Máquinas frigoríficas


As máquinas frigoríficas são equipamentos que recebem trabalho para que depois possam o utilizar, retirando energia sob a forma de calor lá de dentro. Toda essa energia é transferida por condução para a sua parte exterior.

Para compreender como funciona a atuação de uma máquina frigorífica, antes é necessário compreender o que são as máquinas térmicas. Elas consistem em todo e qualquer tipo de dispositivo capaz de converter calor em algum tipo de trabalho útil, por meio de um processo chamado de ‘fluído de trabalho’. Esse processo passa por algumas transformações que envolvem a oscilação entre duas diferentes temperaturas.

Sendo assim, podemos concluir que, tanto a fonte fria como a quente, em uma máquina térmica, trocam calor entre si sem que as suas temperaturas realmente variem. Isso costuma acontecer em pequenos espaços de tempo.

Máquinas

No nosso dia a dia, nos deparamos tanto com as máquinas térmicas, como também com as frigoríficas, que são chamadas de ‘bombas de calor’.

Sobre as máquinas frigoríficas

Esse tipo de máquina geradora (também térmica) é capaz de transformar algum modelo de energia – mecânica, na maioria dos casos – em energia térmica, tanto para obtenção, como também para manter, em seu interior, uma temperatura que seja mais baixa do que aquela encontrada no ambiente exterior da mesma. Para obter essa energia mecânica, por sua vez, é preciso utilizar outro tipo de energia, como a elétrica, por exemplo.

Sendo assim, nas máquinas frigoríficas, todo o fluído de trabalho se submete a um ciclo contrário, ou melhor, que funcione sentido anti-horário. Sendo assim, ele retira toda a quantia de calor que será necessária da fonte fria, cedendo as temperaturas mais quentes para essa fonte de calor.

É também necessário concluir, ao estudar as máquinas frigoríficas, que essa passagem das fontes frias para as fontes quentes não é um processo que ocorre de forma totalmente espontânea, já que se trata de um trabalho realizado em âmbito externo.

Por isso, esse processo é um exemplo da segunda lei da termodinâmica, explícito pelo enunciado de Clausius. Esse por sua vez, explica que não há como construir um dispositivo que converta, completamente, o calor recebido em um fluído de trabalho – pelo menos quando essa operação é realizada em um ciclo termodinâmico.

No território brasileiro, grande parte dos fornecedores de máquinas frigoríficas chama esses equipamentos de ‘chillers’. Dessa forma, geralmente essas máquinas são procuradas por esse nome quando vendidas para fábricas ou grandes indústrias.

A utilização das máquinas frigoríficas

Esse modelo de equipamento é usado principalmente para o resfriamento do ar ou da água, sendo a sua principal atuação dentro do setor industrial. Além disso, ele também faz parte, com frequência, de grandes espaços e estruturas, como é o caso de grandes lojas de departamento, shoppings, centros comerciais, supermercados e muitos outros.

Quando dada a sua atuação na indústria, ele é utilizado principalmente para promover o resfriamento de objetos líquidos para a extrusão, injeção, sopro ou outras atividades.

É também comum encontrá-lo na indústria alimentícia para o processo de carbonatação de bebidas, além do resfriamento de óleo para os setores metalúrgicos, de usinagem ou de siderúrgicas.

Mas, as máquinas frigoríficas ainda ganham importantes atuações em:

• Indústrias farmacêuticas, na produção de cosméticos, medicamentos e produtos de beleza;

• Ramo de construção civil;

• Indústrias e fábricas alimentícias;

• Refinarias, indústrias do setor de gás, petróleo ou engenharia química;

• Hospitais e clínicas em geral;

• Processos de tunelamento e mineração;

• Indústrias para a transformação do plástico ou outros objetos metalomecânicos;

• Atua também como equipamento em torres de controle ou espaços de telecomunicação.

Alguns modelos de máquinas frigoríficas também são utilizados dentro de nossas casas, como é o caso de geladeiras, refrigeradores ou freezers, por exemplo.

No que se refere à geladeira que usamos em casa, por exemplo, ela se trata de uma máquina frigorífica em que a sua fonte de frio é o congelador. Por outro lado, a fonte quente é a própria temperatura do meio ambiente. O trabalho para conversão é realizado pelo compressor, nesse caso.

Sendo assim, enquanto a temperatura mais baixa da geladeira está no congelador, mais próxima a 0 grau, a sua parte traseira estará mais quente e próxima à temperatura do meio ambiente pela qual ela se encontra.

Para calcular a eficiência total de uma máquina frigorífica é simples: basta saber qual é a relação entre a quantia de calor que é removida da fonte fria (representada pelo Q2) junto com o trabalho externo que é preciso para tal transferência (representado pelo T na fórmula).

Sendo assim, a fórmula é: e = Q2/T. Basta fazer a divisão para chegar à eficiência total das máquinas frigoríficas.

Na grande maioria dos casos, essa eficiência das máquinas frigoríficas ficará entre 4 e 6, sendo em quase todos os casos maior do que um. É totalmente impossível fazer com que uma máquina frigorífica pudesse tirar energia de uma fonte fria sem que receba energia exterior, já que ela ficaria contra os princípios da segunda lei da termodinâmica, apresentada anteriormente.