Seleção de Condensadores

Em um ciclo frigorífico, o fluido refrigerante absorve o calor do ambiente a ser refrigerado ao percorrer a serpentina do evaporador, e dissipa este calor ao percorrer a serpentina do condensador. Para isso, o fluido precisa manter uma diferença de temperatura em relação a estes dois ambientes.

Seleção de Condensadores - Figura01

No caso de condensadores, como o fluido refrigerante precisa perder calor para condensar, o mesmo deve estar a uma temperatura mais alta que a do ambiente externo. Os catálogos de condensadores normalmente indicam a capacidade para um DT de 10°C, porém, o valor adequado deste diferencial de temperatura deve ser definido de acordo com o tipo de aplicação:

 

  • De 5°C até 8°C para sistemas de congelados
  • De 8°C até 11°C para sistemas de resfriados
  • De 14°C até 17°C para sistemas de ar condicionado

(Fonte: 2000 ASHRAE Systems and Equipment Handbook)

 

Além do diferencial de temperatura, outros fatores devem ser considerados durante a seleção de um condensador:

Fluido refrigerante

Como cada fluido refrigerante tem suas próprias propriedades térmicas, a seleção do fluido utilizado em um sistema pode afetar também o dimensionamento do condensador. Ao selecionar um condensador em um catálogo, deve-se verificar qual foi o fluido refrigerante utilizado como referência no cálculo de sua capacidade. Ao dimensionar um sistema que utilize um fluido diferente do indicado em catálogo, deve-se considerar um fator de correção antes de selecionar um condensador.

 

Altitude

Ambientes de baixa altitude ou ao nível do mar apresentam um ar atmosférico mais denso, o que facilita a troca térmica com a serpentina do condensador. Regiões serranas, com maiores altitudes, apresentam um ar menos denso, desfavorecendo a troca térmica. Ou seja, condensadores dimensionados para regiões serranas requerem maior área de troca em relação aos condensadores instalados ao nível do mar.

Seleção de Condensadores - Figura02

Espaçamento entre aletas

Quanto menor o espaçamento entre as aletas, maior será a área de troca térmica e, consequentemente, maior será a capacidade do condensador. Porém, serpentinas com pouco espaçamento entre aletas têm mais tendência a serem bloqueadas pela sujeira presente no ar.

O bloqueio da serpentina condensadora reduz sua capacidade de troca térmica e aumenta o consumo de energia dos ventiladores, pois são forçados a operar em um regime mais rigoroso, com menor fluxo de ar. Por esse motivo, o tipo de serpentina deve ser definido de acordo com as condições do ar no local onde será instalado o condensador.

Em ambientes muito poluídos, próximos de rodovias ou em locais com altos níveis de sujidade no ar, são recomendados condensadores com maior espaçamento entre aletas, com o intuito de reduzir os gastos com manutenção e limpeza da serpentina.

 

Proteção das aletas

Se o condensador for instalado em ambientes de alta salinidade, como regiões litorâneas, recomenda-se a utilização de proteções anticorrosivas nas aletas. Estas proteções normalmente são à base de uma resina epóxi que aumentam a vida útil da serpentina. Existem diversos tipos de resinas no mercado, porém, muitas destas proteções podem reduzir a capacidade de troca térmica dos condensadores, já que formam uma camada em torno das aletas.

Seleção de Condensadores - Figura03

De maneira geral, um condensador pode ser selecionado aplicando-se todos os fatores de correção no valor de calor rejeitado do sistema (DT, fluido refrigerante e altitude):

Seleção de Condensadores - Figura04

Exemplo de seleção:

Selecionar um condensador ACP (Heatcraft) que seja capaz de rejeitar uma carga de calor de 350.000 kcal/h, para câmaras de congelados que utiliza o fluido R404a com DT de 7°C e será instalado em um ambiente a 1000m acima do nível do mar.

De acordo com o catálogo do condensador ACP, os dados de capacidade foram calculados considerando o fluido R22 com um DT de 10°C. O catálogo indica o fator de conversão de 0,98 para o R404a, ou seja, o R404a apresenta uma capacidade de condensação 2% menor que o R22.

Como estamos considerando uma instalação a 1000m acima do nível do mar, devemos considerar o fator de correção de 0,95 (indicado no catálogo). Isso indica que um condensador nesta altitude apresenta capacidade 5% menor do que quando instalado ao nível do mar.

Desta maneira, o condensador selecionado deve apresentar a capacidade mínima de:

Seleção de Condensadores - Figura05

Para esta capacidade, o condensador poderia ser o ACP540 ou o ACP538. Os dois modelos atendem a capacidade mínima requerida pelo sistema, sendo que a principal diferença está no espaçamento entre as aletas (10 ou 12 aletas por polegada) e no número de fileiras (6 ou 5 respectivamente).

Neste caso, deve-se considerar a qualidade do ar onde o condensador será instalado. Caso o ambiente apresente um alto grau de sujidade, o modelo recomendado seria o ACP540, por apresentar um maior espaçamento entre aletas.

Seleção de Condensadores - Figura06

 

A aplicação destes fatores de correção é muito importante, pois permite a seleção adequada do condensador para cada tipo e local de aplicação, evitando assim o risco de subdimensionar ou superdimensionar este equipamento.

Um condensador subdimensionado não terá capacidade para rejeitar o calor do fluido refrigerante. Isso implicará em um baixo, ou até nulo, subresfriamento do sistema. Com isso, a válvula de expansão poderá receber uma mistura de líquido e vapor saturado, prejudicando o seu funcionamento e vida útil; o evaporador perderá capacidade de absorver calor da câmara, diminuindo o superaquecimento do sistema; e o compressor terá que operar em um regime mais rigoroso, aumentando o consumo de energia e o risco de uma falha.

Um condensador superdimensionado poderá garantir um alto subresfriamento, o que aumenta a capacidade de absorção de calor pelo evaporador e aumenta a eficiência do sistema (COP). Porém, se o sistema possuir algum controle de condensação, alguns ventiladores poderão ficar ociosos por longos períodos, tornando desnecessário o investimento em um condensador maior.

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