Condensadores

O condensador é um equipamento desenvolvido especialmente para realizar um processo de transferência de calor com mudança de fase, do estado gasoso para o estado líquido.

O condensador também é conhecido como trocador de calor, sendo mais utilizado em segmentos industriais tais como, petroquímica, farmacêutica e alimentar. Sendo que, no ramo alimentar, a sua principal aplicação é em frigoríficos de grandes dimensões ou estufas de refrigeração.

Tipos de Condensadores

Condensadores de Superfície

Figura 1 - Diagrama Funcional de um Condensador de Superfície

Figura 2 - Esquema Funcional de um Sistema de Vácuo com Condensadores de Superfície

Condensadores de superfície são a primeira escolha para soluções em engenharia de processos, onde a água de arrefecimento não se mistura com o condensado, ou seja, não ocorre contacto direto entre o vapor a ser condensado e a água de refrigeração. Portanto, o calor de condensação é removido através das paredes dos tubos do condensador.

Condensadores de casco-tubo, também são condensadores de superfície, mas em sistemas de vácuo de múltiplos estágios. Neste tipo de sistema um dos fluidos passa no tubo e o outro na carcaça, sendo que o vapor condensa. (Os gases inertes são comprimidos à pressão atmosférica por ejetores a jato de vapor de um ou vários estágios).

Vantagens dos Condensadores de Superfície

1. Não há contacto direto entre a água de refrigeração e o condensado;
2.  A água de refrigeração não é poluída;
3.  Instalação horizontal ou vertical;
4.  Condensação no lado dos tubos ou no lado do casco;

Condensadores Evaporativos

Condensador evaporativo é um trocador de calor cuja troca térmica é feita através de uma superfície metálica, onde o gás a ser condensado tem contacto com a água do sistema de refrigeração.

Figura 3 - Demonstração do funcionamento de condensadores evaporativos

Neste tipo de sistemas, o vapor a ser condensado é enviado para dentro dos tubos de um feixe tubular de um trocador de calor. Por fora dos tubos é providenciada uma “chuva” de água na temperatura ambiente, que se encontra num circuito fechado, o qual deve receber água de reposição de forma constante (geralmente o próprio condensado proveniente do vapor que entra no equipamento ou líquido de selagem da bomba de vácuo). O calor de condensação transferido para esta “chuva” é removido através da evaporação da água correspondente para uma corrente de ar proporcionada por um ventilador.

As desvantagens ao utilizar este tipo de sistemas que têm contacto direto com o ar são a formação de incrustação, biofilme e corrosão. Esses processos resultam na perda de eficiência na troca de calor e podem causar danos irreparáveis aos equipamentos envolvidos.

Aplicação na Indústria Química

Condensador no Topo de uma Coluna de Destilação

Figura 4 - Coluna de Destilação

O condensador no topo da coluna de destilação tem como principal objetivo transformar o vapor em líquido através do processo de condensação, utilizando normalmente água fria. Neste condensador, o vapor condensante é o líquido quente, o calor libertado para o fluido frio é o calor latente de condensação, sendo que a temperatura do fluido quente permanece constante devido a mudança de fase. Se um dos fluidos tiver temperatura constante, não irá existir uma diferença significativa entre as operações em co-corrente, contra-corrente ou multipasso.

Tipos de Condensação

Figura 5 - Modos de condensação. (a) Condensação em filme (b) Condensação em gotas (c) Condensação homogénea (d) Condensação por contacto direto

A forma dominante de condensação é aquela em que o líquido cobre toda a superfície de condensação e, sob a ação da gravidade, o filme escoa continuamente deixando a superfície. A condensação pode ocorrer de várias formas, dependendo do tipo de superfície, como podemos visualizar na Figura 5. A condensação em filme é, geralmente característica de superfícies limpas e isentas de contaminação. Entretanto, se a superfície for revestida com uma substância que induza uma baixa molhabilidade, é possível manter a condensação em gotas. As gotículas deixam a superfície devido à ação da gravidade. A condensação homogénea ocorre quando o vapor condessa em gotículas que permanecem suspensas em uma fase gasosa, formando uma nevoa. Já a condensação de contacto direto ocorre quando o vapor é colocado em contato direto com um líquido frio.