Caracterização e otimização de uma vitrine frigorífica

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

O presente trabalho começa por realçar a importância da refrigeração na conservação alimentar, e a consequente necessidade da utilização de máquinas de frio. Desta forma, é feito um apanhado de todos os equipamentos de refrigeração existentes, e é aprofundada a informação relativa às vitrines existentes no mercado. São também abordados os fluidos frigorigénios assim como os componentes necessários para o bom funcionamento de uma vitrine, focando com maior precisão o ciclo de frio e o seu funcionamento, tendo primeiramente por base os princípios termodinâmicos em que este se apoia. Numa fase seguinte é feita a análise de uma vitrine standard do mercado com o intuito de detetar as suas falhas e apresentar possíveis soluções de melhoria para a mesma. Para tal é primeiramente feita uma caracterização do meio envolvente e também térmica dessa mesma vitrine. São ainda propostas alterações no que toca à geometria da vitrine com o intuito de adaptar os processos de produção à injeção de poliuretano. Tendo por base essas alterações e a caracterização térmica são propostos novos componentes para o ciclo de frio, adaptados à envolvente em questão e às necessidades de refrigeração. É ainda feita uma simulação na tentativa de uniformizar a temperatura da câmara superior, e com base na simulação, é proposta uma nova alteração na geometria da vitrine. Por fim, é feita uma análise quanto à viabilidade de cada melhoria proposta, permitindo assim concluir quando à possibilidade das suas implementações a nível industrial.

This work starts by talking about the importance of refrigeration in the food conservation and the consequent need to use cold machines. Thus an overview of all existing refrigeration equipment is presented with special emphasis in the existing refrigerated showcases on the market. Refrigerant fluids are also covered as well as the components for the proper functioning of a refrigerated showcase, more precisely in the refrigeration cycle and its operations based on thermodynamic principles. In a next stage it is performed an analyses of a standard refrigerated showcase in order to detect their failures and present possible solutions for improvement. For this, a characterization of thermal surroundings is primarily made, as well as a thermal characterization of the refrigerated showcase. Changes in the showcase geometry are also proposed in order to adapt the production process to the injection of polyurethane. Based on these changes and thermal characterizations new components are proposed for the refrigeration cycle, adapting it to the environment in question and to the cooling needs. A simulation is also made in attempt to standardize the temperature of the upper chamber. Based on the simulation, new changes of geometry of the showcase are proposed. Finally, an analysis is made as the feasibility of each proposed improvement, allowing some conclusions regarding the possibility of their implementation at industrial level.