COLEÇÃO
TÉCNICA
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Esta seção traz informações para serem arquivadas e consultadas com frequência.
CONDENSADOR
Dando sequência à apresentação dos componentes básicos do
sistema de refrigeração, iniciada
com o compressor na edição 114,
vamos falar dos condensadores.
O condensador é um trocador
de calor, e como o nome diz, tem a
função de dissipar para o ambiente
externo ao sistema de refrigeração o
calor absorvido no evaporador e gerado pelo processo de compressão.
O bom funcionamento do sistema de refrigeração depende do
desempenho apropriado de seus
elementos de refrigeração, que são
montados sempre nesta ordem:
compressor, condensador, filtro
secador, dispositivo de expansão
(tubo capilar ou válvula de expansão), evaporador e, fechando-se o
ciclo, compressor novamente.
A escolha inadequada do condensador pode gerar consequências negativas para o sistema de
refrigeração e compressor.
Quando o condensador é muito pequeno, ocorre perda da capacidade de refrigeração e o sistema
não atinge as temperaturas desejadas, uma vez que o trocador de
calor não é capaz de dissipar para
o ambiente externo todo o calor
absorvido no evaporador e gerado
durante o processo de compressão.
Como resultado, ocorre o aumento
da pressão do lado de alta e, para o
compressor garantir a compressão,
gera-se um esforço extra no motor
(aumento da corrente), mancais
e eixo. Assim, aumenta-se o consumo de energia e a temperatura
interna do motor, podendo ocasio-
Foto: Arquivo Embraco
Componente essencial para o funcionamento do sistema
Manutenção periódica é fundamental
nar a entrada em ação do protetor
térmico ou, em alguns casos, o rompimento e carbonização da placa
válvula devido à alta pressão e temperatura de descarga (lado de alta).
Vale lembrar ainda que o condensador precisa passar pelo processo de monitoramento e manutenção, fazendo-se periodicamente,
ou sempre que necessário, a retirada da poeira ou sujeira acumulada
durante o uso. O condensador sujo
representa aumento de consumo
de energia e perda de capacidade
de troca de calor, reduzindo assim a
capacidade de refrigeração.
Mecanismo de troca de
calor e o processo de
condensação
Durante o processo de compressão, ocorre naturalmente o
aumento da temperatura e pressão
do fluido refrigerante. Para a continuidade da refrigeração, é preciso
que esse gás se esfrie e condense,
virando líquido.
O mecanismo de troca de calor
entre o fluido refrigerante e o condensador se dá por meio da passagem do ar, mais frio, ao redor dos
tubos do condensador, mais quente, fazendo com que o ar absorva
calor pelo processo de convecção.
A condensação estática (processo
de convecção natural) é aplicada
principalmente em refrigeradores,
frigobares, freezers e outras aplicações domésticas.
Já a condensação forçada (processo de convecção forçada) utiliza
microventilador, cuja principal vantagem está no aumento da capacidade de trocar calor pela movimentação do ar forçado pelo ventilador
sobre o condensador. Esse processo
é aplicado geralmente em sistemas
comerciais leves, que exigem maior
capacidade de refrigeração, como
expositores para bebidas, ilhas de
refrigerados ou congelados, máquinas de gelo etc.
Entendido o mecanismo de
troca de calor, o processo de condensação do fluido refrigerante
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pode ser divido em três partes que
são sequenciais:
1. Resfriamento do gás superaquecido para a temperatura
de condensação
Esse processo é caracterizado
pela troca de calor com o meio
ambiente externo ao condensador que resulta no abaixamento
da temperatura do fluido refrigerante. Durante a compressão, as
temperaturas na saída do compressor na tubulação de descarga podem chegar a patamares
em torno de 100°C em alguns
casos. Para que haja a condensação, é preciso que o gás se resfrie até atingir a temperatura de
condensação, que varia de acordo com a pressão de descarga.
Quanto maior for a pressão de
descarga, maior será a temperatura de condensação. A partir do
momento em que o fluido atingir
tal temperatura, começa o processo de condensação.
2. Condensação do fluido refrigerante
Durante o processo de condensação o fluido se encontra na
temperatura de saturação referente à pressão de descarga.
Nesse ponto, toda a troca de calor do fluido refrigerante com o
meio ambiente resulta na condensação do gás, tornando-o líquido. Esse processo libera grande quantidade de calor para o
meio ambiente, e é fundamental
para o sistema de refrigeração.
Quando todo o gás se torna líquido, inicia-se uma nova fase
no processo de condensação,
que é o sub-resfriamento do líquido refrigerante.
3. Sub-resfriamento do fluido
refrigerante
Após o processo de condensação, o líquido continua trocando calor com o ambiente. Mas
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agora a troca gera alteração na
temperatura do líquido, fazendo com que ele se resfrie. Essa
troca é realizada até o momento em que o fluido refrigerante
passa pelo filtro secador e entra
no dispositivo de expansão (tubo
capilar ou válvula de expansão).
Trocando o Condensador
Quando necessária, a substituição do condensador exige alguns cuidados.
É importante selecionar um
modelo que esteja adequado à capacidade de refrigeração do sistema, pois, como foi dito, o condensador rejeita para o ambiente todo
o calor gerado durante o processo
de compressão, mais o calor absorvido pelo evaporador no sistema de
refrigeração.
Assim, quanto maior a capacidade de refrigeração, maior deve
ser o condensador para atender a
necessidade.
Deve ser lembrado, ainda, que
aplicações de alta temperatura de
evaporação (HBP) exigem condensadores maiores do que aplicações
em média e baixa temperatura de
evaporação (L/MBP). Procure sempre manter as mesmas dimensões
do condensador original.
Para a instalação de um novo
condensador, é preciso garantir
que o sistema de refrigeração trabalhe nas condições originais. Por
isso, alterações que impactem a
área, número e diâmetro de tubos
devem ser evitadas ou cuidadosamente analisadas, e a carga de gás
ajustada, caso necessário.
Se existirem acessórios como
direcionadores de ar e proteções,
eles devem ser mantidos. Da mesma forma, se for necessária a troca
de ventiladores, deve-se manter a
mesma potência do motor e tamanho e tipo de material da hélice.
Aletados ou helicoidais?
Já que falamos em condensação forçada, vamos destacar as principais características dos condensadores aplicados a essa categoria.
Eles são formados por tubos paralelos horizontais retos e fabricados em
cobre, com dois padrões de diâmetros, 3/8’’ e 5/16’’, com aletas em alumínio anexadas ao tubo (aletados) ou
finless (sem aletas). Permitem uma
grande variedade de configurações
(em termos de altura, largura, comprimento, número de tubos, diâmetro
de tubo, densidade e espaçamento
de aletas) e, por isso, são adaptáveis
a todas as faixas de evaporação/aplicação (LBP, MBP e HBP).
Com a utilização de microventiladores e coifas, os condensadores aletados podem proporcionar
um melhor nível de troca de calor
em termos de capacidade e eficiência. Contudo, a maior desvantagem é a retenção de grande quantidade de sujeira (pó, sujeira, fios
de cabelo etc.), exigindo revisões e
limpezas periódicas.
Existem também os condensadores helicoidais, utilizados em
sistemas de média e baixa pressão
de retorno (L/MBP), especialmente
em freezers e sistemas de congelamento de pequeno porte e expositores para bebidas.
Esses condensadores são normalmente compostos por duas
torres helicoidais paralelas. A altura das torres, o diâmetro de tubo
e diâmetro de espira não variam
muito. São utilizados os mesmos
diâmetros de tubo que nos condensadores aletados.
A principal vantagem do condensador helicoidal é a facilidade
de acesso para a limpeza, pois o
espaçamento entre as espirais é
grande. Por outro lado, seu nível de
troca de calor é mais limitado que
o de modelos tubo-aletados.