Objectivo
Este trabalho tem como objectivo, o estudo do funcionamento de uma instalação industrial de refrigeração por compressão, com condensação a água com torre de arrefecimento. Pretende-se ainda o cálculo dos parâmetros de funcionamento, bem como traçar o ciclo termodinâmico, para diferentes condições de evaporação e condensação.
O ensaio laboratorial efectuou-se em duas fases:
- Primeira fase: Ensaio da máquina frigorífica apenas com um evaporador em funcionamento.
- Segunda fase: Ensaio da máquina frigorífica com ambos os evaporadores em funcionamento.
Como corolário do ensaio laboratorial foi realizado este relatório que descreve e comenta o trabalho efectuado.
Equipamento e Componentes da Instalação Frigorifica
A instalação é constituída pelos seguintes equipamentos:
Compressor alternativo semi-hermético
Este tipo de compressores tem a vantagem de serem mais silenciosos em relação aos compressores abertos, e não necessitam de bussins nem de qualquer tipo de acopolamento, visto incorporarem a parte mecânica e eléctrica num corpo constituído por ferro fundido, no entanto permitem uma fácil manutenção e reparação devido a fácil acesso ao seu interior. Como o fluido frigorigénio é aspirado através do motor eléctrico, é excluída a possibilidade de comprimir amoníaco pelo facto deste atacar os enrolamentos em cobre.
Condensador a água com tubo duplo
Como o seu nome indica, o condensador de tubo duplo consiste em dois tubos dispostos de modo a que um fique no interior do outro. A água é incaminhada através de um tubo interno, enquanto o refrigerante flui na direcção oposta no espaço entre os tubos interno e externo. Com esta disposição é conseguido o arrefecimento do fluido com a libertação de calor para a água. O fluxo dos fluidos em contra-corrente provoca uma maior diferença de temperatura média entre ambos, originando uma taxa de transmissão de calor mais elevada.
Condensador a água multitubolar
Este condensador é composto por um recipiente cilíndrico de chapa de aço grossa, e tubos interiores de cobre liso, ou com alhetas, pelos quais circula a água de arrefecimento, sendo a circulação dos fluidos feita em contra corrente. Estes tubos estão ligados e ajustados hermeticamente a umas manilhas soldadas nas extremidades do recipiente, o qual está equipado de tampas para a limpeza dos condutores de água.
Torre de arrefecimento
Neste equipamento, a água quente proviniente do condensador, é bombeada para o topo da torre, de onde cai para a base da mesma. A temperatura da água baixa, quando é cedido calor ao ar que passa pelo interior da torre de arrefecimento por acção de um ventilador. Embora haja alguma transmissão de calor sencível da água para o ar, o efeito de arrefecimento da torre resulta quase na sua totalidade da evaporação da quantidade de água que cai no interior da torre. O calor necessário para vaporizar a quantidade de água que evapora, é absorvido da restante massa de água, que deste modo baixa a teperatura e posteriormente retorna aos condensadores. Uma vez que tanto a temperatura quanto a quantidade de humidade do ar aumentam quando este passa pelo interior da torre de arrefecimento, é evidente que o seu rendimento depende em grande parte da temperatura de bolbo humido do ar que entra. Quanto mais baixa for esta temperatura, mais eficaz será a torre de arrefecimento.
Evaporador arrefecedor de ar por convecção forçada
Estes evaporadores são compostos por serpentinas de tubos de cobre lisos, sobre os quais são instaladas alhetas, de forma a ser assegurado um bom contacto térmico entre ambos. As alhetas servem como superficies secundárias de absorção de calor, que têm a função de aumentar a área de permuta do evaporador, conseguindo deste modo uma maior eficiencia de arrefecimento. O conjunto tubos/alhetas está montado dentro de uma caixa metálica com um ventilador que estabelece uma circulação de ar forçado, aumentando deste modo a capacidade de absorver calor, e reduzir a superfície do evaporador.
Deposito de liquido vertical
Este deposito é constituído de chapa de aço, e como o nome indica, serve de deposito para o refrigerante que é condensado no condensador, armazenando-o a fim de se poder a partir daí, fornece-lo aos evaporadores, à medida que estes o requeiram. Existe uma válvula de passagem na saída para a linha de liquido que se dirige para os evaporadores, à qual está acopolado um tubo para a captação do refrigerante líquido a partir do fundo do deposito.
Separador de óleo
Este equipamento é aplicado sempre que o retorno do óleo ao cárter do compressor seja inadequado e difícil de se obter, e/ou quando a quantidade de óleo em circulação é excessiva ou causa uma perda indevida das superfícies de troca de calor ao longo da instalação.
O separador montado na nossa instalação é do tipo de choque. Este filtro consiste numa série de placas deflectoras através das quais o vapor refrigerante carregado de óleo deve passar. Na entrada do separador, a velocidade do vapor refrigerante é consideravelmente reduzida por causa da área maior do separador em relação à da linha de descarga, em consequência as partículas de óleo tem um ímpeto maior do que o vapor refrigerante e causam um choque sobre a superfície das placas deflectoras. O óleo escoa então por gravidade das placas deflectoras para a base do separador, onde ele é reconduzido para o cárter do compressor.
Filtro exicador
Os filtros estão instalados imediatamente antes das válvulas expansoras. No seu interior contem filtros de rede que retém materiais estranhos como sujidade, aparas de metal e pó carbónico, evitando que circulem com o refrigerante. O filtro contém também um agente secante que absorverá qualquer humidade presente no fluido. Este equipamento deve ser dimensionado amplamente de modo que a acumulação de impurezas no mesmo não cause uma queda de pressão excessiva do refrigerante. Após a substituição do compressor semi-hermético cujas espirais do motor tenham queimado, este tipo de filtro tem a capacidade de reter ácidos que possam estar presentes nos resíduos de óleo existentes em partes do sistema
Visor de liquido
O visor de liquido instalado na linha de liquido do sistema de refrigeração oferece um meio de determinar visualmente se o sistema tem ou não uma carga suficiente de refrigerante e as condições em que ele se apresenta, através do indicador de humidade. Se o sistema tem pouco refrigerante, as bolhas de vapor que aparecem na corrente liquida serão facilmente visíveis no indicador. Este deve ser instalado tão perto quanto possível do depósito de liquido mas distante o suficiente à jusante de quaisquer válvulas de modo a que a agitação não apareça no visor.
A detecção de humidade é acusada por um indicador de humidade, que geralmente e em condições normais se apresenta com uma cor verde, mudando para amarelo quando detecta humidade no refrigerante.
Válvula expansora térmostatica com equalização externa de pressão
Este tipo de válvulas expansoras térmostaticas são aplicadas com o fim de compensar a excessiva queda de pressão através dos evaporadores. As válvulas estão montadas à entrada dos evaporadores, antes dos distribuidores de fluido, para garantir o máximo rendimento do mesmo. O tubo de equalização externa é montado na linha de aspiração, à saída do evaporador, logo depois do bolbo da válvula, de modo a permitir o uso efectivo e pleno de toda a superficie do evaporador, ou seja, quando a queda de pressão no evaporador é grande, a temperatura de saturação do refrigerante à saída do evaporador será concideravelmente mais baixa do que na sua entrada, deste modo a válvula de expansão necessita de um grau mais elevado de sobreaquecimento de modo a conseguir manter a válvula equilibrada. Por este motivo será necessária uma maior área de superficie do evaporador para satisfazer um maior sobreaquecimento.
Válvula eléctrica
Válvula comandada electricamente, que consiste essencialmente numa bobine de cobre isolado, e de um nucleo de ferro ou armadura que é atraído para o centro do campo mágnético da bobine quando esta está magnetizada. Ao fixar-se a haste da válvula à armação da bobine, o registo da válvula abre ou fecha consuante a magnetização ou desmagnetização da mesma, obtendo deste modo uma posição de trabalho normalmente aberta ou fechada. A válvula está montada na linha de descarga, com ligação directa entre o compressor e os evaporadores, tendo a finalidade de permitir a passagem do fluido para a descongelação por gás quente.
Válvula de pressão constante
Esta válvula mantêm uma pressão invariável a montante. Esta frecha-se instantaneamente quando a pressão à entrada da mesma se torna inferior a um determinado valor. A sua utilização serve para controlar a pressão do fluido na instalação, devido ao uso dos dois evaporadores em simultâneo.
Válvula de retenção
Estas válvulas estão instaladas na tubagem de alta pressão, à saída dos condensadores, e consistem num disco de aço, que se mantém no respectivo acento devido à acção de uma mola. Quando a pressão no lado do condensador excede a pressão do lado oposto, abre-se a válvula, dando origem a que a referida pressão flua em direcção ao deposito de liquido. Durante o período de paragem, a mola obriga a válvula a fechar-se evitando a entrada de refrigerante proveniente do condensador a mais alta temperatura.
Válvula de passagem
As válvulas de passagem são válvulas manuais do tipo de globo com vedação por meio de diafragma ou fole, não nos foi possível visualizar com exactidão o seu tipo.
Válvula de serviço
Na nossa instalação encontramos válvulas de serviço de sucção descarga e corte de liquido. As primeiras podem ser localizadas no corpo do compressor, e têm três posições de funcionamento; posição à frente (deixa de dar passagem de fluido do compressor para a tubagem ou vice-versa, dependendo se é a válvula de descarga ou sucção), posição a trás (deixa de dar passagem do compressor para o manómetro), e posição a meio ( o fluido acumula os sentidos referidos anteriormente). A válvula de corte de liquido encontra-se à saída do depósito de liquido e tem posição única de funcionamento, aberta ou fechadas. Estas válvulas são instaladas para sempre que necessário, seja possível a substituição e/ou manutenção de algum componente da instalação.
Pressostato de alta e baixa pressão
Consiste num interruptor eléctrico comandado pela pressão de alta e baixa. Este desliga sempre que a pressão de alta ou a de baixa se torne maior que um determinado valor. É este componente que tem a função de proteger o compressor de qualquer anomalia que possa comprometer o seu perfeito desempenho
Pressostato de baixa pressão
À semelhança do de cima, consiste num interruptor eléctrico comandado pela pressão de baixa. Este desliga quando a pressão de aspiração se torne maior que um determinado valor. É usado como controlo de temperatura, uma vez que a pressão de aspiração do compressor é regulada pela temperatura de saturação do refrigerante no evaporador. As mudanças na temperatura do evaporador, são reflectidas por variações na pressão de aspiração, deste modo, pode controlar-se o ciclo com este controlo accionado por essas mesmas variações de pressão. Pode ser utilizado indirectamente para regular a temperatura do espaço, pelo controlo da temperatura do evaporador. As pressões ligada e desligada do controlo de baixa pressão são as pressões saturadas que corresponden às temperaturas de um termostato de bolbo remoto emprege para o mesmo fim.
Manómetros
Os manómetros adoptados têm corpo metálico possuindo no seu interior escalas de temperaturas e pressões do fluido frigorigénio usado na instalação. A sua função no circuito frigorifico é facultar a leitura das temperaturas e pressões nos pontos onde se encontram instalados.
Distribuidor de líquido
Quando o evaporador possui mais de um circuito de refrigerante, como é o caso da instalação em causa, o refrigerante proviniente da válvula de expansão, é levado aos vários circuitos do evaporador através de um distribuidor de líquido. È importante que este componente seja dimencionado de forma a que a mistura homogénia de líquido-vapor que sai da válvula de expansão seja distribuida igualmente para todos os circuitos do evaporador, de modo a obter um desmpenho máximo do mesmo. Este tipo de distribuidor utiliza o principio de Venturi para garantir uma grande percentagem de recuperação de pressão, conseguindo garantir um mínimo de turbolência e uma perda de pressão total mínima, limitada apenas por perdas de atrito nas paredes.
O distribuidor consiste num corpo, cujo terminal de descarga é perfurado para receber os tubos que ligam o distribuidor ao evaporador. O orifício do bocal é dimencionado para produzir uma queda de pressão que eleva a velocidade do fluido, de modo a misturar homogeniamente o líquido e o vapor eliminando o efeito de gravidade. Este orificio centraliza o fluxo de refrigerante de modo a este incida sobre o elemento cónico no interior do corpo do distribuidor. Os orificios de passagem de descarga são cuidadosamente distanciados em redor da base do elemento conico, de modo a que a mistura que se separa, se divida igualmente quando entra nestes oríficios, cuja sua dimensão determina a capacidade do distribuidor. A queda de pressão evita a separação do jacto de gás do líquido, conseguindo deste modo um fluxo de uma mistura homogenia de liquido e vapor através do distribuidor.
Eliminadores de vibrações
Consistem em tubos flexiveis de estanho e bronze, revestidos com uma malha de arame de bronze de alta tensão, com um casquilho de cobre e extremidade tambem em cobre. Estes tubos flexiveis agirão como molas que absorverão e amortizarão as vibrações produzidas pelo compressor, evitando deste modo a sua transmição através das linhas, para outras partes do sistema frigorífico.
Descrição dos detectores de Fugas utilizados
Para tentar detectar a fuga de refrigerante na instalação, foram usados os seguintes equipamentos:
Maçarico detector de fugas
Consiste num pequeno queimador montado no topo de um pequeno reservatório de gás propano. O queimador contém uma válvula manual e um respirador ou câmara de mistura com uma ligação para um tubo de exploração. Acima do orifício do queimador há um tubo de cobre através do qual a chama passa quando o maçarico é accionado.
Quando se acende o maçarico, o ar entra no respirador através do tubo de exploração, e a chama fica ligeiramente azul ou incolor. Quando algum vestígio de refrigerante se mistura com o ar, a chama imediatamente logo que o vapor do refrigerante entra em contacto com o tubo de cobre quente. A cor varia entre verde, uma fuga pequena, e azul escuro, uma fuga grande. Quando o refrigerante se queima, cria-se uma atmosfera tóxica.
Para testar fugas, o tubo de exploração é passado vagarosamente à volta da área suspeita e, para ser mais eficaz a máquina deve ser parada.
Detector de fugas electrónico
É o tipo de detector de fugas mais sensível. Este instrumento funciona a pilhas secas. Quando usado, o sensor deve ser inspeccionado para verificação de limpeza, as pontas devem estar sempre bem limpas. Os filtros devem ser regularmente mudados, pois um filtro contaminado causará a resposta do instrumento tal como se tivesse detectado uma fuga.
Normalmente o instrumento responde ao ar atmosférico com um bip, sinal sonoro a cada segundo. Quando o refrigerante contacta o sensor, o sinal acelera, dependendo do grau da fuga; uma fuga grande pode produzir um sinal ou oscilação contínuos. Uma desvantagem é que devido à sensibilidade do instrumento, este responderá a volumes diminutos de refrigerante, e isso por vezes impede a localização exacta da fuga. Também responde a isolantes de espuma dilatada, dificultando assim a detecção de fugas no tubos que passam através das paredes das câmaras frias.
Quando se usa este detector, a velocidade do ar deve ser reduzida ao máximo, isto é, todas os ventiladores devem ser desligados, e não devem existir correntes de ar. O sensor deve ser aplicado sob as juntas porque o vapor refrigerante é mais pesado que o ar, e depois movida lentamente à volta do tubo.
Principio de Funcionamento da Instalação Frigorifica
Nesta instalação frigorifica, foi instalado um compressor alternativo semi-hermético que comprime fluido R134a no estado de vapor e a alta pressão, fazendo-o passar por um separador de óleo, com o respectivo retorno ao cárter. Continuando o circuito encontra-se uma ligação em “T”, que dá passagem para uma linha de descongelação por gás quente a um dos evaporadores, onde se situa uma válvula eléctrica, que tem uma posição de funcionamento normalmente fechada.
No outro troço, encontra-se um novo “T” que se divide em duas linhas, onde estão montadas as válvulas de passagem 1 e 2 que têm como função tirar de funcionamento o respectivo condensador, sendo a válvula 1 a válvula de passagem para o condensador a água de tubo duplo, e a 2, a válvula de passagem para o condensador a água multitubolar.
Neste ultimo está montado um manómetro onde é possível ler a pressão do fluido à entrada do condensador. Os condensadores têm ambos uma linha de saída de água independente, que por intermédio de uma ligação em “T”, se juntam, e seguem numa linha única em direcção à torre de refrigeração.
Neste componente, através do processo evaporativo é arrefecida a água, que por intermédio de uma bomba de recirculação retorna aos condensadores, e recebe calor do fluido frigorigénio. Na tubagem de liquido refrigerante à saída dos condensadores, estão duas válvulas de retenção que só deixam o liquido refrigerante a alta pressão fluir na direcção da ligação em “T”, que recebe estas duas linhas e as junta numa só, encaminhando o fluido para o depósito de liquido.
À saída deste consta uma válvula de passagem manual que tem a função de isolar todo circuito à sua frente de modo a conseguir recolher o fluido no depósito de liquido sempre que necessário. A seguir à válvula de passagem, um visor de liquido indica a quantidade de humidade existente no fluido, e mostra as condições de escoamento (no caso do visor mostrar turbulência no escoamento do líquido, é sinal de que existe alguma anomalia no sistema).
Continuando a seguir a linha de alta pressão, encontra-se uma nova ligação em “T”, de onde seguem as válvulas de passagem 3 e 4, que têm a função de tirar de serviço os respectivos evaporadores. Antes de cada evaporador, está presente no sistema um filtro exicador que retira a humidade e filtra eventuais impurezas presentes no líquido refrigerante, e uma válvula expansora termostactica com equalização externa de pressão que vai passar o R134a da alta para a baixa pressão, ao mesmo tempo que regula a quantidade de fluido que passa pelo distribuidor de liquido imediatamente antes de entrar no evaporador, onde o refrigerante absorve calor do meio envolvente para assim conseguir mudar de estado.
À saída de cada um dos evaporadores estão montados um manómetro que permite ler a pressão que o fluido tem naquele ponto, e um Pressostato de baixa pressão. Por fim o fluido refrigerante é aspirado pelo e para o compressor no estado vapor e a baixa pressão. O sistema frigorifico em condições normais de funcionamento, trabalha com os evaporadores em paralelo.
Quando é necessária a descongelação por gás quente é vital a sua colocação em série. Para que fosse possível realizar esta mudança no circuito foi instalada a válvula de passagem 5. Existe ainda uma válvula de pressão constante, que do ponto de vista do grupo, serve para controlar a pressão do fluido na instalação devido ao funcionamento dos dois evaporadores em simultâneo.
Para finalizar a descrição da instalação, é ainda de referir que à saída do compressor, na tubagem de descarga, e na tubagem de aspiração à entrada do mesmo, estão montados eliminadores de vibrações para que as vibrações originadas pelo funcionamento do compressor não se propaguem por todas as linhas suspensas, e possam causar eventuais fugas de fluido frigorigénio, devido à possibilidade das uniões soldadas ou abocardadas estalarem. A instalação frigorifica que acabou de ser descrita tem como protecção um pressostato de alta e baixa pressão que em caso de anomalia desliga o compressor.
Processo de descongelação do evaporadores
Por não ter sido possível a observação da instalação em funcionamento, e não serem conhecidos os esquemas eléctricos do sistema, é suposto que os processos de descongelação da instalação, sejam muito próximos dos que vão ser descritos a seguir.
A instalação é descongelada pelo processo forçado, tendo como fontes de calor resistências eléctricas e gás quente proveniente da descarga do compressor.
O processo da descongelação em parte é automático, onde se usa um relógio regulador para ligar e/ou desligar o sistema, durante um período fixo em intervalos regulares. No caso experimental torna-se relativo, visto tratar-se de uma instalação didáctica, mas em casos práticos, este processo é muito eficiente, tendo em conta que é prejudicial deixar o sistema desligado mais tempo que o necessário. A duração do período de descongelação deve ser cuidadosamente ajustada de modo a que o sistema entre em funcionamento o mais cedo possível após a descongelação.
O grupo, após uma cuidada observação da instalação, mas como a cima referido, desconhecendo os esquemas eléctricos do sistema, deduziu que o ciclo de descongelação é iniciado pelo relógio de descongelação, e em caso de a descongelação terminar antes do tempo para que o relógio foi programado, esta é terminada por acção de um pressostato de baixa pressão. Com este método, obtém-se uma regulação automática do intervalo de tempo exigido pelo período de descongelação, já que as pressões dos evaporadores, ao aumentarem quando a descongelação está completa, faz desligar o dispositivo já citado.
Descongelação eléctrica
Foram empregues, um conjunto de resistências eléctricas, acopladas no evaporador 1, em contacto muito perfeito com as alhetas, que se encarregarão no momento propício, de aquecer o evaporador até o gelo se fundir completamente.
Neste caso, supomos, pelos motivos já referidos anteriormente, que o ciclo de descongelação eléctrica é iniciado manualmente, fechando a válvula de passagem 4, de modo a cortar o fluxo do fluido ao evaporador. O R134a que se encontra na linha entre a válvula 4 e o evaporador 1, é aspirado pelo compressor.
Em seguida, já com os ventiladores do evaporador parados, são ligadas as resistências eléctricas, e inicia-se o ciclo de descongelação, controlado pelo relógio de descongelação. Devido ao aumento da temperatura no evaporador, há um aumento de pressão na instalação, e poderá haver a possibilidade de o compressor, momentaneamente, aspirar o refrigerante que se tenha evaporado durante o aquecimento. O ciclo de descongelação termina ao fim do tempo para o qual o relógio foi programado.
Caso o gelo seja completamente fundido antes do tempo previsto pelo relógio, devido ao aumento de temperatura, causado pelo funcionamento contínuo das resistências, a pressão de baixa aumenta, as resistências de descongelação são desligadas, e o compressor retorna a aspirar o fluido proveniente do evaporador que acabou de descongelar. Para que o compressor continue em funcionamento para este evaporador, é necessário abrir a válvula de passagem 4.
O facto do fluido ser recolhido ao compressor antes de se iniciar a descongelação, reduz a possibilidade de poder haver aquecimento do refrigerante na fase líquida, no evaporador.
Com a sobreposição do pressostato do evaporador ao relógio de descongelação, exclui-se a possibilidade de uma vez terminada a operação, permanecerem ligadas as resistências eléctricas, correndo o perigo de se danificarem, devido ao aumento da sua temperatura de forma excessiva e anormal.
Descongelação por gás quente
O evaporador 2 é descongelado por este processo, ou seja, o gás quente que provém da descarga do compressor, a alta temperatura, entra no evaporador onde o fluido vai ceder calor ás suas alhetas conseguindo deste modo a desobstrução das mesmas.
Para que a operação se realize, é necessário fechar a válvula 4, e abrir a válvula 5, passando desta forma , a instalação a operar com os evaporadores em série, em vez de operarem em paralelo, como na descongelação referida anteriormente.
Criadas as condições necessárias, o relógio de descongelação inicia o ciclo abrindo a válvula eléctrica na linha de derivação da compressão. No momento apropriado, os ventiladores do evaporador deixam de funcionar, e inicia-se o funcionamento do evaporador 1.
O fluido frigorigénio proveniente da compressão no estado de vapor, entra no evaporador 2, após a válvula expansora termostactica. Na serpentina, cede calor ás alhetas obstruídas pelo gelo, condensa, passa pela válvula 5, é expandido e no evaporador 1, absorve calor do meio envolvente, para assim conseguir evaporar. Em seguida é aspirado pelo compressor no estado de vapor onde é comprimido, voltando novamente a circular para o evaporador que está a descongelar.
A descongelação, à semelhança do processo anterior; é terminada por meio de controlo do relógio, ou do pressostato de baixa pressão. Em qualquer dos casos, o ciclo volta a funcionar, fechando a válvula eléctrica e a válvula 5, e abrindo a válvula 4. Desta modo, restabelecemos o funcionamento do ciclo com os evaporadores a operarem em paralelo.
Como o evaporador 2 está a ser descongelado, tem uma pressão superior à pressão de trabalho do evaporador 1. Esta diferença de pressões iria originar a entrada indesejada de liquido no compressor, em vez de este entrar no evaporador 1, para lá evaporar. Para que tal não suceda, foi instalada uma válvula de pressão constante entre as saídas dos evaporadores. Desta forma consegue-se assegurar a entrada de fluido no compressor, no estado de vapor.
Descrição do processo experimental
Após ter-se iniciado o funcionamento da instalação, foi constatado que esta não tinha um funcionamento continuo. O compressor arrancava, e punha-se em marcha em intervalos de tempo muito curtos.
Devido ao funcionamento irregular da instalação, verificou-se que esta poderia estar avariada.
Para diagnosticar a sua causa, foi verificado que o compressor era desligado pelo pressostato, o que indicava que o motivo da avaria, estaria relacionado com a pressão. Para apurar este facto, foi lida a pressão à saída dos evaporadores, tendo-se constatando que era de 30 Psig, pressão equivalente a uma temperatura de evaporação de 1.5 ºC. Por ter sido obtida uma temperatura de evaporação tão elevada para este tipo de instalação, concluiu-se que esta tinha falta de gás.
Tendo em conta que a instalação é um circuito fechado, a carga de fluido frigorigénio deve ser constante, se o não é, é porque existe uma fuga de fluido no sistema.
Depois de diagnosticado o motivo que provocara a avaria na instalação, procedeu-se à localização da fuga de fluido frigorigénio. Para a detecção da fuga, inicialmente, foi utilizado um maçarico detector de fugas, que após várias inspecções aos locais mais suspeitos e propícios a rupturas, (soldaduras, uniões, válvulas, etc), nada conseguiu detectar.
Depois da ineficácia do primeiro aparelho, utilizou-se um detector de fugas electrónico, que repetiu o procedimento a cima descrito. Mesmo sendo mais sofisticado, obteve os mesmos resultados. Por terem falhado os processos anteriormente descritos, observou-se cuidadosamente a instalação, onde se visualizou a cabeça do compressor “babada” de óleo.
Sendo o óleo, uma substância muito mais densa que o R134a, e tendo fluido do interior para o exterior do compressor, concluiu-se que a fuga de fluido frigorigénio se encontraria neste ponto do circuito. Em seguida inspeccionou-se a cabeça do compressor com ambos os detectores, mas à semelhança do que já tinha sucedido, nada foi detectado.
Sugestão para a reparação da instalação frigorifica
Antes de reparar a fuga de refrigerante no sistema, esta tem que ser localizada, para a determinar, podem ser efectuadas as seguintes operações:
- 1º Prova de fugas.
- 2º Purga.
- 3º Reparação
- 4º Limpeza do circuito
- 5º Operação de vácuo.
- 6º Carga de refrigerante.
- 7º Ligação para funcionamento.
Prova de fugas
Se a unidade condensadora estiver vazia, sem refrigerante liquido, carrega-se então uma pequena quantidade para se poder realizar a referida prova. Para isso, realizam-se as seguintes operações:
1º-Fecha-se a válvula de saída de líquido do depósito.
2º-Verifica-se se o manipulo da válvula de serviço de aspiração do compressor está fechado para a esquerda. Tira-se o bujão do manómetro da referida válvula, e coloca-se no seu lugar uma peça em T; a uma das extremidades superiores liga-se o manómetro e a outra, a garrafa para a carga de gás.
3º-Abre-se o manipulo da garrafa da garrafa, e purga-se o ar contido no tubo de carga, afrouxando a porca do manómetro.
4º-Volta a fechar-se o manipulo da garrafa, e seguidamente abre-se a válvula de passagem de aspiração do compressor para a direita e a fundo, fechando assim a passagem ao evaporador.
5º-Coloca-se o manómetro de alta pressão na válvula de passagem de descarga do compressor, fazendo previamente a verificação de que o manipulo se encontra fechado para a esquerda; depois de se ter colocado o manómetro, abre-se a mencionada válvula duas voltas para a direita, para que comunique com o manómetro e possa registar a pressão de alta.
6º-Abre-se a válvula da garrafa de carga e põe-se em marcha o compressor.
7º-Carregada uma pequena quantidade, que pode ser 200 gramas, fecha-se a válvula da garrafa e para-se o compressor, inverte-se a operação de tirar o T, fechando para a esquerda a válvula de serviço de aspiração, e coloca-se no seu lugar o manómetro de baixa, abrindo novamente a válvula de serviço para a direita, a fundo.
8º-Verifica-se a seguir cuidadosamente se existe alguma fuga no compressor, condensador, e depósito de líquido.
9º-Com a máquina parada, abre-se então a válvula de saída de líquido do depósito, com a finalidade de deixar uma pequena quantidade de refrigerante líquido, e fecha-se rapidamente.
10º-Verifica-se então se existe alguma fuga na linha de líquido, na válvula de expansão, no evaporador e na linha de aspiração.
A pesquisa de fugas deverá fazer-se do modo como foi descrita na descrição do processo experimental.
Purga da parte de baixa pressão
Procede-se à purga da parte de baixa pressão do sistema, expulsando o refrigerante líquido que foi introduzido para a realização da operação anterior. Para isso abre-se um pouco a válvula de passagem de aspiração do compressor à linha de aspiração procedente do evaporador, por onde sai a mencionada quantidade de refrigerante líquido, assim todo o ar que o sistema contenha, no lado da baixa pressão, voltando depois a apertar a referida porca.
Reparação da fuga
Depois de localizada a fuga procede-se à sua reparação, que depende do sitio a reparar. Caso seja um tubo fissurado, este tem que ser soldado. Se for um equipamento instalado no circuito frigorifico que não vede, ou que se encontre danificado, terá que se proceder à sua reparação se esta for possível, ou em último caso, terá de ser substituído. Se a origem da fuga for simplesmente uma conexão mal apertada, a avaria é solucionada com um simples aperto, de modo a conseguir uma união estanque.
Como foi referido na descrição do processo experimental, suspeitava-se que a origem da fuga estava localizada na cabeça do compressor. Caso a suspeita fosse confirmada, teria de se apurar, se o fluido saía da instalação devido á junta da cabeça do compressor se encontrar partida, ou se era por um motivo mais complexo. Se fosse a junta da cabeça do compressor, bastaria substituí-la por uma nova, em contrário seria necessário desmontar o compressor e mandar repará-lo numa oficina com condições para o efeito.
A limpeza do circuito, a operação de vácuo e a carga de refrigerante já foram descritas num relatório anterior, por este motivo e para não prolongar este trabalho apenas ficam mencionadas e não descritas pormenorizadamente.
Ligação para funcionamento e regulação
Efectuadas as provas ou ensaios devidos, e carregado o sistema com a quantidade conveniente de refrigerante, devem deixar-se as válvulas de passagem de aspiração e descarga de forma que comuniquem todas as suas passagens com os manómetros colocados, abrir também a válvula de passagem de saída do depósito de líquido, e proceder então à ligação, para que o equipamento comece a funcionar.
Em seguida deve-se reajustar as válvulas de expansão termostáticas e o pressostato de alta e baixa pressão, tendo em conta que para as primeiras, deve esperar-se que o equipamento tenha pelo menos uma hora de funcionamento, sendo do mesmo modo aconselhável que exista um intervalo de quinze minutos, aproximadamente, como mínimo, entre um ajuste e outro.
Com os equipamentos reajustados, deve verificar-se se a instalação funciona dentro das pressões indicadas. Respeitada esta condição, a instalação está reparada e é dada como concluída a operação.
Mapa de Medições
Temp. fonte fria = 20ºC
Temp. fonte quente = 16ºC
Pressão condensador= 90 PSI = 0.62 MPa
Pressão evaporador 1 =21 PSI = 0.145 MPa
Pressão evaporador 2 =18 PSI = 0.124 MPa
Comentários ao trabalho realizado
É com alguma pena que realizamos este relatório sem termos visto a instalação descrita em funcionamento, o que nos dificultou a precessão de alguns pontos, que gostariamos de descrever com maior rigor e exatidão. Um dos casos são os ciclos de descongelação, que não conseguimos enquadrar nem no tipo automático, nem no tipo manual, visto que as válvulas 3, 4 e 5 deveriam ser válvulas elétricas comandadas pelo relógio de descongelação para se enquadrarem no primeiro tipo. Outro ponto que não percebemos com exatidão, é o modo como os pressostatos de baixa pressão controlam o fim de descongelação, assumindo o controlo que normalmente é realizado por um termostato de fim de descongelação.
Em relação ao teste de fugas, concluimos que não foi detectada nenhuma fuga devido à pressão de gás no interior da instalação ser muito reduzida, por este motivo, não houve fluxo suficiente de fluido do interior para o exterior da instalação, de modo a ser acusado nos detectores de fugas utilizados.
Para finalizar gostariamos de acrescentar que para localizar a fuga poderia-se ter usado em alternativa aos métodos utilizados o teste mais comum e económico, o teste da bolha. Uma solução de água e sabão que pincelada na zona suspeita, denunciaria a fuga com a formação de bolhas.
