Refrigeração, Ar Condicionado, Aquecimento e Ventilação

CON10-2163 - ANáLISE EXERGéTICA DO CICLO EINSTEIN DE ÃSNICA PRESSãO
de Souza, Wilson Luciano¹; dos Santos, Carlos Antonio Cabral²; Torres, Ednildo Andrade³; da Silva, Gabriel Francisco¹; dos Santos, Jacques Cesar²; da Silveira, Igor Cavalcanti^2
1Universidade Federal de Sergipe; ²Universidade Federal da Paraíba; ³Universidade Federal da Bahia
Resumo: Esse estudo apresenta um modelo exergético, de um sistema de refrigeração por absorção de única pressão, que permitem avaliar exergéticamente a performance deste sistema através de uma simulação paramétrica. O ciclo em estudo é o Einstein, que opera com três fluidos de trabalho: butano como refrigerante, água como absorvente e amônia como gás equalizador de pressão. A circulação dos fluidos de trabalho ocorre por meio de uma bomba de bolha e pelo efeito da gravidade, não precisando de eletricidade e sem partes móveis. O código computacional foi desenvolvido no EES (Engineering Equation Solver), permitindo avaliar o grau de perfeição termodinâmica e a eficiência racional para os diversos equipamentos que constituem o ciclo.
Palavras-chave: Ciclo Einstein; Análise Exergética; Refrigeração de única pressão; Desenpenho termodinâmico.
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CON10-0288 - ANÁLISE DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE UM CHILLER DOMÉSTICO FUNCIONANDO COM COMPRESSÃO MECÂNICA E SISTEMA TERMOELÉTRICO
Cavalcanti, Eduardo José Cidade¹; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga¹; Fontes, Francisco de Assis Oliveira^1
1UFRN
Resumo: Os sistemas de refrigeração possuem uma vasta aplicação na indústria, comércio e bem estar humano. Pesquisas nesse setor consistem na substituição dos refrigerantes convencionais e o desenvolvimento de sistemas alternativos. Os refrigerantes a base de CFC podem ser substituídos por hidrocarbonetos que não contribuem para a degradação da camada de ozônio com um baixo potencial de aquecimento global. Os sistemas alternativos devem reduzir o consumo de energia. Na presente pesquisa, foram instrumentados, em um refrigerador de pequeno porte, sensores de pressão (somente no sistema convencional), de temperatura e de potência, conectados a um sistema de aquisição de dados de modo a compará-los. Foram testados três sistema de refrigeração: Por compressão à vapor utilizando R-134a, e substituindo o refrigerante (retrofit) por R600a e o sistema alternativo com módulo termoelétrico. O dispositivo termoelétrico opera pelo principio do "Efeito Peltier", ou seja, na geração de gradiente de temperatura através de passagem de corrente elétrica através de um semicondutor. Foi comparada a redução da temperatura da água dentro do bebedouro e a evolução do coeficiente de eficácia ao longo do tempo nos sistemas. Esse trabalho permite comparar e orientar o sistema mais econômico para o uso racional de energia elétrica.
Palavras-chave: Refrigeração; módulo termoelétrico; efeito Peltier; Retrofit; COP.
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CON10-1367 - ANÁLISE DA LITERATURA SOBRE DISSIPADORES DE CALOR BASEADOS EM MULTI-MICROCANAIS
Nascimento, Francisco Júlio¹; Ribatski, Gherhardt^1
1EESC-USP
Resumo: O primeiro trabalho compreendendo um estudo de trocadores de calor baseados em microcanais foi conduzido por Tuckerman e Pease (1981), que projetaram e testaram um dissipador de calor compacto para o resfriamento de circuitos integrados utilizando a água como fluido refrigerante. Desde então, este tema tem sido abordado por vários autores e diferentes configurações geométricas para a distribuição e dimensão dos microcanais tem sido propostas. O presente artigo apresenta uma extensa revisão da literatura sobre este tema. Distintas configurações de multi-microcanais são apresentadas e criticamente comparadas. Tal análise é focada em parâmetros de eficiência do dissipador como o fluxo crítico de calor, a perda de pressão e o coeficiente de transferência de calor. Uma análise detalhada dos efeitos de instabilidades térmicas e de técnicas para redução de seus efeitos foi também implementada. 1981-D.B. Tuckerman, R.F.W. Pease, High-performance heat sinking for VLSI, IEEE Electron Device Letters, vol. EDL-2, no. 5.
Palavras-chave: dissipadores de calor; microcanais; fluxo crítico de calor.
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CON10-1878 - ANÁLISE DO ESCOAMENTO DO AR EM CABINE DE AERONAVE
Stancato, Fernando¹; Tribess, Arlindo²; Moura, Danilo de^2
1EMBRAER; ²Escola Politécnica da USP
Resumo: Uma das maiores dificuldades que enfrentam os engenheiros responsáveis pelo conforto aeronáutico é proporcionar um bom nível de conforto térmico nas aeronaves. O espaço restrito entre os ocupantes, a pequena distância entre as fileiras de bancos, a grande variação de fontes térmicas e os campos de velocidade e temperatura de ar assimétricos, são alguns dos obstáculos que prejudicam as condições térmicas. Estes fatos têm levado a uma série de iniciativas em centros de pesquisa internacionais e no Brasil para melhor caracterizar a complexidade desse ambiente térmico e melhorar as condições de conforto térmico. No presente trabalho foram realizadas simulações numéricas (CFD), medições de temperaturas e velocidades do ar, e ensaios com fumaça em seção de cabine de aeronave de 12 passageiros. Os ensaios foram realizados em laboratório dotado de sistema de climatização e de distribuição de ar que permitem reproduzir condições típicas de escoamento do ar em cabine de aeronave. Para simular a presença e a troca de calor devido às pessoas foram utilizados manequins com fontes de calor, especialmente desenvolvidos para este fim. As simulações numéricas foram realizadas utilizando programa computacional comercial Fluent. Da análise dos resultados, verificou-se a complexidade do escoamento do ar na cabine da aeronave, com áreas de recirculação e velocidades muito baixas, e uma boa correlação entre os valores numéricos e experimentais. Os resultados obtidos também permitiram verificar que o uso de CFD pode ser uma boa ferramenta para análise do ambiente térmico de cabine, desde que sejam tomados certos cuidados, que são destacados no trabalho.
Palavras-chave: Aeronave; Simulação Numérica; Ar condicionado.
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CON10-0265 - ANÁLISE DO USO DO CO2 PARA SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO EM SUPERMERCADOS
Pereira, Gutenberg Silva¹; Silva, Alessandro²; Primo, Ana Rosa Mendes^1
1Universidade Federal de Pernambuco; ²Bitzer Compressores
Resumo: Uma das ações para se reduzir as emissões dos gases que contribuem para o efeito estufa é o uso de refrigerantes alternativos que causam menores impactos ao meio ambiente. Uma alternativa interessante seria o uso do dióxido de carbono (R-744) como fluido refrigerante, por possuir um Potencial de Destruição do Ozônio (ODP) igual a zero e um Coeficiente de Aquecimento Global (GWP) igual a 1, valores bastante reduzidos, quando relacionados aos demais fluidos refrigerantes utilizados atualmente em sistemas de refrigeração. Embora se saiba que os sistemas a CO2 exijam uma tecnologia mais refinada e mais dispendiosa que outros refrigerantes, países como a Alemanha estão investindo com seriedade nesse antigo refrigerante. Neste trabalho foram comparadas e analisadas as eficiências energéticas e exergéticas para três fluidos refrigerantes: R-22 (GWP=1780, ODP=0,05); R-404a (GWP=3260, ODP = 0) e R-744. O estudo foi realizado por meio de simulação numérica e análise experimental em três sistemas de refrigeração comercial com a mesma capacidade térmica. A utilização do R-744 mostrou um melhor desempenho do sistema com a redução no consumo de energia elétrica, baixa taxa de compressão aumentando a vida útil do compressor, redução do diâmetro das tubulações e trocadores de calor proporcionando uma carga de fluido refrigerante muito menor, menor número de compressores, sistemas de refrigeração mais compactos e manutenção da instalação reduzida, além dos benefícios ambientais inerentes à utilização desse fluido.
Palavras-chave: Refrigeração; Dióxido de Carbono; Sistema cascata.
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CON10-0304 - ANÁLISE EXPERIMENTAL DO DESEMPENHO DE CICLOS TRANSCRÍTICOS DE REFRIGERAÇÃO
Montagner, Gustavo Portella¹; Melo, Cláudio^1
1Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: De acordo com Intergovernmental Panel on Climate Change o aquecimento do planeta Terra é o principal responsável pelos atuais desequilíbrios climáticos. Sem sombra de dúvida, o segmento de refrigeração e condicionamento de ar é um dos causadores do efeito estufa devido à emissão de fluidos refrigerantes nocivos ao meio ambiente (HFCs e HCFCs). Para reverter esse quadro algumas ações têm sido tomadas, dentre as quais se destacam o estudo de novas tecnologias de refrigeração e o uso de fluidos refrigerantes naturais. Neste contexto, o dióxido de carbono (CO2, R-744) surge como um candidato em potencial para substituir os refrigerantes sintéticos já que é uma substância natural, estável, atóxica, não inflamável e com GWP reduzido. Entretanto, a aplicação do CO2 como fluido refrigerante apresenta algumas particularidades como operação transcrítica, dependência da eficiência do sistema da pressão de descarga e forte variação das propriedades termofísicas. Para que o CO2 se torne uma solução técnica e economicamente viável para aplicações comerciais leves (resfriadores de bebidas, expositores horizontais) o sistema desenvolvido deve possuir uma eficiência no mínimo comparável a dos sistemas atuais. Caso isso não aconteça, o sistema de CO2, mesmo utilizando um refrigerante amigável ao meio ambiente, vai gerar um maior impacto sobre o efeito estufa devido ao maior consumo de energia elétrica. Dentro desse contexto, o presente trabalho se propõe a estudar novas concepções de ciclos de refrigeração que possam melhor aproveitar as características termodinâmicas e operacionais do CO2¬, como forma de elevar a eficiência energética do sistema. Para tanto, uma bancada de testes específica foi projetada e construída para permitir, de uma maneira rápida e eficaz, a montagem de diferentes configurações de ciclos de refrigeração. Num primeiro momento, um ciclo padrão de refrigeração, com CO2 e com tubo capilar, será exposto a condições adversas de carga térmica e de temperatura ambiente. Em seguida, tal ciclo será comparado com outros ciclos, com outros arranjos, componentes e controles. Finalmente, será possível estabelecer o afastamento do ciclo padrão em relação às condições ótimas de operação, com base na comparação com configurações mais complexas.
Palavras-chave: Dióxido de Carbono; Ciclo de Refrigeração; Ciclo Transcrítico.
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CON10-1935 - ANÁLISE PARAMÉTRICA DE MÁQUINAS DE REFRIGERAÇÃO DE CICLO A AR PARA APLICAÇÃO AERONÁUTICA
Santiago, Cristian Escobar¹; Andrade, Cláudia Regina de¹; Zaparoli, Edson Luiz^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
Resumo: No desenvolvimento de uma nova aeronave, o fabricante busca atingir desempenhos melhores, para que a mesma seja mais competitiva, tendo bons resultados operacionais. Devido a influência do ar condicionado no desempenho da aeronave, o fabricante buscará melhorar o rendimento de ciclo de ar condicionado, através da melhoria de alguns processos do ciclo. Com o objetivo de medir a influência dos rendimentos de cada processo no resultado final do ciclo, desenvolveu-se uma ferramenta/modelo para facilitar o cálculo dos ciclos simples, bootstrap e misto, tornando fácil e rápida a variação dos dados de entrada e a obtenção dos resultados finais. Através desta ferramenta foram analisados os efeitos das variações dos parâmetros de voo e de cabine, variação da porção de potência destinada ao compressor secundário, variação dos rendimentos de cada processo no desempenho final do ciclo e, além disso, foi analisado como o desempenho do ciclo se comporta numa missão típica de uma aeronave comercial. Os resultados mostram que o ciclo bootstrap é o que apresenta os melhores coeficientes de desempenho, que o rendimento do compressor do motor, apesar do mesmo não fazer parte da máquina de ar condicionado, é o que tem a maior influência no resultado do ciclo, e que o coeficiente de desempenho apresenta grande variação com a altitude, devido a queda da temperatura ambiente, apresentando resultado divergente do coeficiente de desempenho quando levado em consideração a potência de pressurização, devido à grande queda de pressão.
Palavras-chave: Ar condicionado; Ambientais; Rendimento; Missão; Desempenho.
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CON10-1587 - ANEMÔMETRO DE FIO QUENTE DE BAIXO CUSTO PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO DE AR CONDICIONADO.
FERREIRA, Vítor Pinheiro¹; PEPE, Iuri Muniz^2
1UFRB - Universidade Federal do Recôncavo da Bahia; ²UFBA - Universidade Federal da Bahia
Resumo: Os anemômetros de fio quente são medidores de fluxo que apresentam como características positivas a alta sensibilidade, bem como baixo tempo de resposta. Este artigo apresenta o estudo teórico-experimental de um anemômetro de fio quente de baixo custo utilizando dois sensores do tipo NTC (Negative Temperature Coefficient) com resultados próprios e comparações. O medidor desenvolvido foi baseado num anemômetro de fio quente do tipo convencional à temperatura constante. Neste medidor, um sensor termoresistivo cilíndrico do tipo NTC e pré-aquecido pelo efeito Joule, é montado em um dos braços da ponte de Wheatstone. O equilíbrio da ponte é mantido pelo efeito de realimentação do amplificador operacional, que, após algum desequilíbrio por motivo da transferência de calor do sensor para o fluido, amplifica o sinal de desbalanceamento ajustando o valor de tensão de alimentação da ponte, restabelecendo a resistência original do sensor pré-aquecido, e, por conseguinte, o equilíbrio da ponte. Como em aplicações de condicionamento de ar existe a possibilidade de ocorrerem flutuações da temperatura do fluido, foi utilizado um segundo sensor também do tipo NTC para correção na indicação da velocidade medida por conta da temperatura do fluido. O anemômetro desenvolvido foi calibrado com um padrão primário de velocidade, sendo seus resultados posteriormente comparados com um tubo de Pitot para baixas velocidades, tradicionalmente utilizado nas aplicações de condicionamento de ar.
Palavras-chave: Anemômetros de fio quente; Ar condicionado; Sensores termoresistivos.
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CON10-2368 - APLICAÇÃO DE TÉCNICAS MSR E CONTROLE HIBRIDO FUZZY VISANDO O MÍNIMO GRAU DE SUPERAQUECIMENTO
Moreno G., Francisco. E.¹; Bandarra Filho, Enio P.¹; Hernandez M., Oscar S.¹; Antunes, Arthur H. P.^1
1Federal University of Uberlandia
Resumo: Os ciclos de compressão a vapor comumente utilizados em aplicações industriais e residenciais, especificamente, para bombas de calor e sistemas de ar condicionado são operados de maneira clássica e inadequada do ponto de vista de consumo de energia. Entre as alternativas mais promissoras encontram-se os sistemas de refrigeração com compressor de velocidade variável. Este trabalho experimental desenvolvido no laboratório de Energia e Sistemas Térmicos da UFU investiga algumas vantagens do uso dos sistemas utilizando compressor com rotação variável e também uma válvula de expansão eletrônica com o objetivo de reduzir o consumo de energia e elevar o COP. Esta meta pode ser alcançada através do desenvolvimento e aplicação de um controle heurístico. Utiliza-se um modelo proposto experimentalmente através de técnicas de planejamento experimental, aplicando ferramentas de superfície de resposta. Este modelo permite a estimativa do comportamento em regime permanente da freqüência de rotação do compressor, possibilitando o conhecimento que vai contribuir, efetivamente, nas malhas de controle. Para as malhas de controle foi desenvolvida uma arquitetura hibrida fuzzy como estratégia do controle, apresentando um comportamento robusto e excelente desempenho no sistema na procura de um mínimo grau de superaquecimento, sempre garantindo melhoria no COP e na capacidade de refrigeração.
Palavras-chave: Refrigeração; Controle; Fuzzy; Superfície Resposta.
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CON10-0732 - CONTAMINAÇÃO AÉREA EM SALAS CIRÚRGICAS: O IMPACTO DA UTILIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR DE PAREDE
Pereira, Marcelo Luiz¹; Tribess, Arlindo²; Vilain, Rogério³; Pereira, Luciano José^4
1INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA - CAMPUS SÃO JOSÉ; ²Escola Politecnica da USP; ³Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina; ⁴Hospital Nereu ramos
Resumo: Uma das funções importantes dos sistemas de condicionamento de ar numa sala cirúrgica é a proteção dos ocupantes contra os agentes patogênicos, transportados pelo ar. Essa proteção é feita pelo controle simultâneo da movimentação e da distribuição do ar, da temperatura, da umidade, da filtragem, das infiltrações de ar de outros setores, entre outros. Dessa forma, objetiva este trabalho descrever o impacto da utilização de um sistema de condicionamento de ar de parede na contaminação aérea de uma sala cirúrgica. Durante as cirurgias analisadas, foram monitoradas, simultaneamente, as concentrações e os tamanhos das partículas em suspensão e as concentrações de dióxido de carbono (CO2) no interior da sala e no corredor. Os resultados revelaram que esse tipo de equipamento não é adequado para ser utilizado em salas cirúrgicas, uma vez que não consegue eliminar, do interior dela, a contaminação gerada. Os resultados também revelaram que, embora a abertura das portas diminua a contaminação no interior da sala, os riscos de contaminação aumentam, pois propicia que o ar do corredor e de outras áreas contaminadas entre na sala por convecção. Finalizando, observou-se que é grande o risco de contaminação entre cirurgias subsequentes devido aos resíduos de contaminantes que não são eliminados do interior da sala.
Palavras-chave: condicinamento de ar; contaminação aérea; Salas cirúrgicas; condicionador de ar de parede.
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CON10-0330 - CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE BOMBAS DE CALOR TERMOELÉTRICAS PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA
Koury, Ricardo Nicolau Nassar¹; Machado, Luiz¹; Mendonca, Claudio de Oliveira¹; Bicalho, Leonardo Ribeiro Lobato^1
1UFMG
Resumo: A crescente preocupação com a preservação do meio-ambiente e a necessidade de se procurar fontes e equipamentos para compor a matriz energética de cada país levam a busca por alternativas técnicas inteligentes. Um dos ramos que busca a evolução é o da refrigeração e nela vem-se desenvolvendo uma tecnologia alternativa, a termoeletricidade. O efeito termoelétrico é dado pela transformação direta de energia térmica (diferença de temperatura) em eletricidade e vice-versa. Os estudos desenvolvidos pelos cientistas Thomas Seebeck e Jean Charles Peltier comprovaram, no inicio do século XIX, que quando um par termoelétrico, inicialmente à mesma temperatura é alimentado por corrente contínua, uma diferença de temperatura é gerada nas junções sendo que uma delas se resfria e a outra se aquece. Este trabalho tem como objetivo construir e testar um protótipo de pequeno porte de bomba de calor. Trata-se de uma contribuição aos estudos de aquecimento e refrigeração utilizando termoeletricidade desenvolvidos no Laboratório de Refrigeração do DEMEC / UFMG. O plano de testes experimentais foi elaborado com base em metodologia proposta pela literatura e executado no Laboratório de Refrigeração supra citado. O protótipo preliminar de bomba de calor projetado e construído tem capacidade para aquecer 3 litros de água de 25ºC até 40 ºC em 53 minutos por meio de um módulo termoelétrico com 41 J/s de potencia. Os testes experimentais constantes do plano foram realizados, dentre esses o aquecimento do mesmo volume de água por meio de uma resistência elétrica introduzida no protótipo, com a mesma potência do módulo citado, a fim de se comparar a eficiência dos sistemas. Finalmente concluiu-se que há viabilidade técnica, mas ainda não há viabilidade econômica para a utilização deste tipo de equipamento em aquecimento residencial. A grande vantagem do sistema termoelétrico em relação àquele com resistência elétrica é que o primeiro pode ser programado para funcionar fora do horário de pico de utilização de energia elétrica. Os resultados experimentais obtidos servirão de base para a construção de um próximo protótipo em escala real.
Palavras-chave: termoeletricidade; Bomba de calor.
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CON10-0331 - CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DA VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE REFRIGERADORES TERMOELÉTRICOS
Koury, Ricardo Nicolau Nassar¹; Machado, Luiz¹; Mendonca, Claudio de Oliveira¹; Menezes, Tiago Antunes Vieira de^1
1UFMG
Resumo: A crescente preocupação com a preservação do meio-ambiente e a necessidade de se procurar fontes e equipamentos para compor a matriz energética de cada país levam a busca por alternativas técnicas inteligentes. Um dos ramos que busca a evolução é o da refrigeração e nela vem-se desenvolvendo uma tecnologia alternativa, a termoeletricidade. O efeito termoelétrico é dado pela transformação direta de energia térmica (diferença de temperatura) em energia elétrica e vice-versa. Os estudos desenvolvidos pelos cientistas Thomas Seebeck e Jean Charles Peltier comprovaram, no inicio do século XIX, que quando um par termoelétrico, inicialmente à mesma temperatura é alimentado por corrente contínua, uma diferença de temperatura é gerada nas junções sendo que uma delas se resfria e a outra se aquece. A evolução dos materiais e processos utilizados nesses refrigeradores, como por exemplo os semicondutores, aumentou a eficiência e melhorou a viabilidade desses sistemas. A escassez de trabalhos em língua portuguesa e a ausência deste tema nos currículos universitários evidenciam o pouco conhecimento que há nesta área no meio acadêmico em nosso país,o que motivou o desenvolvimento desse trabalho. O objetivo deste é realizar uma revisão bibliográfica sobre a utilização de módulos termoelétricos para refrigeração, projetar, construir e testar preliminarmente um protótipo de um refrigerador de pequeno porte. São apresentadas também informações referentes a um modelo numérico desenvolvido para simular o comportamento do protótipo. O plano de testes experimentais foi elaborado com base em metodologia proposta pela literatura e executado no Laboratório de Refrigeração do departamento de Engenharia Mecânica da UFMG. O protótipo projetado e construído tem 6460 cm3 de volume e capacidade para aquecer 4 latas de refrigerante ou cerveja de 25ºC até 5ºC em 140 minutos por meio de um módulo termoelétrico com 72 J/s de potência (Calor máximo). As principais conclusões alcançadas a partir dos resultados experimentais obtidos foram que as propriedades físicas conflitantes e inerentes ao fenômeno termoelétrico limitam o potencial desta tecnologia, mas avanços nas áreas de engenharia dos materiais e nanotecnologia prometem expandir o universo de aplicação da termoeletricidade, também devido a condicionantes físicas, o coeficiente de desempenho de um sistema termoelétrico sempre será melhor quando operando como aquecedor do que como refrigerador. A coerência entre as respostas fornecidas pelo modelo numérico elaborado neste trabalho e os resultados experimentais comprova a correção do algoritmo desenvolvido. As pequenas diferenças encontradas entre um e outro se devem à influência das variáveis desprezadas e as perturbações externas não consideradas no modelo. A viabilidade técnica do uso de refrigeradores termoelétricos ficou demonstrada com o protótipo desenvolvido.
Palavras-chave: refrigeradores; termoeletricidade.
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CON10-0918 - DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO DE SIMPLES EFEITO COM O PAR LI-BR, USANDO GÁS NATURAL E IRRADIAÇÃO SOLAR COMO FONTE DE ENERGIA.
Moreira, Hugo Lima¹; Souza, Luiz Guilherme¹; Souza, Luiz Guilherme Meira¹; Santos, Paulo Henrique Dias^2
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte; ²Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: O presente trabalho trata do dimensionamento de um sistema de refrigeração por absorção de simple efeito com o par Brometo de Lítio e Água, e tem como fonte térmica gás natual e irradiação solar. A partir das informações quantitativas obtidas em prataforma EES, dimensionou-se as áreas de troca de calor a partir das expressões da tranferência de calor e massa do sistema. As áreas de troca de calor dos diversos dispositivos térmicos utililizam expressões consagradas no processo de dimensionamento e teve como base as taxas de transferência de calor fornecidas pelo modelo termodinâmico que apresentou coerência quanto aos valores do coeficiente de performance obitido.
Palavras-chave: refrigeração por absorção; dimensionamento; enrgia solar; gás natural.
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CON10-2353 - EFEITO DAS DIMENSÕES DO TUBO CAPILAR COMO ELEMENTO DE EXPANSÃO NUM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DOMESTICO
Bandarra Filho, Enio Pedone^1
1UFU
Resumo: A necessidade de reduzir o consumo de energia nos sistemas de refrigeração e condicionamento de ar é uma das prioridades da indústria da refrigeração. Isto tem incentivado o desenvolvimento de sistemas frigoríficos mais eficientes e que ofereçam um melhor desempenho. Portanto, com o monitoramento e controle das condições de operação de um sistema de refrigeração por compressão de vapor de pequeno porte para resfriamento de líquido, que opera com compressor de velocidade variável, tubo capilar como elemento de expansão e utiliza R134a como fluido refrigerante, este trabalho; estuda o comportamento do sistema de refrigeração e apresenta uma análise da influência da mudança das dimensões do tubo capilar sob o ponto de vista do desempenho e o consumo energético. Os resultados obtidos, produto da análise de superfícies de resposta, mostram como uma ótima combinação de critérios, relacionados com a ótima projeção das dimensões do elemento de expansão, resulta num melhor rendimento do sistema.
Palavras-chave: tubo capilar; refrigeração; expansão; R-134a; compressor; velocidade variável.
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CON10-1184 - ESTUDO DAS PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS DE FLUIDOS SECUNDÁRIOS APLICADOS A SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO COM TERMOACUMULAÇÃO
MEDEIROS, Pedro Samuel Gomes¹; BARBOSA, Cleiton Rubens Formiga¹; FONTES, Francisco de Assis Oliveira^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: O presente artigo avalia propriedades termofísicas de fluidos secundários visando sua aplicação em sistemas de refrigeração com termoacumulação. Os fluidos analisados são soluções de água e anticongelantes orgânicos da família dos alcoóis - glicerol, propilenoglicol e etilenoglicol - que apresentam propriedades termofísicas - temperatura de solidificação, massa específica, calor específico, condutividade térmica - diferentes da água pura e promovem a redução da temperatura de solidificação. As propriedades dos fluidos secundários foram obtidas com auxílio de software de simulação computacional. Em todas as amostras analisadas, com concentração em massa dos solutos variando entre 20% e 50%, não foram detectados pontos de inflexão nas curvas das propriedades quando a concentração dos alcoóis foi variada. A hipótese investigativa inicial de redução da temperatura de solidificação da solução, com o aumento da percentagem de álcool na mistura, foi confirmada para todas as amostras. A capacidade de transferir calor é reduzida para todos os fluidos secundários, na medida em que a concentração dos anticongelantes é aumentada.
Palavras-chave: Fluidos Secundários; Propriedades Termofísicas; Simulação Computacional; Termoacumulação.
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CON10-0050 - ESTUDO EXPERIMENTAL DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO COM COMPRESSOR ALTERNATIVO ISENTO DE ÓLEO UTILIZANDO O FLUIDO R-600A (ISOBUTANO).
SILVA, JOSE DE CASTRO¹; SILVA, ANA CRISTINA G CASTRO^1
1UNIVASF
Resumo: Sabe-se que o compressor é o principal componente dos ciclos de refrigeração por compressão de vapor, o compressor possui óleo lubrificante que contribui nos custos de fabricação, de manutenção e principalmente nos problemas ambientais relacionados ao óleo quando o compressor é descartado. Atualmente, não existem estudos publicados para o uso de um compressor isento de óleo em ciclos de refrigeração por compressão de vapor, sendo esse um interessante tema de inovação tecnológica. As vantagens da eliminação da lubrificação com óleo incluem a remoção de muitos modos de falha em compressores e motocompressores, reduzindo o número de componentes adicionais ao sistema de refrigeração, evitando sérios problemas de rendimento térmico associados à mistura do óleo com o fluido refrigerante do sistema, produzindo uma operação mais eficiente. O óleo lubrificante promove situações de isolamento térmico nos evaporadores, com isso o sistema de refrigeração apresentará uma redução de sua capacidade frigorífica. Esse trabalho experimental utiliza um compressor alternativo isento de óleo, originalmente projetados para sistemas de ar comprimido, em um refrigerador (geladeira) com um refrigerante natural, o isobutano (R-600a). Com o objetivo de analisar o comportamento do compressor (isento de óleo), os parâmetros de pressões, temperaturas, superaquecimento e subresfriamento estão sendo monitorados e apontam a possibilidade da aplicação do compressor.
Palavras-chave: Compressor; isento de óleo; refrigeração.
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CON10-0514 - ESTUDO EXPERIMENTAL DE UM SISTEMA DE VENTILAÇÃO VEICULAR
Pereira, Leonardo Vinícius Mendes¹; Lourenço, Rafael Sabioni²; Pereira, Cláudia Cerutti^3
1Fiat Automóveis S.A. / PUC Minas; ²Fiat Automóveis S.A. / CEFET-MG; ³Fiat Automóveis S.A.
Resumo: The study objective is to evaluate the thermal comfort and vehicle safety emphasizing on air-conditioning system. Several aspects of automobiles thermal comfort are associated with security issues as the windows defogging and defrosting, and air quality inside the vehicle. For the automotive industry, constant air flow in the vehicle is the reason of continuous research on the improvement of the stream and quality of the air that reaches the occupants. This work presents flow bench and vehicle experimental tests results ass an evaluation of the possibilities of the filter element improvement, for the flow, air filtering and temperature adjustment optimization inside the vehicle. Comfort and safety evaluations were made by the air stream inside the vehicle and experimental tests in a climatic chamber. All the tests were made in the same vehicle. Local head losses were evaluated at the flow bench and the vehicle conditioning at the climatic chamber. The pressure inside the vehicle was analyzed during the flow variation, to ensure a comfortable condition for vehicle occupants.
Palavras-chave: ventilação veicular; perda de carga localizada; banco de fluxo.
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CON10-1751 - FATORES DE INFLUÊNCIA NA PERFORMANCE DO CICLO DE REFRIGERAÇÃO TRANSCRÍTICO DE DUPLO ESTÁGIO DE COMPRESSÃO OPERANDO COM R744
Almeida, Igor Marcel Gomes¹; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga²; Fontes, Francisco de Assis Oliveira^2
1IFRN; ²UFRN
Resumo: Uma análise teórica do ciclo de refrigeração transcrítico de duplo estágio de compressão que utiliza o R744 (dióxido de carbono) como fluido refrigerante é apresentada neste trabalho. O efeito do processo de inter-resfriamento na performance do sistema transcrítico de dois estágios é apresentado para diversas pressões no resfriador de gás (gas cooler). A comparação de performance entre o ciclo de simples estágio e o de dois estágios também é apresentada para as mesmas condições de operação. Os efeitos da pressão no gas cooler, eficiência isoentrópica do compressor, quantidade de inter-resfriamento entre os dois estágios de compressão e temperatura de saída do fluido refrigerante do resfriador de gás na performance do sistema foram analisados. A análise termodinâmica foi desenvolvida mediante utilização do software CoolPack, considerando uma temperatura de evaporação de -10ºC e capacidade do sistema de refrigeração de 5 kW. Os resultados obtidos demonstram que o coeficiente de performance (COP) para o ciclo de duplo estágio é superior ao ciclo de simples estágio. Observou-se que a utilização de dois estágios de compressão proporciona grande redução no consumo de energia elétrica. De forma geral, a compressão em dois estágios e o processo de inter-resfriamento são consideráveis na perspectiva de elevação do COP destes sistemas.
Palavras-chave: refrigerantes naturais; dióxido de carbono; performance; ciclo transcrítico; duplo estágio de compressão.
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CON10-0077 - METODOLOGIA PARA ANÁLISE DA QUALIDADE NA MANUTENÇÃO DE SISTEMAS DE AR CONDICIONADO
Alfredo, José Carlos¹; Machado, Luiz¹; Ruas, Antônio Carlos¹; Koury, Ricardo Nicolau Nassar^1
1Universidade Federal de Minas Gerais
Resumo: Os serviços de manutenção de sistemas de ar condicionado geralmente são terceirizados. Mesmo na empresa onde existe uma área interna de manutenção, os responsáveis preferem terceirizar esse trabalho por ser uma atividade altamente especializada. Assim sendo, os contratos com as empresas de climatização são administrados por engenheiros ou técnicos da área de manutenção geral do cliente. E, para que tal gestão seja feita em consonância com o que determinam as normas técnicas e com o que recomenda a boa técnica, é fundamental que os profissionais do contratante disponham do conhecimento básico necessário para promover o adequado gerenciamento dos terceirizados. No caso das empresas estatais, que estão subordinadas à lei 8666 (lei de licitações públicas), um sistema criterioso de fiscalização e de gestão contratual se torna ainda mais necessário, tendo em vista as inúmeras possibilidades que o contratado tem de adiar a aplicação de eventuais penalidades, mesmo quando não está prestando um bom serviço, se os critérios não estiverem estabelecidos no contrato. O objetivo desse artigo é apresentar as recomendações básicas que o contratante deve observar para que a gestão da qualidade dos serviços de manutenção terceirizados se faça por meio de critérios objetivos, de uma maneira rápida, eficiente, segura e com baixo custo para o contratante, de tal forma que se possa reduzir ao máximo a despesa total. As ferramentas aqui citadas poderão ser utilizadas também nos casos em que a manutenção dos sistemas de ar condicionado é feita pela equipe de manutenção interna da empresa
Palavras-chave: Qualidade; Sistemas de Ar Condicionado; Manutenção; Refrigeração.
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CON10-2248 - MODELAGEM E SISTEMA DE CONTROLE CLÁSSICO APLICADO EM RESFRIADORES EVAPORATIVOS PARA CLIMATIZAÇÃO DE AMBIENTES
Braga, Andrei Hudson Guedes¹; Medeiros, Jesus Marlinaldo¹; Braga, Cleonildo Soares¹; Yanaguizawa, Juliana de Almeida^2
1Instituto Federal de Pernambuco Campus Ipojuca; ²Instituto Federal de Pernambuco - Campus Ipojuca
Resumo: Um dos grandes desafios do mundo moderno é sem dúvida a questão da energia, seu aproveitamento racional e não agressão ambiental. Para solucionar o problema, buscam-se investimentos em matrizes energéticas limpas. Uma alternativa possível é a substituição dos sistemas de condicionamento de ar (compressão de vapor) por resfriadores evaporativos para proporcionar redução do consumo elétrico, bons níveis de qualidade do ar interior, conforto térmico e não agressão ambiental. O resfriamento evaporativo é um processo natural que consiste na redução da temperatura do ar e elevação de sua umidade relativa através de mecanismos simultâneos de transferência de calor e massa entre o ar e a água. Apesar da sua simplicidade e do baixo custo de aquisição e operação, a redução de temperatura obtida no resfriador evaporativo depende muito mais da umidade relativa do que da temperatura de entrada. Por essa razão, para clima quente e seco é útil, mas para clima úmido é ineficiente. Uma abordagem teórica do resfriador evaporativo é analisada. Aqui foi realizada a modelagem matemática do resfriador evaporativo através da técnica caixa branca usando a descrição física dos fenômenos envolvidos. Para tanto, foi projetado um sistema de controle utilizando diversos controladores clássicos. Também foram analisados e comparados os consumos de energia com cada controlador. Para tanto, são utilizados processos auxiliares de umidificação, renovação e mistura entre massas de ar, para garantir as condições de conforto e projetado um sistema de controle. O sistema de controle projetado deverá também garantir que os índices de desempenho sejam alcançados, tais como tempo de resposta, sobre elevação máxima, erro máximo e estabilidade.
Palavras-chave: condicionamento de ar; resfriamento evaporativo; controle clássico.
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CON10-0756 - MODELO NUMÉRICO DE DESEMPENHO DE EVAPORADORES COM TUBOS ALETADOS
Avanço, Rafael Henrique¹; Cabezas Gómez, Luben²; Navarro, Hélio Aparecido¹; Perussi, Ronaldo^1
1Universidade de São Paulo; ²Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Resumo: O presente artigo trata de um modelo computacional, EVSIM, que caracteriza a troca de calor entre o ar e o refrigerante de um evaporador semelhante aos usados em condicionadores de ar domésticos. O modelo é capaz de levar em conta a distribuição do refrigerante ao longo da serpentina mesmo em circuitos complexos. O desempenho do evaporador é calculado através de uma análise tubo a tubo. A performance de cada tubo é calculada baseada na distribuição do ar, vazão mássica do refrigerante e os estados termodinâmicos determinados para cada tubo. A principal vantagem do modelo está na análise termodinâmica local, nos mecanismos de transferência de calor e equações de estado para diferentes materiais. O presente trabalho acrescenta em relação ao código inicialmente desenvolvido, uma adaptação a diferentes correlações de transferência de calor para escoamento bifásico. Os resultados obtidos são coerentes com resultados experimentais e com razoável confiabilidade.
Palavras-chave: Evaporador; Simulação; Trocador de Calor; Performance.
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CON10-1754 - PREDICTION METHOD FOR THE PERFORMANCE OF A CHILLER FOLLOWING A COOLING LOAD PROFILE
Arteaga, Johnathan Anthony Flores¹; Do Espirito Santo, Denilson Boschiero^1
1UNICAMP
Resumo: In this paper a method to predict the performance of an air cooled reciprocating compressor chiller is developed. A procedure to select and analyze the cooling capacity of equipments, developed by a manufacturer, is adapted in a computational routine to obtain an energetic assessment of the chiller operation as a function of a cooling load profile and outside air dry bulb temperature profile during a day of operation. The system modeling looks for energy analysis that can be an important information in the decision-making process. The analysis revealed a coefficient of performance between 2.48 to 3.78, an electrical energy consumption close to 2290 kWh per day, and a mean ratio of energy consumption and refrigeration load of 1.196 kW per Ton. The results depend on the number of chiller compressors that are in operation, the cooling load and the ambient temperature, and they promote the use of equipment simulation as a method to evaluate chiller system performance and energy consumption in buildings.
Palavras-chave: simulation; vapor-compression; chiller; cooling load; coefficient of performance; control system.
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CON10-1045 - PROJETO DE UM CONDICIONADOR DE AR AUTOMOTIVO PELTIER-SEEBECK AUTOSUSTENTÁVEL
CAMARGO, JOSÉ RUI¹; OLIVEIRA, MARIA CLAUDIA COSTA^1
1UNITAU
Resumo: O presente trabalho visa estudar a aplicação de módulos termelétricos para condicionamento do ar automotivo. Sabe-se que efeitos térmicos e elétricos são detectados em um circuito composto por materiais semicondutores mantidos a diferentes temperaturas. Esses fenômenos, denominados efeito Seebeck e efeito Peltier, podem ser utilizados para a produção de potência elétrica e para refrigeração. Os sistemas termelétricos são considerados sistemas ecoeficientes de condicionamento de ar, uma vez que não agridem o ambiente e podem ser mantidos utilizando-se o calor que seria dissipado para o meio ambiente. Desenvolveu-se um protótipo experimental de um sistema de condicionamento de ar que consiste em módulos termelétricos acoplados a dissipadores de calor e montados dentro de dutos por onde fluem duas correntes de ar sendo que uma delas será resfriada e a outra será aquecida e utiliza-se a corrente de ar frio para resfriar o interior de um veículo automotivo.A energia necessária para isso é obtida por meio de outros módulos termelétricos acoplados ao cano de escapamento dos gases de exaustão do motor. Foram estudados e otimizados alguns parâmetros do sistema, quais sejam, o coeficiente de desempenho, a taxa de calor transferido e a máxima diferença de temperatura possível de ser obtida entre os lados quente e frio dos módulos termelétricos. Para as avaliações foram utilizados sensores de temperatura, umidade e velocidade do ar e um software para aquisição, armazenamento e análise de dados. Conclui-se que a tecnologia utilizada poderá trazer resultados promissores a longo prazo e que pode-se conseguir melhores resultados utilizando uma maior quantidade de módulos termelétricos acoplados em série e em paralelo.
Palavras-chave: condicionamento de ar; Efeito Seebeck; Efeito Peltier; energia limpa.
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CON10-1058 - SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL PARA UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO
DAMASCENO, Matheus Alencar de Souza Seixas¹; TORRES, Ednildo Andrade^1
1UFBA - Universidade Federal da Bahia
Resumo: Os sistemas de refrigeração são largamente utilizados para a distribuição e processamento de alimentos, viabilização de processos industriais e para o conforto térmico em ambientes construídos. Dentre os sistemas de refrigeração um dos mais empregados é o de ciclo de refrigeração por compressão, o qual consome grande quantidade de energia elétrica para sua operação. A partir do registro em 2001 em que aconteceu o blackout houve o colapso entre oferta e demanda de energia elétrica no país, ficando premente a necessidade da revisão do sistema elétrico, o aumento da geração de energia, a diversificação das fontes, a manutenção das linhas de transmissão e distribuição, e o desenvolvimento de tecnologias eco-eficientes, sendo estas capazes de minimizar os impactos ambientais e o consumo de energia elétrica nos setores da economia. O consumo de energia dos sistemas de ar-condicionados que operam no Brasil é representativo, especialmente, no setor terciário e de serviços chegando a cerca de 45% do consumo de energia elétrica. O presente trabalho busca desenvolver um simulador computacional na plataforma EES (Engineering Equation Solver) para um sistema de refrigeração por compressão com três fluidos de trabalho: Propano, R-22 e R-134a. Será montado um protótipo para levantar os dados operacionais e validar o simulador. Através desta simulação computacional será realizada a análise da eficiência do ciclo para Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica, realizando o balanço de massa, de energia e a análise exergética e o COP (Coeficiente de Performance). Deste modo, serão identificadas as irreversibilidades totais e percentuais dos componentes do sistema térmico, a melhor configuração de operação para a minimização das perdas e maximização da eficiência, e por fim será realizada uma análise comparativa correlacionando os resultados obtidos na simulação com os dados operacionais. Para exemplificar, em uma analise preliminar, o COP para o sistema simulado operando com propano como fluido de refrigeração foi de 1,98 e a eficiência exergética foi de 0,55 para uma troca térmica no evaporador de 259,1 kW.
Palavras-chave: Refrigeração; Ar condicionado; Simulação; Cooling; Air conditioned; Simulation.
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CON10-1764 - SIMULAÇÃO DO SISTEMA TERMO-SOLAR DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO UTILIZANDO O PAR DE FLUIDO LIBR-H2O
Guia, Jaqueline Silva Albuquerque da¹; Barcellos, Karla Miranda¹; Sodré, Cristiane Holanda^1
1Universidade Federal de Alagoas
Resumo: The residential sector In Brazil, is the second largest consumer of electricity, due to home cooling system. This motivates the study of refrigeration absorption cycles using the source of solar energy. This present work aimed to study, design, modeling and simulate the thermo solar system coupled with the absorption refrigeration system using a pair of fluid H2O-LiBr (lithium bromide-water). Through the computer software TRNSYS (Transient System Simulation), version 14.1, it was possible to design and simulate the size of the room to be cooled, the collector area of solar energy, the volume of the tank, the controller ON / OFF and the refrigeration absorption cycle as a function of the main termofluid-dynamic parameters. The collector solar energy system has a solar collector, a storage tank, pump and thermal fluid energy carrier, in this case water. The cooling system has five (5) components: evaporator, absorber and heat exchanger located on the low-pressure system, power source and condenser located on the high pressure system. Experimental data as temperature, relative humidity and solar radiation were collected during the period between October and December 2007 at Federal University of Alagoas in Maceió, Brazil. Graphical results show the profiles of average temperature of the environment to be refrigerated with respect to various parameters such as room size, tank volume, solar energy collector area, cooling capacity and minimum temperature refrigeration. The results showed COP variation with time, the auxiliary heat required to absorption cycle as a function of the hot water collector system, among others.
Palavras-chave: Solar Colector; LiBr-H2O; TRNSYS.
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CON10-1438 - SIMULAÇÃO E DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL DE SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO DE ÁGUA AMÔNIA DE ÚNICA PRESSÃO.
Silveira, Igor Cavalcanti da¹; Santos, Carlos Antonio Cabral dos¹; Queiroz, Daniel Ferreira¹; Cavalcante Neto, Pedro Paulo¹; Silva, Thiêgo Souza¹; SOUZA, Wilson Luciano de^2
1UFPB; ²UFS
Resumo: O presnte trabalho busca essencialmente estudar teórico e experimentalmente o ciclo de absorção de única pressão, representado pelos ciclos de difusão-absorção, com o objetivo não apenas de analisar a performance, mas também de proporcionar sua otimização, identificando os componentes que geram maiores irreversibilidades e custos, e fornecer subsídios para estudos futuros, com unidades que possam operar com temperaturas superiores a 80 ºC, para atender comunidades isoladas ou outras aplicações especificas de refrigeração onde a simplicidade, ausência de manutenção, aproveitamento de calor de rejeito e baixíssimos níveis de ruídos sejam importantes. Neste trabalho foi utilizado um modelo termodinâmico, aplicado a um ciclo de refrigeração por absorção-difusão usando água-amônia-hidrogênio como fluidos de trabalho, sendo a água o absorvente, a amônia o fluido refrigerante e o hidrogênio o fluido equalizador. Um detalhe importante é que este ciclo de refrigeração funciona sem utilização de energia mecânica ou elétrica, apenas por energia térmica. A circulação do fluido de trabalho é devido a gravidade e de uma bomba de bolha. Este modelo foi desenvolvido em plataforma EES (Engineering Equation Solver), cujos resultados serão usados para simulação e projeto de componentes do sistema. As propriedades termofísicas dos fluidos de trabalho envolvidos são obtidas diretamente na plataforma. O código construído permite realizar analises energética e exergética fornecendo a performance tanto para o ciclo como para cada componente. Para os estudos experimentais foi adquirida, através de doação da CONSUL, fabricante no Brasil, uma unidade para ser instrumentada e avaliada. Os parâmetros de avaliação serão levantados com base nos parâmetros dos estudos teóricos para efeitos de comparação e ajustes se for necessário do modelo ou de hipóteses assumidas.
Palavras-chave: refrigeração; difusão-absorção; única pressão.
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CON10-0709 - SIMULAÇÃO TERMODINÂMICA E ANÁLISE PARAMÉTRICA DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR CICLO DE ABSORÇÃO COM DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE PROJETO
Benedetti, Túlio Moraes¹; Pécora, Araí Augusta Bernárdez¹; Bizzo, Waldir Antônio^1
1UNICAMP
Resumo: O estudo de sistemas de refrigeração por absorção têm se tornado cada vez mais atrativo, pelo seu potencial de integração com fontes de energia térmica residuais. Neste trabalho é desenvolvido um quadro geral para a modelagem termodinâmica de um sistema de refrigeração por ciclo de absorção utilizando a mistura amônia-água, a fim de se avaliar condições operacionais e informações técnicas que auxiliem no projeto do sistema. A influência das temperaturas de operação, eficiência e disposição dos trocadores de calor (PASR - Pré-aquecedor de Solução Rica e SR - Sub-resfriador) e diferentes configurações do ciclo (GAX - "Generator-Absorber heat eXchange" e duplo estágio) são analisadas e comparadas no intuito de se verificar o efeito no desempenho do sistema (COP - "Coefficient of Performance"). A purificação da amônia é analisada por meio das seções de dessorção e retificação da coluna de destilação, estimativas de perda de carga são feitas e, por fim, apresenta-se um pré-dimensionamento dos trocadores de calor, fornecendo seus parâmetros globais de troca térmica. A simulação computacional é feita com recursos do software EES ("Engineering Equation Solver"), que possui rotinas de cálculo das propriedades termodinâmicas da mistura água-amônia, dentre outros fluidos. Os resultados da investigação mostram que os sistemas de duplo estágio e GAX são potenciais alternativas para obtenção de maiores valores para o coeficiente de desempenho (0,568 e 0,608, respectivamente), enquanto que os valores de COP para o ciclo de simples estágio oscilam entre 0,386 e 0,548. Todavia, esses últimos são mais estáveis frente à variação de parâmetros como a temperatura de evaporação e de condensação.
Palavras-chave: Refrigeração por absorção; Modelagem Termodinâmica; Mistura Água-amônia.
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CON10-0105 - SIMULAÇÃO TRANSIENTE DE REFRIGERADORES DOMÉSTICOS: UMA ABORDAGEM QUASE-ESTÁTICA SEMI-EMPÍRICA
Borges, Bruno¹; Melo, Claudio¹; Goncalves, Joaquim²; Hermes, Christian^3
1UFSC; ²IFSC; ³UFPR
Resumo: O presente trabalho apresenta uma metodologia simplificada para prever o consumo de energia de um refrigerador "frost free" a partir de um modelo quase-estático, i.e., enquanto o sistema de refrigeração foi modelado em regime permanente, o modelo dos compartimentos refrigerados leva em conta os efeitos transientes. A metodologia de modelagem foi baseada nos princípios da conservação da massa e da energia e em dados experimentais, os quais fornecem os parâmetros empíricos necessários ao fechamento do modelo matemático, tais como a condutância e a capacidade térmica dos compartimentos. Os experimentos foram realizados em uma câmara climatizada, com temperatura e umidade do ar controladas. Os resultados obtidos através do modelo foram comparados contra resultados experimentais obtidos para três disferentes níveis de temperatura ambiente, quando foram verificados erros para o consumo de energia na faixa de ±2%. Uma análise paramétrica explorando o efeito dos componentes tanto sobre o consumo de energia como sobre o regime de operação do refrigerador é também discutida.
Palavras-chave: refrigerador doméstico; modelo semi-empírico; modelo quase-estático; energia.
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CON10-0460 - SISTEMA DE ABSORÇÃO AUTOMOTIVO
Duarte, Luiz Gustavo da Cruz¹; Lima, Pedro Cunha de¹; Pinto, Cristina Alves^1
1IFBA
Resumo: Este trabalho discute a viabilidade técnica de uso de sistemas de absorção em automóveis. É demonstrada a importância no desenvolvimento desta área de conhecimento, tendo como base fundamental a disponibilidade energética de automóveis e as características que envolvem o uso de combustíveis fósseis. A refrigeração por absorção tem sido utilizada em equipamentos de grande porte, no entanto, o seu potencial em pequenos sistemas é justificado quando a energia disponível é suficiente para garantir, em longo prazo, o retorno do investimento com a aquisição do sistema. É dado um maior enfoque aos carros populares devido ao elevado percentual de vendas no mercado interno. O trabalho sugere que há um desperdício de energia, sob a forma de combustível, pelo uso de sistemas de refrigeração por compressão mecânica, e comprova as vantagens na substituição do sistema tradicional pelo sistema de compressão térmica.
Palavras-chave: Absorção; Refrigeração; Automotivo; Cogeração.
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CON10-0080 - TERMOACUMULAÇÃO APLICADA A SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO
Andreotti, Thiago¹; Sousa, Murilo Paulitsch Heule de²; Diniz, Antonio João^2
1Unesp Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira; ²Unesp Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Resumo: Edificações comerciais brasileiras consomem aproximadamente13% da energia total do país, sendo que a energia elétrica consumida com ar condicionado representa 20% do consumo médio, incluindo o setor comercial e serviços públicos. Alem disso, no setor de serviços e em alguns estabelecimentos comerciais o consumo de ar condicionado pode representar cerca de 50% da energia consumida mensalmente. Sistemas de ar condicionado central utilizando água gelada ou gelo são utilizados geralmente nas grandes instalações comerciais (e.g., shoppings centers, supermercados). Sistemas de armazenamento de energia têm sido utilizados freqüentemente nas grandes instalações comerciais, que apresentam cargas térmicas elevadas durante períodos coincidentes com o horário de pico das concessionárias de energia elétrica. Do ponto de vista do usuário a utilização do termo acumulação (i.e., armazenamento de energia) tem como objetivo principal reduzir os custos de energia elétrica, pois os preços das tarifas de demanda (kW) e consumo (kWh) são mais elevados durante o horário de pico que durante o horário fora de pico. Neste trabalho estuda-se o processo de refrigeração, para isso foi montado uma bancada experimental no Laboratório de Refrigeração e Ar Condicionado do Departamento de Engenharia Mecânica da Unesp/Ilha Solteira. O sistema de refrigeração emprega o refrigerante R-401A e é constituído por: um compressor alternativo, mecanismo de transmissão de torque, um condensador resfriado a ar, um evaporador, um dispositivo de expansão, um filtro secador, um reservatório de líquido, instrumentos para medições, um tanque de água e um dispositivo para gerar carga térmica para a acumulação de gelo ao sistema. Foi proposto ensaios com e sem termoacumulação para que seja possível comparar o COP do sistema funcionando de ambos os modos. Com os ensaios sem a acumulação de energia e com a acumulação de energia, realizados para um determinado período de funcionamento, será determinado experimentalmente qual o comportamento do sistema, qual a diferença obtida em termos de COP, e será estudada a redução do consumo de energia durante o horário de pico, permitindo assim, concluir sobre a efetividade do sistema em reduzir custos.
Palavras-chave: Termoacumulação; Condicionamento de ar.
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CON10-1627 - UM ESTUDO "IN-SITU" DA FORMAÇÃO DE GEADA EM EVAPORADORES "NO-FROST"
Knabben, Fernando¹; Melo, Claudio¹; Hermes, Christian^2
1POLO-UFSC; ²UFPR
Resumo: O presente trabalho avança um estudo númerico e experimental sobre a formação de geada em evaporadores no-frost, comumente encontrados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free. Experimentos foram realizados com o evaporador montado em refrigerador específico posicionado no interior de uma câmara climatizada, com temperatura e umidade do ar controladas. O sistema de refrigeração do refrigerador foi substituído por um calorímetro especialmente construído para tal finalidade. A parede traseira do congelador foi removida para a instalação de uma janela de três camadas de vidro isolante para permitir a visualização da formação de geada. Adicionalmente, um modelo computacional bidimensional, baseado em balanços de massa e energia na camada de geada, foi elaborado para prever a taxa de crescimento de geada e as taxas de transferência de calor e massa em função do tempo. O ventilador foi integrado ao circuito de ar dos compartimentos refrigerados, possibilitando avaliar a diminuição de vazão e da área de passagem do ar ao longo do tempo. Para validar o modelo, ensaios foram realizados variando-se as condições de umidade e temperatura do ar na entrada do evaporador, assim como a temperatura de evaporação. Percebeu-se uma boa concordância entre os resultados medidos e calculados tanto para a perda de carga como para a massa de geada, com erros inferiores a 10% para a ampla maioria dos testes.
Palavras-chave: geada; evaporador no-frost; refrigerador frost-free; modelação matemática.
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CON10-0103 - UM MÉTODO ALTERNATIVO PARA DETERMINAR O CONSUMO DE ENERGIA DE REFRIGERADORES DOMÉSTICOS
Resende, Frederico¹; Melo, Claudio¹; Hermes, Christian^2
1UFSC; ²UFPR
Resumo: O presente trabalho apresenta um método experimental alternativo para determinar o consumo de energia de refrigeradores domésticos. Ao contrário dos métodos normalizados, segundo os quais o produto é testado em condições cíclicas de operação, o método alternativo propõe que o refrigerador seja testado na condição de regime permanente, de modo que o tempo de ensaio é consideravelmente menor. Para tanto, o excesso de capacidade de refrigeração do sistema é compensado por uma carga térmica adicional introduzida no interior dos compartimentos refrigerados através de resistências elétricas controladas por dispositivos PID a fim de manter as temperaturas dos em condições pré-estabelecidas. Uma comparação entre os resultados obtidos através do método proposto e de testes normalizados mostrou uma diferença no consumo de energia inferior a 5%, valor da mesma ordem de magnitude dos erros experimentais observados nos procedimentos normalizados.
Palavras-chave: Consumo de energia; Refrigeradores domésticos; Metodologia de ensaio; Normalização.
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CON10-0075 - USE OF CFD FOR EVALUATION OF THERMAL COMFORT AT CONDITIONED SPACE IN THE PRESENCE OF THERMAL RADIATION ASYMMETRIES
Corrêa, Jorge Emanuel¹; Maliska, Clóvis R.^2
1Universidade Federal do Pará; ²Federal University of Santa Catarina
Resumo: In this paper, a thermal comfort evaluation is performed for an environment conditioned with the help of CFD (Computational Fluid Dynamics), where it was used the ANSYS Workbench Release 11.0 to build the geometry, the mesh, to solve the linear equations systems corresponding to the velocity and air temperature fields, and to view the results. The program ASHRAE Thermal Comfort V. 1.0 is used to evaluate the thermal comfort in three different cases: (1) mean radiant temperature close to air temperature, (2) mean radiant temperature asymmetry between floor and ceiling, and (3) mean radiant temperature asymmetry between walls. Results are compared and analyzed. It is verified that, although the thermal environments did not present thermal discomfort, the local discomfort observed was more pronounced for asymmetric thermal radiation between floor-ceiling than that between walls.
Palavras-chave: CFD (Computational Fluid Dynamics); Thermal comfort; Radiation asymmetries.
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CON10-0031 - USE OF CFD IN THE ANALYSIS OF OCCUPATIONAL EXPOSURE TO HEAT IN A THERMAL POWER PLANT
Corrêa, Jorge Emanuel¹; Maliska, Clóvis R.^2
1Federal University of Pará; ²Federal University of Santa Catarina
Resumo: This paper analyzes the conditions of heat occupational exposure of workers while performing maintenance work inside a shed housing four generators of a thermal power plant. With measurement results of the WBGT Index (Wet-Bulb Globe Temperature) one can estimate the exposure time at work according to the NR-15 standard in order to identify the conditions that exceed the maximum time allowed in order to obtain a diagnosis of the thermal environment. Preliminary tests indicate that considering a rest environment without air conditioning, the maximum working time is 19 minutes with a resting time of 41 minutes, using a weighted metabolism of 138 kcal/h (90 W/m²). On the other hand, if a rest environment with an air conditioned system is considered, then the working time increases to 42 minutes, associated to a resting time of only 18 minutes with a weighted metabolism of 184 kcal/h (120W/m²). Therefore, the situation where an employee rests in an air conditioned environment, the working time is 120% greater. The computer program ANSYS Workbench Release 11.0 is used in the construction of simplified geometrical models of the shed, including all the associated equipment, mesh generation and simulations of velocity air temperature fields. These results allow one to verify whether the proposed changes to increase the working time will be able to maintain the environmental conditions within the limits prescribed by the standards, which deal with the adequacy of the thermal environment, aiming to preserve the workers health.
Palavras-chave: Computational fluid dynamics; exposure to heat; thermal comfort.
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