Evaporadores

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA - UNOESC

ENGENHARIA DE ALIMENTOS -  CAMPUS VIDEIRA

OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS II

SISTEMA DE EVAPORADORES

ACADÊMICAS: ANDRESSA COMERLATTO, BARBARA GIORDAN, DANIELLE DE OLIVEIRA, LAÍS RIZZI e PATRÍCIA GUARNIERI

1. EVAPORADORES

Evaporador resfriador é onde ocorre a retirada de calor do ambiente a qual é feita diretamente pelo fluido frigorífico. A função do evaporador no sistema frigorifico é manter uma determinada temperatura no ambiente refrigerado através da remoção do calor a uma taxa adequada.

No evaporador o fluido sofre mudança de estado, saindo da fase liquida para a fase gasosa. Esse fenômeno também pode ser denominado como serpentina de resfriamento, serpentina de congelamento ou congelador.

Martinelli Apud Diego (2014), cita que, o evaporador pode ser um dispositivo muito simples, mas é essencial para o funcionamento do sistema de resfriamento. O evaporador tem função de trocar calor para o meio a ser refrigerado. A eficiência do evaporador pode depender de três requisitos a serem observados no momento do projeto:

• Ter superfície que consiga absorver a carga de calor sem ter diferença na temperatura entre o refrigerante e a substancia a refrigerar;
• Deve conter espaço suficiente para o liquido refrigerante e também espaço adequado para que ocorra a mudança de fase do vapor para o liquido;
• Necessita de espaço suficiente para a circulação do refrigerante, sem queda de pressão excessiva entre a entrada e saída do refrigerante.

1. CLASSIFICAÇÃO DE EVAPORADORES QUANTO A ALIMENTAÇÃO

1.1.1 Evaporadores Secos ou de Expansão direta

No processo de evaporação, ocorre a passagem do gás refrigerante pela válvula de expansão, o fluído se evapora em baixa temperatura. A principal desvantagem está relacionada com o baixo coeficiente global de transferência de calor, resultando da dificuldade de se manter a superfície dos tubos molhados com refrigerante e da superfície necessária para promover o superaquecimento.

1.1.2 Evaporadores Inundados

O refrigerante liquido é circulado através de uma serpentina, removendo o calor. É muito utilizado em sistemas que utilizam amônia e exige grandes quantidades de refrigerante. Também possuem um maior custo inicial quando comparado à outros modelos. Podem ter sua alimentação por gravidade ou por recirculação de liquido.

1.2 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MODO DE RESFRIAR

1.2.1 Evaporadores com ar

O fluido ao vaporizar no interior dos tubos, resfria diretamente o ar que escoa pela superfície externa no trocador de calor. Pode ser por:

Convecção natural: Onde se deseja baixa velocidade do ar e elevada umidade relativa no ambiente refrigerado. Coeficientes de transmissão de calor baixos exigindo grandes áreas de trocas térmicas.  

Convecção forçada: Os mais utilizados em frigoríficos. Estes evaporadores podem ser classificados em relação à posição do ventilador em relação à serpentina aletada.

Draw-Through (Ventilador Succionado). Permite maior alcance do fluxo de ar frio, porém o calor dissipado pelo motor não é retirado imediatamente.

Blow-Trough (ventilador soprando): Menor alcance, mas o calor dissipado pelo motor do ventilador é retirado imediatamente após a sua liberação.

1.2.2 Para resfriamento de líquidos

 

O liquido é resfriado até uma determinada temperatura e então bombeado para equipamentos remotos, para posteriormente resfriar outra substância ou meio. Principais tipos são:

Carcaça e tubo: Um dos mais utilizados. Vasta gama de capacidade, pode ser inundado ou com alimentação por gravidade, onde o refrigerante evapora por fora dos tubos e o líquido a refriar escoa por dentro.

Carcaça e Serpentina: Não é muito utilizado devido a dificuldades de limpeza da serpentina e baixo coeficiente global de transferência de calor. O fluído escoa por dentro do tubo, que é dobrado em forma de serpentina, e o líquido escoa por fora do mesmo.

Cascata ou Baudelot: Geralmente utilizado para água, até 0,5ºC acima do seu ponto de congelamento. São muito utilizados em indústrias de cerveja e resfriamento de leite. O liquido a resfriar escorre, numa fina película, e o refrigerante circula por dentro deles.

1.2.3 Evaporadores de contato

Muito utilizados para o congelamento de produtos sólidos, pastosos ou líquidos. O refrigerante circula através dos canais e o produto a congelar é colocado entre as placas. Pode ter os três tipos de alimentação. Evitar o acúmulo de gelo e de sujeira no evaporador é essencial para o bom funcionamento do sistema. Quando forma uma camada de gelo nesse componente, ele pode agir como um isolante térmico, impedindo a troca de calor entre o ar e a superfície do evaporador. Todo o sistema de refrigeração é prejudicado se o evaporador não funciona corretamente.

2. CONDENSADOR

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.

É o componente do ciclo de refrigeração responsável por transferir o calor do sistema para o ar ou água ou para uma combinação dos dois, conhecido como condensador evaporativo. O calor é absorvido pelo evaporador e deslocado até o condensador pelo compressor. O gás tem elevados valores de pressão e temperatura, passando pelo condensador se resfria e se condensa, transferindo calor sensível e calor latente de condensação.

Existem três formas de transformação no condensador:

• O refrigerante sai do compressor sob forma de vapor superaquecido, se subresfria na linha de descarga e na primeira parte do condensador alcançando a temperatura de condensação;
• Ocorre a mudança de estado do refrigerante de vapor a líquido, a  temperatura permanece constante até que todo o vapor não se liquefaz;
• A terceira transoformação acontece na última parte do condensador e continua na linha que junta a válvula de expansão, tem-se um subresfriamento do refrigerante líquido, isto é, uma redução de temperatura em relação a temperatura de condensação.

2.1 TIPOS DE CONDENSADORES

        São identificados de acordo com o fluido para o qual transferem calor:

1. Condensador resfriado a ar;
2. Condensador resfriado a água;

• Em tubo;
• Em carcaça e serpentina;
• Em carcaça e tubo;

1. Condensador evaporativo;

Condensadores, evaporadores e compressores estão interligados, dependendo um do outro para uma correta operação. Se um funciona incorretamente, todo o sistema sente o reflexo.

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.