Condensação – Parte 2

TIPOS DE CONDENSADORES
Condensadores resfriados a ar;
Condensadores resfriados a água.
o Condensador duplo tubo;
o Condensador Carcaça e Serpentina (Shell and Coil);
o Condensador Carcaça e Tubo (Shell and Tube);
o Condensador de Placa;
o Condensadores Evaporativos
CONDENSADORES A AR
ACC_ACV

 

Neste momento, iremos falar do condensador a Ar muito utilizado hoje em sistemas de ar condicionado e também sistemas frigoríficos industriais e comerciais onde são utilizados fluidos refrigerantes alógenos HCFC e HFC, como R22, R 404A, R134A, R507, 410, 402B e outros.
Normalmente, os condensadores a Ar são utilizados devido ao seu baixo custo de instalação e manutenção.
Para a seleção de condensadores resfriados a ar, devem ser levados em consideração diversos
fatores tais como: consumo de energia, local da instalação, disponibilidade, nível de ruído, D(t) a ser utilizado na condensação, formato do condensador se plano ou em V.
Nos últimos anos, grandes condensadores a ar estão sendo instalados em substituição aos sistemas de condensação a água com torres de resfriamentos onde não é econômica a utilização de sistemas resfriados a água, devido ao alto custo da energia e a indisponibilidade da água.
As faixas de capacidade mais comuns destes condensadores são de 50.000Kcal/h a 500.000kcal/h, porém é usual a sua instalação em paralelo atingindo capacidades bastante superiores.

A ilustração abaixo mostra como ocorre o processo típico de condensação a Ar em uma determinada temperatura ambiente de 30°C.

 

COELHO-1

 

Para o comportamento do condensador, enquanto trocador de calor, pode-se utilizar a equação QC = U A ∆Tml para expressar o fluxo de calor trocado, em que U é o coeficiente global de transferência de calor, A é a área de transferência de calor e ∆Tml é a diferença de temperatura média logarítmica entre o refrigerante e o meio de resfriamento.

Recomenda-se que, em condensação a Ar, a temperatura de condensação não seja superior a 55ºC. No entanto, para garantir a eficiência do sistema de compressão e, ao mesmo tempo, obter uma maior vida útil dos compressores, a temperatura de condensação não deve ser maior que:

48ºC, quando a temperatura de evaporação do sistema frigorífico for maior ou igual a 0ºC; e

45ºC, quando a temperatura de evaporação do sistema frigorífico for menor que 0ºC.

Quando isso ocorrer, o mais correto seria trabalhar com um ∆t menor que 10K para melhorar as condições de operação do sistema aumentando-se a capacidade do trocador.

 

EXEMPLO DE SELEÇÃO DE UM CONDENSADOR REMOTO A AR

 

Dado uma carga térmica de um sistema frigorifico de resfriados e congelados:

Vamos selecionar um condensador de forma pratica para as duas condições de operação.

Dimensionar condensador para um compressor semi-hermetico de 40 HP nominal.

Fluido refrigerante R404A

Temperatura de evaporação -5°C

Temperatura ambiente externo 35°C

Temperatura de condensação 45°C

Capacidade frigorifica nesta condição 83.000kcal/h

Potencia absorvida do motor (compressor) 31.400kcal/h

Condensador com capacidade necessária mínima para operar este sistema deverá produzir e rejeitar 114.400 kcal/h com ∆t de 10K.

Modelo da Heatcraft  ACV11506 que produzirá 114.600kcal/h. Lembramos que o trocador de calor deverá ser selecionado para rejeitar o valor igual ou maior da carga térmica total do sistema.

Para melhorar e tornar a operação do sistema mais eficiente e melhorar o desempenho do compressor poderá trabalhar com um ∆t menor, normalmente um Dt ideal para seria 7K, para isso terá que aumentar o tamanho do trocador de calor desse condensador.

 

Para fazer isso faremos seguinte cálculo:

Capacidade do condensador = Capacidade de catálogo x ∆t desejando na operação

___________________________________________

Dividido pelo ∆t de catálogo 10K

 

Expressão: 114.400 x 10K /10K = 114.400kcal/h

 

Capacidade de rejeição de calor desse modelo de condensador com o novo cálculo com ∆t menor igual a 7K:

114.400 x 7K/10K = 80.080kcal/h, portanto a capacidade desse trocador cairia 30% no seu total.

 

Neste caso, precisaríamos selecionar um modelo maior no catálogo.

Para selecionar o novo condensador com ∆t menor (mais eficiente para o sistema) a conta seria inversa à expressão acima.

114.400 x 10K/ 7k  = 163.428kcal/h aproximadamente

 

O novo modelo do condensador seria ACC16406 que tem a capacidade de rejeição de calor 164.400Kcal/h.

Para esse mesmo compressor trabalhando com temperatura de evaporação mais baixa e mesmas condições de condensação o condensador será menor devido uma menor vazão mássica do mesmo.

Quanto menor a temperatura de evaporação do fluido refrigerante, menor será a vazão em massa do compressor e maior taxa de compressão, neste caso a potencia absorvida será menor e portanto a carga térmica a ser rejeita também será menor.

Dados da nova condição de operação para o mesmo compressor:

Temperatura de evaporação -25°C

Fluido refrigerante R404A

Temperatura ambiente externo 35°C

Temperatura de condensação 45°C

Capacidade frigorífica nesta condição será de 31.900kcal/h

Potencia absorvida do motor (compressor) 21.150kcal/h

Condensador com capacidade necessária mínima para operar esse sistema deverá rejeitar 53.100kcal/h aproximadamente com ∆t de 10K.

Com a capacidade do condensador deverá ser igual ou maior que a capacidade do sistema o Modelo da Heatcraft  será ACC05506 que tem capacidade de rejeição total de 54.800kcal/h.

Se selecionarmos para o mesma condição um condensado com ∆t de 7K teremos um novo modelo de condensador no catálogo que rejeitaria 75.850kcal/h.

Modelo ACV07506 com motor EC que tem a capacidade de rejeição total de calor 75.376kcal/h.

 

Assinatura_Coelho