Projecto e concepção de instalação frigorífica a NH3, para uma unidade de congelação de frangos em contínuo, na Venezuela

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Neste relatório de estágio é realizada a concepção de uma instalação frigorífica a Amoníaco na Venezuela, proposta pela empresa H. Seabra. Para realizar este trabalho o autor teve como objectivo inicial o estudo de diversas fontes, por forma a suportar os cálculos através de métodos comprovados teoricamente e experimentalmente, evitando assim a utilização generalizada de regras consideradas como “boa prática”. Primeiro, foi realizado um estudo sobre o balanço térmico frigorífico da instalação, através de duas abordagens: 24 horas e hora-hora. Neste primeiro estudo quantificou-se a diferença entre a carga térmica presente num determinado espaço ao longo do dia, considerando a distribuição das cargas térmicas, com a carga térmica efectivamente presente em determinada hora do dia. Com as cargas térmicas determinadas, procedeu-se ao dimensionamento da instalação frigorífica, através da concepção de um diagrama simplificado que irá permitir a selecção dos diferentes componentes e posterior verificação da adequação da capacidade frigorífica à carga térmica presente na instalação calculada no balanços térmico frigorífico. De seguida, realizou-se uma análise do consumo energético e da eficiência energética da instalação através da análise do COP, regulação da pressão de condensação e instalação de variadores de velocidade. Verificou-se que a utilização da regulação da pressão de condensação permite um ganho substancial na eficiência da instalação, reduzindo o consumo eléctrico anual em cerca de 8,4%. A instalação de variadores de velocidade nos compressores de parafuso não é justificada para esta instalação, sendo que é expectável que estes trabalhem à velocidade de rotação máxima, o que iria introduzir uma redução na eficiência dos mesmos de cerca de 3,5%. A sua utilização pode apenas ser considerada nos compressores alternativos para possibilitar a adequação da capacidade frigorífica à necessária, reduzindo assim o número de arranques dos mesmos e melhorando o tempo de vida útil, apesar de reduzirem a eficiência dos compressores e consequentemente da instalação. Por fim, foi considerada a recuperação de calor para aquecimento de água sanitária, onde foi demonstrada a possibilidade de recuperar 193 kW de calor da instalação frigorífica, valor consideravelmente baixo quando comparado com o calor libertado aquando da condensação, 4422,7 kW.

Abstract: In this internship report it is developed the design of an Ammonia refrigeration plant in Venezuela, quoted by the Company H.Seabra. To achieve this, the author had as the initial objective to study several references, in order to withstand the calculations through methods theoretically and experimentally proven, thus avoiding the use of rules considered "good practice". In the beginning, a study on the thermal loads of the installation was madethrough two approaches: 24 hours and hourly. In this first study the difference between the thermal load in a particular space throughout the day, considering the heat load distribution, with the heat load that is effectively present in a particular hour, was quantified. With the thermal loads calculated the design of the refrigeration plant was performed, by designing a simplified diagram that will allow the selection of the different components and subsequent analysis of the adaptation of the refrigeration capacity to the calculated heat load present in this instalation. Afterwards it was done an analysis of the energy consumption and the energyefficiency of the installation by examining the COP, regulation of condensing pressure and installation of variable frequency drives. It was found that the regulation of the condensing pressure enables a substantial gain in installation efficiency by reducing the annual power consumption to about 8,4%. The installation of variable frequency drives in screw compressors is not justified for this facility, since it is expected that they will run at full speed, which would introduce a reduction in the efficiency of the compresss to about 3,5%. Their usage may be considered only in the piston compressors to adjust the cooling capacity to the required, reducing this way the number of startups and improving the lifetime, although reducing the compressors, and therefore system, efficiency. Finally, heat recovery was considered for heating domestic water, were was demonstrated the possibility to recover 193 kW of heat from the installation, value considerably low when comparing with the heat released during from condensation, 4422,7 kW.