Trocadores de calor, uma área avessa à mesmice

Embora semelhantes ao cumprir suas funções elementares nos sistemas de HVAC-R, condensadores e evaporadores se diferenciam bastante – do projeto à manutenção –, dependendo da aplicação desejada.

Mesmo quem não conhece a fundo os setores de refrigeração e ar condicionado tende, a perceber que trocar calor por frio, ou vice-versa, constitui a base de qualquer engenho humano desenvolvido em nome do conforto térmico, assim como da conservação dos mais diversos produtos perecíveis e matérias-primas.

Por trás dessa missão de tão grande responsabilidade, se encontra a busca centenária por diferentes formas construtivas e características operacionais que hoje fazem da palavra inovação ponto de honra nas indústrias do segmento.

Também se multiplicaram, ao longo dos anos, os tipos de trocadores de calor, um claro exemplo de como o segmento tem acompanhado a profusão de lançamentos realizados pelas OEMs (Original Equipment Manufacturer, que em português quer dizer “Fabricante Original do Equipamento”) do HVAC-R.

Igual atenção tem merecido a eficiência energética, bem como o atendimento às exigências trazidas pela utilização de fluidos refrigerantes com baixo GWP, aspecto primordial no combate ao crescente aquecimento do planeta, um problema que – literalmente – todos já estamos sentindo na pele.

Diante da importância dos condensadores e evaporadores em todo esse cenário, e da gama de modelos e aplicações disponível atualmente no mercado, ouvimos nesta reportagem alguns dos seus fabricantes mais conhecidos, cada qual dizendo como enxerga essa realidade, assim como as tendências que vêm por aí.

Inovação constante

A ânsia por fazer diferente o que parecia fadado à mesmice é um traço marcante em fábricas deste nicho. “Somos os únicos no Brasil a fabricar tubos aletados do tipo truffin, com 29 aletas por polegada, tecnologia que oferece um excelente desempenho em troca térmica, além de uma área de contato muito maior para o fluido”, exemplifica o executivo de vendas da Apema, Luan Maximo.

Diferenciais assim, segundo o engenheiro mecânico, permitem o desenvolvimento de equipamentos mais compactos e eficientes por empresas como a dele, no tocante à condensação.

Já para os evaporadores da marca, ele afirma ter sido adotada pela Apema uma solução não menos inovadora, tendo em vista os mesmos objetivos, por meio da incorporação de tubos espiralados que também melhoram a performance e otimizam a transferência de calor.

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Em matéria de tendências, ele garante que a empresa se encontra igualmente atenta em relação aos movimentos do mercado envolvendo os trocadores de calor brasados e os condensadores microcanal, em virtude da combinação entre alta eficiência e baixo custo em aplicações menos robustas, ao passo que para as de maior porte, a empresa ainda considera os modelos casco e tubos mais indicados.

Nas Indústrias Tosi, player igualmente tradicional da área, conhecido por produzir uma gama de evaporadores e condensadores a ar ou a água, ambas as modalidades de equipamentos têm incorporado soluções construtivas da mesma forma comprometidas com a meta de inovar.

As serpentinas dos seus equipamentos a ar, por exemplo, são do tipo multicanal, com aletas e tubos de 7 mm, seguindo assim uma tendência observada na Europa, onde eles já chegam a ter diâmetro cerca de 30% abaixo disso.

“Quanto aos modelos a água, inovamos ao ampliar o uso de trocadores de placa brasada, assim como de evaporadores inundados e do tipo fauling film”, acrescenta o engenheiro de produto e aplicação da empresa, Marcos Santamaria Alves Corrêa.

Também antenada com as principais demandas apresentadas pelos fabricantes de instalações frigoríficas e sistemas de climatização, a Trineva aposta em tubulações de menor diâmetro, sob medida para a utilização de fluidos refrigerantes de baixo GWP, como R-290, CO2 e A2L. “Em breve vamos oferecer aos nossos clientes aletados com bitolas assim”, assegura Julio Kemer, engenheiro de aplicação da empresa.

Mas como garantir as máximas eficiência e vida útil de um trocador de calor em meio à agressividade de ambientes corrosivos, como o das cidades litorâneas?

Essa pergunta intrigava a Deltafrio, cuja inventividade em procurar solução para um gargalo tão antigo quanto reconhecido por todos que atuam no segmento mereceu um Selo Destaque Inovação na última Febrava.

Batizado como Condensador Marinizado, o lançamento possui cinco fatores de proteção que chegam a quintuplicar sua vida útil, mesmo funcionando sob sol forte, maresia e até chuva ácida.

Uma delas, de acordo com o diretor da indústria, Marcelo Marx, são as aletas com 50% mais alumínio em sua composição, o que retarda significativamente reações químicas perigosas, como a conhecida pilha galvânica, decorrente do contato entre aletas de alumínio e tubos de cobre no interior dos aparelhos.

No campo da evaporação, por sua vez, a Deltafrio destaca outra inovação reconhecida pela comissão julgadora do mesmo prêmio: a evaporadora autolimpante, que se mantém higienizada sem a necessidade de esvaziamento periódico da câmara frigorífica, nem de verdadeiras escaladas para se chegar aos locais elevados onde a peça costuma ficar.

Dimensionar é preciso

Boa parte dos benefícios trazidos por tantas soluções inovadoras, promovidas pelas fabricantes de condensadores e evaporadores, corre o risco de cair por terra quando se dimensiona mal aquilo que deverá ser adquirido e instalado, dependendo das necessidades térmicas existentes.

“O dimensionamento adequado neste campo tem impacto direto na eficiência de um sistema de refrigeração, pois quando subdimensionados, os trocadores aumentam o diferencial entre as pressões de evaporação (baixa) e condensação (alta). E quanto maior este diferencial, superior é o consumo de energia para uma mesma capacidade frigorífica”, ensina Corrêa, da Tosi.

De acordo com o engenheiro, o projeto deve sempre encontrar o melhor ponto de equilíbrio entre eficiência energética e tamanho dos evaporadores e condensadores.

Já a vida útil, ele afirma depender muito do ambiente em que esses evaporadores vão operar. “No caso das serpentinas instaladas em ambientes agressivos, recomenda-se trabalhar com aletas de espessuras mais grossas, maior espaçamento entre aletas e, dependendo do caso, o uso de aleta de cobre e de tratamento fenólico”, completa o profissional.

O comprometimento de motores e outros componentes vitais de um sistema do HVAC-R é a ameaça trazida pelo dimensionamento inadequado de evaporadores e condensadores, na visão do engenheiro Julio Kemer, da Trineva.

“Superdimensionados, eles acarretam ciclos curtos, nos quais o ‘liga-desliga’ ocorre com frequência, desperdiçando energia por isso. No caso do evaporador, esse aumento desnecessário da área de troca impacta o aumento do superaquecimento útil”, adverte o especialista.

Mas se a falha for o subdimensionamento, Kemer frisa o risco de sobrecarga no compressor, o que leva, invariavelmente, ao maior consumo de energia, ou seja, na contramão de um dos principais mandamentos hoje na área.

Nos dias mais quentes, uma peculiaridade é lembrada pelo engenheiro da Trineva, além desta mesma elevação no gasto energético. Ou seja, o condensador subdimensionado tem sua capacidade reduzida, combinada ao aumento de pressão de descarga, resultando assim na rejeição ineficiente de calor e, em muitos casos, na parada pura e simples do sistema.

E quando se age da forma correta ao dimensionar evaporadores e condensadores? Bem, os resultados são completamente distintos.

Questionado a respeito, Luan Maximo, da Apema, enumera uma lista de benefícios que os usuários tendem a obter nessa hipótese: eficiência energética, vida útil prolongada, consistência de temperatura, eficiência ambiental, custos operacionais reduzidos e desempenho otimizado.

“É um procedimento fundamental para garantir que os sistemas de refrigeração funcionem de forma eficaz e sustentável ao longo de sua vida útil”, pondera o engenheiro.

Boas práticas

Tanto esmero por parte das indústrias, ao desenvolver condensadores e evaporadores para um número cada vez maior de aplicações, cada qual com seus próprios pré-requisitos operacionais, reclama cuidado semelhante dos profissionais de campo responsáveis por instalar e manter esses componentes básicos do HVAC-R.

Nos equipamentos da modalidade casco e tubos, por exemplo, o engenheiro Luan Maximo, da Apema, ressalta a importância da correta fixação das unidades, sempre na posição horizontal, apoiadas em suportes adequados e bem firmes.

Com isso, além do óbvio risco de acidentes, evitam-se vibrações indesejáveis, algo alcançado por práticas recomendáveis nesta hora decisiva de uma instalação, o que inclui fugir das soldas nesses suportes e utilizar, exclusivamente, seus próprios furos e parafusos.

Antes disso, contudo, o profissional recomenda a escolha do local correto para a colocação da unidade, “de preferência na saída das bombas de água de resfriamento”, ensina Maximo, acrescentando ainda a importância de se checar se o equipamento funciona com toda a sua capacidade de água preenchida, importante fator para o resfriamento eficaz.

Tão essenciais quanto esses aspectos, o profissional da Apema considera a eliminação de ar comprimido; garantia de fácil acesso dos técnicos aos bocais e válvulas, com destaque para a válvula de segurança, que previne sobrecargas no sistema e, por esse motivo, jamais deve ser obstruída por algum outro dispositivo do sistema.

Manuais salvadores

Aspectos assim estão nos manuais de todas as empresas da área, que tratam essa publicação com atenção especialíssima, por saber que seu perfeito entendimento, e a disposição dos seus destinatários em segui-lo, podem fazer toda a diferença entre o êxito ou fracasso de uma máquina que sai de fábrica com tudo para dar certo em campo.

No caso da Trineva, por exemplo, as orientações abrangem a localização definida para o evaporador na câmara frigorífica; a correta angulação do dreno da bandeja, para que retire de forma eficiente os condensados gerados durante a operação do evaporador; e o tubo de drenagem.

Condensadores, proteção, manutenção, tubulação e isolamento são outros pontos tratados pelos manuais da empresa, que convida os profissionais de instalação e manutenção a visitar o seu site, e assim mergulhar nesse verdadeiro mundo de informações úteis para o dia a dia.

“Os chillers de ar e os sistemas de expansão direta com condensadores externos, como os sistemas split, também têm na instalação desses componentes um ponto muito importante”, observa o gerente de negócios da Klimatix, George Szegö.

“Eles devem ser instalados em locais onde haja circulação de ar, tanto para a captação de ar fresco quanto para a exaustão de ar quente”, afirma ele, considerando crucial a obediência a esse aspecto para o bom funcionamento da máquina.

Um ponto básico nesse sentido, segundo ele, é se evitar a exposição direta dos condensadores à luz solar e qualquer outra fonte próxima de calor direcionada à parte do aparelho que executa a captação de ar.

Quanto às evaporadoras, normalmente situadas no interior dos ambientes, novamente a questão fácil acesso entra em cena, sob pena de dificultar uma simples remoção dos filtros para a essencial limpeza periódica.

“Isso é especialmente importante hoje em dia, com as novas normas hospitalares, como a 7256”, observa Szegö, para quem os manuais de fábrica são mesmo a fonte primária de informações confiáveis para o setor.