Cálculo de eficiência de absorção de uma unidade de refrigeração

O presente documento constituiu o projecto do trabalho final do Mestrado em Engenharia Química realizado no Departamento de Engenharia Química do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa do Instituto Politécnico. O desenvolvimento do presente trabalho permitiu-me abordar os processos de refrigeração de uma forma teórica e prática, o que veio complementar de forma relevante a minha formação académica. Sendo a refrigeração um processo considerável para um largo conjunto de importantes indústrias, ele também desempenha um papel importante na qualidade de vida das populações. Assim constitui um tema em permanente investigação integrada num processo de melhoria contínua. Neste trabalho partiu-se de um sistema frigorífico simples e progrediu-se passo a passo até se chegar a um ciclo de refrigeração por absorção. A refrigeração está presente transversalmente em toda a nossa sociedade, desde a conservação dos alimentos que nós comemos até às indústrias que produzem bens que consumimos diariamente. O ar-condicionado é também uma instalação muito comum nos edifícios modernos, o que nos permite controlar a temperatura e a humidade relativa no interior das nossas casas. No entanto, a indústria é por natureza um dos principais clientes dos sistemas de refrigeração, usando para tal os refrigerantes mais indicados e apropriados às temperaturas em causa. De entre os refrigerantes disponíveis destaca-se o amoníaco, o qual é sintetizado em Portugal pela Amoníaco de Portugal para a indústria adubeira. È o refrigerante eleito para percorrer a generalidade do sistema de refrigeração utilizado nas suas instalações industriais do Lavradio. Este trabalho tem por objectivo a determinação do COP (Coeficiente de Performance) da unidade de refrigeração de dupla absorção da Amoníaco Portugal e compará-la com o COP de uma unidade de compressão mecânica a funcionar de acordo com as condições operatórias existentes na mesma instalação.

Otimização de sistema de absorção, com coletores solares, para refrigeração de espaços condicionados termicamente (a chiller)

Nos dias que correm questões ambientais e considerações energéticas obrigam a uma inovação constante na procura de soluções de baixo consumo energético e de impacto ambiental baixo, nomeadamente no que diz respeito aos sistemas de climatização e refrigeração. Têm vindo a ser criadas medidas, tanto a nível internacional como nacional, no sentido de reduzir as emissões nocivas para a atmosfera, consequência do excessivo consumo de combustíveis fósseis, e do aumento da rentabilidade da energia e maior utilização de energias renováveis. O presente estudo de dimensionamento de um sistema de absorção, a brometo de lítio/água, com coletores solares, tem por base o sistema de compressão existente num edifício de serviços no centro de Lisboa. Foi efetuada uma analise simplificada dos seus dados de consumo energético, de maneira a verificar a viabilidade económica da substituição do equipamento existente e instalação de um sistema de coletores solares. Concluiu-se que a substituição do equipamento e a instalação de coletores solar, não é atrativa do ponto de vista económico, nesta solução em particular. Contudo, verifica-se uma considerável redução do impacto ambiental do consumo energético do edifício.

Concepção de sistema de refrigeração por absorção, com aquecimento por painéis solares

O presente trabalho é constituído por dois temas principais: as máquinas de absorção LiBr/H2O e NH3/H2O, e os sistemas solares capazes de fornecer calor aos geradores das máquinas. Na primeira parte são referidos os diferentes sistemas de absorção, tendo sido descrito o seu funcionamento com os respectivos esquemas de princípio tendo sempre em atenção a sua optimização energética. Fez-se um estudo sobre os processos termodinâmicos associados ao funcionamento do ciclo NH3/H2O, para as temperaturas nos diferentes componentes aplicados num sistema de climatização Após esta análise termodinâmica foi realizado um estudo concreto para uma máquina, com a potência frigorífica de 16,9 kW, valor real da máquina de absorção ROBUR Modelo GAHP-AR, que servirá de base para a implementação de um sistema de fornecimento de calor, obtido com um conjunto de painéis solares. A segunda parte deste trabalho é dedicada aos sistemas solares, com uma análise dos diversos tipos de painéis, e respectivo funcionamento. Procurámos realizar o dimensionamento e optimização dessa instalação de captação de energia solar, de modo a captar cargas térmicas para um circuito de água, e assim fornecer a energia necessária ao correcto funcionamento do gerador do sistema de absorção.

Concepção de uma estação fruteira com instalações frigoríficas em regime de atmosfera controlada

O presente trabalho tem como objectivo a elaboração de uma estação fruteira com instalações frigoríficas em regime de atmosfera controlada. A estação fruteira integra seis câmaras de refrigeração e um túnel de pré arrefecimento. Os produtos alimentares são considerados perecíveis e requerem o frio para a conservação das suas características. Para tal, é necessário um correcto dimensionamento dos equipamentos que constituem as instalações frigoríficas, tais como: compressores, condensadores, evaporadores, válvulas, entre outros. Foi efectuado um estudo de modo a implementar um plano de gestão e manutenção das instalações frigoríficas, para que deste modo se consiga prevenir a avaria dos diferentes equipamentos. A concepção do projecto teve com base de estudo uma instalação assente numa lógica de optimização energética. Realizou-se um estudo de viabilidade económica entre a concepção de uma estação fruteira convencional e em regime de atmosfera controlada implementado em Portugal, tendo em conta a produção de fruta que advém do mercado externo. Todo o procedimento deste trabalho teve como finalidade atingir um projecto real e portanto todos os componentes e processos construtivos prescritos deverão ser rigorosamente obedecidos e considerados imprescindíveis.

Projecto de matadouro industrial de bovinos e do centro de corte

Neste trabalho pretende-se projectar um matadouro e o seu centro de corte (também denominado sala de desmancha). Após uma breve introdução, onde é feita apresentação do tema e são enumerados os principais objectivos do projecto, procede-se a uma introdução teórica ao tema, onde se aborda o tema da microbiologia dos produtos e das principais causas de degradação da qualidade dos alimentos. Seguidamente apresentam-se as exigências técnico-funcionais e higio-sanitárias que um matadouro deve cumprir, na demanda da qualidade exigida pela regulamentação existente. Após esta introdução teórica inicia-se o projecto propriamente dito, ou seja, apresenta-se a memória descritiva. Nesta faz-se a descrição do edifício e também do processo tecnológico do matadouro. Mostra-se também como este foi dimensionado. Com os resultados obtidos no dimensionamento, pode realizar-se o balanço térmico da instalação. Com este concluído, dimensionam-se os meios de produção de frio para as câmaras e túneis existentes e também a instalação de climatização para todas as zonas que desta necessitem. Para finalizar a memória descritiva caracteriza-se a instalação no que se refere ao seu funcionamento, à produção de efluentes (sejam estes líquidos, sólidos ou gasosos), sistema de abastecimento de água, entre outros.

Sistemas de automação e manutenção de edifícios: concepção de sistemas de detecção e protecção contra incêndios de uma unidade hoteleira

No sentido de aprofundar um tema pouco abordado ao longo das unidades curriculares do mestrado em Engenharia Mecânica – Ramo de Energia, Refrigeração e Climatização, leccionado no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, realizou-se um estudo que envolveu a aquisição de conhecimentos não só através de pesquisa bibliográfica como também através do contacto com algumas pessoas com vasta experiência nesta área. Através da análise da legislação, e consequente determinação dos requisitos aplicados à unidade hoteleira em estudo, pretendeu-se colocar em prática os conhecimentos adquiridos, através da concepção um projecto de segurança contra incêndios, com sistema automático de detecção, desenfumagem, pressurização e extinção, sendo a última etapa do trabalho a execução de um projecto e respectiva memória descritiva, de acordo com o Regulamento, que inclui a classificação do edifício, a especificação dos equipamentos, a apresentação dos cálculos efectuados e a descrição do funcionamento da instalação. Com a realização do trabalho, concluiu-se que a melhor maneira de se atingir o objectivo principal, salvar vidas, é atender a prioridade secundária: a extinção do incêndio, e que para tal seja feito de uma forma eficiente, é necessário um projecto minucioso e completo, sustentado por uma construção cuidada, uma manutenção correcta e um conjunto de instalações especiais devidamente dimensionadas e com capacidade para compartimentar, circunscrever e extinguir o incêndio.

Projecto de matadouro industrial de caprinos e do centro de corte

O propósito deste trabalho é a pesquisa e elaboração de um projecto de um matadouro de caprinos. O presente trabalho integra uma unidade industrial dimensionada em Portalegre com uma capacidade de 400 caprinos por dia e 4 horas de abate diárias. Toda a carne consumível advém desta indústria, e um dos factores a considerar são as condições higio-sanitárias, que visam melhorar a qualidade do produto a distribuir pela população, e os factores influentes na conservação de alimentos. Existe em vigor legislação referente às condições higio-sanitárias, que são abordadas neste trabalho. O bom funcionamento da instalação advém do correcto dimensionamento dos meios de refrigeração, congelação e de conservação. Para tal o desenvolvimento e pesquisa de materiais, isolamentos e de meios de produção de frio a serem utilizados nos diferentes espaços frigoríficos desta unidade, foram essenciais para que a instalação labore com qualidade e sem perdas de energia. A metodologia deste trabalho é apresentada e delineada com o fim de se elaborar um projecto real de toda a unidade industrial.

Qualidade comparada da congelação de géneros alimentícios por processo criogénico, por meio de azoto líquido e por anídrico carbónico

A congelação alimentar é um dos mais importantes processos de conservação de géneros alimentícios a nível mundial. Este estudo analisa de forma comparada os processos de congelação clássica e criogénica de produtos alimentares em geral, e em particular do camarão. Focaliza as mudanças ocorridas durante o processo de congelação bem como a importância e consequência dos cristais de gelo formados durante o processo. É feita uma abordagem à velocidade da frente de frio e ao efeito que o ciclo congelação-descongelação trás à qualidade final do produto. Os dados colectados permitem evidenciar uma clara vantagem no uso da congelação criogénica no que respeita à qualidade final do produto uma vez que este apresenta uma clara melhoria das suas propriedades globais em especial na oleosidade e sabor. Por outro lado, demonstra-se que a congelação clássica permite uma maior contenção de custos associados à congelação uma vez que possibilitou uma poupança de dois milhões de Euros após um funcionamento ao longo de 11 anos, segundo os pressupostos estabelecidos. Constatou-se que a crio-congelação deverá ser aplicada no processamento de produtos de elevado valor comercial, ou em locais onde as tarifas eléctricas tenham um valor elevado, ou ainda em produtos que, devido à sua constituição, assim o exija. Considerando estas conclusões principais, o estudo inviabiliza, neste momento, o uso de azoto líquido na congelação total de camarão dentro do território de Moçambique para comércio em Portugal.

Climatização passiva versus climatização activa

A dissertação em causa foi elaborada no contexto da Unidade Curricular Dissertação, constante do 1º e 2º Semestres do 2º Ano do Curso de Mestrado em Engenharia Mecânica – Perfil Energia, Refrigeração e Climatização, leccionada no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O objecto do presente trabalho enquadra-se na temática energético/ambiental, pretendendo-se analisar comparativamente soluções de Climatização Passiva versus Climatização Activa, numa unidade de negócios específica, o sector de “serviços”. A comparação em causa sendo abrangente, comporta a análise térmica e económica, em que se vai analisando a variação da componente construtiva do edifício e a aplicação de várias soluções de Climatização Activa. No desenvolvimento do estudo em causa, cumpriram-se várias etapas, das quais destacam-se a problemática energética/ambiental, o enquadramento legal, a caracterização das soluções em causa, o seu dimensionamento, cálculos e simulações energéticas, estimativas orçamentais comparativas entre várias soluções construtivas, culminando na inevitável conclusão da necessidade de reforçar a componente passiva em detrimento da componente activa, inclusive para além do que está regularmente estabelecido.

Regulamento de concepção de instalações frigoríficas: instrumentos de eficácia energética

A actual problemática energética e as alterações climáticas estão na ordem do dia. Por esta razão, é de todo pertinente que se actue nos diferentes consumidores de energia, com o objectivo de melhorar a eficiência energética. A refrigeração industrial é um desses consumidores, sendo responsável pelo consumo de 1,4% de toda a energia eléctrica consumida do País. Possivelmente, a forma mais eficaz de se alcançar uma refrigeração eficiente, passa pela implementação de um regulamento de concepção, utilização e manutenção de instalações frigoríficas industriais. É de realçar, que a implementação do mesmo trás grandes vantagens, não só para o ambiente e proprietário da instalação, como também para o nosso País. Neste trabalho, procurou-se analisar diversos factores que influenciam o consumo energético de uma instalação tipificada, para permitir traçar linhas directoras para a elaboração do referido regulamento.

Concepção de instalações frigoríficas em expansão directa versus sistemas inundados: análise energética das soluções

O recurso a sistemas de refrigeração é indispensável nos dias actuais. Esta importante área da engenharia vem sendo aperfeiçoada através dos séculos para atender às diversas necessidades geradas com a evolução do estilo de vida da humanidade. Nos dias actuais, é praticamente impossível dissociar as actividades da sociedade moderna dos benefícios proporcionados pelas tecnologias de refrigeração. Como consequência, também é indispensável o uso da energia eléctrica para o accionamento dos motores e outros equipamentos associados a esses sistemas. Ao longo deste trabalho, os conceitos termodinâmicos e os componentes dos sistemas de refrigeração são abordados, de modo a permitir o projecto de instalações frigoríficas optimizadas energeticamente. Os aspectos teóricos serão destacados, para que se possa definir o perfil termodinâmico das instalações frigoríficas em expansão directa e em sistema inundado. A partir dos conceitos básicos, serão descritos os ciclos de refrigeração e as suas variações. O balanço energético de uma instalação frigorífica permite todo o projecto termodinâmico da instalação, a selecção dos equipamentos e acessórios necessários ao bom funcionamento do sistema, não perdendo de vista a sua eficiência energética. A eficiência energética da instalação é um factor importante, como tal, é pertinente confrontar duas tipologias diferentes de projecto associadas a uma câmara frigorífica. Para tal objectivo, é tipificada uma câmara de congelados de dimensões apreciáveis, para a qual serão projectados os sistemas alvo de comparação. A instalação em sistema inundado apresenta melhor eficiência frigorífica e menor custo de exploração, no entanto, é necessário um investimento inicial elevado.

Sala de máquinas de uma instalação frigorífica a R717

O presente estudo tem como objetivo principal projetar uma sala de máquinas de um entreposto na zona de Montemor-o-Novo, com a finalidade de armazenar produtos congelados e refrigerados. As cargas térmicas interiores e exteriores foram calculadas de modo a projetar os equipamentos do sistema frigorífico. A solução principal passará por um sistema inundado a R717 com dois estágios de pressão. Os componentes da sala de máquinas foram dimensionados de modo a que desempenhassem as suas funções de forma eficiente e segura. A segurança da sala de máquinas foi idealizada de acordo com as normas europeias. Este estudo permite observar que o amoníaco, embora de origem natural, é um fluido frigorigéneo que exige várias precauções ao nível da segurança dos equipamentos, da construção e da formação dos trabalhadores. Um sistema de expansão direta a R404A foi considerado como solução alternativa, por forma, a avaliar um sistema menos dispendioso e eficiente comparativamente com caso de estudo indicado. Esta comparação permite constatar que o sistema inundado a amoníaco, embora seja caracterizado por elevados custos com a instalação, manutenção e segurança, é o mais indicado para o caso de estudo, dadas as suas grandes necessidades frigoríficas. A utilização de um sistema de expansão direta a R404A não necessitará de cuidados tão elaborados com a segurança, dado que o R404A não é tóxico ou inflamável, tornando-o um sistema mais adequado para instalações de menores dimensões.

Relatório de estágio em gabinete de engenharia na componente de climatização

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica com especialização em Energia, Climatização e Refrigeração

Análise comparada de evaporadores de expansão directa e inundados

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

Lubrificação de compressores que aspiram fluido frigorigéneo a temperaturas inferiores a -30° C

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