A Temperatura ambiente afeta o desempenho da UMAG(*)?

A edição do Mecalor News de nov/dez de 2.005 explica com detalhes que cerca de 130% da capacidade de refrigeração de um ciclo frigorífico devem ser dissipados para o ambiente externo em um trocador de calor chamado condensador. No caso da condensação a água, o calor é transmitido para a água industrial, que com a utilização de uma torre de resfriamento bem dimensionada, pode ser mantida na faixa de 25ºC a 30ºC ao longo do ano. Quando a condensação é obtida pela aspiração de ar ambiente através de um condensador aletado, é necessário prever uma ampla variação da temperatura ambiente. Este é o assunto deste artigo.

UMAG’s com condensação a ar eliminam as desvantagens de caráter ecológico das torres de resfriamento, são mais fáceis de instalar e dão menos trabalho para a limpeza do condensador. Além disto, muitas vezes são mais econômicas. Entretanto, devem ser projetadas para atender o processo tanto no inverno como no verão.

Um pouco de teoria. Na entrada do condensador o “gás” refrigerante está quente e na fase gasosa. Ao trocar calor com o ar ambiente a temperatura do refrigerante permanece praticamente inalterada enquanto vai passando para a fase líquida. Na saída se apresenta na forma de um líquido quente e com alta pressão. É fácil entender que em dias quentes a temperatura do refrigerante nos tubos do condensador atingirá valores maiores do que em dias mais amenos. Uma outra informação importante é que a temperatura do refrigerante está vinculada à sua pressão, ou seja, quanto maior a temperatura maior será a pressão. O fabricante do compressor frigorífico especifica a máxima temperatura de condensação aceitável (normalmente é de 65ºC) e o condensador deve ser dimensionado para que este limite não seja atingido nem nos dias mais quentes.

A Mecalor costuma especificar a capacidade de suas unidades de água gelada para água gelada saindo a 12ºC e retornando 5ºC mais quente, e para temperatura ambiente de 27ºC. Embora não seja o objetivo deste artigo, sabemos que na faixa de 5ºC até 20ºC, para cada 1ºC de redução na temperatura da água gelada haverá uma queda de cerca de 4 pontos percentuais na capacidade da unidade. É importante salientar que a temperatura ambiente afeta o desempenho de forma semelhante: para cada 1ºC de aumento na temperatura ambiente haverá uma queda de cerca de 1,1 ponto percentual na capacidade da unidade. Em outras palavras, a unidade terá seu desempenho reduzido em 11% se a temperatura ambiente subir de 25ºC para 35ºC.

E se a temperatura ambiente ultrapassar o limite de 35ºC? As UMAG’s da Mecalor são projetadas com um fator de segurança tal que podem operar por curtos períodos e com o condensador limpo em ambientes de até 40ºC. Convém ressaltar que há um pressostato de alta pressão que desliga a unidade quando a pressão (e por conseqüência a temperatura) de condensação ultrapassar um limite de segurança. Nunca é demais lembrar que uma UMAG instalada com o lado da entrada de ar para o condensador obstruído ou em qualquer situação que favoreça a recirculação do ar que sai da unidade de volta para o condensador pode apresentar problemas de desarme pelo pressostato de alta pressão independente da temperatura do ambiente externo.

Menos evidente é que em regiões muito frias (temperatura do ar que entra na UMAG abaixo de 15ºC) a temperatura de condensação e consequentemente a pressão do refrigerante pode ficar abaixo do limite recomendado. Nestas condições pode ocorrer o desarme pelo pressostato de baixa pressão. A solução ideal é utilizar ventiladores com velocidade variável comandados pela pressão de condensação. Esta opção assegura que mesmo em dias frios a pressão de condensação permanecerá inalterada. Uma outra alternativa mais barata é utilizar um pressostato de baixa ajustado para desarmar em uma pressão menor. Esta alternativa, entretanto, reduz ligeiramente o nível de proteção do compressor contra vazamentos de refrigerante.

Esperamos que tenha ficado claro que UMAG’s com condensação a ar operam com grande confiabilidade e desempenho. A condição necessária é projetar o conjunto condensador e o sistema de ventilação de forma correta. A Mecalor executa o dimensionamento por meio de um sofisticado programa de computador que assegura uma combinação perfeita entre a área de troca térmica do condensador e a vazão de ar do ventilador. Apenas para exemplificar a preocupação pela melhoria contínua do projeto, lembramos que recentemente, pequenas alterações na geometria do colarinho do ventilador e do condensador possibilitaram um aumento de quase 10% no rendimento da UMAG.