Modelação térmica e hidrodinâmica de condensadores para aplicação em sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveis

A recuperação da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com importância relevante para o aumento da eficiência energética dos motores de combustão interna, tendo benefícios em termos económicos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela seleção de um permutador de placas do tipo “chevron”. O permutador para efeitos de cálculo é dividido em três zonas distintas: i) pré-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revisão bibliográfica alargada para o coeficiente de transferência de calor por convecção e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador são utilizados três fluidos de trabalho distintos: água, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se água. Tendo em conta a revisão bibliográfica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transferência de calor no permutador, atendendo à seleção do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utilização do fluido de trabalho água, conduz a um condensador mais compacto. Por último é efetuada a otimização do sistema, mediante alteração da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminuição da temperatura de saída do fluido refrigerante possibilita: i) uma redução do volume do permutador; ii) uma diminuição da perda de carga associada.

Injeção assistida por água de componentes tubulares mono e multi-ramificados

Atualmente na produção de peças poliméricas com geometrias complexas e ocas é utilizada a tecnologia de injeção assistida por água, gás e com ou sem projétil. O processo consiste na injeção de água a pressões elevadas, isto ocorre após o fecho do molde e injeção de polímero até ao preenchimento total da zona moldante. A injeção de água a pressões elevadas vai forçar o polímero, do núcleo da peça, a ser expulso para um reservatório. Esta expulsão de material é possível não só graças às elevadas pressões da água, mas também por causa do polímero ainda se encontrar em estado viscoso, facilitando o seu escoamento. A tecnologia de injeção assistida por fluido pode ser implementada por, injeção direta de água, gás ou com auxilio de um projétil. Dentro destas vertentes existe uma limitação em comum, a impossibilidade de produzir peças vazadas com canais bifurcados. No entanto existe a possibilidade de criar estas ramificações, mas com o entrave de não poderem ser geometricamente complexas e/ou serem extensas. Nestes casos as ramificações são criadas com postiços dentro do molde, significando que estará sempre limitado pelo postiço moldante e não controlado pelo jato de água. Para os casos onde é desejado a adição de ramificações complexas e/ou extensas têm de ser submetido a etapas subsequentes de preparação e montagem, influenciando o tempo global da produção. Com o projeto Multi-Path.H2O pretende-se criar um novo processo de produção para peças vazadas, mas com canais ramificados de geometrias complexas e extensas, num só ciclo de injeção e assim eliminando os processos subsequentes que atualmente são necessários. A abordagem primordial consiste na aplicação de vários injetores para jato de água, canalisados para as respetivas ramificações por vazar. Esta inovação terá impacto na produção em série de peças complexas de tipologia tubular, reduzindo o tempo de produção com a eliminação dos processos subsequentes; também a poupança de matéria-prima pela desnecessidade de criar moldes adicionais. Nesta dissertação foi elaborado um detalhado estudo experimental do processo de injeção assistida por água, para servir de base de conhecimento ao conceito do novo processo, Multi-Path.H2O. De referir que em Portugal o projeto e fabrico de moldes com a implementação do sistema injeção por água, está resumido a um número limitado de empresas.