Universidade Federal de Rio Grande

Escola de Engenharia

Equipamentos Industriais e de Processo

Equipamentos para produção de água gelada

Introdução

A água gelada possui muitas

aplicações, mas é usada principalmente

para:

• Consumo humano;• Consumo humano;

• Em instalações de ar condicionado

com central de água gelada e sistema

fan-coils.

A instalação de água gelada pode ser individual oucentralizada.

Diz-se que a instalação é individual quando a águagelada é produzida no próprio local de consumo.

Introdução

gelada é produzida no próprio local de consumo.

Exemplo: bebedouros.

Quando existem vários pontos a alimentar com águagelada, são usadas instalações centralizadas, as quaisalimentam esses pontos.

Equipamentos

O equipamentos essenciais de uma instalação de água

gelada são, no caso de sistemas de compressão de

vapor:

1) Compressor;1) Compressor;

2) Condensador;

3) Evaporador;

4) Válvula de expansão;

5) Acessórios.

Equipamentos

Equipamentos

Compressor

Os tipos de compressores utilizados

são: o alternativo, palhetas,

Equipamentos

centrífugos, axiais e os de parafuso.

Compressor

Funções:

- Reduzir a pressão sobre o líquido refrigerante, de modo afazer baixar sua temperatura de vaporização, tornando-aassim inferior à temperatura do meio a refrigerar, com isso

Equipamentos

assim inferior à temperatura do meio a refrigerar, com issoocorre a retirada de calor do meio;

- Elevar a pressão sobre o gás, o que acarreta a elevaçãoda temperatura de condensação do mesmo. Como essatemperatura se torna maior do que a do meio deresfriamento, dá-se a condensação do gás.

Condensador

Tem a função de receber o gásvindo do compressor e emtemperatura elevada e prover

Equipamentos

temperatura elevada e provera condensação do mesmo.Pode ser resfriado a ar ou aágua. Nas instalações depequeno e médio portesemprega-se o condensadorresfriado a ar com ventilador.

Evaporador

É onde se processa a produção de água gelada. Após ofluído refrigerante passar para o estado líquido no

Equipamentos

fluído refrigerante passar para o estado líquido nocondensador ele, então segue para o evaporador, masantes passa pela válvula de expansão, onde a pressãosobre o líquido se reduz até que sua temperatura devaporização se torne inferior à temperatura do meio arefrigerar.

Evaporador

Os evaporadores destinados

a refrigerar a água constam

Equipamentos

de uma serpentina que fica

imersa no tanque de água a

refrigerar.

Algumas informações são necessárias para o projeto dainstalação para água gelada. São elas:

- Número de bebedouros necessários;

- Consumo de água gelada;

Instalações de Água Gelada

- Consumo de água gelada;

- Temperatura da água;

- Velocidade da água nos encanamentos alimentadoresna instalação central.

Refrigeração individual da água

Neste sistema unidades compactas constituem o próprio

equipamento frigorífico.

A unidade reúne, de forma compacta, os elementos

fundamentais para a realização do ciclo de refrigeração:fundamentais para a realização do ciclo de refrigeração:

compressor, condensador resfriado a ar, evaporador de

serpentina no interior de uma pequena caixa onde a água

irá resfriar.

Pode conter também:

• Termostato regulável, cuja a função é atuar sobre o relé

que aciona o motor do compressor;

Refrigeração individual da água

que aciona o motor do compressor;

• Secador e filtro, destinados a remover qualquer umidade

no tubo entre o condensador e o evaporador.

Os bebedouros são alimentados por uma coluna d’água.

O ramal do bebedouro pode ser em cobre, PVC ou ferro

galvanizado.

A pressão com a qual sairá o jato de água gelada

Refrigeração individual da água

A pressão com a qual sairá o jato de água gelada

depende do desnível entre o reservatório superior e o

bebedouro, pois a água contida na caixa do bebedouro

trabalha por pressão hidrostática e não por bombeamento.

- Bebedouro industrial de 200 litros

- Utiliza compressor

Hermético.

- Gás refrigerante:

Refrigeração individual da água

- Gás refrigerante:

134A

- Tanque interno e

Tubulação em Inox.

Efeito Peltier

Alguns bebedouros de instalação individual operam atravésdo Efeito Peltier.

O efeito peltier é responsável por produzir o surgimento de

Refrigeração individual da água

O efeito peltier é responsável por produzir o surgimento deum gradiente de temperatura entre dois materiais diferentesquando alimentados por uma fonte de energia (diferencialde potencial elétrico). Este gradiente de temperatura se dáquando há a passagem de corrente elétrica através de umou mais pares de semicondutores do tipo N e do tipo P.

Efeito Peltier

Ao se aplicar uma corrente elétrica contínua no terminal dematerial tipo N, elétrons migram do material tipo P para omaterial tipo N. Em função disso, essas junções irão permitir ofluxo de calor.

Refrigeração individual da água

fluxo de calor.

Assim, uma das superfícies resfria-se. A outra superfície irá seaquecer, sendo esse calor dissipado para o ambiente atravésde um sistema conveniente. Nesse sistema, o baixo consumode energia é priorizado, assim, o bebedouro eletrônicoconsome em média, 40% menos energia que um bebedouro acompressor.

Efeito Peltier

Indicados para uso residencial, devido a sua capacidade derefrigeração de água (menor que em bebedouros a compressão.Em média, a quantidade máxima de água refrigerada nestesequipamentos fica em torno de 20 litros/dia.

Refrigeração individual da água

Vantagens- 40% mais econômico em consumo de energia- Aparelho mais barato-Mais leve

Desvantagens- Quantidade de água refrigerada por dia é limitada- Não é um produto para uso intenso.

Instalação central de água gelada potável

Capacidade do reservatório de água gelada potável

O consumo de água não é uniforme, por isso oreservatório de água deve possuir água acumulada parareservatório de água deve possuir água acumulada paraatender os níveis elevados de consumo.

A capacidade do reservatório depende da hipótese deconsumo, deve-se considerar ainda períodos de parada docompressor, realizando assim um grandedimensionamento e o isolamento térmico do reservatório.

Capacidade do reservatório de água geladapotável

Deve-se levar em conta no dimensionamento do tanque, a

Instalação central de água gelada potável

Deve-se levar em conta no dimensionamento do tanque, atemperatura da água na superfície, pois esta pode estaracima da requerida para distribuição, além disso deve serconsiderado o espaço ocupado pela serpentina doevaporador.

Escolha do compressor

O tipo de compressor para instalação de água geladapotável é o alternativo.

O problema da escolha do compressor consiste em

Instalação central de água gelada potável

O problema da escolha do compressor consiste emcalcular o número de toneladas de refrigeração necessáriopara atender à instalação, isto é, para retirar a quantidadede calor necessária (carga térmica do sistema).

Escolha do compressor

Nesse caso a quantidade de calor a ser retirada deve-se a:

Instalação central de água gelada potável

• Ganho de calor por condução na rede de distribuição;

• Perdas por condução no reservatório;

• Perda sofrida pela água na bomba de recirculação;

• Quantidade de calor a ser retirado da água de consumo;

Filtros de velas

É indispensável umainstalação de filtragem emum instalação para

Instalação central de água gelada potável

um instalação paraalimentação de bebedouros.Pode ser utilizado o filtro develas ou de areia.

Exemplo de uma instalação central de águagelada potável

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Pelo motivo dos dutos de ar condicionado dasinstalações centralizadas apresentarem dimensõesinaceitáveis, pelo espaço que ocupam, recorre-se ao usodo sistema fan-coil, em grandes edifícios.

Nesse sistema existe uma central produtora de águaNesse sistema existe uma central produtora de águagelada (Chiller). A água é conduzida em tubulaçõesisoladas e de diâmetros relativamente pequenos, paralocais apropriadamente escolhidos onde, passando emserpentinas (coils), recebe uma corrente de ar fornecidopor um ventilador (fan).

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Dos compartimentos dos fan-coils, o ar segue,resfriado, em dutos que atendem ao ambiente a serclimatizado.

Em geral, as tubulações de água gelada, devidamenteEm geral, as tubulações de água gelada, devidamenteisoladas, passam no interior de poços e de tetos falsos, enunca no interior de paredes.

É indicado para empreendimentos que possuem grandescargas térmicas de dissipação (>100 TR´s)

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Central de água gelada

Água é bombeada dos Chillers até as serpentinas deresfriamento.

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Os fan-coils recebem a água gelada a aproximadamente7ºC e a devolve a cerca de 12ºC para o chiller.

Central de água gelada - “Chiller”

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

Instalação de ar condicionado com emprego de água gelada

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MACINTYRE, Archibald Joseph. Equipamentos Industriaise de Processo. Rio de Janeiro: LTC, 2012.

STOECKER, W. F., JONES, J.W. Refrigeração e ArCondicionado. Ed McGraw-Hill. São Paulo, 1980.Condicionado. Ed McGraw-Hill. São Paulo, 1980.

CREDER, H. Instalações de Ar condicionado. Ed. LTC.São Paulo: 2004.

Catálogos técnicos Mercalor e Mycon.