Termodinamica

1. Objetivos

Os objetivos do presente trabalho é apresentar o esquema, a descrição e o fluido de trabalho de uma instalação de refrigeração aplicada a:

- Ar condicionado de automóvel.

- Ar condicionado de um ambiente público (shopping ou supermercado).

- Refrigerador doméstico.

- Sistema de congelamento de alimentos.

2. Desenvolvimento

2.1) Ar condicinado de automóvel

Para explicar o funcionamento de um ar condicionado veicular, temos que partir do princípio de que o fluido refrigerante utilizado apresenta características físico-químicas específicas, tendo sua aplicação limitada a sistemas de refrigeração e climatização. Esse fluido, erroneamente chamado de gás, muda de estado físico, passando do estado gasoso para líquido e do líquido para o gasoso, de acordo com as condições de pressão e temperatura do sistema. Atualmente, utiliza-se o fluido refrigerante R134-A tido como ecológico por não afetar a camada de ozônio, em substituição ao fluido R12.

Para que o fluido circule pelo sistema é necessário utilizar um compressor. Esse dispositivo está fixado por um suporte ao lado do motor e ligado a ele através de um sistema de polia e correia. Uma vez acionado, o compressor gera uma diferença de pressão no sistema aspirando e comprimindo o fluido constantemente, elevando sua temperatura e pressão.

Após a compressão, o fluido ainda no estado gasoso, é direcionado através de tubulações de alumínio para o Condensador que é uma espécie de trocador de calor localizado na dianteira do veículo, à frente do radiador do motor. Essa posição privilegiada permite uma eficaz troca térmica com o ar, retirando calor do fluido refrigerante, baixando assim sua temperatura.

Ao sair do Condensador o fluido agora no estado líquido, mas ainda sob elevada pressão, passa por um filtro chamado de “Filtro secador” cuja função é reter partículas de impureza, impedindo que as mesmas danifiquem outros componentes do sistema, além de absorver a umidade presente no fluido.

Uma vez limpo, o fluido, ainda líquido, é direcionado para a válvula de expansão onde ocorre uma brusca variação de pressão e consequente queda de temperatura. Essa condição, conhecida como expansão, transforma o fluido em gotículas microscópicas semelhante a névoa de perfume exalada por um desodorante spray.

Dentro do evaporador essa névoa de fluido circula por um caminho tortuoso, formado por pequenos tubos de alumínio curvado. Nesse momento o ventilador do painel do veículo lança uma massa de ar que foi retirada do habitáculo ou do ambiente externo. O ar, por estar mais quente que o fluido, sede parte do seu calor e umidade, transformando o fluido novamente em gás.

É essa massa de ar, que ao fornecer calor ao fluido, sai dos dutos de ventilação, refrigerando o interior do veículo.

2.2) Ar condicionado de um ambiente público (shopping ou supermercado)

Para escolher um sistema de climatização de um ambiente público precisamos ter algumas considerações importantes, objetivando o controle de sua temperatura, pureza e distribuição no sentido de proporcionar conforto aos ocupantes do ambiente a ser climatizado.

A compra do equipamento é um fator muito importante na hora de implantar um sistema de climatização de um ambiente público. Não se compra por preço, mas pela vida útil, pela qualidade do equipamento. A compra já faz parte da manutenção preventiva. Deve-se investir em equipamentos de qualidade, certificados por órgãos competentes, em linha com os equipamentos complementares e com a tecnologia vigente.

Climatização definida pelo porte da loja:

As soluções adequadas em matéria de climatização para supermercados dependem diretamente do tamanho da loja. Como já mencionado anteriormente, os projetos dessa natureza não são padronizados e devem ser realizados por profissionais especializados. O porte do estabelecimento, sua utilização e localização devem ser considerados para a escolha do sistema. No mercado existem vários tipos de equipamentos com capacidades variadas, as opções variam desde sistemas splits, mult-splits, self-contained tipo roof-top até grandes centrais de água gelada – fan coil / chillers. A seguir iremos abordar cada uma dessas opções mais utilizadas em sistemas de climatização para supermercados.

• Sistemas tipo splits:

Os splits são equipamentos com múltiplas vantagens, entre elas: grande apelo estético permitindo sua instalação no próprio ambiente a ser condicionado, baixo consumo energético, facilidade na instalação e funcionamento com baixo nível de ruído. Pode ser instalado junto ao piso, ao teto e até de forma embutida no forro. O sistema é composto por uma unidade evaporadora interna interligada a uma unidade condensadora externa. Este tipo de sistema é indicado especialmente para pequenas lojas (mini-mercados ou mercadinhos), são de baixo custo e apresentam as opções quente e frio ou só frio. Os sistemas multi split constituem uma variante dos sistemas split. Dispõem de uma única unidade de condensação exterior, à qual se pode ligar duas ou mais unidades de evaporação interiores. Desenvolveram-se equipamentos deste tipo que permitem colocar um grande número de unidades de evaporação, mediante a regulação do fluido refrigerante, as quais são conhecidas por "VRV (volume de refrigerante variável)" e indicados para as lojas de pequeno e até porte moderados.

• Sistema self contained:

O roof top units (unidades compactas de cobertura) é um tipo de self contained mais empregado em médias e grandes lojas de supermercados. São caracterizados pela construção robusta, o que os torna bastante duráveis e lhes permite ser instalados sobre a cobertura da loja, sem que sofra com a ação do tempo, além de dispensar a necessidade de manutenções dispendiosas. Essas características fazem com que o roof top seja a solução que apresenta a maior economia de espaço útil do estabelecimento, oferecendo significativas reduções nos custos, tanto de instalação como de manutenção em relação a equipamentos similares.

• Sistema tipo fan coil / chiller

Nestes sistemas o ambiente que será climatizado troca calor com um equipamento composto por uma serpentina e um