo invólucro e totalmente lacrados), compressores semi-herméticos (motor e compressor estão no mesmo invólucro, mas existe possibilidade de abri-los) e os compressores abertos (motor e compressor estão separados).

Como vocês perceberam, a publicação refere-se ao funcionamento do sistema e, portanto, não mencionei nada sobre instrumentação, intertravamento e comando elétrico porque não foi o objetivo neste momento.

É isso. Espero que gostem da publicação. Tudo de bom e até a próxima.