No ambiente industrial, a gestão de temperatura é um dos aspectos mais críticos para garantir a eficiência e a longevidade dos equipamentos. Problemas como subresfriamento e superaquecimento podem resultar em falhas operacionais, danos a componentes, e interrupções na produção.
Entender como esses fenômenos afetam os sistemas de refrigeração e controle térmico é essencial para otimizar processos e prevenir falhas. Saiba mais a seguir.
Quais são os impactos do subresfriamento na produção
O subresfriamento é o processo em que um líquido refrigerante atinge uma temperatura abaixo de seu ponto de saturação, sem que ocorra mudança de fase. Esse fenômeno é crucial para garantir a eficiência máxima do sistema de refrigeração industrial, impedindo que o refrigerante se vaporize antes de atingir o evaporador.
Contudo, se o subresfriamento não for controlado corretamente, pode haver aumento no consumo de energia e diminuição da eficiência do sistema, sobrecarregando o compressor e gerando custos operacionais elevados.
O subresfriamento excessivo também pode levar a redução da capacidade de resfriamento e falhas mecânicas no sistema. Para evitar esses problemas, é fundamental calcular e monitorar o nível adequado de subresfriamento, garantindo a operação estável do sistema de refrigeração.
Como o superaquecimento afeta a operação industrial?
Já o superaquecimento ocorre quando o gás refrigerante ultrapassa a temperatura ideal de operação, o que pode sobrecarregar o sistema e prejudicar a eficiência do processo térmico. Em sistemas de refrigeração industrial, o superaquecimento é um indicativo claro de que o sistema não está funcionando dentro dos parâmetros ideais.
O impacto do superaquecimento é direto na produção, pois resulta em ineficiência no processo de resfriamento, aumento no consumo de energia e redução da capacidade de resfriamento. Além disso, o superaquecimento pode danificar componentes cruciais como compressor, condensadores e evaporadores, encurtando a vida útil dos sistemas e comprometendo a qualidade da produção.
Ferramentas e tecnologias para controle térmico
Hoje em dia, as ferramentas e tecnologias de monitoramento e controle térmico são vitais para otimizar a eficiência energética e garantir o desempenho ideal dos sistemas de refrigeração industrial. Sensores de temperatura inteligentes, válvulas de expansão eletrônicas (EEV) e termômetros digitais são tecnologias fundamentais para a medição contínua da temperatura e ajustes finos no sistema de refrigeração.
Além disso, sistemas de automação como PLC (Controladores Lógicos Programáveis) e SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) desempenham um papel crucial na integração e controle de dados de temperatura, proporcionando uma gestão de temperatura precisa e evitando falhas antes que elas ocorram.
Sistemas de monitoramento e gestão de temperatura
A integração de IIoT (Internet das Coisas Industrial) no monitoramento de temperatura tem revolucionado a forma como a temperatura é controlada em tempo real. Sensores conectados enviam dados constantemente para plataformas integradas, permitindo a identificação rápida de falhas e a intervenção imediata.
Sistemas de monitoramento inteligente ajudam a otimizar o desempenho do sistema, enviando alertas em tempo real sobre desvios de temperatura. Isso ajuda a prevenir falhas, melhorar a segurança e reduzir custos operacionais, além de possibilitar a manutenção preditiva.
O que pode causar superaquecimento no sistema de refrigeração?
Diversos fatores podem levar ao superaquecimento em sistemas de refrigeração, incluindo:
- Falta de manutenção regular e ajustes nos sistemas de resfriamento.
- Obstrução nas linhas de refrigerante, que impede o fluxo adequado do fluido refrigerante.
- Temperaturas externas elevadas, que sobrecarregam o sistema de resfriamento.
- Sistemas mal dimensionados ou configurações incorretas que não são capazes de lidar com as demandas de resfriamento.
O monitoramento contínuo da temperatura e o controle adequado do nível de refrigerante são essenciais para evitar essas falhas críticas, além de garantir que o sistema de refrigeração esteja bem calibrado e funcionando de maneira eficiente.
A importância da manutenção preventiva no controle térmico
A manutenção preventiva é essencial para garantir que o sistema de resfriamento opere com máxima eficiência e reduza riscos de falhas térmicas. Inspecionar e ajustar periodicamente os sistemas de refrigeração pode identificar possíveis falhas antes que se tornem problemas graves. Além disso, a calibração regular dos sensores e a verificação da integridade dos componentes são práticas fundamentais para manter o sistema funcionando de forma eficiente.
Investir em manutenção preventiva também ajuda a reduzir o custo total de propriedade e aumentar a longevidade dos sistemas, assegurando que a produção permaneça ininterrupta e sem falhas térmicas.
Como fazer cálculo de subresfriamento e superaquecimento?
O cálculo de subresfriamento é feito com base no diferencial de temperatura entre a temperatura do líquido refrigerante e a temperatura de saturação. Isso pode ser calculado utilizando tabelas de entalpias e pressões para refrigerantes específicos, como R-134a e R-410A.
Já o cálculo de superaquecimento é realizado medindo a temperatura do gás refrigerante após passar pelo evaporador e comparando-a com a temperatura de saturação correspondente à pressão do sistema.
Para facilitar o entendimento e a aplicação desses cálculos, vamos utilizar um exemplo real de sistemas de refrigeração com refrigerante R-134a, um dos mais utilizados em processos industriais.
1. Cálculo de subresfriamento
Definição: o subresfriamento ocorre quando o líquido refrigerante está abaixo da temperatura de saturação, ou seja, o refrigerante está resfriado sem que haja vaporização. Para calcular o subresfriamento, precisamos da temperatura de saturação e da temperatura real do líquido refrigerante.
Fórmula:
Subresfriamento = Temperatura de saturação do líquido − Temperatura real do líquido
Ou seja:
Subresfriamento = Tₛₐₜ − Tₗ
Onde:
- Tₛₐₜ é a temperatura de saturação correspondente à pressão do líquido no ponto medido.
- Tₗ é a temperatura real do líquido naquela condição.
Exemplo:
Se:
- Temperatura de saturação (Tₛₐₜ) = 38°C
- Temperatura do líquido (Tₗ) = 32°C
Então:
- Subresfriamento = 38°C − 32°C = 6°C
Logo, o sistema apresenta um subresfriamento de 6°C.
Importante:
Para que o subresfriamento ocorra, o líquido refrigerante precisa estar a uma temperatura abaixo da temperatura de saturação, o que faz com que o subresfriamento seja um número positivo.
2. Cálculo de superaquecimento
Definição: o superaquecimento ocorre quando o gás refrigerante atinge uma temperatura acima do ideal, ou seja, ele está aquecido além da temperatura de saturação correspondente à pressão do sistema.
Fórmula:
Superaquecimento = Tgás − Tsaturação
Onde:
- Tgás é a temperatura do gás refrigerante após passar pelo evaporador.
- Tsaturação é a temperatura de saturação do refrigerante a determinada pressão.
Exemplo:
Vamos supor que o gás refrigerante no sistema está a 7 bar de pressão e a temperatura de saturação a essa pressão é de 47°C.
Se, após o evaporador, a temperatura do gás for 55°C, temos:
Superaquecimento = 55°C − 47°C = 8°C
Neste caso, o superaquecimento é de 8°C, indicando que o gás refrigerante foi aquecido além do desejado, o que pode indicar ineficiência do processo de resfriamento e um aumento no consumo energético.
Importante:
Para que o superaquecimento ocorra, o gás refrigerante precisa ser aquecido acima de sua temperatura de saturação após sair do evaporador. Esse processo garante que somente vapor entre no compressor, evitando danos causados por entrada de líquido. No entanto, níveis excessivos de superaquecimento podem indicar ineficiência no sistema e devem ser monitorados de perto.
Notas:
- O subresfriamento será calculado pela diferença entre a temperatura do líquido refrigerante e a temperatura de saturação.
- O superaquecimento é calculado pela diferença entre a temperatura do gás refrigerante após o evaporador e a temperatura de saturação.
Quais soluções da Murrelektronik ajudam no controle térmico?
As soluções da Murrelektronik são ideais para garantir o controle térmico eficiente em qualquer ambiente industrial.
Os sensores inteligentes da Murrelektronik, integrados ao IIoT, permitem o monitoramento contínuo da temperatura, enviando alertas em tempo real sobre quaisquer desvios críticos.
Com módulos de I/O descentralizados e sistemas de diagnóstico inteligente, é possível obter informações detalhadas sobre o estado dos componentes e agir preventivamente antes que problemas maiores surjam.
Além disso, a conectividade e a integração de sistemas proporcionam maior eficiência e controle dos sistemas térmicos industriais.
Com a Murrelektronik, sua empresa pode reduzir o risco de falhas térmicas, aumentar a eficiência operacional, e garantir a durabilidade dos seus equipamentos.
Conclusão
O controle eficaz do subresfriamento e superaquecimento é essencial para manter a eficiência dos sistemas térmicos industriais.
Com o uso de tecnologias inteligentes, manutenção preventiva e monitoramento em tempo real, as empresas podem mitigar riscos, reduzir custos e garantir a confiabilidade da produção.
