O subcooling e o ciclo sub-resfriado na Refrigeração Industrial

subcooling

A Refrigeração, em sua definição literal, significa todo e qualquer processo em que há remoção de calor, ou mais especificamente, um sistema térmico que transfere energia em forma de calor de uma região de baixo potencial energético para outra de alto potencial energético.

Os principais tipos de ciclo de refrigeração são: compressão mecânica de vapor,  absorção, jato compressão de vapor e adsorção. Com relação a refrigeração industrial é comumente encontrar o ciclo por compressão de vapor utilizando amônia (R717) como refrigerante.

Para ilustrar o sistema, como mostra a Figura 1, o fluído refrigerante entra no evaporador a baixa pressão, na forma de mistura de líquido mais vapor, e retira energia do meio interno enquanto passa para o estado de vapor. O vapor entra no compressor onde é comprimido e bombeado, tornando-se vapor superaquecido e deslocando-se para o condensador, que tem a função de liberar a energia retirada do ambiente. 

O fluido, ao liberar energia, passa do estado de vapor superaquecido para líquido (condensação) e finalmente entra no dispositivo de expansão, onde tem sua pressão reduzida, para novamente ingressar no evaporador e repetir-se assim o ciclo.


Teoricamente, durante o processo de condensação, ocorre o sub-resfriamento do líquido. Conforme o líquido flui através da parte mais baixa do condensador, ele continua ceder calor ao agente de condensação, de modo que, antes que o fluído deixe o condensador, sua temperatura é geralmente reduzida um pouco abaixo da temperatura que ele condensou.

Os efeitos do sub-resfriamento do líquido podem ser observados quando se compara o ciclo saturado simples que, de acordo com a Figura 1, seria A, B, C, D e E, com o ciclo sub-resfriado (A’, B’, C, D e E). Como a quantidade de energia do ciclo sub-resfriado é maior, isto é, a diferença de entalpia, consequentemente a massa e volume de refrigerante deslocado por unidade de capacidade é menor, logo o trabalho requerido do compressor será menor, melhorando seu desempenho.

Geralmente são utilizados subcoolings ou sub-resfriadores para diminuir a temperatura do fluído refrigerante, os quais são dispostos entre o recipiente de líquido (depósito de líquido) e o dispositivo de expansão. O princípio de funcionamento é semelhante ao de um condensador, porém tem como principal função resfriar o líquido do respectivo sistema, diminuindo o fluxo de massa e melhorando a performance do compressor.

O retorno do investimento de um sub-resfriador está diretamente ligado a sua capacidade e a quantidade de massa que circula no sistema. Quando há um grande fluxo de massa no sistema, a velocidade desse fluído aumenta e a troca de energia com o sub-resfriador pode não ser totalmente aproveitada, resultando em um delta de temperatura menor na saída do subcooling. Logo, o efeito do subresfriamento sobre o desempenho do compressor não é efetivo e o payback será maior.

Para determinar o melhor desempenho do subcooling, deve-se estudar o balanço de massa de cada regime e do sistema, podendo no final concluir qual ciclo de sub-resfriamento mais impacta no desempenho do compressor, requerendo um esforço de deslocamento menor, e consequentemente, um retorno de investimento mais rápido.

A performance do seu ciclo de sub-resfriamento impacta diretamente nos custos de seu frigorífico ou armazém frigorificado. Nós da Less Energy avaliamos o desempenho de todo o maquinário relacionado à refrigeração industrial e apontamos as melhores soluções para o funcionamento ideal e econômico das suas instalações.

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