O gelo é isolante entre o calor a ser transferido e o refrigerante, influenciando no desempenho do evaporador, tornando obrigatório o uso de técnicas de remoção desse gelo
Introdução
A refrigeração comercial oferece recursos de degelo como uma maneira conveniente de manter o sistema funcionando corretamente. Para que a refrigeração permaneça confiável e eficiente em termos de energia, é preciso remover o acúmulo de gelo em excesso regularmente.
O gelo serve como um isolante entre o calor a ser transferido do ambiente e o refrigerante, resultando na redução da eficiência do evaporador. Portanto, os fabricantes de equipamentos devem empregar certas técnicas para remover periodicamente esse gelo da superfície da serpentina.
O acúmulo de gelo nas bobinas do evaporador é uma ocorrência comum em sistemas de refrigeração que exercem operação abaixo de 4°C. Este gelo é proveniente da umidade presente no ar no interior da câmara fria que congela ao entrar em contato com a serpentina do evaporador. Para que seja evitado o acúmulo excessivo de gelo na serpentina do evaporador e garantir a operação ideal dos sistemas de refrigeração, muitas vezes é necessário um meio confiável e eficiente de degelo. Dois métodos de degelo comumente usados são o degelo elétrico e o degelo a gás quente.
O método de degelo de maior utilização comercialmente é o degelo elétrico. Este tipo de degelo utiliza aquecedores elétricos próximos à serpentina para aquecer e derreter o gelo. Outro modelo é o degelo com gás quente, que utiliza o vapor superaquecido da descarga do compressor para aquecer a serpentina e derreter o gelo.
Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo comparar dois métodos de degelo que estão à disposição, o degelo elétrico e o degelo a gás quente, apontando suas principais particularidades.
Para tanto, foi utilizada pesquisa bibliográfica, buscando investigar o maior número de conhecimento técnico à disposição nessa área e em posicionamento sobre o tema. A pesquisa bibliográfica consiste no exame da bibliografia, para o levantamento e análise do que já foi produzido sobre o assunto, que foi assumido como tema de pesquisa científica (RUIZ, 1992).
Desenvolvimento
Durante os procedimentos de degelo, os aquecedores são acionados para o derretimento do gelo na serpentina. Como os aquecedores são instalados na parte de trás da serpentina, o calor em irradiação não é de forma total com direcionamento para o bloco de gelo. Na verdade, cerca de 30% desse calor é realmente aplicado no processo de degelo. Os outros 70% são dispersos na câmara fria, tornando-se uma carga adicional para o sistema de refrigeração (Figura 1).
Figura 1: Degelo elétrico
Fonte: Multifrio (2020)
Como essa transferência de calor não é efetiva, é necessário manter o procedimento de degelo por um longo tempo, todos os dias (cerca de 30 minutos para cada degelo). Segundo Vilain e Lopes (2015), por exemplo, numa câmara fria ajustada com 6 degelos por dia de 30 minutos, o sistema de refrigeração ficará inativo por 3 horas/dia. Durante este período, a divisão torna-se suscetível ao aumento da temperatura devido a fontes de calor internas (aquecedores) e externas.
Em diversas situações o gelo cresce de forma a cobrir os aquecedores. Nesses casos, o procedimento de degelo não apenas derreterá o gelo, mas ainda o vaporizará, aumentando o índice de umidade no interior do ambiente. A excessividade de umidade no interior de uma câmara fria pode não só afetar a conservação de alguns tipos de produtos, como também sustentar a próxima formação de gelo (MATOS, 2014).
Outra desvantagem do degelo elétrico é a elevada entrada de energia dos aquecedores. A potência de degelo elétrico de um único evaporador geralmente é maior do que a potência do compressor do sistema. Isto é, além de realizar o aumento da carga no interior da câmara (cerca de 70% da sua potência), o degelo elétrico tem forte influência no consumo energético do sistema (FRIGOCENTER, 2020).
O degelo a gás quente (Figura 2) utiliza o vapor em superaquecimento da descarga do compressor (em alta pressão e temperatura) como fonte de calor. Este vapor é desviado para uma terceira linha do sistema, contornando o condensador e a válvula de expansão, e direcionado através da serpentina do resfriador da unidade, aquecendo-a por dentro.
Figura 2: Degelo a gás quente
Fonte: Multifrio (2020)
A grande vantagem desse processo está na economia de energia. Como a serpentina aquece totalmente, cerca de 70% do calor do gás quente tem seu direcionamento para o bloco de gelo, deixando apenas 30% da energia térmica dispersa como carga adicional na câmara fria (MULTIFRIO, 2020).
Esta característica permite um período de degelo mais curto (geralmente em torno de 10 minutos para cada degelo), garantindo ao compressor um maior tempo em suas operações durante o dia. Em diversas situações existe a possibilidade de utilização de um compressor menor numa câmara similar utilizando degelo elétrico, sendo que o sistema acabará tendo um maior tempo para sua resfriação, tornando-o menos suscetível às variações de temperatura durante o degelo (AGEON, 2016).
O degelo a gás quente tem uma pequena probabilidade do aumento da taxa de umidade na câmara fria. Isso porque a temperatura de descarga dos compressores costuma ser próxima a 100°C (212°F), que é a temperatura de ebulição da água (MULTIFRIO, 2020).
Para ajudar a selecionar o método de degelo mais adequado para as aplicações de refrigeração, a Tabela 1 apresenta uma comparação lado a lado do degelo elétrico e do degelo a gás quente.
Tabela 1
Fonte: Adaptado de Douri et al. (2021)
Antes de optar por um método de descongelamento, é importante considerar seu efeito no sistema. Idealmente, o número de ciclos de degelo em um sistema de refrigeração deve ser mínimo. Isso porque toda vez que o ciclo de degelo é iniciado, mudanças repentinas de pressão sobrecarregam o compressor, o que acabará por causar falha prematura (DOURI et al. 2021).
Conclusão
Mesmo não sendo amplamente aplicado como o degelo elétrico, o degelo a gás quente é bem mais eficaz, sendo que a fonte de calor flui por todo o circuito da serpentina, permitindo uma troca de calor mais efetiva com o gelo formado.
O método elétrico não é tão eficiente, levando um maior tempo para concluir o ciclo de degelo. Por causa disso, o compartimento interno também tende a esquentar mais, o que pode representar um problema, podendo ser necessário esperar antes de colocar os alimentos de volta no compartimento com segurança. Os ciclos de degelo a gás quente usam vapor quente já no sistema, portanto, não há período de espera para que nada aqueça. Por isso e pelo fato de ser mais eficiente no geral, o ciclo tende a ser bem mais curto.
Finalmente, embora os métodos de degelo por ar quente e elétrico façam o trabalho de manter o acúmulo de gelo sob controle, em geral o sistema de ar quente tende a ser mais confiável. Consome menos energia e leva menos tempo para completar o ciclo de degelo. No entanto, requer mais componentes no processo, mas, a longo prazo, ainda supera o método de degelo elétrico.
Camila Brito, IBX Critical Facilities Technician III na Equinix; técnica em refrigeração e climatização pelo Senai com pós em engenharia de climatização; cursando técnologo em refrigeração na Fatec e engenharia mecânica na FMU
Referências
AGEON. Tipos de Degelo – Natural, Elétrico e por Gás Quente. Disponível em: <https://blog.ageon.com.br/tipos-de-degelo-natural-eletrico-e-por-gas-quente/> Acesso em: 29 Jun. 2023.
DOURI, J. A.; HMOOD, K. S.; APOSTOL, V. et al. Review regarding defrosting methods for refrigeration and heat pump systems. E3S Web of Conferences 286, 01012, 2021.
FRIGOCENTER. Diferenças entre degelo elétrico e a gás quente. Disponível em: <https://frigocenter.com.br/2020/07/29/diferencas-entre-degelo-eletrico-e-a-gas-quente/> Acesso em: 28 Jun. 2023.
MATOS, R. S. Refrigeração. Disponível em: <http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TMEC153/Apostila/Apostila%20Refrigera%E7%E3o.pdf> Acesso em: 28 Jun. 2023.
MULTIFRIO. Degelo elétrico vs degelo a gás quente. Disponível em: <https://www.multifrio.com.br/conteudo/degelo-eletrico-vs-degelo-a-gas-quente.html> Acesso em: 29 Jun. 2023.
RUIZ, J. A. Metodologia científica: guia para eficiência nos estudos. São Paulo (SP): Atlas; 1992.
VILAIN, R.; LOPES, M. N. Seleção de componentes de câmaras frias de pequeno porte. Disponível em: <https://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/b/ba/Selecao_de_componentes.pdf> Acesso em: 29 Jun. 2023.
