Ciclo de refrigeração e suas peculiaridades

O ciclo de refrigeração, idealizado por Lord Kelvin no século XIX, também conhecido por desenvolver a escala Kelvin de temperatura absoluta, é um dos ciclos termodinâmicos definidos para modelar o funcionamento de máquinas frigoríficas e bombas de calor. Este, que é um dos sistemas mais utilizados do mundo e presentes em diversos equipamentos, possui um padrão de funcionamento muito peculiar no qual vamos explicar em seguida. 

 O Ciclo de Refrigeração

Composto basicamente por quatro importantes mecanismos, sendo eles, condensador, evaporador, compressor e válvula de expansão, este ciclo tem uma característica muito interessante em relação a um dos enunciados da 2° lei da termodinâmica. 

O Teorema de Clausius ou Enunciado de Clausius, diz resumidamente, que é impossível, sem equipamento (adição de trabalho) você transferir calor de uma fonte fria para uma fonte quente (temperatura superior a fonte fria) conforme esquema: 

Demonstração de como se dá a transferência de calor de forma natural

Indo de contra a Clausius, o ciclo realiza exatamente um fluxo totalmente ao contrario do natural, no qual conhecemos usualmente pelo funcionamento do ar condicionado, que retira calor do ambiente interno, através da evaporadora e transfere ao ambiente externo através da condensadora. Logo, nada seria possível se não fosse por três importantes elementos: compressor, válvula de expansão e fluido refrigerante, conforme apresento em abaixo: 

Demonstração de funcionamento do ciclo de refrigeração

Equipamentos Fundamentais do Ciclo

Como já mencionado anteriormente, há elementos cruciais para funcionamento do sistema e irei explicar resumidamente a função e modo de operação de cada um deles.

• Evaporador: Responsável por retirar o calor do ambiente através da serpentina. 
• Compressor: Como o próprio nome diz, é responsável pela compressão do gás, que ainda frio e com baixa pressão, é comprimido se tornando um gás de alta pressão. 
• Condensador: Nesta etapa, o calor retirado do ambiente pela evaporadora, é transferido para o exterior através de um trocador, responsável por dissipar esse calor e transformando o fluido em liquido a alta pressão. 
• Válvula de Expansão: O liquido após passar pela válvula é vaporizado de maneira repentina, e com isso, transformando o fluido em gás frio a baixa pressão. Após essa etapa o ciclo se repete. 

O diagrama abaixo mostra visualmente as fases do fluido refrigerante em cada etapa: 

Fonte: Blog Refrigeração e Cia

Por fim, muitas vezes não nos damos conta e nem imaginamos a complexidade de funcionamento dos equipamentos presentes no nosso cotidiano. O ar condicionado é um bom exemplo, pois está presente em inúmeras residências e é responsável pelo conforto térmico de famílias, clientes e trabalhadores em todo mundo. 

Texto elaborado pelo Eng. Celso de Oliveira Kochi CREA 5070573942