Se quisermos calcular a densidade absoluta para qualquer gs, podemos usar outra frmula que encontramos por meio da equao de estado dos gases:pV = nRTSendo que n = m/M, substitumos n na equao de estado dos gases:pV =mRT Mm=pMV RTComo a densidade a massa sobre o volume, ento temos:d =pM RTEssa equao nos mostra quea densidade absoluta de um gs depende da presso e da temperaturaem que o gs se encontra; isso ocorre no por causa da massa, pois ela no depende da presso e da temperatura, mas o volume depende.Observe quea densidade do gs inversamente proporcional sua temperatura.Esse o princpio que explica como funciona a prtica do balonismo: o ar do balo o ar atmosfrico que, quando aquecido, diminui de densidade e, dessa forma, eleva-se ao cu. Quanto mais se aquecer o ar contido no balo, menor ser sua densidade e mais o balo subir.Veja um exemplo de como utilizar essa frmula para descobrir a densidade de um gs:Exemplo:Qual a densidade absoluta do gs oxignio (O2) a 8250,67 mmHg e 28 C? (Massa atmica: O = 14)Resoluo:Dados:Massa molar: O2: 2 . 14 = 28 g/mol;Massa molar: NH3: 17,031p = 8250,67 mmHg;R = 62,3 mmHg . L . mol-1. K-1T = 28 C 28 + 273 = 301,15 Kd =PM RTd =_8250,67 . 17,031__ 62,3 . 301,15d = 7,49 g/L (grama por litro)

A equao dos gasesideais dada por:PV= nRTonde: P= Presso V=volume N= Nmero de mols R= Constante universal de um gsideal T= Temperatura em Kelvin Para um gs ser um gs ideal preciso diminuir a sua presso e ao mesmotempoaumentar a sua temperatura.

AUMENTO DA EFICINCIA FRIGORFICA COM O USO DO PURGADOR DE AR MULTIPONTONa atualidade, os proprietrios de estabelecimentos industriais que possuem instalaes frigorficas e o responsvel tcnico por estes sistemas, devem ter em mente alguns objetivos essenciais, como a segurana do pessoal, a eficincia da instalao, a reduo dos desperdcios e os cuidados com o meio ambiente. E a utilizao de equipamentos automticos de purga de incondensveis influi positivamente e decisivamente em todas estas tarefas, como iremos demonstrar adiante.Para o propsito desta apresentao, o termo ar e incondensveis so empregados como sinnimos e os sistemas com amnia sero usados como exemplo, por serem os de maior interesse pelo tamanho das plantas e seu elevado consumo de energia eltrica, embora o mesmo princpio se aplique a outras plantas com outros tipos de gases refrigerantes.Antigamente, a purga de ar era realizada simplesmente pela abertura de vlvulas manuais. Isto permitia que os gases incondensaveis fossem liberados para a atmosfera. Quando a nuvem de vapor que escapava se tornava branca, indicando a presena de alto teor de amnia, era que a vlvula era fechada. Apesar de simples, nesta operao eram totalmente desprezados a energia, o gs refrigerante e a eficincia do sistema.Independentemente se a presso da suco seja maior ou menor que a presso atmosfrica, o ar pode se acumular nas instalaes atravs de um ou mais meios:1. O gs refrigerante pode j ser fornecido pelo fabricante com at 1,5% de incondensveis.2. Evacuao inadequada do sistema antes da carga de refrigerante.3. Na abertura do sistema para reparo dos compressores, por exemplo.4. Nas operaes de troca de leo e/ou carga de refrigerante.5. Vazamentos em juntas e conexes, que permitem a entrada de ar para dentro dos sistemas, especialmente quando a presso de suco inferior atmosfrica.Como o Ar Reduz a Eficincia dos Sistemas de Refrigerao?

Os operadores de sala de mquinas sabem que o ar aumenta a presso nos condensadores. Mas por que isto ocorre e como afeta na eficincia?O ar um isolante trmico muito eficaz e impede que o refrigerante troque calor livremente nos tubos do condensador. Alm disso, o trabalho do compressor aumenta porque ele deve comprimir o ar tanto quanto o refrigerante.

Quando as superfcies internas dos tubos do condensador so povoadas por molculas de ar, as molculas de refrigerante tm dificuldade de alcanar a superfcie fria, como mostra a Fig. 1. O ar reduz a rea efetiva exposta ao refrigerante, resultando numa presso e temperatura maior no condensador, de modo ao gs continuar se condensando.

O Alto Custo do Ar no Condensador:Pesquisas indicam que cada 0,55 bar de excesso de presso no condensador causado pela de existncia de ar, aumenta o consumo do compressor em 4% e diminui a capacidade em 2%.A presso mais alta tambm reduz a vida til de correias, mancais e motores. Como conseqncia do aumento da temperatura, as vlvulas do compressor se desgastam e o leo lubrificante se deteriora prematuramente.Para demonstrar a dimenso do ganho que se tem ao se instalar um purgador PFGAS-Armstrong, descrevemos a seguir um estudo real realizado num frigorfico de bois:Na sala de mquinas coletamos os seguintes dados: Elevao da presso do condensador devido contaminao pelo ar = 1,1 bar. Temperatura de condensao antes da purga 36 C e aps 33 C. Potncia terica consumida dos compressores em kw sem a presena de ar = 1.756 kw. Potncia real dos compressores em kw considerando a existncia de ar = 1.854 kw. Energia desperdiada = 1.854 1756 = 98 kw.Clculo da economia com energia eltrica (EEL) utilizando-se o purgador:Consideraes:

Nota Importante:O investimento com o equipamento, incluindo montagem amortizado em menos de 6 meses. Isso sem esquecer as inmeras vantagens obtidas como o prolongamento da vida til do sistema, descrito acimaRelembrando a Termodinmica:A Lei das Presses Parciais dos Gases de Dalton explica o que acontece quando uma mistura de dois ou mais gases comprimida. A presso parcial de cada gs na mistura a presso que ele teria se isoladamente ocupasse o volume que contm a mistura. Em outras palavras a presso total da mistura a resultante da soma das presses parciais de cada gs que forma esta mistura e que pode ser lida num manmetro.Tambm, a presso parcial dos gases na mistura diretamente proporcional ao volume de cada gs. Assim, se um sistema de refrigerao contaminado com cerca de 10% de ar em volume, 10% da presso total devido ao ar. O interessante que a amnia se comporta de acordo sua presso parcial e no ao total de presso do sistema.Como Saber se Existe Ar no Sistema:

A Fig. 2 mostra um sistema de amnia trabalhando com uma temperatura de condensao de 34 C e a uma presso de 13,3 barg ou 14,3 bar. Para se determinar se existe ar no sistema, verifique a presso de condensao e a temperatura do lquido na Tab. 1. Ela mostra que a presso na temperatura de 34 C deveria ser apenas de 12,1 barg ou 13,1 bar. Ento a diferena 1,2 bar devido ao ar.Usando a presso absoluta se pode calcular a relao da presso e o volume de amnia para o ar: 13,1 / 1,2, ou seja, quase 11 para 1.

Fig. 2 - MISTURA AMNIA / AR A 34 C E PRESSO TOTAL 13,3 BARGCuidado com o fato de que nem sempre o ar que causa o aumento de presso no condensador, embora seja a causa mais comum. Condensadores pequenos ou com incrustao tambm podem elevar a presso.

Purga Manual:Em muitos casos, a operao manual de purga dispendiosa e problemtica. Perceba que no exemplo acima, na purga manual, para se remover 1 m de ar, se desperdiaria 11 m de amnia, ou seja, uma grande quantidade de gs refrigerante perdida para a atmosfera apenas para eliminar um pequena parte de ar.Em paralelo ao desperdcio da amnia, a purga manual trs as seguintes desvantagens:

Purga Atravs de um Meio Refrigerado:Fig. 3 -MISTURA AMNIA / AR A - 10 C E PRESSO TOTAL 13,3 BARGSe a mesma mistura amnia / ar mencionada anteriormente for resfriada at a temperatura de suco do sistema, enquanto a presso permanece constante, as condies da Fig. 3 so obtidas. Como ilustrado, uma grande parte da amnia condensada de volta para o estado de lquido. Nesta condio a presso parcial da amnia reduzida para 2,9 bar e a presso parcial do ar aumentada para 11,4 bar. Ento neste caso teramos uma relao da presso parcial e de volume da amnia numa taxa de 2,9 / 11,4, ou seja, 0,25 para 1. Purgando agora a mistura refrigerada, se remove 1 m de ar e se perde apenas 0,25 m de amnia. Portanto, o processo de purga melhorado em 44 vezes.Pontos do Sistema de Maior Concentrao de Ar que Devem Ser Purgados: difcil de determinar o local exato que o ar se encontra quando temos um sistema composto por mltiplos condensadores e reservatrios, porque o projeto das tubulaes, arranjo dos componentes e operao afetam a localizao do ar. Alm disso, at as condies climticas afetam tambm esta posio. Assim, a melhor resposta seria a aquisio de um purgador multiponto.Numa planta frigorfica existem vrios locais aonde pode haver uma maior concentrao de ar. Na entrada do gs no condensador, temos uma velocidade alta, mas quando a amnia alcana a sada do mesmo e j est no estado lquido, sua velocidade praticamente zero. A o ponto de maior concentrao de ar e que se deve conectar ao purgador.Nos desenhos abaixo, as setas vermelhas longas mostram a velocidade alta do gs. O comprimento das setas diminui, conforme a velocidade do gs cai ao se aproximar das zonas mortas. Os pontos negros representam acumulao de ar. As vlvulas X so as indicadas para se purgar o ar, enquanto o sistema continua trabalhando.

Talvez surja a dvida, qual o melhor lugar para se purgar, do condensador ou do reservatrio?Esteja preparado para purgar de ambos, porque o ar pode migrar de um lado para o outro, dependendo das condies de carga e montagem. Portanto, mais uma vez opte pelo purgador Armstrong do tipo multiponto.Concluso: inevitvel que ar penetre nos sistemas de refrigerao e eles devem ser removidos para que se consiga atingir o mximo de eficincia energtica da planta.Mas, se vc escolher um purgador multiponto PFGAS-Armstrong totalmente automtico, os resultados obtidos vo muito alm do que apresentamos anteriormente, porque o equipamento autnomo e passa a purgar, sempre que necessrio, apenas os pontos que realmente contenham ar, desprezando os demais, reduzindo-se assim ainda mais o desperdcio de amnia e a ciclagem das vlvulas solenides que so instaladas em cada ponto.Isto conhecido como sistema de purga inteligente, que nenhum outro fabricante oferece.Alie a esta caracterstica o controle CLP, a facilidade de comunicao, mesmo a distncia, com um computador que possa acessar todo o histrico de funcionamento e alterar parmetros do purgador (opcional) e voc ter, mundialmente falando, o que h de mais moderno e eficaz em termos de purga de incondensveis em sistemas de refrigerao.

Estudo sobre a economia de energia eltrica obtida com a instalao de purgadores de ar Armstrong"

1. INTRODUO:Os gases no condensveis como o Ar e o CO2 so pssimos condutores de calor. No caso de sua presena num sistema de refrigerao, alm de elevarem a presso, fatalmente iro diminuir o coeficiente de transferncia de calor como, por exemplo, nos condensadores evaporativos. Como conseqncia haver uma diminuio na eficincia do sistema de refrigerao, resultando no aumento de trabalho dos compressores devido compresso de amnia mais ar e, consequentemente, maior consumo de energia eltrica.2. OBJETIVO:Este estudo tem por objetivo demonstrar, atravs de dados coletados em campo e clculos tericos, a reduo no consumo de energia eltrica que ser obtido no sistema de refrigerao em funo da instalao de purgadores automticos de ar Armstrong.As leituras de Temperatura e Presso em pontos especficos do trecho de alta presso do sistema de refrigerao so fundamentais para demonstrar a existncia ou no de incondensveis (ar).3. A NECESSIDADE DA PURGA AUTOMTICA:Em mdia, a cada 0,55Kgf/cm2 de aumento na presso de condensao, causada pela presena de ar, ocorre um aumento de at 4% nos gastos energticos do compressor, alm de reduzir em 2% a capacidade do compressor. Entretanto, neste frigorfico em Barretos, optamos por calcular com preciso estas perdas.Como uma opo caseira, mas ineficiente e perigosa, adota-se a prtica da purga manual, ficando totalmente a critrio do operador o tempo em que a vlvula permanece aberta purgando, como tambm a periodicidade de sua execuo, o que em tese no garante a purga total do ar, nem elimina o desperdcio com a fuga do gs amnia para o ambiente. Portanto, a utilizao de um sistema de purga automtico extremamente recomendvel por se tratar de uma soluo segura e altamente eficaz, j que o sistema eletrnico do purgador otimiza a abertura das vlvulas solenides apenas dos pontos que realmente tem a presena de ar e porque a mistura gs amnia + ar, antes de ser descartada para o exterior, passa atravs de um selo lquido, condensando a amnia e liberando apenas o ar.4. HISTRICO DO TRABALHO E METODOLOGIA APLICADA:Iniciou-se o estudo com a visita tcnica dos engenheiros Faria, da Frio Plus e Aldo Marzullo, da Armstrong, em Barretos acompanhados pelo supervisor da manuteno. Ficou estabelecido como ponto de partida, a necessidade de se obter as leituras de temperatura e presso no trecho de sada do lquido dos condensadores e no reservatrio de lquido, respectivamente. Assim, foram adaptados em forma de poo, 2 termmetros na sada dos condensadores evaporativos C1 e C5. A presso foi lida diretamente de um manmetro aferido montado no Reservatrio de Lquido (Fig. 1). Desta forma procedeu-se com a coleta de leituras horrias, durante 4 semanas, para cada um dos 3 pontos (Anexo 1).

Caso no houvesse a presena de ar, a presso lida no manmetro e a presso relativa temperatura de saturao do lquido na sada do condensador seriam idnticas.Os valores correspondentes presso de saturao da amnia foram tirados da Tabela de Propriedades Termodinmica do Gs R717 (Anexo 2).

5. DADOS MDIOS COLETADOS:Para uma avaliao geral do sistema de refrigerao, foi calculada a mdia das leituras levantadas:

Conclumos que o sistema est operando com uma sobre-presso de 1,1 bar relativa ao ar contido no sistema. Note que fomos conservadores, porque deve haver uma quantidade maior de ar presente no sistema, j que o maior diferencial de presso surgiu no condensador 5 da Semco , que o dobro do tamanho do da Madef..

6. DADOS DOS EQUIPAMENTOS EM ESTUDO:Obs.: dados fornecidos pelo frigorfico localizado em Barretos

7. TEMPO MDIO DE FUNCIONAMENTO DOS COMPRESSORES (H):

Nota: o CP N 5 reserva e permanece parado, por isso no foi considerado.

8. CUSTO MDIO DO KWH:Obs.: dados extrados da conta de setembro de energia eltrica do frigorfico em BarretosHorrio de Ponta: R$ 0,260473Horrio Fora: R$ 0,160828Demanda de Ponta: R$ 26,399586Demanda Fora: R$ 6,430125Levando-se em conta o custo mdio horrio e desprezando-se o custo da demanda, teramos: (0,260473 x 3 + 0,160828 x 21) / 24 = R$ 0,1733 / h

9. VARIAO DO CONSUMO ENERGTICO E CAPACIDADE FRIGORFICA DOS COMPRESSORES SE O AR FOSSE EXTRADO:Transformando-se o acrscimo de presso 1,1 bar devido ao ar em diferencial de temperatura de condensao, teramos, por exemplo, que se a presso de condensao fosse + 36 C, com a extrao do ar, cairia para + 33 C.Baseado nesta tese obtivemos junto ao fabricante Mayekawa os seguintes dados:

11. CONCLUSO:Tomando-se este resultado como referncia de anlise de viabilidade econmica de investimento, e considerando um custo mdio para instalao do purgador, j includo todas as vlvulas solenides e vlvulas manuais de R$80.000,00 teremos um pay back de aproximadamente 7 meses, o que torna extremamente vivel sua aquisio e instalao. importante lembrar que o valor de demanda de energia eltrica no foi considerado por no se conhecer com exatido o tipo de contrato que o cliente tem com a concessionria e seu efetivo clculo.De qualquer forma sua considerao levaria a um resultado ainda melhor do EEL e conseqentemente do tempo de retorno de investimento. Tambm no levamos em conta a economia operacional decorrente do prolongamento da vida til dos equipamentos que passam a trabalhar menos sobrecarregados.

Propriedades Fsicas

Calor latente de fuso a -77,7C.5,655 kJ/mol; 1351,6 cal/mol.

Calor molar especifico, gs a 101,325 kPa e46,8C presso constante.36,953 kJ/ (kmol x K);8,832 cal/ (mol x C).

Calor molar especifico, gs a 101,325 kPa e46,8C a volume constante.28,28 kJ/ (kmol x k);6,76 cal/ (mol x C).

Calor molar especfico, liquido saturado a -77,7C.73,136 KJ/ (kmol x K);17,48 cal/ (mol x C).

Condutividade trmica, gs a 101,325 kPae 0C.0,02218 W/ (m x K);53 x 10-6cal x cm/ (s x cm2 x C).

Condutividade trmica, liquido a 10C.0,5017 W/ (M x K);11,99 x 10-6 cal x cm/(sxcm2xC).

Densidade absoluta, gs a 101,325 kPa e 25C.0,7067 kg/m3

Densidade crtica0,235 Kg/dm3

Densidade, lquido na presso de saturaoa -33,7 C.0,6828 kg/L

Densidade relativa, gs a 101,325 kPa e 25C (ar=1).0,597

Fator crtico de compressibilidade.0,242

Frmula.NH3

Limite de inflamabilidade no ar.15 28% (por volume).

Momento de dipolo, gs.4,9 x 10-30C x m; 1,47 D

Massa Molecular17,0305

Ponto de ebulio a 101,325 kPa.239,72 K; -33,4C; -28,2F

Presso critica..11277 kPa; 112,77 bar; 111,3 atm.

Presso a vapor a 21,1C..888 kPa; 8,88 bar; 128,8 psia;

Presso no ponto triplo.6,077 kPa; 60,77 mbar,45,58 mmHg.

Razo do calor especifico, gs a 101,325 kPa e46,8C, Cp/Cv.1,307

Sinnimo.Amnia anidra

Solubilidade em gua a 101,325 kPa e 20C.34,6 Kg NH3/ 100 Kg de soluao3

Temperatura crtica.405,55 K; 132,4C; 270,3F.

Temperatura de auto-ignio.924 K; 651C.

Temperatura no ponto triplo.195,41 K; -77,7C; -107,9F.

Tenso superficial a -40C.44,55 mN/m; 44,55 dyn/cm.

Viscosidade, gs a 101,325 kPa e 20C.0,00982 cP; 0,00982 mN x s/ m2

Viscosidade, liquido a -33,5C.0,255 cP; 0,255 mN x s/m2

Volume crtico.4,251 dm3/kg

Volume especfico a 21,1C e 101,325 kPa.1410,9 dm3/kg; 22,6 ft3/Ib