Sistemas com degelo a gás quente precisam usar compressores
projetados para este tipo de operação

Por Daniel Hense, pesquisador sênior da área de Pesquisa e Desenvolvimento da
Nidec Global Appliance (detentora da marca Embraco)
Este artigo apresenta os fenômenos que ocorrem durante o degelo a gás quente(Hot Gas Defrost) e os requisitos para o projeto do compressor. Esta descrição é
importante para entender que compressores projetados para operação em gás
quente possuem características especiais e maior robustez de componentes parasuportar tal condição. Desta forma, ao selecionar um compressor para aplicações
com esse sistema de degelo, sempre verifique se o modelo do compressor foi
projetado considerando tais condições.
Degelo a gás quente no circuito de refrigeração
Nos aparelhos de refrigeração convencionais, o evaporador é o componente
responsável por resfriar o ar do gabinete. Durante o processo, a umidade do ar, quecondensa na superfície do evaporador, pode eventualmente congelar, reduzindo aeficiência de troca de calor. Em outros aparelhos, como máquinas de gelo, durante operíodo de resfriamento, o evaporador precisa estar em contato direto com a águapara produzir os cubos de gelo. Em ambos os casos, o gelo deve ser removido dasuperfície do evaporador, seja para melhorar sua eficiência ou para coleta de cubosde gelo.
O método de degelo por gás quente é o comumente utilizado em aparelhoscomerciais, como máquinas de gelo, freezers comerciais, unidades seladas e em
alguns equipamentos médicos. Este método utiliza o gás da descarga docompressor, que está em alta temperatura e pressão, para derreter o gelo. Oprincipal benefício do degelo por gás quente é derreter o gelo da superfície doevaporador para fora de forma rápida, com menor irradiação de calor para ogabinete. Para possibilitar este método, um desvio é adicionado (chamado de linha
de gás quente, desvio de gás quente ou bypass de gás quente), para criar um
atalho entre a descarga do compressor e a entrada do evaporador.

Durante o período de resfriamento, o bypass de gás quente é desenergizado(válvula fechada) e a operação do sistema é semelhante a um circuito deresfriamento padrão. Para realizar o degelo, o bypass é energizado para que aválvula, em geral do tipo solenoide, abra. A operação pode ocorrer com ocompressor funcionando ou desligado, dependendo da configuração do aparelho.
Depois que a válvula é aberta, a maior parte do gás de descarga do compressor,
que está em alta temperatura e pressão, fluirá pelo bypass de gás quente, devido àmenor restrição em comparação ao escoamento pelo condensador e dispositivo deexpansão (tubo capilar ou válvula de expansão).
Da linha de gás quente, ele flui para o evaporador onde condensa e rejeita calor
para a tubulação do evaporador, realizando o degelo. Durante quase todo o período
do degelo por gás quente, a condição de saída do evaporador será uma mistura derefrigerante líquido e vapor. Finalmente, a mistura de gás-líquido refrigerante éempurrada do evaporador para o compressor e aquecida por seus componentes.
Durante este ciclo, o refrigerante continua a circular na seguinte sequência:compressor, bypass de gás quente, evaporador e compressor. Em um dado
momento, o degelo por gás quente é encerrado por um sensor de temperatura ou
outro meio e a válvula solenoide é fechada. Antes que o ciclo de resfriamento seja
iniciado novamente, pode ser aplicado um tempo de gotejamento da água dedegelo.
Operação do compressor durante o degelo a gás quente
No início do processo do degelo por gás quente, a válvula solenoide é aberta e aalta vazão empurra o refrigerante líquido acumulado no evaporador para ocompressor. A quantidade de líquido que chega ao tubo de sucção do compressor
depende das características da aplicação. Quando o refrigerante líquido atinge ocompressor, ele pode: (i) evaporar ao entrar em contato com elementos quentes, (ii)

entrar no filtro acústico de sucção (muffler) ou (iii) acumular na carcaça docompressor. Cada um desses “caminhos de líquidos” pode ocorrer em paralelo eafetar os componentes do compressor de diferentes maneiras, exigindo diferentes
soluções.
Se o líquido entrar no filtro acústico de sucção e atingir a câmara de compressão, acarga aumentará significativamente para o motor do compressor. Além do retorno
do líquido, as altas pressões de evaporação durante o degelo a gás quente também
aumentarão a carga em outros componentes. Devido a essas cargas, oscompressores que operam em sistemas com degelo a gás quente necessitam demaior robustez. Requisitos especiais devem ser levados em conta para mancais,válvulas, cabeçote e filtro acústico de sucção de modo a considerar essas cargas.
Filtro acústico de sucçãoO líquido que entra no compressor deve passar pelo filtro acústico de sucção demodo a atingir a câmara de compressão. Quando certa quantidade de líquido (óleoou refrigerante) é comprimida, podem ocorrer picos de carga conhecidos como
“golpe de líquido”. Para reduzir a probabilidade de ocorrência destes “golpes delíquido”, o caminho de sucção do compressor pode ser projetado de tal forma que
proporcione uma separação eficaz e segura de vapor e líquido.
Isso é feito, por exemplo, quando o conector do tubo de sucção na carcaça docompressor, a entrada de gás do filtro acústico de sucção de gás e a unidade debombeamento estão localizados em lados opostos da carcaça do compressor(sucção indireta). No entanto, este conceito reduz a eficiência do compressor, umavez que o gás de sucção é superaquecido dentro da carcaça. Nos compressores dealta eficiência, o filtro acústico de sucção é projetado para reduzir osuperaquecimento do refrigerante, que exige um caminho mais direto para chegar àcâmara de compressão (sucção semidireta e direta). Para o filtro acústico de sucçãodireta, em que o caminho do refrigerante é “limitado” por um conector, aprobabilidade de “golpe de líquido” aumenta. Neste caso, sugere-se utilizar um
separador de gás/líquido adequado, após a saída do evaporador para evitar que olíquido atinja o tubo de sucção do compressor.
VálvulasMesmo durante o degelo a gás quente, se o projeto da linha de sucção e do filtro
acústico considerar essa condição, apenas uma fração do líquido deverá conseguir
atingir a câmara de compressão. No entanto, quando este líquido é comprimido,
leva a picos de pressão extremos dentro da câmara do cilindro e impõe uma carga
adicional nas válvulas e no kit mecânico. A compressão de uma determinada
quantidade de líquido (refrigerante ou óleo) pode causar danos à válvula, como uma

deformação permanente, que pode resultar em quebra quando o limite à fadiga foratingido.
Outra possibilidade é a quebra direta de outros componentes mecânicos com maior
quantidade de líquido. Além do retorno de líquido, as condições de degelo a gás
quente geralmente implicam que o compressor precisa funcionar fora do envelopede operação aprovado, com temperaturas de evaporação mais altas e condensaçãomais baixas do que aquelas que são caracterizadas no envelope. Isso podeestressar o sistema de válvulas (principalmente os modelos LBP). Pelas razõesexpostas acima, em compressores que usam degelo a gás quente , o sistema deválvulas deve ser robusto o suficiente para aguentar operação fora da envelope,
bem como as cargas adicionais impostas pela eventual compressão de gotículas delíquido.
mancaisO refrigerante líquido, que retorna ao compressor, será misturado com o óleo docompressor, que reduzirá suas propriedades lubrificantes. Enquanto é bombeado
através dos mancais, a pressão do óleo é reduzida e a mistura é aquecida por
superfícies quentes e fricção, que promovem a evaporação do refrigerante líquido,resultando em um fluxo bifásico que pode levar à cavitação nos mancais. A
cavitação reduzirá a capacidade de carga dos mancais, o que pode levar ao
desgaste. Portanto, os compressores aprovados para degelo a gás quente possuemrequisitos especiais para os mancais. A quantidade de óleo, viscosidade ecapacidade de carga dos mancais são algumas das variáveis ​de projeto que visam
garantir uma operação robusta durante o degelo a gás quente .
Design do sistema de refrigeraçãoAlém do projeto do próprio compressor, o projeto do refrigerador também podecontribuir para a robustez durante a operação durante degelo a gás quente . Isso
requer um projeto que minimize o retorno do líquido ao compressor. Os
componentes que mais influenciam são o separador líquido-vapor, a carga derefrigerante, o acumulador, o comprimento e a orientação do tubo de sucção, oevaporador, a restrição de fluxo de bypass de gás quente e o algoritmo de controleda válvula solenoide e compressor. Para mais detalhes, consulte o Manual deInstalação da Embraco disponível online na língua inglesa (Embraco Installation
Manual, seções Hot Gas Defrost 11.6.6 e Max Refrigerant Charge 10.6.1.5).