A refrigeração é definida como a capacidade de se retirar calor de um corpo de maneira controlada, de forma que isso ocorre, em grande parte, com a variação da temperatura do corpo ou do meio. Para diminuir a temperatura, é necessário retirar energia térmica de determinado corpo a partir da extração de calor do mesmo, com posterior eliminação dessa energia térmica no ambiente externo.
Para que um sistema de refrigeração seja calculado e determinado é necessário que se conheça a Carga térmica de Refrigeração. Esta, também chamada de potência frigorífica, é o calor, por unidade de tempo, que deve ser extraído do ambiente refrigerado para manter, neste local, a temperatura desejada.
A utilização de sistemas de refrigeração contribui em diversos níveis para diversos setores de empresas, atuando em variadas funções. Tais sistemas podem contribuir para a conservação e transporte de alimentos e bebidas, conservação de produtos considerados perecíveis como medicamentos, entre outras substâncias utilizadas em nível hospitalar. Ademais, os sistemas de refrigeração são aplicados na produção de diversos produtos, que necessitam de um controle de temperatura especial para serem produzidos com qualidade, como por exemplo bebidas e produtos lácteos.
Nesse contexto, saber de fato qual o melhor sistema a ser aplicado em sua empresa, dependendo da funcionalidade do mesmo, é essencial. Sendo assim, é importante conhecer alguns tipos de sistemas e suas possíveis aplicações, com o intuito de melhorar a percepção sobre qual é, de fato, o melhor tipo de sistema para cada caso, pensando no melhor custo benefício e na qualidade do processo. A seguir, são pontuados algumas aplicações e seus possíveis sistemas:
1) Sistema para abastecimento de Produtos industrializados
A chamada câmara fria é considerada uma ótima alternativa quando falamos de conservação e abastecimento de produtos, principalmente congelados, em locais de armazenamento. O sistema das câmaras é bem diferente dos sistemas utilizados em freezers e refrigeradores habituais. No caso das câmaras, há geração de ar frio de forma ativa, na medida necessária para manter a temperatura estabelecida no termostato. O sistema utilizado é o de Refrigeração por ar forçado. O ar frio é criado com ventiladores e um condensador, de maneira parecida à um ar-condicionado, com o condensador armando e desarmando.
Os ventiladores da unidade puxam o ar para dentro da unidade e sobre as bobinas do condensador, de forma que o líquido de arrefecimento dentro das bobinas puxa o calor do ar que passa por cima. O ar refrigerado então continua a se mover para fora da parte traseira da unidade, mais frio do que quando entrou. Enquanto os ventiladores continuam a soprar ar sobre o condensador, a temperatura do ar dentro da cabine vai diminuir até que esteja mais uma vez abaixo do nível definido pelo termostato. Este, determina a temperatura do ar no seu interior. Quando a temperatura se eleva acima do nível do termostato, o condensador é ligado e inicia-se um novo ciclo de resfriamento.
Esse sistema, permite que a conservação de alimentos ocorra com uma variação de temperatura entre -70ºC e 15ºC, dependendo do tipo de produto, seu tempo de resfriamento e aplicação. Nesse sentido, a carga térmica de refrigeração necessária para alcançar temperaturas tão baixas como a descrita, é extremamente alta, exigindo do sistema grande atuação e eficiência. Observa-se, assim, que esse tipo de sistema é utilizado quando a demanda energética é elevada, não sendo indicado em casos em que a carga térmica de refrigeração demandada é baixa.
2) Melhor sistema para armazenamento de bebidas:
O sistema de refrigeração para bebidas precisa ser escolhido de maneira adequada conforme a demanda do estabelecimento, visto que uma má escolha do sistema pode acarretar em perda de produtos, por exemplo. Um sistema que não é personalizado para a aplicação em questão pode acarretar em perda de produtos, por congelamento ou por não resfriamento do mesmo.
Existem dois sistemas que são bastante utilizados no armazenamento de bebidas. São eles:
2.1) Sistema de refrigeração por compressão mecânica de vapor.
Neste sistema, o fluido refrigerante (responsável pela troca de calor entre o ambiente interno e externo) entra no evaporador (transfere o calor do ambiente interno para o fluido refrigerante) à baixa pressão em uma mistura de líquido com vapor, de forma que enquanto passa para o estado de vapor retira a energia do meio interno. O vapor entra no compressor, é comprimido e bombeado, tornando-se superaquecido e deslocando-se para o condensador (transfere o calor do fluido refrigerante para o ambiente externo), que tem a função de liberar a energia retirada do ambiente. O fluido libera a energia e passa do estado de vapor para o estado líquido (condensação) e, por fim, entra no dispositivo de expansão, onde tem sua pressão reduzida, para novamente ingressar no evaporador e assim reiniciar o ciclo.
2.2) Sistema de refrigeração por jato compressão de vapor
Este sistema é bastante similar ao anterior, porém ao invés de se utilizar um compressor é utilizado um ejetor. Em comparação com o sistema anterior, este possui as vantagens de não haver necessidade de lubrificação, de ter um baixo custo de operação, além de utilizar menos energia elétrica em seu funcionamento. Em contrapartida, possui um baixo coeficiente de desempenho (COP), se comparado a outros sistemas de refrigeração, inclusive ao sistema anterior.
3) Sistema adequado para ambientes expositores de produtos
Quando uma empresa necessita de uma refrigeração considerada de baixa demanda ou com pouca variação de temperatura em relação ao ambiente externo, utiliza-se o Sistema de Refrigeração estática. Nesse sistema, o resfriamento ocorre a partir da utilização de serpentinas que se localizam abaixo de placas, de forma que a retirada do calor do ambiente refrigerado é realizada através do transporte da chamada água de arrefecimento nessas serpentinas. Por isso que o sistema também é conhecido como Sistema de Refrigeração por Placas.
É um tipo de sistema adequado em casos, por exemplo, em que há exposição de bebidas ou de alimentos em balcões, de forma que o objetivo principal não é variar a temperatura do ambiente e do produto em grande escala. É um tipo de sistema adequado quando a carga térmica de refrigeração demandada é baixa, o que faz com que a energia consumida pelo sistema seja pequena e, consequentemente, o gasto com energia elétrica seja mínimo em relação aos outros sistemas.
Um exemplo dessa aplicação ocorre em padarias, por exemplo, em balcões que armazenam e expõem bolos e doces. Nesse caso, esses produtos são somente climatizados, sendo mantidos a temperaturas próximas de 12 ºC a 18 ºC, dependendo do tipo de alimento.
4) Sistema de Refrigeração utilizado na Criogenia
A criogenia é um ramo da físico-química que busca chegar a temperaturas abaixo de -150ºC, utilizando-se nitrogênio líquido no processo. A utilidade mais conhecida da criogenia é o congelamento de embriões. Porém essa não é a única utilidade deste processo de resfriamento/congelamento.
Hoje em dia, empresas têm apostado no “congelamento gastronômico”, através do uso de nitrogênio e CO2, gases com forte capacidade frigorífica, de forma que é possível congelar os alimentos de forma rápida, sem perder a textura, os nutrientes e a água do alimento, aumentando, assim, a validade dos mesmos.
Um exemplo desse sistema é o congelador criogênico de nitrogênio líquido. Ele possui uma área dividida em quatro zonas: zona de pré resfriamento onde o alimento é ventilado com nitrogênio gasoso, a zona de congelamento, na qual o alimento é borrifado com nitrogênio líquido, a zona de equilíbrio e por fim a zona de vitrificação onde o alimento é borrifado com água. Ao fim do ciclo, o alimento sai de dentro da área isolada completamente congelado. Por mais vantajoso que esse sistema seja, o custo, tanto de fabricação como de instalação e energia, é alto. Dessa forma, sua utilização é indicada somente quando o retorno financeiro para tal é elevado.
Nesse sentido, observa-se que há uma variedade de aplicações, quando falamos de Refrigeração. Entender qual sistema é mais indicado para sua empresa é essencial para que a qualidade do processo seja a melhor possível, visando o melhor custo benefício. Cada ramo e empresa possui uma demanda diferenciada. Por isso, é importante fazer um diagnóstico personalizado para entender de fato, quais ações devem ser tomadas, antes de escolher o melhor sistema e entender a importância de um sistema adequado.