Eliminação de Condensados Formados no Evaporador de Refrigeração

Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica

Eliminao de condensados formados

no evaporador de refrigerao

Relatrio Final

Docente Coordenador: Jos Joaquim C. Barbosa

Tutor: Pedro Lobarinhas

Grupo 2 Discentes:

Miguel Machado

Carlos Dias

Jos Carvalho

Rui Costa

Marco Nogueira

Joo Paulino

Fabiano Silva

Srgio Costa

Rui Fernandes

Guilherme Simes

A52760

A63237

A65226

A68556

A68599

A68609

A68627

A68639

A68640

A68661

Integradora VI

Universidade do Minho

Guimares, julho de 2015

Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica Integradora VI Grupo 2

2

Resumo

A formao de condensados ao nvel do evaporador uma das principais causas de

avaria e constrangimentos dos dispositivos de refrigerao, pois o ar, caracterizado pela sua

temperatura e humidade relativa, ao entrar em contacto com o evaporador do mural frigorfico

atinge o ponto de orvalho condensando, e devido s temperaturas negativas existentes, conduz

formao de gelo nas alhetas. Sendo o gelo um bom isolante trmico, no permite a correta

permuta de calor entre o ar e o evaporador, sendo o trabalho realizado pelo mural frigorfico

ineficiente. Desta forma, com o estudo do funcionamento do mural frigorfico PRIMUS da

marca Jordo Cooling Systems pretende-se alcanar uma soluo para a eliminao dos

condensados que se armazenam na tina, atravs da aplicao de princpios de transferncia de

calor e de massa, e tendo como base conhecimentos tericos dos ciclos termodinmicos.

Palavras-chave: Formao de condensados; Ponto de orvalho; Mural frigorfico;

Eliminao de condensados; Transferncia de calor e de massa.


3

Abstract

The condensates formation at the evaporator level is one of the main causes of

breakdown and constraints of refrigeration systems, because the air, characterized by its

temperature and relative humidity, contacting with the evaporator will reach the dew point, and

due to negative temperatures on the evaporator surface, ice will be formed on the fins. Since

the ice has low thermal conductivity, the exchange of heat between air and evaporator wont be

as good as it would be without ice, and so the work realized by the refrigerator wall will be

inefficient. By studying the way that the PRIMUS refrigerator wall from Jordo Cooling

Systems company works, the group intends to reach a solution which eliminates the condensates

formed and stocked in the vat, through the application of heat and mass transfer principles, and

having as base theoretical knowledge of thermodynamic systems.

Key-words: Condensates formation; Dew point; Refrigerator wall; Condensates elimination;

Heat and mass transfer.


4

Agradecimentos

O grupo gostaria de expressar os mais sinceros agradecimentos a todos aqueles que

contriburam e apoiaram na realizao deste trabalho.

Em primeiro lugar, ao tutor, Professor Doutor Pedro Lobarinhas pela orientao, apoio

e tempo disponibilizado.

Aos Engenheiros Pedro Ribeiro e Pedro Cunha pela disponibilidade, dedicao e tempo

disponibilizado assim como, a cedncia de alguma bibliografia de apoio bastante til, e pedimos

desculpa pelo fato do grupo os ter incomodado diversas vezes.


5

ndice

Resumo ........................................................................................................................... 2

Abstract ........................................................................................................................... 3

Agradecimentos .............................................................................................................. 4

1. Introduo ................................................................................................................. 11

2. Estado da arte ............................................................................................................ 12

3. Introduo ao Ciclo Terico de Carnot Invertido ..................................................... 13

4. Mural Refrigerado PRIMUS 90 da Jordo Cooling Systems .................................... 16

4.1. Componentes principais do equipamento .......................................................... 17

4.2. Funcionamento do mural Circuito do ar ......................................................... 18

4.3. Consumo energtico do equipamento ................................................................ 18

4.4. Ganhos trmicos do equipamento ...................................................................... 21

4.5. Ciclo Real de Carnot do mural refrigerado ........................................................ 28

4.5.1. Propriedades Termodinmicas do ciclo de compresso de vapor .............. 29

5. Sistema de eliminao de condensados proposto ..................................................... 33

5.1. Aplicao de tcnicas de Teoria do Projeto Mecnico ...................................... 33

5.2. Parmetros determinantes .................................................................................. 37

5.3. Ensaios experimentais ........................................................................................ 37

5.3.1. Efeito da temperatura do ar ......................................................................... 38

5.3.2. Efeito do estrangulamento, velocidade e disposio da tina (Longitudinal)

.......................................................................................................................................... 39

5.3.3. Efeito do estrangulamento, velocidade e disposio da tina (Transversal) 40

5.3.4. Efeito da conveco natural ........................................................................ 40

5.4. Modelao 3D do sistema proposto ................................................................... 41

5.5. Clculos Tericos ............................................................................................... 43

5.5.1. Perdas de Carga da instalao ..................................................................... 43


6

5.5.2. Calor aproveitado do fluido frigorigneo e determinao do comprimento de

tubo ideal .......................................................................................................................... 45

5.5.3. Taxa de evaporao ..................................................................................... 48

5.5.4. Resultados obtidos ...................................................................................... 51

5.5.5. Reduo dos consumos energticos ............................................................ 55

6. Construo da conduta .............................................................................................. 57

6.1. Simulao numrica de uma prateleira do mural ............................................... 57

6.2. Simulao numrica da conduta de ar proposta ................................................. 58

Concluses .................................................................................................................... 61

Referncias Bibliogrficas ............................................................................................ 62

ANEXO A Componentes ........................................................................................... 65

ANEXO B Diagrama de Mollier do fluido R404a .................................................... 67

ANEXO C Complemento terico sobre Transf. Calor por conveco forada ......... 68

ANEXO D Resultados do clculo das perdas de carga da instalao ........................ 72

ANEXO E Desenhos tcnicos ................................................................................... 73


7

ndice de Figuras

Figura 1 Exemplo de evaporador congelado ............................................................. 12

Figura 2 Tina de condensados de dois andares. Note-se que no andar inferior atua uma

resistncia e no superior utilizado o circuito do fluido frigorigneo que sai do compressor. 12

Figura 3 Funcionamento de uma mquina frigorfica ................................................ 13

Figura 4 Ciclo de refrigerao por compresso de vapor .......................................... 13

Figura 5 Diagramas de um ciclo ideal P-h ( esquerda) e T-s ( direita) [1] ............. 14

Figura 6 PRIMUS 90 da Jordo Cooling Systems ..................................................... 16

Figura 7 Principais componentes do mural PRIMUS 90: A Compressores; B e C

Condensador e ventiladores do condensador, respetivamente (est representado apenas 1/3 do

completo); D Capilar de expanso; E Evaporador; F Ventiladores do evaporador; G

Sistema de eliminao de condensados. ................................................................................... 17

Figura 8 Circuito do ar no mural ................................................................................ 18

Figura 9 - Consumo energtico dirio, em percentagem, de cada componente. .......... 20

Figura 10 Ciclo Real de Carnot do mural refrigerado PRIMUS 90 ........................... 28

Figura 11 - Multmetro Kaise VA40B .......................................................................... 30

Figura 12 Diagrama P-h (adaptado de [3]) ................................................................ 30

Figura 13 - Diagrama T-s do fluido R404a ................................................................... 31

Figura 14 Temperaturas impostas sobre um ciclo de refrigerao (adaptado de [3]) 32

Figura 15 Modelo 3D da tina de condensados original, presente no mural PRIMUS 90

.................................................................................................................................................. 33

Figura 16 rvore de objetivos do sistema proposto .................................................. 34

Figura 17 Casa da qualidade ...................................................................................... 35

Figura 18 Balana A&D EK-1200G, com uma capacidade mxima de 1200g e uma

gama de resoluo de 0.1g ....................................................................................................... 38

Figura 19 Anemmetro PACER Instruments HTA4200, com uma gama de resoluo

de 0,01 m.s-1 e uma preciso de 1,0% por cada 1 dgito ...................................................... 38

Figura 20 Termoventilador a incidir ar quente, conduzido por uma simples conduta,

sobre uma tina de gua. ............................................................................................................ 38

Figura 21 - esquerda da imagem, disposio longitudinal da tina sem estrangulamento

e direita, disposio longitudinal com estrangulamento ........................................................ 39

Figura 22 Ensaio com a disposio da tina transversal tendo dois ventiladores a debitar

ar sobre a superfcie da tina ...................................................................................................... 40


8

Figura 23 Vista da direita geral do sistema proposto ................................................. 41

Figura 24 Detalhe da forma geomtrica da conduta, realando o ngulo de incidncia

implementado no novo sistema ................................................................................................ 41

Figura 25 Vista da esquerda geral do sistema proposto ............................................. 42

Figura 26 Detalhe da chapa que divide o caudal que vai para a tina superior (cerca de

90%) do caudal que vai para a tina inferior ............................................................................. 42

Figura 27 Vista explodida do sistema proposto ......................................................... 42

Figura 28 Vista da esquerda em corte da conduta dividida em subseces para o clculo

das perdas de carga da instalao ............................................................................................. 43

Figura 29 Ventilador axial MM2260H48B-FSR da marca MECHATRONICS FAN

GROUP, de corrente continua e dimetro 222mm. Tem uma presso esttica mxima de 40.64

mmH2O debitando um caudal mximo de 1140 m3.h-1. .......................................................... 44

Figura 30 - Interseo da curva da instalao com a curva do ventilador selecionado

ponto de funcionamento ........................................................................................................... 45

Figura 31 Representao da variao logartmica da temperatura ............................ 46

Figura 32 - Consumo energtico dirio, em percentagem, de cada componente para o

sistema proposto ....................................................................................................................... 55

Figura 33 Representao das tenses induzidas na prateleira (setas e violeta) e os

constrangimentos aplicados (pontos a verde) ........................................................................... 57

Figura 34 Grfico com a convergncia de resultados para uma malha sem refinamento

e para malhas com refinamento de 1,0mm e 0,5mm ................................................................ 58

Figura 35 Representao de foras e constrangimentos aplicados na conduta de ar . 59

Figura 36 Grfico de convergncia de resultados para malhas com e sem refinamento

.................................................................................................................................................. 60

Figura 37 Variao de hx no escoamento sobre uma placa ....................................... 68

Figura 38 Esquema dum grfico psicromtrico, mostrando as setes propriedades[5]

.................................................................................................................................................. 70


9

ndice de Tabelas

Tabela 1 - Consumos para os diferentes componentes ................................................. 19

Tabela 2 - Consumo/custo mensal mdio ..................................................................... 20

Tabela 3 - Consumo energtico real ............................................................................. 21

Tabela 4 - Obteno do nmero de Nusselt para diferentes escoamentos .................... 22

Tabela 5 - Coeficientes de conveco natural (Tamb=20C; na zona inferior do mural

Tinf=32C; temperatura interna Tint=4C) .............................................................................. 23

Tabela 6 - Dados condutivos [11] ................................................................................. 24

Tabela 7 - Dados radiao (Coeficiente de radiao retirado atravs da expresso

h=A(Ts2+Te2)(Ts+Te)) ....................................................................................................... 25

Tabela 8 - Medies de temperatura ............................................................................. 29

Tabela 9 - Especificaes do multmetro ...................................................................... 30

Tabela 10 - Propriedades termodinmicas nos pontos de medio .............................. 30

Tabela 11 Mapa morfolgico ..................................................................................... 34

Tabela 12 Comparao de pares de objetivos ............................................................ 36

Tabela 13 Peso relativo dos objetivos ........................................................................ 36

Tabela 14 Comparao dos valores relativos de utilidade para as solues

alternativas. .............................................................................................................................. 36

Tabela 15 - Resultados obtidos em funo do aumento da temperatura do ar. Uma nota

para o facto de no ser possvel manter a velocidade com o aumento da temperatura no

termoventilador. ....................................................................................................................... 38

Tabela 16 Resultados obtidos em quatro ensaios fazendo variar a velocidade do

ventilador entre mnima e mxima possvel e a ao do estrangulamento. ............................. 39

Tabela 17 Resultados obtidos em trs ensaios fazendo variar igualmente a velocidade

(desta vez com o dobro por serem dois ventiladores) e o ngulo de incidncia do ar

(estrangulamento) ..................................................................................................................... 40

Tabela 18 Dados de entrada para clculo de transferncia de calor .......................... 46

Tabela 19 - Propriedades fsicas e qumicas em cada estado do processo .................... 51

Tabela 20 - Relao entre quantidade de condensados que entram e que so evaporados

para o sistema original e proposto, em regime de cortina aberta ............................................. 52

Tabela 21 - Relao entre condensados que entram e que so evaporados para o sistema

original e proposto, em regime de cortina fechada .................................................................. 53


10

Tabela 22 - Relao entre ciclo de trabalho da resistncia eltrica e custos inerentes aos

gastos energticos por ms ....................................................................................................... 54

Tabela 23 Consumos energticos para os diferentes componentes do sistema original

vs sistema proposto .................................................................................................................. 55


11

1. Introduo

Desde os primrdios da civilizao que o ser humano tem a preocupao de conservar

os seus prprios alimentos de forma a ter reservas para a sua sobrevivncia. No incio, e no

existindo fontes de energia convencionais, os alimentos, como por exemplo, a carne, eram

preservados em sal. Com a evoluo da civilizao humana e com o aparecimento das fontes

de energia e consequentemente com a evoluo de mquinas trmicas, apareceram

eletrodomsticos com capacidade de conservar os alimentos eficientemente, como os

frigorficos e os murais frigorficos, utilizados em grande escala em hipermercados.

No que diz respeito aos murais frigorficos estes encontram-se bastantes desenvolvidos

nos dias de hoje, contudo, existe um problema inerente a este tipo de dispositivo para o qual

ainda no existe soluo. A formao de condensados a nvel do evaporador uma das

principais causas de avaria e constrangimentos dos dispositivos de refrigerao, pois o ar

caracterizado pela sua temperatura e humidade ao entrar em contacto com o evaporador do

mural frigorfico atinge o ponto de orvalho condensando, e devido s temperaturas negativas

existentes, conduz formao de gelo nas alhetas. Sendo o gelo um bom isolante trmico no

permite a correta permuta de calor entre o ar e o evaporador, sendo o trabalho realizado pelo

mural frigorfico ineficiente.

Para a realizao do presente trabalho, o grupo com auxlio prtico do mural frigorfico

existente no laboratrio de mecnica de fluidos da Universidade do Minho, da marca Jordo

Cooling Systems, tentar encontrar uma soluo para esta problemtica, aplicando princpios

transferncia de calor e de massa. Numa primeira fase, haver um estudo pormenorizado do

equipamento, atravs da identificao dos componentes existentes, da anlise da sua estrutura

rgida e do estudo dos princpios tericos de funcionamento, dos quais se destacam o estudo

dos ciclos termodinmicos inerentes ao fludo refrigerante. Por conseguinte, o grupo tentar

obter uma soluo prtica para a eliminao total dos condensados que chegam tina,

provenientes do evaporador que, como referido anteriormente, o principal objetivo do projeto.

Paralelamente, incorporar-se- no trabalho estudos inerentes a unidades curriculares presentes

no ciclo de estudos, tais como, dimensionamento de um dos componentes do aparelho e efetuar

modelao numrica e simulao computacional de um componente.


12

2. Estado da arte

A formao de condensados no evaporador de refrigerao depende da configurao dos

seus tubos alhetados e da velocidade do ar que circula atravs destes. O ar, mistura de vapor de

gua e ar seco, que passa pelas alhetas atinge o ponto de orvalho, temperatura abaixo da qual

atingida uma condio de saturao e o vapor de gua condensa. Uma vez que o evaporador

possui temperaturas de superfcie negativas o condensado ir solidificar formando uma pelcula

de gelo em torno dos tubos que prejudica a sua capacidade de transferncia de calor e oferece

maior resistncia circulao de ar (Figura 1).

Dito isto torna-se evidente a

necessidade de eliminar estes

condensados recorrendo a mtodos de

descongelao. Estes mtodos

possibilitam atravs de espargimento de

gua, uso de resistncia eltrica, gs

quente ou espargimento de

anticongelante, a fuso da pelicula de

gelo, sendo os condensados lquidos

resultantes da operao encaminhados atravs de tubagem para o saneamento ou, em casos que

o impossibilitem, para um recipiente denominado tina de condensados (Figura 2).

No caso hipottico mencionado em supra, a maior parte dos sistemas que fazem a

eliminao de condensados utilizam uma resistncia submersa na tina que evapora a gua

atravs de efeito joule. Contudo a utilizao da resistncia implica maiores consumos eltricos

por parte da instalao, assim sendo,

existem no mercado sistemas que

procuraram reduzir o nmero de

utilizaes da resistncia utilizando

para o efeito o calor dissipado pelo

circuito de fluido frigorigneo

proveniente do compressor para ajudar

a evaporar a gua, assim como, o

aproveitamento de parte do fluxo de ar

dos ventiladores do condensador.

Figura 1 Exemplo de evaporador congelado

Figura 2 Tina de condensados de dois andares. Note-se que no andar inferior atua uma resistncia e

no superior utilizado o circuito do fluido

frigorigneo que sai do compressor.


13

3. Introduo ao Ciclo Terico de Carnot Invertido

Em sistemas de refrigerao, o ciclo de transformao realizado em sentido contrrio

ao de uma mquina trmica, sendo necessrio fornecer energia ao sistema visto que, o calor no

se transfere da zona fria para a zona quente de forma natural (Figura 3).

Para este efeito existem vrios ciclos de refrigerao, sendo os principais, o ciclo por

compresso, por absoro e ciclo por magnetismo. Sendo o principal o ciclo por compresso e,

devido a este ser usado em mquinas frigorficas como o mural em estudo, deste que se vai

falar.

O ciclo por compresso de vapor (Figura 4) possui, para alm do fluido frigorigneo

(neste caso, o R404a), cinco componentes bsicos: evaporador, compressor, condensador e

dispositivo de expanso.

Figura 3 Funcionamento de uma mquina frigorfica

Figura 4 Ciclo de refrigerao por compresso de vapor


14

Descrevendo o seu percurso, o fluido frigorigneo, no estado de lquido saturado, passa

pelo dispositivo de expanso, tornando-o numa mistura lquido + vapor saturada (3-4), de

seguida passa pelo evaporador (4-1) onde, atravs da serpentina, remove o calor da cmara fria.

Completando esta fase, o fluido no estado de vapor saturado comprimido (1-2), elevando a

sua presso e a temperatura, para que no condensador (2-3) rejeite calor para o ambiente.

O ciclo de Carnot ocorre entre duas temperaturas, TH e TL, que so as temperaturas do

condensador e do evaporador respetivamente, sendo idealmente todos processos reversveis isto

, no existe atrito, no h trocas de calor, com diferena finita de temperatura, e as trocas de

calor so somente as indicadas no ciclo. O ciclo apresenta os seguintes processos:

Processo 1-2: Compresso isentrpica do vapor, no qual este processo adiabtico

(Q=0);

Processo 2-3: Transferncia de calor para o ar ambiente atravs do condensador a

presso constante - processo isobrico;

Processo 3-4: Expanso do vapor atravs de um capilar de expanso, processo

adiabtico e isentrpico (fig.4- 3-4) em que a presso e temperatura baixam

tornando o fluido numa mistura de lquido + vapor saturada;

Processo 4-1: Remoo de calor da cmara fria para o fluido frigorigneo, por meio

do evaporador, a presso constante.

Estes processos podem ser representados, atravs de diagramas P-h (presso-entalpia) e

T-s (temperatura-entropia), na Figura 5.

Segundo o Teorema de Carnot[2]: Nenhuma mquina trmica que opere entre uma dada

fonte quente e uma dada fonte fria pode ter rendimento superior ao de uma mquina de Carnot.

Todas as mquinas de Carnot que operem entre essas duas fontes tero o mesmo rendimento.

Figura 5 Diagramas de um ciclo ideal P-h ( esquerda) e T-s ( direita) [1]


15

Assim sendo, o mximo rendimento (Coeficiente de performance, COP) para uma mquina

frigorfica o rendimento para uma mquina de Carnot, dado pela expresso 1:

=

=

=

1

31> 1 (1)


16

4. Mural Refrigerado PRIMUS 90 da Jordo Cooling Systems

O mural refrigerado PRIMUS (Figura 6) um expositor vertical plug-in com sistema de

refrigerao ventilado proposto em duas classes de temperaturas (para lacticnios e charcutaria)

e em seis dimenses standard 700/900/1300/1500/1900/2500 mm de comprimento. Esto

particularmente vocacionados para a exposio de produtos alimentares embalados, bebidas e

restaurao ligeira. Para melhorar a performance energtica no perodo noturno ou para

proteger os alimentos expostos, est disponvel como opo de fecho um estore, em folha de

alumnio retorcido manual com fechadura.

Com maior relevncia para o estudo, seguem-se as principais caractersticas do

equipamento:

Temperatura de funcionamento a 25C 60% HR: 3-6C

Superfcie de exposio: 3,43 2

Potncia frigorfica: 2 x 1497W

Potncia de iluminao mxima: 130W

Comprimento sem laterais: 1800mm

Espessura da lateral: 50mm

Potencia nominal mxima: 2738/154W

Figura 6 PRIMUS 90 da Jordo Cooling Systems


17

4.1. Componentes principais do equipamento

Na Figura 7, apresentam-se os componentes principais do equipamento, cuja descrio

mais detalha e especificaes tcnicas individuais, encontram-se devidamente identificadas no

Anexo A.

Figura 7 Principais componentes do mural PRIMUS 90: A Compressores; B e C Condensador e ventiladores do condensador, respetivamente (est representado apenas

1/3 do completo); D Capilar de expanso; E Evaporador; F Ventiladores do evaporador; G Sistema de eliminao de condensados.


18

4.2. Funcionamento do mural Circuito do ar

O circuito de ar (Figura 8) utilizado para que ocorra refrigerao de mercadoria

deteriorvel (alimentos, bebidas, etc.), visando a sua conservao temporria, descreve-se pela

entrada forada do ar ambiente (seta vermelha a cheio), atravs dos ventiladores do evaporador,

sobre a rea de transferncia de calor do evaporador (toda a superfcie exterior do evaporador),

fazendo com que o ar a ser refrigerado atravesse, de forma perpendicular, os tubos alhetados

do evaporador. Este ar aps refrigerao guiado pela parede de fundo do mural, sendo

libertado ao longo do circuito (setas azuis), atravs das

perfuraes existentes no mesmo, contribuindo assim para o

arrefecimento da mercadoria existente no mural. Este

arrefecimento pode ser influenciado negativamente, tanto

por uma cortina de confronto entre o ar frio dentro do mural

(setas a azul) e o ar ambiente quente (setas a vermelho),

como atravs da transferncia de calor por radiao entre o

meio exterior, o que reduz o rendimento desta operao,

exigindo assim maior trabalho/energia por parte de todo o

sistema, de forma a compensar estes tipos de perdas. Para

que a primeira situao seja contornada, existe uma persiana

em tela que inibe o confronto entre os dois tipos de ar,

fazendo com que a temperatura intra-mural se mantenha

mais estvel dentro dos padres pretendidos, poupando

assim esforos por parte do sistema, resultando numa maior

eficincia de todo o processo. Partindo de medies

experimentais sobre os consumos energticos do

equipamento, foi possvel comparar o consumo terico com

o real e os ganhos trmicos.

4.3. Consumo energtico do equipamento

Num equipamento em que a fonte de energia necessria para a realizao do trabalho,

a energia eltrica importante verificar o gasto energtico global inerente ao equipamento, bem

como, o contributo de cada componente para este mesmo consumo.

Por conseguinte, possvel fazer uma estimativa terica do consumo energtico global do

equipamento com a consulta dos dados tcnicos de cada componente. Contudo, torna-se

Figura 8 Circuito do ar no mural


19

tambm necessrio fazer medies experimentais do consumo de energia do mural frigorfico

de forma a poder comparar a veracidade dos valores apresentados.

Desta forma, pode-se agrupar os diferentes componentes e respetivas potncias e assim

conseguir fazer uma estimativa do consumo dirio do equipamento, como se mostra na Tabela

1.

Tabela 1 - Consumos para os diferentes componentes

Componente Quantidade Potncia (W)

Tempo

funcionamento

dirio (horas)

Consumo (kWh)

Kit Elimin.

Cond. 1 750 12 9

Iluminao 1 130 13 1,69

Ventiladores dos

Evaporadores 3 10 24 0,72

Ventiladores dos

Condensadores 3 36 24 2,59

Compressores 2 930 12 22,32

Total 36,32

Para a conceo e formulao da Tabela 1 foi necessrio proceder a alguns resultados

experimentais e consideraes, dos quais se destacam:

A iluminao apenas funciona durante o perodo diurno uma vez que, so equipamentos

utilizados em grande escala ao nvel das cadeias de supermercados e, por norma, apenas

se encontram abertos ao pblico durante o perodo diurno do dia, da a necessidade de

considerar um perodo de iluminao de 13 horas (para um horrio de funcionamento

das 10h s 23h);

O grupo compressor no se encontra em funcionamento constante, pelo que foi

necessrio registar experimentalmente o ciclo de funcionamento do grupo compressor,

do qual se verificou que para uma carga nula e para uma temperatura aproximada de

20C os compressores esto em funcionamento durante 3 minutos e em repouso durante

3 minutos, ao qual corresponde um ciclo de 6 minutos. Durante uma hora, o grupo

compressor completa 10 ciclos o que perfaz 240 ciclos por dia, e corresponde a 12h de

funcionamento dirio.

Com os resultados obtidos foi possvel elaborar o grfico da Figura 9, onde possvel

verificar a percentagem de energia que cada grupo de componentes consome.


20

Atravs dos resultados obtidos, pode-se fazer uma estimativa para o consumo mensal de

energia e verificar o custo correspondente. Consultando a pgina da empresa Energias de

Portugal (EDP) e verificando o preo da energia eltrica para um consumo mdio, obtm-se os

resultados da Tabela 2.

Tabela 2 - Consumo/custo mensal mdio

Consumo mensal de energia

(kWh)

Preo da energia eltrica

(euros por kWh)

Custo Mensal de Energia

eltrica ()

1089,66 0,1853 251,94

Resultados experimentais

Foi colocada uma tomada de consumo em srie entre o cabo do aparelho e a ligao

rede eltrica de 230V. Este aparelho permite medir o consumo em kWh do mural frigorfico

durante um determinado intervalo de tempo. Por conseguinte, o mural constitudo por duas

fichas eltricas, para o qual se apresentam os consumos energticos correspondentes na Tabela

3:

1. Uma responsvel por alimentar o grupo compressor e os ventiladores do condensador

e evaporador;

2. Outra para o kit de evaporao e para a iluminao do mural.

Figura 9 - Consumo energtico dirio, em percentagem, de cada

componente.


21

Tabela 3 - Consumo energtico real

Resultados

Cabo Tempo (horas) Consumo (kWh)

Consumo

correspondente a um

dia (kWh)

1 52 49,53 22,86

2 9 7,26 19,37

Total 42,23

Verifica-se assim que, o consumo energtico estimado teoricamente se encontra

prximo dos valores registados experimentalmente, pelo que tambm de realar que nos

valores obtidos experimentalmente, o mural se encontrava sem carga trmica e com o sistema

de iluminao desligado. Estes fatores podero contribuir para alguma disparidade de

resultados.

4.4. Ganhos trmicos do equipamento

A carga trmica de refrigerao ou potncia frigorfica o calor, por unidade de tempo,

que deve ser extrado do ambiente refrigerado de forma a mant-lo temperatura desejada, de

acordo com as condies estabelecidas no projeto.

Esta carga trmica depende, em geral, de muitos fatores como, por exemplo, os externos

(ganho de calor pelas paredes e pelo ar de infiltrao) e internos (calor que gerado no interior

do espao refrigerado). Neste caso apenas se estudou os ganhos externos.

A carga trmica exterior dar-se- atravs dos vidros laterais, das paredes de cima, baixo

e traseira, e tambm pela frente, havendo duas situaes distintas, quando temos a presena da

cortina fsica e quando temos apenas a cortina de ar. Os processos de transferncia de calor

considerados sero a conveco natural, a conduo e a radiao.

Conveco natural

Na transmisso de calor, a conveco natural designa a transferncia de calor entre uma

superfcie e um fluido circundante, em que o movimento do fluido resultado apenas de

variaes da sua massa volmica causadas por diferenas de temperatura. No caso de uma

superfcie quente, em contacto com o ar atmosfrico, essa superfcie ter uma poro definida

do ar em contacto, aquecendo-o inicialmente por conduo. A temperatura dessa poro de ar

ser ento superior do ambiente, diminuindo assim a sua massa volmica, levando esse

pequeno volume de ar a subir, gerando-se movimento do ar. Ou seja uma corrente de conveco

natural ascendente. Pelo princpio da conservao da massa o ar longe da parede ir descer,

fechando o circuito.


22

De forma a calcular os ganhos trmicos pelas paredes do equipamento, temos de calcular

o coeficiente de conveco do ar. Primeiramente, atravs do nmero de Grashof, que o

quociente entre as foras de impulso e as foras viscosas presentes na conveco.

=3

2 (2)

g - acelerao da gravidade; = 9,81 /2

- Coeficiente de expanso trmica =1

, em que T a temperatura em Kelvin do ar

- Diferena de temperatura entre a superfcie e o ar

L - Dimenso caracterstica

- Viscosidade do ar

De seguida calcula-se o nmero de Rayleigh que o produto entre o nmero de Grashof

e o nmero de Prandlt, sendo este um nmero adimensional que aproxima a viscosidade

cinemtica e a difusividade trmica de um fluido, sendo uma constante para um dado fludo a

uma dada temperatura.

= (3)

A partir do nmero de Rayleigh possvel retirar o nmero de Nusselt, na Tabela 4

apresentam-se as equaes para a obteno deste para os diferentes escoamentos.

Tabela 4 - Obteno do nmero de Nusselt para diferentes escoamentos

Tipo de conveco Gama Ra Regime Nusselt

Placa Vertical 104 109 Laminar = 0,591/4

109 1013 Turbulento = 0,101/3

Placa Horizontal 104 107 Laminar = 0,541/4

107 1011 Turbulento = 0,151/3

Obtendo o nmero de Nusselt retiramos o coeficiente de conveco (hconv), atravs da

expresso abaixo:

=

=

(4)

Conduo

A conduo o processo de transferncia de energia atravs de um meio material, sem

transporte de matria. A energia trmica propaga-se de partcula para partcula do meio. um

fenmeno que ocorre principalmente nos materiais slidos, porm pode ocorrer em fluidos, em

espaos fechados com espessura reduzida.


23

medida que recebem calor, os tomos ou molculas do corpo vibram mais

intensamente e a energia cintica dessas partculas transferida sucessivamente de umas para

as outras, sendo essa transferncia de energia cintica a propagao do calor.

Corpos mais densos, com maior nmero de partcula por unidade de volume,

especialmente partculas livres, so bons condutores. Quanto melhor condutor for o material,

mais capacidade de transferncia de calor ter.

Radiao

Designa-se por radiao trmica, toda a energia radiante emitida na gama de

comprimentos de onda 0,1 a 100 m do espectro eletromagntico. Resulta da emisso e

propagao de ondas eletromagnticas (ou fotes) por alterao na configurao eletrnica de

tomos e molculas. Qualquer corpo com uma temperatura superior a 0K emite energia

radiante.

A transferncia de calor por radiao trmica ocorre atravs de slidos, lquidos e gases

e no vcuo, exceto nos slidos e lquidos opacos radiao trmica. Como, em geral, os gases

so pouco absorventes, a contribuio da radiao trmica para o calor total transferido no

deve ser descurado nos clculos de Engenharia quando se tm superfcies separadas por gases,

como por exemplo o ar. A energia radiante que um corpo emite dada pela Lei de Stefan-

Boltzmann, dada pela seguinte equao:

Q = A(T)4 (5)

Q Potncia irradiada por segundo Emissividade A rea da superfcie

Constante de Stefan-Boltzmann ( = 5,67 108)

Clculos

Coeficientes de conveco

Tabela 5 - Coeficientes de conveco natural (Tamb=20C; na zona inferior do mural

Tinf=32C; temperatura interna Tint=4C)

Superficie Area

() T (C) Gr Pr Ra Nu

(W/m2.K)

Vidro

externo 0,66 17.8 5,45 108 0,709 3,86 108 82,7 1,79

Vidro

interno 0,66 11,2 1,97 109 0,713 1,41 109 112.1 2.43

Parede

superior

externa

1,035 19,9 8,36 107 0,709 5,93 107 58,5 0,845


24

Parede

superior

interna

1,035 6,0 2,15 109 0,713 1,53 109 172,8 2,50

Parede

traseira

externa

2,81 18,7 1,06 109 0,709 7,53 108 97,7 1.41

Parede

traseira

interna

2,81 6,0 1,07 109 0,713 7,66 108 98.2 1,42

Parede

inferior

externa

1,035 30,5 1,05 109 0,706 7,38 108 135.6 1,96

Parede

inferior

interna

1,035 11,5 8,06 109 0,713 5,75 109 268,7 3,88

Cortina

fsica

externa

2,16 19,5 4,18 108 0,709 2,96 108 77.4 1,12

Cortina

fsica

interna

2,16 19,5 1,67 1010 0,713 1,19 1010 228.2 3,30

Tabela 6 - Dados condutivos [11]

Superfcies

condutivas Material K(W/m.K) Localizao

Espessura

(mm)

Vidro Vidro 0,78 ------------------ 3

Chapa ASTM A591 Zinc

Coated Steel 52 ------------------ 1

Fluido Ar 0,026 ------------------ 9

Isolante Poliuretano 0,023

Topo 25

Inferior 35

Traseira 25

Cortina Folha de alumnio

retorcido furado 0,05 ------------------ 1


25

Tabela 7 - Dados radiao (Coeficiente de radiao retirado atravs da expresso

h=A(T s2+T e2)(T s+T e))

Superfcie Localizao T (C)

Coeficiente

de radiao

hrad

(W/m2.K

Vidro Interior 11,2 3,73

Exterior 17,8 3,30

Chapa

Topo 19,9 5,91

Inferior 30,5 6,62

Traseira 18,7 15,95

Cortina Exterior 0,05 12,31

Clculos dos ganhos nas diferentes partes do mural

Vidros

Sendo vidro duplo, a transferncia de calor dar-se- pelos seguintes processos: radiao

e conveco no exterior, conduo atravs de vidro, conduo atravs do ar presente na camara

entre os vidros, conduo atravs de vidro e por fim conveco e radiao no interior. Ento a

potencia transmitida dada por:

=

111

+11

+

+

+

+

111

+11

(6)

Assim, analisando os valores das tabelas vem que a potncia que ganho atravs de um

vidro de = 14,86, sendo de = 29,72 para os dois vidros.

Cima

Em cima a transferncia d-se por conveco e radiao no exterior, conduo na chapa,

conduo no isolamento, conduo na chapa e conveco no interior. Assim vem que:

=

111

+11

+

+

+

+

1

(7)

Pelos dados recolhidos anteriormente, = 10,13 pela parte superior do aparelho.


26

Trs

Na parte traseira a transferncia de calor d-se por conveco e radiao no exterior,

conduo na chapa, conduo no isolamento, conduo na chapa e conveco no interior.

Ento:

=

111

+11

+

+

+

+

1

(8)

Assim, o valor foi de = 24,23

Baixo

Na parte inferior a transferncia de calor d-se por conveco e radiao no exterior,

conduo na chapa, conduo no isolamento, conduo na chapa e conveco no interior. Vem

que:

=

111

+11

+

+

+

+

1

(9)

O resultado foi de = 15,14

Atravs da cortina fsica

Os ganhos atravs da cortina fsica do-se atravs de conduo e radiao no exterior,

conduo atravs da cortina e conveco interior. Assim:

=

111

+11

+

+

1

(10)

= 86,95

Cortina de ar

Ser calculado o calor trocado no mural quando a cortina fsica no est a ser utilizada,

para este clculo a humidade relativa no ar 60%, a temperatura ambiente 20C e temperatura

do ar no interior do mural 4C.


27

O calor trocado pela cortina de ar dado pela seguinte equao,

= (1 ) (11)

em que: q, carga trmica sensvel e latente para um fluxo totalmente desenvolvido

, frao de tempo de abertura de portas (Inexistentes, logo = 1)

, fator de fluxo da porta (Inexistente, logo = 1)

, efetividade do sistema (Para cortina de ar vertical, E=0,79)

Calcula-se ento a carga trmica sensvel e latente pela seguinte equao,

= 0.221 ( ) (1

)0.5 ()0.5 (12)

em que: , entalpia do ar exterior;

, entalpia do ar refrigerado;

, rea da cortina de ar, = 1.2 1.8 = 2.16 ;

, massa especfica do ar exterior;

, massa especfica do ar refrigerado;

= 9.81 /2;

, altura da cortina, = 1.2 ;

, fator de densidade.

A massa especfica depende da temperatura, para T=20C, = 1.2041/3 e para

T=4C, = 1.274/3.

Os valores de entalpia so retirados atravs do uso da carta psicomtrica de temperatura

de bolbo seco, = 43 / e = 11 /.

Para o clculo do fator de densidade usa-se a equao abaixo:

=

[

2

1 + ()

13

] 1.5

=

[

2

1 + (1.2741.2041)

13

] 1.5

= 0,986 (13)

Ento o valor da carga trmica :

= 0.221 2.16(43 11) 1.274(1 1.2041

1.274)0.5 (9.81 1.2)0.5 0.986

= 15.4

Assim, vem que:

= 15,4 1 1 (1 0,79)

= 3,23


28

Percebe-se que um valor absurdo. Este valor pode dever-se inexistncia da referncia

da espessura da cortina de ar, assim como a sua velocidade

Total

Os ganhos totais so ento a soma dos ganhos por todas as superfcies passiveis de

realizar transferncia de calor para o interior do frigorfico.

Temos que = 86,59 + 15,14 + 24,23 + 10,13 + 2 14,86 = 165,81

Uma vez que os valores obtidos para a troca de calor atravs da cortina de ar, so

absurdos, estes foram ignorados, considerando assim que a cortina fsica estar sempre fechada.

4.5. Ciclo Real de Carnot do mural refrigerado

O mural refrigerado PRIMUS 90 apresenta o mesmo funcionamento de um ciclo

simples, contudo funciona com dois circuitos em paralelo. Desta forma, possui dois

compressores a fornecer trabalho com a mesma potncia, assim como os restantes componentes

do ciclo tm as mesmas caractersticas. O desempenho global do equipamento resulta da soma

dos desempenhos dos dois circuitos individuais, tendo ambos um desempenho

aproximadamente igual. Na Figura 10, encontra-se esquematizado o circuito termodinmico do

mural refrigerado.

Figura 10 Ciclo Real de Carnot do mural refrigerado PRIMUS 90


29

4.5.1. Propriedades Termodinmicas do ciclo de compresso de vapor

Diagrama de Mollier

Para alm de tabelas termodinmicas, existem outras formas de apresentar as

propriedades termodinmicas de uma substncia, sendo uma delas atravs do diagrama

de Mollier que tem por ordenada e abcissa, presso e entalpia, respetivamente. Sendo,

no caso em questo a substncia em estudo o fludo refrigerante R404a, obteve-se o

seu diagrama P-h e atravs de medies de temperatura (Tabela 8) efetuadas no mural

em vrios pontos ao longo do sistema conseguiu-se traar o ciclo termodinmico

pretendido, representado no Anexo B.

Tabela 8 - Medies de temperatura

Pontos de medio Temperatura (C)

Ponto 1

Entrada do compressor 9

Ponto 2

Sada do compressor 54

Ponto 3

Sada do condensador 25

Ponto 4

Entrada do evaporador -5

Ponto 5

Meio do condensador 31.3

O instrumento de medio que permitiu ao grupo obter os valores acima

apresentados foi o multmetro da marca Kaise de modelo VA40B, ilustrado na Figura

11, cujas especificaes esto apresentadas na Tabela 9. O ponto 5 quase como que

um ponto extra mas de extrema importncia, uma vez que atravs da medio de

temperatura neste local possvel obter o valor de presso alta atravs de tabelas

termodinmicas do fluido, assim como o valor de presso baixa obtido atravs do

valor medido no ponto 4, no qual j garantida a expanso provocada pelo capilar de

expanso.


30

Tabela 9 - Especificaes do multmetro

Na Figura 12 est representado um diagrama P-h de um determinado fludo que

permite evidenciar o aspeto que o ciclo termodinmico tomar tambm para o caso do

fludo em estudo (R404a).

Depois de obtido o ciclo termodinmico (Anexo B) foi possvel obter-se as

propriedades termodinmicas nos vrios pontos da medio, sendo que estas

propriedades esto representadas na Tabela 10.

Tabela 10 - Propriedades termodinmicas nos pontos de medio

Ponto Presso

(bar)

Temperatura

(C)

Entalpia

kJ/kg

Entropia

J/kg.K

Vol.especfico

dm3 /kg

1 5.1 9 378 1665 43

2 14.8 54 404.7 1674 14.8

3 14.8 25 238.5 1157 1.08

4 5.1 -5 239.3 1162 19

Caractersticas Gama Sensibilidade

Voltagem DC

600mV

6V/60V/600V

1000V

0.5%

0.8%

1.0%

Voltagem AC 600mV/6V/60V/600V

1000V

1.0%

1.5%

Frequncia

Linear 6Hz~10kHz (0.05%+8)

Temperatura -55C~0C

1C~1000C

5.0%

2.0%

Figura 11 - Multmetro

Kaise VA40B

Figura 12 Diagrama P-h (adaptado de [3])


31

Posteriormente, neste relatrio, na seco Diagrama Temperatura-Entropia (T-

s), as propriedades apresentadas na Tabela 10 sero tambm tidas em conta para a

construo do diagrama Temperatura-Entropia do mesmo fludo refrigerante.

Diagrama Temperatura-Entropia (T-s)

Na Figura 13, esto as

propriedades do fluido

frigorgeneo em funo da

Temperatura-Entropia, onde se

podem destacar as temperaturas

de condensao (31.3C),

ambiente (25C), da cmara fria

(9C) e de evaporao (-5C).

Fatores que afetam o

desempenho do sistema (COP)

1. Sub-arrefecimento do lquido

O facto de existir um sub-arrefecimento do lquido, representado pela diferena

3-3 (Figura 12), alm de aumentar o COP do ciclo pois, sem ser necessrio o

aumento do trabalho fornecido, (h1 - h4) > (h1-h3), ir tambm garantir que

existe apenas lquido entrada do capilar de expanso sendo este o objetivo

principal.

2. Sobreaquecimento do vapor

A existncia de um sobreaquecimento do vapor (1-1) prende-se com razes de

segurana, mais concretamente, para permitir que apenas chegue vapor entrada

do compressor, de modo a evitar problemas de cavitao. No entanto, um

sobreaquecimento acima dos 5 C provoca uma diminuio do COP, uma vez

que obriga a um maior trabalho de compresso, pelo facto do vapor estar a maior

temperatura.

3. Temperatura de evaporao e condensao

As temperaturas de evaporao e condensao vo ser cruciais para o COP do

ciclo como se pode aferir pela expresso:

Figura 13 - Diagrama T-s do fluido R404a


32

=

=

=

=

(14)

Pela equao percetvel que quanto maior a temperatura de evaporao (Te) e

menor a temperatura de condensao (Tc), isto , quanto menor for a diferena

entre elas, maior vai ser o COP. Porm, pela Figura 14 verifica-se que o

diferencial de temperatura T quer entre Tc e TH, quer entre Te e TL, no pode

ser muito prximo de 0 uma vez que tornaria o sistema eficiente mas muito

pouco eficaz por no existir troca de calor entre o sistema e a vizinhana a uma

taxa dita razovel.

Figura 14 Temperaturas impostas sobre um ciclo de refrigerao (adaptado de [3])


33

5. Sistema de eliminao de condensados proposto

Aps os condensados serem encaminhados para a tina de condensados (reservatrio), o

sistema original de eliminao de condensados (Figura 15), presente no mural frigorifico

PRIMUS 90 da Jordo Cooling System, ainda composto por uma espira que provm de um

dos compressores e que fornece calor no andar superior da tina e ainda, uma resistncia no

andar inferior que, por efeito de joule, fornece grande parte do calor que evapora a gua.

Partindo deste sistema inicial, existe a necessidade de eliminar os condensados de forma

autnoma, o mais eficientemente possvel, isto , reduzindo o tempo de funcionamento da

resistncia, sem aumentar demasiado o custo de produo. Para se chegar a um sistema proposto

como soluo, o grupo recorrer a tcnicas de projeto da UC de Teoria do Projeto Mecnico e

uma srie de ensaios experimentais, por forma a chegar a uma soluo.

5.1. Aplicao de tcnicas de Teoria do Projeto Mecnico

Sendo o foco do grupo o projeto de um sistema que permita, como referido

anteriormente, a eliminao eficiente dos condensados, a planificao, estruturao e a

clarificao desse projeto tornou-se importante, sendo que foram portanto aplicadas tcnicas

abordadas na UC Teoria de Projeto Mecnico, mais precisamente:

rvore de objetivos;

Casa da qualidade;

Mapa morfolgico;

Mtodo dos objetivos ponderados.

Tendo esta base de trabalho bem definida, comeou-se por construir uma rvore de

objetivos (Figura 16) que permitiu ao grupo clarificar os objetivos principais do projeto para

que este possa seguir o rumo correto.

Figura 15 Modelo 3D da tina de condensados original, presente no mural PRIMUS 90


34

Como visvel na Figura 16, os objetivos a alcanar pelo sistema aos quais o grupo deu

mais relevncia foram a sua eficincia energtica, baixo consumo energtico, baixo custo de

produo, compactidade, a utilizao de meios de Transferncia de Calor adequados.

A Tabela 11 representa outra das tcnicas utilizadas para a escolha do sistema designada

por mapa morfolgico que permitiu, de entre as vrias solues para o alcance dos objetivos

pretendidos, fazer a escolha da sequncia ideal para o sistema final.

Tabela 11 Mapa morfolgico

Soluo 1 Soluo 2 Soluo 3

Baixo custo de

produo Geometria simples Materiais baratos

Baixo n de

componentes

Relao

custo/eficcia Conveco normal Conveco forada Conduo

Pouca manuteno Materiais resistentes

Rapidez na

eliminao de

condensados

Resistncia eltrica

Material mais

econmico Ao inox 201 Ao zincado Alumnio 5052

Disposio dos

andares da tina

(Vista da esquerda)

Figura 16 rvore de objetivos do sistema proposto


35

A sequncia sinalizada na Tabela 11 permite constatar as escolhas efetuadas pelo

grupo para o sistema a adotar. Na fase posterior, e com o intuito de comparar o sistema

escolhido com os restantes existentes no mercado foram utilizadas tcnicas como a casa da

qualidade e o mtodo dos objetivos ponderados.

A casa da qualidade, representada na Figura 17, permitiu tirar concluses acerca da

melhor soluo para as condies iniciais do problema pois ao relacionar os requisitos tcnicos

do sistema e os requisitos do cliente (neste caso, do grupo), ao mesmo tempo que feita a

comparao entre os vrios sistemas existentes no mercado, vai ser possvel prever se a soluo

a projetar pelo grupo ir ser a mais favorvel.

Conclui-se pela anlise da Figura 17 que a pontuao obtida pela soluo do grupo

superior restante (resistncia + espira), uma vez que a soluo do esgoto seria evidentemente,

a melhor soluo, porm a restrio no que diz respeito utilizao da mesma pela inexistncia

Figura 17 Casa da qualidade


36

de instalaes, despreza a possibilidade de esta ser usada. Por ltimo, foi aplicado o mtodo

dos objetivos ponderados que segue uma sequncia de aplicao at chegar ao resultado final.

As Tabela 12 e Tabela 13 fazem referncia fase de aplicao do mtodo e a Tabela 14

apresenta os resultados finais do mesmo.

Tabela 12 Comparao de pares de objetivos

Baixo

custo de

produo

Relao

custo/eficcia

Pouca

manuteno

Rapidez na

eliminao

de

condensados

Total

Baixo custo de

produo - 0 0 0 0

Relao

custo/eficcia 1 - 1 1 3

Pouca

manuteno 1 0 - 0 1

Rapidez na

eliminao de

condensados

1 0 1 - 2

Tabela 13 Peso relativo dos objetivos

Relao custo/eficcia 45%

Rapidez na eliminao de condensados 30%

Pouca manuteno 15%

Baixo custo de produo 10%

Aps a fase de aplicao, possvel comparar as vrias solues possveis em termos de

utilidade das mesmas para cada um dos objetivos definidos.

Tabela 14 Comparao dos valores relativos de utilidade para as solues alternativas.

Peso

relativo Soluo do grupo Resistncia eltrica

Conveco

natural

Relao

custo/eficcia 0.45 8 3.6 4 1.8 9 4.05

Rapidez na

eliminao de

condensados

0.30 6 1.8 8

2.4

1 0.3

Pouca

manuteno 0.15 10 1.5 10 1.5 10 1.5


37

Baixo custo de

produo 0.10 5 0.5 6 0.6 8 0.8

Total 7.4 6.3 6,65

Em sntese, possvel constatar que a soluo do grupo prevista como sendo a melhor,

sendo tambm importante referir que o material escolhido (ao zincado) quer para a tina, quer

para a conduta representada posteriormente na seco 5.4 do presente relatrio, foi escolhido

de entre os demais (Ao Inox 201 e Alumnio 5052) com baixa condutividade trmica,

resistncia corroso, baixo custo de transformao, baixo custo da matria-prima devido a um

melhor rcio custo-benefcio.

5.2. Parmetros determinantes

Para iniciar o trabalho de desenvolvimento de um novo sistema, torna-se necessrio

clarificar os parmetros que influenciam direta ou indiretamente a taxa de eliminao de

condensados, tais como:

Taxa de condensados que chegam tina Impossibilidade de alterao;

Temperatura do ar Impossibilidade de alterao;

Temperatura da gua Baixa possibilidade de alterao;

Tamanho da tina, ou seja, rea superficial e comprimento (L) Possibilidade de

alterao;

Velocidade do ar Possibilidade de alterao;

Como tal, ser necessrio perceber como os parmetros que podem ser alterados, tais

como o tamanho da tina, a velocidade do ar, e talvez a temperatura da gua, influenciam a

evaporao da gua sendo que, para tal, recorreu-se a ensaios experimentais.

5.3. Ensaios experimentais

Os ensaios experimentais foram divididos em funo do efeito provocado pela

temperatura do ar, estrangulamento, velocidade e disposio da tina (longitudinal ou

transversal). De realar que, no Anexo C, encontra-se um pequeno complemento terico de

introduo transferncia de calor por conveco forada.

No que a medies experimentais diz respeito, a forma mais simples de estimar a massa

de gua evaporada atravs de uma balana, sendo pesada a massa inicial e a massa final, aps

o ensaio, recorrendo ao modelo da balana que est representada na Figura 18. Para a medio

da velocidade do ar, recorreu-se a um anemmetro, cujo modelo e aspetos tcnicos mais

importantes encontra-se na Figura 19.


38

5.3.1. Efeito da temperatura do ar

Para a realizao de dois ensaios, utilizou-se um termoventilador para incidir ar quente,

conduzido por uma espcie de conduta bastante rudimentar, sobre uma tina de gua (Figura 20).

Tal como se definiu para todos os ensaios, aps um tempo de durao de uma hora, obtiveram-

se os resultados da Tabela 15.

Apesar de ser inevitvel diminuir a velocidade do ar, verifica-se que, com o aumento

da temperatura do ar, a massa de gua evaporada aumenta em cerca de 42%. Apesar de ser um

efeito bastante til na evaporao, no possvel alterar a temperatura do ar do sistema original

para o sistema proposto.

Figura 20 Termoventilador a incidir ar quente, conduzido por uma simples

conduta, sobre uma tina de gua.

Tabela 15 - Resultados obtidos em funo do

aumento da temperatura do ar. Uma nota para o

facto de no ser possvel manter a ve locidade com

o aumento da temperatura no termoventilador.

Figura 18 Balana A&D EK-1200G, com uma capacidade mxima de 1200g e

uma gama de resoluo de 0.1g

Figura 19 Anemmetro PACER Instruments HTA4200, com uma gama

de resoluo de 0,01 m.s - 1 e uma

preciso de 1,0% por cada 1 dgito


39

5.3.2. Efeito do estrangulamento, velocidade e disposio da tina (Longitudinal)

Para alm da velocidade do ar e da disposio da tina - variao do comprimento (L),

outro parmetro de extrema importncia o efeito do ngulo de incidncia do ar sobre a

superfcie da gua. Para tal, construiu-se uma caixa em placas de madeira e colocou-se um

ventilador de computador a incidir ar, fazendo variar a sua velocidade nos vrios ensaios

(Figura 21). Mantendo a temperatura do ar constante, obtiveram-se os resultados presentes na

Tabela 16.

Tabela 16 Resultados obtidos em quatro ensaios fazendo variar a velocidade do ventilador entre mnima e mxima possvel e a ao do estrangulamento.

dt=1h Sem estrangulamento Com estrangulamento

Temperatura=20C Velocidade

min.

Velocidade

mx.

Velocidade

min.

Velocidade

mx.

Vel. saida vent.

[m.s -1] 1,15 3,8 1,15 3,8

Massa H2O evap.

[g] 10,4 13,3 10,4 13,2

% Massa H2O

evap./h 1,1 1,3 1,0 1,3

Conclui-se que na disposio longitudinal, o efeito do estrangulamento no se evidencia

importante, ao contrrio do efeito da velocidade.

Figura 21 - esquerda da imagem, disposio longitudinal da tina sem

estrangulamento e direita, disposio longitudinal com estrangulamento


40

5.3.3. Efeito do estrangulamento, velocidade e disposio da tina (Transversal)

Mantendo as mesmas condies dos ensaios do subtpico anterior, alterando apenas a

disposio da tina para transversal (menor L) e a incluso de outro ventilador a funcionar em

paralelo com o anterior (Figura 22), obtiveram-se os resultados da Tabela 17.

Tabela 17 Resultados obtidos em trs ensaios fazendo variar igualmente a velocidade (desta vez com o dobro por serem dois ventiladores) e o ngulo de incidncia do ar (estrangulamento)

dt=1h Sem estrangulamento Com estrangulamento

Temp.=20C Velocidade

min.

Velocidade

mx. Velocidade mx.

Vel. saida vent.

[m.s -1] 2,3 7,6 7,6

Massa H2O evap.

[g] 6,3 12,5 14,1

% Massa H2O

evap./h 0,6 1,2 1,4

Desta forma, conclui-se que, na disposio transversal, o efeito do estrangulamento tem

uma influncia maior na taxa de evaporao que na disposio longitudinal, assim como a

velocidade.

5.3.4. Efeito da conveco natural

Para as mesmas condies de durao dos ensaios anteriores e temperatura ambiente,

no havendo ao de foras exteriores, ou seja, velocidade nula sobre a superfcie, houve uma

Figura 22 Ensaio com a disposio da tina transversal tendo dois ventiladores a debitar ar sobre

a superfcie da tina


41

evaporao de 2,2 gramas de gua, equivalendo a 0,2% de massa de gua evaporada numa hora.

Conclui-se assim, que por conveco natural a taxa de evaporao muito reduzida.

5.4. Modelao 3D do sistema proposto

Tendo em considerao os resultados obtidos na parte experimental e na metodologia da

Teoria do Projeto Mecnico, chegou-se soluo do sistema proposto pelo grupo representado

nas Figura 23, Figura 24, Figura 25, Figura 26 e Figura 27.

Figura 23 Vista da direita geral do sistema proposto

Figura 24 Detalhe da forma geomtrica da conduta, realando o ngulo de incidncia implementado no novo sistema


42

Figura 25 Vista da esquerda geral do sistema proposto

Figura 26 Detalhe da chapa que divide o caudal que vai para a tina superior (cerca de 90%) do caudal que vai para

a tina inferior

Figura 27 Vista explodida do sistema proposto


43

5.5. Clculos Tericos

Aplicando uma conduta para permitir um melhor encaminhamento do ar e fazendo-o

incidir com maior ngulo de ataque, necessrio garantir o caudal desse mesmo ar que passa

pelo condensador no sistema original, de modo a que sejam garantidas as trocas de calor por

conveco entre o ar e as serpentinas do condensador, do sistema original. Como consequncia

dessa implementao, necessrio proceder ao clculo das perdas de carga da instalao e

seleo de um novo ventilador.

De seguida, e como grande objetivo do projeto, necessrio quantificar a taxa de

evaporao do sistema original vs sistema proposto, tendo como base mtodos de transferncia

de calor e de massa por conveco forada e conveco natural, para a velocidade medida vs

estipulada.

5.5.1. Perdas de Carga da instalao

Na Figura 28, apresenta-se uma vista da esquerda em corte da conduta, de modo a

perceber como se divide o caudal pelos dois andares da tina.

Tendo o ventilador ELCO do mural original uma perda de carga de, aproximadamente

1 mmH2O, que equivale na sua curva, a um caudal de 765 m3.h-1 (0.2125 m3.s-1), procedeu-se

ao clculo das perdas de carga. Para o andar superior passa 90% do caudal de entrada e para o

andar inferior, o restante 10%.

As perdas de carga so exclusivamente perdas de carga localizadas devido a acidentes

geomtricos na conduta, pelo que as perdas de carga distribudas foram desprezadas devido ao

pequeno comprimento da conduta (360 mm). Desta forma, e tendo em conta esses acidentes

geomtricos, dividiu-se o andar superior em quatro seces e o inferior em apenas uma.

Figura 28 Vista da esquerda em corte da conduta dividida em subseces para o clculo das perdas de carga da instalao


44

Havendo preferencialmente contraes e expanses sbitas de seco na conduta, ento

a perda de carga do ponto 1 para o ponto 2, ser:

12 = + + + (15)

E do ponto 1 para o ponto 3:

13 = (16)

A expresso (17) contempla contraes sbitas (cs) enquanto a expresso (18)

contempla expanses sbitas (es) [15].

= .

2

2 , = 0.42. (1

12

22 ) (17)

= .

2

2 , = (1

12

22 )

2

(18)

Pelo facto da conduta em anlise apresentar uma forma quadrangular, os dimetros das

expresses (17) e (18) sero referentes ao dimetro molhado ou hidrulico, calculados pelo

expresso (19):

= 4

(19)

Os clculos da perda de carga no andar superior e inferior esto presentes do Anexo D.

O valor total das perdas de carga na instalao ser de 8,9 mmH2O para um caudal de

765 m3.h-1.

Desta forma, entrando na curva do ventilador ELCO com uma presso esttica de 8,9

mmH2O verifica-se que o mesmo no tem presso suficiente, debitando um caudal muito baixo,

muito inferior ao caudal mnimo requerido. Sendo assim, necessrio selecionar um ventilador

que cumpra os requisitos, e aps a anlise de entre vrios ventiladores, selecionou-se o

ventilador MM2260 da marca MECHATRONICS FAN GROUP, representado na Figura 29.

Figura 29 Ventilador axial MM2260H48B -FSR da marca MECHATRONICS FAN GROUP, de

corrente continua e dimetro 222mm. Tem uma

presso esttica mxima de 40.64 mmH2O

debitando um caudal mximo de 1140 m 3.h - 1.


45

Na Figura 30, encontra-se a interseo das curvas da instalao e do ventilador

selecionado, determinando o ponto de funcionamento.

Segundo o ponto de funcionamento, entrar na conduta um caudal de aproximadamente

803,9 m3.h-1 a uma presso esttica de 9.7 mmH2O. Utilizando a equao da continuidade,

possvel estimar a velocidade mxima que passar sobre na tina superior. Assim:

= . =

=

0.9 0.2125

0.01326= 16 . 1 (20)

Considerando que existe uma diminuio de velocidade com o comprimento, pode-se

dizer de grosso modo que o ar passar sobre a tina a, aproximadamente, 15 m.s-1.

5.5.2. Calor aproveitado do fluido frigorigneo e determinao do comprimento de tubo ideal

Para determinar o comprimento ideal de tubo que deve entrar em contacto com a gua,

no andar superior da tina, necessrio primeiramente determinar o calor trocado pelo mesmo

com a gua no sistema original e posteriormente fazer com que, sem que exista mudana de

fase, se aproveite quase na totalidade ou na totalidade a energia que o fluido consegue fornecer

na fase de vapor sobreaquecido. Tendo em conta os dados de entrada representados na Tabela

18 determinou-se a quantidade de calor trocada entre o tubo e a gua atravs de equaes

posteriormente apresentadas. As entalpias utilizadas nos clculos foram obtidas atravs do

diagrama de Mollier representado no Anexo B.

y = 2E-05x2 - 0,0003x + 0,0519R = 0,9993

y = 7E-06x2 - 0,0418x + 38,594R = 0,9932

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Pre

sso

Est

tic

a [m

mH

2O

]

Caudal [m^3/h]

Determinao do ponto de funcionamento da instalao

Instalao Ventilador MM2260

Figura 30 - Interseo da curva da instalao com a curva do ventilador selecionado ponto de funcionamento


46

Tabela 18 Dados de entrada para clculo de transferncia de calor

t ciclo de compresso [s] 200

Volume de gua [l] 1.45

Aseco de tubo [m2]

(*contacto tubo-gua) 0.031

hentrada da tina [kJ.kg-1] 398

hsada da tina [kJ.kg-1] 388

hsaturao[kJ.kg-1] 384

hsada do compressor [kJ.kg-1] 405

Temp. tubo ent. tina [C] 48

Temp. tubo sada tina [C] 38

Temp. inicial gua [C] 28

Temp. final gua [C] 38

importante desde j referir que foram desprezadas perdas de calor da gua para as

paredes da tina e ainda a troca de calor por conduo nas paredes do tubo. Sabendo que,

desprezando estas perdas, o calor perdido pelo tubo ser igual ao calor recebido pela gua,

possvel obter o caudal de fludo frigorigneo atravs da igualdade presente na equao (21):

= ( ) = (398 388)

=1.45

200 4.18 (38 28) = 0.03 /

(21)

O calor que dissipado pelo tubo desde o compressor at tina pode, por sua vez, ser

calculado pela equao (22).

= . . ( ) = ( ). 0.03 (405 398)

= 0.21/ (22)

Para o clculo do calor transferido por conveco necessrio calcular previamente a

variao logartmica da temperatura (Figura 31) atravs da expresso (23).

Figura 31 Representao da variao logartmica da temperatura


47

=

ln ()

=20 10

(2010)

= 14.43 (23)

Torna-se agora necessrio calcular, atravs da equao (24), o coeficiente de conveco,

h, que vai ser usado em clculos posteriores.

= =

0.03 (398 388) 103 = 0.031 14.43

= 670.65 /2

(24)

O comprimento de tubo, para que o fludo frigorigneo saia muito perto do ponto de

saturao, possvel de ser calculado aps o clculo prvio da variao logartmica da

temperatura do frigorigneo (equao 25), atravs das equaes (26) e (27).

=20 5

ln (205 )

= 10.82

= 420 = 420 = 670.65 A 10.82

= 0.058 2

=

=

0.058

0.007= 2.64

(25)

(26)

(27)

No que diz respeito ao sistema original (L=1.4 m) possvel calcular o calor que

possvel transferir do tubo para a gua e ainda a temperatura mxima que a gua atinge pelas

expresses (28) e (29), respetivamente.

= ( ) = 0.03 (398 388) 103 = 300

= 300 = 1.45

200. 4186 ( 28) = 38

(28)

(29)

Por sua vez, para o sistema proposto pelo grupo, estes mesmos parmetros podem ser

calculados atravs das expresses (30) e (31), nas quais apenas difere o valor de entalpia do

fludo sada da tina que, neste caso corresponderia ao ponto de temperatura de saturao.

= ( ) = 0.03 (398 384) 103 = 420

= 420 = 1.45

200. 4186 ( 28) = 42

(30)

(31)

calculado em cima a diferena de temperatura da gua da tina superior do mural

exposto no laboratrio relativamente ao proposto, dando-se conta que se poder ter mais gua

dissipada devido a um maior comprimento de tubo dentro da tina submerso, aproveitando o

calor do fluido at quase ao ponto de condensao, neste caso 2.64 m relativamente a cerca de

1.4 m de tubo do mural exposto.


48

Com esta diferena de temperatura o grupo concluiu que no ser financeiramente

justificvel devido ao aumento de gastos com o comprimento de tubo, aumentando muito pouco

a taxa de evaporao. Estes clculos foram feitos para o caso limite de condensao do fluido

assumindo que o condensador fosse mesmo sada da tina, ou seja, por muito curto fosse o

comprimento deste para o condensador, a temperatura final da gua seria menor e teria sempre

uma diferena na taxa de evaporao baixa.

5.5.3. Taxa de evaporao

O sistema existente no mural em estudo consegue eliminar os condensados gerados pelo

sistema refrigerante. Contudo, esta eliminao d-se, fundamentalmente devido a resistncia

incorporada na tina inferior, pelo que se traduz uma grande percentagem de consumo energtico

no sistema. O sistema proposto consiste em aumentar a quantidade de condensados evaporados

por mtodos de transferncia de massa e de calor, diminuindo assim o tempo de trabalho da

resistncia e, consequentemente, o gastos em consumos energticos inerentes.

Aps quantificar experimentalmente os condensados que caem na tina superior durante

uma hora procede-se aos seguintes clculos:

1. Para a velocidade e temperaturas registadas, calcula-se a taxa de evaporao de

condensados numa hora por processos de transferncia de massa e de calcular, e

subtrair ao caudal de gua que entra. O resultado obtido ser o caudal de

condensados que passam para a tina inferior;

2. Na tina inferior, considera-se que se encontra com o seu volume mximo (boia

de controlo ativada) pelo que nesse instante inicia-se o trabalho de evaporao

da resistncia. A somar massa de gua evaporada pela resistncia, continua a

existir evaporao por transferncia de calor e de massa (igual a tina superior)

para a velocidade do ar e temperaturas registadas nesse local. Obtm-se nesta

fase a massa de gua evaporada durante uma hora na tina de baixo;

3. Com a relao de caudal que entra na tina inferior durante uma hora e o caudal

que evaporado nesse intervalo de tempo, determina-se o ciclo de

funcionamento da resistncia.

5.5.3.1. Evaporao por transferncia de massa

Define-se primeiro a temperatura do filme, Tf:

= +

2 (32)

Temperatura da gua []

Temperatura do ar [C]


49

De seguida, obtm-se atravs de tabelas termodinmicas as presses de vapor de gua

correspondentes s temperaturas em estudo:

() []

() []

A presso de vapor de gua na interface ar-gua

= ()[] (33)

Frao molar de vapor de gua no local:

Presso parcial de vapor de gua no ar, para uma humidade relativa de 40%

= 0,40 () [] (34)

Frao molar de vapor de gua no local:

Efetua-se em seguida o clculo do nmero de Reynolds do escoamento

=

(35)

- velocidade do ar [/]

- comprimento do escoamento []

viscosidade cinemtica do ar [2/]

Visto que as velocidades registadas no sero muito elevadas, calcula-se o nmero de

Sherwood para um escoamento laminar para uma placa plana:

= 0,66412

13 (36)

Em consequncia, obtm-se o coeficiente de transferncia de massa ,

=

(37)

O fluxo molar () dado pela expresso:

= ( 0) [/2] (38)

em que

=

[/3] (39)

0 =

[/3] (40)

- constante gases ideias [.3

. ]

Por fim, a taxa de transferncia de massa dada por:

= [/] (41)


50

5.5.3.2. Evaporao por transferncia de calor

Define-se primeiro a temperatura do filme, Tf:

= +

2

Temperatura da gua []

Temperatura do ar [C]

Efetua-se em seguida o clculo do nmero de Reynolds do escoamento

=

- velocidade do ar [/]

- comprimento do escoamento []

viscosidade cinemtica do ar [2/]

Visto que as velocidades registadas no sero muito elevadas, calcula-se o nmero de

Nussel para um regime laminar numa placa plana:

= 0,66412

13 (42)

- nmero de

Em consequncia, obtm-se o coeficiente de transferncia de calor ,

=

(43)

- condutividade trmica [/]

Calcula-se a perda de calor do processo:

= ( ) [] (44)

- rea superficial [2]

Por fim, a taxa de transferncia de calor dada por:

=

[/] (45)

- entalpia de vaporizao [/]

5.5.3.3. Evaporao pela resistncia eltrica

A gua encontra-se a uma determinada temperatura num instante inicial. Quando se

inicia o trabalho da resistncia, existe um intervalo de tempo em que a resistncia eleva a

temperatura da gua at a sua temperatura de vaporizao (calor sensvel) da gua -100C. Este

intervalo de tempo determina-se da seguinte frmula:

=

[] (46)

calor especifico da gua a presso constante [ 11]


51

Potncia nominal da resistncia []

Em seguida prossegue-se ao clculo da entalpia de vaporizao para o intervalo de

tempo em que a gua atinge a temperatura de vaporizao at ao instante de tempo final do

trabalho da resistncia,

=

[/] (47)

em que = 419,17 kJ/kg, e = 2256,4 kJ/kg, logo,

2 = + [/] (48)

pelo que com a clculo do ttulo de vapor, obtm-se a percentagem de gua vaporizada

para o volume de gua existente na tina inferior:

=2

(49)

Determina-se assim a massa de gua evaporada pela resistncia:

= [] (50)

5.5.4. Resultados obtidos

Para efetuar os clculos acima apresentados necessrio estabelecer as propriedades

fsicas e qumicas para cada estado apresentado. Do seguinte modo, a Tabela 19 apresenta todos

os dados utilizados nos clculos.

Tabela 19 - Propriedades fsicas e qumicas em cada estado do processo

Sistema original Sistema Proposto

Tina

superior Tina inferior

Tina

superior Tina inferior

[] 3600

1800

(resistncia

ligada)

1800 3600

1800

(resistncia

ligada)

1800

Tra

nsf

ern

cia

de

Mas

sa

[] 42 100 61,61 42 100 61,61

[] 33,7 33,7 33,7 33,7

() [] 0,082 0,845 0,2195 0,082 0,845 0,2195

() [] 0,052 0,052 0,052 0,052 0,052 0,052

[/] 2 2 15 5

[2] 0,06 0,06 0,06 0,083

[] 0,16 0,16 0,16 0,22

[2/] 2,32x10-5 2,72x10-5 2,46x10-5 2,32x10-5 2,72x10-5 2,46x10-5

[/] 0,026 0,028 0,027 0,026 0,028 0,027


52

[/] 2570 2570

Tra

nsf

ern

cia

de

calo

r [] 42 100 61,61 42 100 61,61

[] 33,7 33,7

[/] 2 2 15 5

[2] 0,06 0,06 0,06 0,083

[] 0,16 0,16 0,16 0,22

[2/] 2,32x10-5 2,72x10-5 2,46x10-5 2,32x10-5 2,72x10-5 2,46x10-5

[/] 0,026 0,028 0,026 0,026 0,028 0,026

[/] 2570 2570

0,726 0,728 0,723 0,726 0,728 0,723

Res

ist

nci

a

[ 11]

4184

4184

[] 750 750

419,17 419,17

2256,4 2256,4

O caudal de condensados que entra na tina superior diferente quando a cortina do mural

est aberta ou fechada. Desta forma, efetuou-se o calculo da massa de gua evaporada para os

dois regimes diferentes. Na Tabela 20 apresentam-se os resultados de massa evaporada para o

regime de cortina aberta do mural.

Tabela 20 - Relao entre quantidade de condensados que entram e que so evaporados para o

sistema original e proposto, em regime de cortina aberta


Tina superior

[] 3600 3600

Condensados que entram [/] 0,49 0,49

Transferncia de Massa [/] 6,86x10-3 3,58x10-2

Transferncia de calor [/] 9,50x10-3 2,62x10-2

Condensados que caem

para tina inferior [/] 0,48 0,43

Tina Inferior

[] 1800 (resistncia

ligada)

1800 1800 1800

Volume tina inferior [] 2,65 2,65

Transferncia de Massa [/] 1,30x10-4 6,15x10-4 3,79x10-4 1,80x10-3

Transferncia de calor [/] 4,41x10-3 4,62x10-3 8,60x10-4 9,01x10-3


53

Evaporao Resistncia [/] 0,38 0,38

Condensados evaporados [/] 0,39 0,40

Na apresenta-se na Tabela 21 os resultados de massa evaporada para o regime de cortina

fechada do mural.

Tabela 21 - Relao entre condensados que entram e que so evaporados para o sistema

original e proposto, em regime de cortina fechada


Tina superior

[] 3600 3600

Condensados que entram [/] 0,22 0,22

Transferncia de Massa [/] 6,86x10-3 3,58x10-2

Transferncia de calor [/] 9,50x10-3 2,62x10-2

Condensados que caem

para tina inferior [/] 0,20 0,16

Tina Inferior

[] 1800 (resistncia

ligada) 1800 1800 1800

Volume tina inferior [] 2,65 2,65

Transferncia de Massa [/] 1,30x10-4 6,15x10-4 3,79x10-4 1,80x10-3

Transferncia de calor [/] 4,41x10-3 4,62x10-3 8,60x10-4 9,01x10-3

Evaporao Resistncia [/] 0,38 0,38

Condensados evaporados [/] 0,39 0,40

Sabe-se atravs do resultados experimentais que a resistncia, aps ativada pela boia de

controlo de volume na tina inferior, fica a trabalhar durante, aproximadamente, 30 minutos. A

partir do instante 0 (volume cheio) at ao instante final (considerado nos clculos para 1

hora), h uma determinada massa de gua evaporada. Para voltar a atingir o volume limite, ser

custa do caudal de condensados que entram proveniente da tina superior.

O tempo necessrio para voltar a atingir o volume mximo em horas dado por:

=

[] (51)

O ciclo da resistncia obtido por:

= 30 + 60 [] (52)


54

Desta forma, quanto menor for o caudal de condensados que caem na tina inferior, maior

o tempo necessrio para encher a tina inferior no seu volume mximo e, consequentemente,

maior o ciclo de funcionamento da resistncia eltrica, a que se ir traduzir numa poupana

energtica significativa na fatura da eletricidade do estabelecimento no final do ms. Na Tabela

22 apresentam-se os ciclos de funcionamento da resistncia e consequentemente, a poupana

energtica ao final de um ms, considerando que um estabelecimento tem um perodo de 13

horas dirias de funcionamento do mural com a cortina aberta e 11 horas de funcionamento

com a cortina fechada.

Tabela 22 - Relao entre ciclo de trabalho da resistncia eltrica e custos inerentes aos gastos

energticos por ms

Sistema original Sistema proposto

Tempo

func.

resist. 13h

por dia [h]

Consumo

energtico

[kWh]

Custo

p/dia

(1kWh

0,18) []

Tempo

func.

resist. 13h

por dia [h]

Consumo

energtico

[kWh]

Custo

p/dia

(1kWh

0,18) []

Cortina

aberta 4,91 3,678

0,68

4,53 3,39 0,63

Tempo

func.

resist. 11h

por dia [h]

Consumo

energtico

[kWh]

Custo

p/dia

(1kWh

0,18) []

Tempo

func.

resist. 13h

por dia [h]

Consumo

energtico

[kWh]

Custo

p/dia

(1kWh

0,18) []

Cortina

fechada 2,25 1,69 0,31 1,79 1,34 0,25

Custo total

por dia 0,99 0,88

Custo total

por ms 30,69 26,4

Poupana

por ms

[]

4,29

Verifica-se assim, que o sistema projetado pelo grupo, elimina uma maior quantidade d

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Eliminação de Condensados Formados no Evaporador de Refrigeração