Noções básicas do sistema de refrigeração industrial - Refrigerante amoníaco. Neste vídeo, vamos analisar as noções básicas do sistema de refrigeração industrial, com especial destaque para os sistemas de refrigeração com amoníaco. Começaremos pelas noções básicas e iremos avançando, abrangendo alguns sistemas típicos de uma fase, duas fases e sistemas em cascata, para o ajudar a aprender as noções básicas da refrigeração industrial.

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Onde podemos encontrar sistemas de refrigeração industrial?

As aplicações de refrigeração industrial são normalmente utilizadas em locais como armazenamento de alimentos frios, processamento de lacticínios, produção de bebidas, pistas de gelo e indústria pesada, este tipo de locais.

Já abordámos anteriormente outros tipos de sistemas de refrigeração para edifícios comerciais, sistemas de CO2 para supermercados, chillers e esquemas de água refrigerada.

Porquê utilizar o amoníaco como refrigerante

Gostaria apenas de abordar muito brevemente a razão pela qual utilizamos o amoníaco como refrigerante

O amoníaco ocorre naturalmente no ambiente, está disponível em quantidades abundantes, tem uma classificação de destruição da camada de ozono de zero e um potencial de aquecimento global inferior a 1. Se compararmos isto com outros refrigerantes comuns, como o R134a com um GWP de 1,430 e depois o R404A que tem um GWP de 3,922, podemos ver porque é que o amoníaco é muito benéfico para utilização.

O amoníaco é também barato de produzir e eficiente em termos energéticos. Tem a capacidade de absorver grandes quantidades de calor à medida que se evapora, o que é um aspeto muito importante para um fluido frigorigéneo ser útil, significando também que os tubos e componentes podem ser mais finos e mais pequenos.

No entanto, o amoníaco é tóxico e pode também ser inflamável em determinadas concentrações. A maioria dos fluidos frigorigéneos não tem cheiro, mas o amoníaco liberta um odor muito acre, pelo que é facilmente detectado em caso de fuga. Em caso de fuga, o amoníaco reage com o carbono e a água do ar, formando bicarbonato de amónio, que é um composto lavado inofensivo.

Sistema de refrigeração industrial de amoníaco de fase única

De fase única, este é o sistema de refrigeração industrial com amoníaco mais simples do que um sistema de expansão direta, pelo que começaremos por aqui

Começamos com o compressor, que é o coração do sistema e é o que bombeia o refrigerante de amoníaco em todo o sistema de refrigeração para proporcionar o arrefecimento. Puxa o refrigerante que recolheu todo o calor indesejado do evaporador e comprime-o num volume muito mais pequeno, de modo a que toda a energia térmica fique muito compactada, tornando o refrigerante muito quente.

O refrigerante é aspirado para o compressor como um vapor de baixa pressão e sai como um vapor de alta pressão.

O vapor de refrigerante a alta pressão sai do compressor e flui para o condensador

O condensador arrefece o fluido frigorigéneo retirando o calor indesejado do fluido frigorigéneo e descarregando-o no ar ambiente exterior. Normalmente, isto é feito passando o fluido frigorigéneo quente pelo interior de alguns pequenos tubos e utilizando uma ventoinha para forçar o ar ambiente mais frio através do exterior dos tubos para o arrefecer e transportar o calor.O refrigerante está selado dentro do tubo e não entra em contacto com o ar ou a água, está sempre separado, os dois nunca se encontram ou misturam. Apenas o calor do refrigerante passa através da parede do tubo e é transportado pelo ar e pela água.

À medida que o calor é removido, o refrigerante condensa-se num líquido, pelo que sai do condensador como um refrigerante líquido a alta pressão e flui para o recetor.

O reservatório é um recipiente de armazenamento para um reservatório de refrigerante líquido e retém qualquer excesso que não esteja a ser utilizado. Isto permite-lhe manter uma pressão de cabeça mínima e também funcionar sob cargas de arrefecimento variáveis, fornecendo um amortecedor. É provável que encontremos uma linha a correr entre o reservatório e a entrada do condensador, isto é apenas para fornecer a equalização da pressão e permitir que o refrigerante líquido flua para forado condensador e para o recetor facilmente.

O refrigerante flui então para a válvula de expansão que regula a pressão e a adição de refrigerante líquido ao circuito do evaporador.

A partir da válvula de expansão, o refrigerante flui para o separador de líquido, o líquido flui para o fundo e é depois tipicamente aspirado por um conjunto de bombas de refrigerante, estas bombas asseguram uma taxa de circulação correcta através dos evaporadores à medida que a carga de arrefecimento varia. O refrigerante é depois empurrado para as válvulas de expansão dos evaporadores que regulam o fluxo de refrigerante para a carga de arrefecimento.

O refrigerante frio entra no evaporador e passa no interior de alguns tubos no interior do evaporador e uma ventoinha sopra o ar quente da divisão através do exterior destes tubos. O refrigerante frio absorve este calor, pelo que o ar sai muito mais fresco e, assim, proporciona arrefecimento ao espaço. À medida que o ar quente passa através dos tubos do evaporador, faz com que o amoníaco ferva e se evapore como uma parte líquidaTal como quando a água ferve numa panela, o vapor sobe da panela e transporta o calor. Mais uma vez, o refrigerante é selado no interior do tubo e nunca entra em contacto ou se mistura com o ar, os dois estão sempre separados.

O refrigerante deixa o evaporador como uma mistura de líquido/vapor e volta para o separador de líquido. O refrigerante que é líquido cai e repete o ciclo através do evaporador, e o refrigerante que é vapor sobe e é aspirado de volta para o compressor para repetir todo o ciclo novamente. O refrigerante entra no compressor como um refrigerante de vapor de baixa pressão.

Sistema de refrigeração industrial de dois estágios com amoníaco

Esta é a próxima evolução do sistema de refrigeração industrial, que é adequado para sistemas de refrigeração de baixa temperatura, proporcionando alta eficiência e baixas temperaturas de descarga do compressor.

Temos novamente o refrigerante a fluir no mesmo ciclo, mas temos alguns outros componentes e ciclos.

O fluxo principal de refrigerante passa através de uma bobina dentro do tanque, o refrigerante passa através desta e para a válvula de expansão principal, tal como no sistema de fase única, continuando depois o seu fluxo através do separador, do evaporador e de volta ao separador.O refrigerante sai da linha principal e é pulverizado no depósito através de uma válvula de expansão para produzir um efeito de arrefecimento; à medida que é pulverizado e evapora no depósito, arrefece a serpentina submersa. Este subarrefece o fluxo principal de refrigerante no interior da serpentina antes de este fluir para a válvula de expansão principal.

O vapor refrigerante que é aspirado do separador continua a fluir para um compressor, mas desta vez temos dois compressores, pelo que o refrigerante flui para o compressor de baixa fase ou compressor de reforço para aumentar a pressão. A partir daqui, flui e é libertado para o refrigerador intermédio que ajuda a condensar o refrigerante.

O vapor de refrigerante é aspirado do refrigerador intermédio e flui para o compressor de fase alta, onde volta a fluir para o condensador para repetir todo o ciclo.

Sistema de refrigeração industrial com amoníaco Cascade

Cascata é o mais avançado e estes sistemas podem tornar-se muito complexos, é adequado para sistemas de refrigeração que requerem diferentes gamas de temperatura para as suas cargas de refrigeração e também torna mais fácil e mais barato cumprir os regulamentos de saúde, segurança e ambientais.

É um pouco assustador quando se olha para este sistema pela primeira vez, mas se seguiu todo o processo sem saltar, então deve ser capaz de perceber como funciona. Dê a si mesmo um momento para traçar os tubos e ver onde tudo está a fluir.

Estes sistemas de refrigeração são normalmente constituídos por dois ou mais circuitos de refrigeração separados, utilizando frequentemente refrigerantes diferentes para proporcionar um efeito de arrefecimento.

Neste sistema temos dois compressores, exceto que ambos circulam refrigerante em circuitos separados, um circuito de alta temperatura e um circuito de baixa temperatura. Ligando os dois circuitos está um permutador de calor conhecido como condensador em cascata.

Este actua como um condensador para o circuito de alta temperatura e um evaporador para o circuito de baixa temperatura.

Os dois refrigerantes podem ser os mesmos ou podem ser diferentes e optimizados para cada circuito. Por exemplo, podemos utilizar amoníaco para o lado de alta temperatura e co2 para o lado de baixa temperatura.

Isto significaria que é utilizado menos amoníaco e que o sistema seria mais eficiente em comparação com um sistema de duas fases apenas com amoníaco.