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TIPOS DE EQUIPAMENTOS E APLICAÇÕES

Existem basicamente dois tipos de sistemas de condicionamento de ar:

·Expansão direta : Neste sistema o refrigerante absorve o calor diretamente do ar do ambiente a ser condicionado.

·Expansão indireta: Neste sistema o refrigerante resfria um meio intermediário ( ex.: água ) que, por sua vez, passa em uma serpentina que irá resfriar o ar a ser insuflado no ambiente.

1 - Equipamentos de expansão direta com condensação a ar

1.1 - Condicionadores individuais

São os chamados aparelhos de janela com condensador resfriado a ar. Seu uso restringe apenas a pequenos ambientes sem grandes exigências na qualidade, movimentação de ar e ruído. Sendo utilizados basicamente para conforto humano.

Dispõe apenas de controle de temperatura através de um termostato que desliga o compressor quando a temperatura desejada é atingida.

São fabricados atualmente com capacidades variando de 7000 BTU/h (0,6 TR) a 30000 BTU/h (2,5 TR).

OBSERVAÇÃO:

TR : É a quantidade de calor necessária para derreter 1 tonelada curta de gelo
( 908 kg ) a 0º C no período de 24 horas.
TR = tonelada de refrigeração
1 TR = 3023 Kcal/h = 12.000 Btu/h

Devem ser instalados em uma parede externa, diretamente no ambiente condicionado, apresentando, por isto, o inconveniente do nível de ruído, mesmo para os modelos mais recentes dotados de compressores rotativos mais silenciosos.

Além disto, os condicionadores de janela não são adequados a instalação de dutos de distribuição de ar devido a seu ventilador de baixa pressão estática.

Alguns modelos de maior capacidade, na versão chamada mini-central, permitem a instalação de uma pequena rede de dutos, limitada, entretanto, a pressão estática disponível pelo ventilador.

1.2 - Condicionadores compactos (self contained com condensação a ar)

São equipamentos semelhantes aos condicionadores de janela, dispondo entretanto de maiores proteções, tais como pressostatos de alta e baixa pressão e válvulas de segurança no circuito frigorífico, sendo adequados para instalação em casas de máquinas com dutos de distribuição de ar (instalações centrais), reduzindo com isso o nível de ruído nos ambientes condicionados.

São fabricados com capacidades nominais de 5 TR, 7,5 TR, 10 TR, 12,5 TR e 15 TR, podendo ter um ou dois compressores dependendo do modelo.

Os equipamentos de menor porte podem ser instalados diretamente no ambiente condicionado desde que disponha de parede externa, sendo o insuflamento de ar feito por meio de caixa plenum dotada de grelha.

Entretanto, esse tipo de instalação, tal como nos aparelhos de janela apresentam o inconveniente do nível de ruído mais elevado.

Os condicionadores permitem ainda quando associados a conjuntos de aquecimento e /ou umidificação, manter um controle mais rigoroso de temperatura e umidade.

Além disto, por dispor de ventiladores no evaporador com disponibilidade de maior pressão estática, possibilitam a instalação de filtros mais eficientes e redes de dutos, garantindo uma melhor distribuição e movimentação de ar.

1.3 - Condicionadores divididos

Os condicionadores de ar com condensação a ar podem ser fabricados com dois gabinetes separados interligados por tubos de cobre.

Dependendo da localização do compressor, eles podem ser denominados de condensador remoto, caso o compressor fique instalado no mesmo gabinete da unidade evaporadora ou então split system se o compressor for instalado na unidade condensadora.

A unidade evaporadora dos aparelhos de menor capacidade pode ser instalada diretamente no ambiente condicionado, sendo o ar insuflado por meio de grelhas colocadas no próprio gabinete ou em caixa plenum.

Uma vez que o condensador fica em um gabinete separado, o aparelho apresenta a vantagem de poder ser instalado em ambientes ou casas de máquinas internas sem parede externa.

Os condicionadores tipo split system apresentam a vantagem de menor nível de ruído comparados com os do tipo condensador remoto, entretanto, além de necessitar do isolamento térmico da linha de sucção do compressor, exige maiores cuidados no projeto e execução para possibilitar o adequado retorno do óleo ao compressor.

A distância possível entre as unidades evaporadora e condensadora depende do tipo de equipamento (split ou condensador remoto) e da perda de carga nas tubulações.

Condensador Remoto

Split System

2 - Equipamentos de expansão direta com condensação a água

2.1 - Self Contained com condensação a água

Apresentam as mesmas características dos condicionadores compactos com condensação a ar, com a diferença de que o condensador é resfriado a água.

Devido a este fato, os mesmos podem ser instalados em casas de máquinas centrais, sem paredes externas.

A água para o condensador é normalmente recirculada por meio de bombas e resfriada em uma torre de resfriamento.

Os condicionadores self contained com condensação a água são fabricados nas capacidades nominais de 3 TR ,5 TR, 7,5 TR, 10 TR, 12,5 TR, 15 TR, 20 TR, 25 TR, 30 TR, 35 TR e 40 TR.

O condensador pode ser do tipo Tube and tube composto basicamente de um tubo de cobre por onde circula o refrigerante, montado internamente a outro onde circula água para resfriamento. Para reduzir espaço, os tubos são montados em espiral.

A outra opção de condensador é do tipo Shell and tube, composto por feixe de tubos de cobre colocado no interior de uma carcaça de aço, sendo que a água passa no interior dos tubos.

O condensador tipo Shell and tube apresenta a vantagem de ser mais facilmente limpo de incrustrações retirando-se as tampas e varetando-se internamente os tubos, enquanto que o tube and tube somente admite limpeza química.

3 - Equipamentos de expansão indireta

O sistema de ar condicionado tipo expansão indireta é composto de vários equipamentos interligados, compreendendo:
·gerador de água gelada (chiller);
·climatizadores (fan coils);
·bombas de circulação de água gelada.

No caso de condensação a água, incluem ainda:
·torre de resfriamento;
·bomba de circulação de água de condensação.

O resfriamento do ar a ser insuflado no ambiente é feito pelos climatizadores (fan coils) compostos basicamente de um ventilador para circulação do ar e uma serpentina por onde circula água gelada, montados em um gabinete termicamente isolado. A água gelada necessária ao sistema é produzida pelo gerador de água gelada (chiller) e circulada em circuito fechado até os diversos climatizadores.

Nos sistemas de expansão indireta, o controle de temperatura no ambiente é feito através do controle da vazão de água gelada que passa pela serpentina.

Para os climatizadores de menor capacidade, esse controle é do tipo ON-OFF (liga - desliga), enquanto que os de maior capacidade possuem válvulas motorizadas modulantes que deixam passar pela serpentina apenas a quantidade de água necessária para atender a capacidade requerida naquele momento.

Esse é o tipo de sistema mais adequado quando se necessita um rigoroso controle das condições internas de um determinado ambiente.

O sistema de expansão indireta possui ainda a vantagem de se ter uma casa de máquinas central, onde se concentra praticamente toda a manutenção, uma vez que os climatizadores por disporem apenas de ventilador, serpentina e válvula de água gelada, necessitam pouca manutenção.

Outra vantagem é que se pode ter climatizadores em cada ambiente, garantindo assim um controle para cada usuário. Nesta solução o ruído também fica concentrado na casa de máquinas central.

3.1 - Resfriadores de líquido com condensação a ar (chiller a ar)

CHILLER A AR

Os resfriadores de líquido possuem circuito frigorífico igual aos condicionadores de ar de expansão direta, com a diferença que ao invés de resfriar o ar em uma serpentina, possuem no evaporador um trocador de calor para resfriamento de líquido, normalmente água.

São fabricados nas capacidade de 5 TR até 400 TR.

3.2 - Resfriadores de líquido com condensação a água (chiller a água)

Os resfriadores de líquido possuem circuito frigorífico igual aos condicionadores de ar de expansão direta com condensação a água, com a diferença que ao invés de resfriar o ar em uma serpentina, possuem no evaporador um trocador de calor para resfriamento de líquido, normalmente água.

São fabricados nas capacidade de 20 TR até 1000 TR.

Os resfriadores de líquido dependendo do tipo de compressor utilizado são usualmente conhecido por chiller caso dotados de compressores alternativos ou ainda centrifugas caso dotados de compressores rotativos centrífugos.

Alguns fabricantes dispõe ainda de compressores do tipo parafuso ou ainda compressores abertos com acionamento por polias e correias ou luvas elásticas.

3.3 - Climatizadores (fan coils)

Os climatizadores são os equipamentos destinados a resfriar o ar que será insuflado no ambiente a ser condicionado.

São equipamentos simples, compostos basicamente de ventilador e serpentina por onde circula a água gelada.

Devido ao fato da capacidade de um climatizador ser em função da vazão e diferença de temperatura da água gelada e também da vazão de ar, eles não são normalmente identificados por capacidades em TR e sim por vazão de ar.

As temperaturas de água gelada normalmente utilizadas para conforto estão na faixa de 5 a 7o C com diferencial em torno de 5,5o C entre a entrada e a saída da serpentina. Em alguns sistemas com termoacumulação utiliza-se diferenciais de até 10o C para melhor aproveitamento da capacidade armazenada nos tanques.

Outros fatores que influenciam na capacidade e temperatura da saída do ar na serpentina são o número de rows (número de filas), o espaçamento entre as aletas, a circuitagem (como a água é distribuída nos tubos) e a existência ou não de turbulador.

Existem climatizadores de pequena capacidade para utilização em pequenos ambientes, onde se deseja um controle individual de temperatura (ex.: quarto de hotéis). Existem climatizadores com vazão de ar entre 1800 e 41000 m3 /h adequados para uso com dutos de distribuição de ar com perdas de pressão de até 150 mmca ( ex.: bancos, escritórios, instalações