Como calcular superaquecimento e sub-resfriamento da câmara fria

Atenção, instalador: é muito importante equilibrar os parâmetros de superaquecimento e sub-resfriamento para promover o pleno funcionamento da câmara fria. Convertido repetidamente entre as formas de líquido e vapor, o fluido que circula pelo sistema de refrigeração precisa ser sub-resfriado, saturado e superaquecido. Assim, é necessário verificar a diferença entre as temperaturas dos componentes, a fim de evitar complicações no circuito.

Geralmente, esses padrões termodinâmicos são definidos pelo próprio fabricante do equipamento. Mas a regulagem periódica das medidas de temperatura do fluido refrigerante continua indispensável. Isso porque, ao abastecer ou esvaziar uma câmara fria, inserimos e retiramos quantidades significativas de calor. E o resultado são oscilações que só podem ser resolvidas a partir do balanceamento frigorífico.

Quer aprender a calcular superaquecimento e sub-resfriamento de equipamentos de refrigeração? O Blog do Seu Paschoal conta tudo o que você precisa saber para tirar o melhor proveito da câmara frigorífica. Acompanhe!

O que é uma câmara fria

Câmaras frias são unidades de grande porte que viabilizam um espaço de temperatura controlada para acondicionar produtos que necessitam refrigeração. Estas estruturas são encontradas principalmente em supermercados, e têm como principal finalidade conservar gêneros alimentícios. Dependendo da aplicação, também podem acomodar itens farmacêuticos e até mesmo integrar o sistema de refrigeração de necrotérios.

Para além do controle de temperatura, umidade e taxa de circulação de ar, o aparelho tem como objetivo otimizar o rendimento da refrigeração comercial e industrial. De acordo com Eduardo Fraga, coordenador de Engenharia de Aplicação da EOS, uma instalação com volume aproximado de 8 L corresponde a 16 freezers em capacidade de armazenamento. Neste exemplo, a estrutura ocupa área inferior a quatro metros quadrados.

Além de sobrar muito mais espaço para outros maquinários, a utilização da câmara frigorífica centraliza os custos de manutenção num único aparelho.

Superaquecimento e sub-resfriamento: quando acontecem?

Na maioria das vezes, um sistema de refrigeração é constituído por quatro componentes básicos: compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador. Tanto o condensador quanto o evaporador são responsáveis pelas mudanças de estado físico do fluido refrigerante. E aqui está o primeiro ponto: o superaquecimento e o sub-resfriamento são uma consequência já esperada do ciclo de compressão mecânica de vapor.

Consequências do superaquecimento desregulado

∙       Alto superaquecimento: desempenho ineficiente e altas temperaturas de descarga, gerando degradação da qualidade do óleo.

∙       Baixo superaquecimento: golpe de líquido ou diluição de refrigerante no óleo, ocasionando quebra de compressor por falta de lubrificação.

Leia também: Superaquecimento, um cálculo fundamental

Guia básico para compreender o superaquecimento

E quando o sub-resfriamento apresenta problemas?

A irregularidade do sub-resfriamento, por outro lado, provoca a evaporação instantânea do líquido refrigerante — um fenômeno conhecido como flash gás. No momento em que o condensador transforma o fluido em líquido, é necessário garantir que essa mudança de estado ocorra em sua totalidade. Caso contrário, a troca de calor com o evaporador ficará comprometida.

Como calcular superaquecimento e sub-resfriamento da instalação

O primeiro passo para regular o superaquecimento e o sub-resfriamento do equipamento de refrigeração é saber identificar os índices da maneira adequada. Confira um passo a passo para fazer a medição da temperatura excedente no evaporador:

1.     Instale o manômetro na sucção do compressor.

2.     Coloque o sensor de temperatura no mesmo local.

3.     Verifique a temperatura e a pressão do circuito.

4.     Compare a pressão registrada com a tabela termodinâmica do refrigerante.

5.     Faça a conversão da pressão em temperatura.

6.     Subtraia a temperatura do vapor pela temperatura de saturação.

7.     Pronto! Você já tem a quantidade de superaquecimento.

O cálculo do superaquecimento é realizado conforme exemplo demonstrado abaixo:

∙       Fluido refrigerante R-22

∙       Pressão de sucção = 37 PSIG (temperatura de evaporação = -10°C)

∙       Temperatura na sucção do compressor = 5°C

∙       Superaquecimento Total = 5 – (-10) = 15K

Para descobrir o sub-resfriamento, o procedimento é um pouco diferente. Entenda:

1.     Instale o manômetro na descarga do compressor.

2.     Coloque o sensor de temperatura no mesmo local.

3.     Verifique a temperatura e a pressão do circuito.

4.     Compare a pressão registrada com a tabela termodinâmica do refrigerante.

5.     Faça a conversão da pressão em temperatura.

6.     Subtraia a temperatura de saturação pela temperatura do vapor.

7.     O resultado corresponde à quantidade de sub-resfriamento.

Agora, veja um exemplo do cálculo do sub-resfriamento:

∙       Fluido refrigerante R-22

∙       Pressão de descarga = 236 PSIG (temperatura de condensação = 45°C)

∙       Temperatura na linha de líquido = 40°C

∙       Sub-resfriamento = 45 – 40 = 5K

5 dicas para garantir o sucesso da medição

1. A válvula de expansão deve ser ajustada somente após a temperatura desejada encontrar-se em regime de operação normal e contínua. Ou seja, a temperatura do ambiente deve estar estabilizada.

2. Não se deve ajustar a válvula de expansão minutos antes ou após o período de degelo. Sobretudo, caso se escute um pequeno ruído. Isso pode indicar que a válvula não está em regime normal de funcionamento. Nessas condições, as leituras de temperatura não correspondem ao superaquecimento real.

3. Verifique se o bulbo da válvula de expansão está localizado na posição correta. Também é importante que ele esteja fixado adequadamente na tubulação de sucção, com braçadeira metálica, e isolado termicamente.

4. De acordo com os diâmetros da tubulação, o bulbo deverá ser montado na posição correspondente às agulhas de um relógio entre 1h e 4h.

5. O bulbo termostático da válvula de expansão deve estar isolado termicamente para evitar interferências do ar circulado no ambiente.

Antes de ir embora

Você acaba de conferir um esquema simplificado sobre a técnica de medição do superaquecimento e sub-resfriamento. Uma dica: ferramentas eletrônicas tornam a regulagem da câmara frigorífica bem mais fácil, assim como de outros equipamentos de refrigeração.

Recapitulando: o aquecimento adicional do gás saturado evita o deslocamento de líquido para o compressor. Da mesma forma, o resfriamento adicional do líquido saturado garante que o vapor não transite para a válvula de expansão. Tudo o que você precisa fazer para ampliar a vida útil do circuito de refrigeração é repetir o procedimento em dois momentos: quando o sistema é iniciado pela primeira vez, e sempre que a operação apresentar instabilidade.

Além de fabricar câmaras frias e trabalhar com os principais termoisolantes do mercado, a Frigelar também conta com uma equipe especializada no assunto. Quer saber mais? Entre em contato com a nossa Central de Atendimento.