Análise do circuito de água de refrigeração de uma unidade de regeneração de solventes

A EGEO Solventes S.A. é uma empresa com atividade na área da gestão de resíduos, focando-se na regeneração de solventes. Na unidade industrial da empresa recorre-se à destilação de misturas de solventes usados para obtenção do solvente regenerado. Esta operação exige água para o arrefecimento e condensação dos destilados das misturas de solventes, que, posteriormente, é arrefecida em torres de refrigeração instaladas na unidade. Durante o tempo de operação da unidade foram identificados problemas na condensação dos solventes limpos, obrigando a que se ligassem dois condensadores em série para assegurar a condensação do vapor produzido na destilação e à necessidade de caudais maiores de utilidade fria. Outro dos problemas identificados foi a baixa eficiência das torres de refrigeração, uma vez que a diferença de temperaturas da água à entrada e à saída do equipamento é muito baixa. Assim sendo, o objetivo principal deste trabalho é identificar as principais causas para a baixa eficiência dos equipamentos e propor alterações aos equipamentos ou soluções de melhoria do processo. Para diagnosticar estes problemas foram recolhidas amostras para determinação da composição do solvente limpo obtido e registadas as condições de operação para obtenção da mistura ECOSOLVE MET. Recorrendo a metodologias de projeto determinou-se o fator de resistência do fouling no condensador C1 e seguidamente a geometria, a alocação de correntes e a orientação do condensador mais adequadas e concluiu-se que este está sujeito a uma forte acumulação de material nas paredes e que a melhor opção seria recorrer a um permutador horizontal com condensação na carcaça, mas aumentando o número de passagens da água nos tubos. No que diz respeito à operação da torre de arrefecimento, determinou-se o caudal mínimo de ar para determinadas condições de operação e verificou-se que o caudal de ar alimentado à torre era superior ao mínimo determinado. Foram observadas diferenças quando comparadas as condições de operação experimentais com a performance da unidade usando oito enchimentos estruturados e aleatórios para os quais há dados na literatura São também apresentadas alternativas de operação e o projeto de uma torre de arrefecimento de água, sustentada numa análise económica de todo o processo. As simulações foram realizadas com recurso ao AspenPlus®.

Otimização Energética do Sistema de Refrigeração da máquina de impregnar ZELL

Esta dissertação teve como objetivo fundamental a otimização energética do sistema de refrigeração da máquina de impregnar tela ZELL e, como objetivo adicional, a avaliação da qualidade da água do circuito, justificada pela acentuada degradação dos rolos devido à corrosão provocada pela recirculação da água de arrefecimento. Inicialmente fez-se o levantamento de informações do processo produtivo para caracterizar o funcionamento do sistema de refrigeração, tendo-se selecionado duas telas de poliéster designadas neste estudo por P1 e P2 e, também, uma tela de nylon designada por N. Foram efetuados ensaios, um para cada tela, para a atual temperatura de setpoint da água à saída da torre de arrefecimento (30ºC). Realizou-se outro ensaio para a tela N mas com uma temperatura de setpoint de 37ºC, ao qual se chamou N37. Deste modo, determinou-se as potências térmicas removidas pela água de refrigeração e as potências térmicas perdidas por radiação e por convecção, tendo-se verificado que na generalidade dos rolos as referências P1 e P2 apresentam valores mais elevados. Em termos percentuais, a potência térmica removida pela água de refrigeração nos grupos tratores 1 e 3 e no conjunto de rolos de R1 a R29 corresponde a 48%, 10% e 70%, respetivamente. Com a avaliação às necessidades de arrefecimento da máquina ZELL, confirmou-se que os caudais atuais de refrigeração dos rolos garantem condições, mais que suficientes, de funcionamento dos rolamentos. Assim sendo, fez-se uma análise no sentido da diminuição do caudal total que passou de 10,25 L/s para 7,65 L/s. Considerando esta redução, determinou-se o caudal de ar húmido a ser introduzido na torre de arrefecimento. O valor determinado foi de 4,6 m3ar húmido/s, o que corresponde a uma redução de cerca de 32% em relação ao caudal atual que é de 6,8 m3ar húmido/s. Com os resultados das análises efetuadas à água do circuito de refrigeração, concluiu-se que a água de reposição e a água de recirculação possuem má qualidade para uso na generalidade dos sistemas de refrigeração, principalmente devido aos elevados valores de concentração de ferro e condutividade elétrica, responsáveis pela intensificação da corrosão no interior dos rolos.

Avaliação da eficiência energética e optimização de uma unidade de trigeração

Portugal é um país dependente da energia do exterior, devido à elevada percentagem de consumo de energia a partir de fontes primárias, como por exemplo o gasóleo. Para colmatar este cenário, têm vindo a criar-se incentivos para o uso de energias renováveis e para intensificação de medidas de eficiência energética, como os sistemas de cogeração, de forma a tornar os processos industriais nacionais mais autónomos e mais competitivos. O presente trabalho, centra-se na determinação do potencial térmico disponível na central de trigeração da empresa Monteiro, Ribas-Indústria, SA, com a finalidade de identificar a quantidade de energia não utilizada, com vista ao aproveitamento dessa mesma energia nos processos mais problemáticos da empresa. Verificou-se que a água líquida era a fonte de maior energia não aproveitada, representando cerca de 30%, relativamente à energia disponível na água de refrigeração que é de 1890 kW. Assim, perante este facto, fez-se um estudo em dois setores autónomos da empresa, o setor dos revestimentos e o setor dos componentes técnicos da borracha. Pretendeu-se propor medidas para melhorar os seus processos produtivos, aproveitando essa energia. Para o efeito foi projetado um permutador de calor de placas com necessidade energética de 131,4 MWh, no setor dos revestimentos e um permutador compacto no setor de produção de placas de borracha, necessitando de uma energia de 335,2 MWh. Face à energia disponível na central de trigeração, de 161,9 MWh, verifica-se que esta apenas poderá ser aproveitada no setor dos revestimentos. Para tornar este objetivo real, a empresa Monteiro, Ribas- Indústria, SA necessitaria de efetuar um investimento no total de 49.390€. Além disso, foi contabilizado o rendimento das caldeiras da central térmica e da cogeração, ambas pelo método direto, apresentando estas os valores de 72% e 42%, respectivamente.

Análise teórica e experimental de uma ventaneira de alto forno, visando seu comportamento térmico e fluidodinâmico

In this work, it was studied the thermal and fluid dynamic behavior from theorical and experimental point of view of a blast furnace tuyere. The tuyere is responsible for the hot air insuflation into the blast furnace. The parameter used in the comparison was the difference between the cooling water inlet and outlet temperatures. There were used forced convection correlations inside circular sections with adequations for non circular sections. Based on operations dates of flux and thermal loads it was possible to model numerically the tuyere, and, since it was obtained the wall temperatures, estimate the conduction and convection resistances and the heat flux through the walls in contact with the water. The total heat fluxes from wall to water were applied to the energy conservation equation where could be estimated the theorical temperature variation. Compared to the real value, the theorical value presented a difference of 0,2 °C. Considering that the boundary conditions around the tuyere are transitories and that your channels have some rugosity irregularities we can consider the estimation method for cooling system coherent with the real operational parameters

Comparação termométrica entre preparos cavitários realizados com turbinas de alta-rotação e laser de Er:YAG

The aim of this study was to compare temperature increases produced by a well-known equipment, the high-speed handpieces, with a relatively new instrument, the Er:YAG laser (350 mJ/10 Hz). Thirty-five bovine mandibular incisors, which were reduced to an enamel/dentin thickness of 2,5 mm, were used. Cavity preparation was done till a depth of 2, 5 mm. A thermocouple was placed to read the temperature inside of the pulp chamber. Analysis was performed in these groups: I - high-speed handpiece without water-cooling (n=10); II - high-speed handpiece with water-cooling (n=10); III - Er:YAG laser without water-cooling (n=5); IV- Er:YAG laser with water-cooling (n=10) Group III had only 5 teeth because it was impossible to properly make the cavity preparations by the laser equipment without water cooling. The temperature increases were recorded in a computer linked to the thermocouples and the data of the groups I, II and IV were submitted to Dunn's multiple comparison test (p<0,05). The medium temperature increases were: 11,64ºC for group I, 0,96ºC for group II, 40,86ºC for group III and 2,9°C for group IV. There were no statistical differences between groups lI and IV, and these were different from group I. The cavity preparations made by the high-speed and the laser equipment generated very similar heat increases under water-cooling. The water-cooling is essential to avoid aggressive temperature increases, both when using the high-speed and the laser equipment, and with laser it is especially necessary for ablation of enamel

Controle de Temperatura do Sistema de Refrigeração a água de uma tocha plasmática Indutiva Utilizando Lógica fuzzy

Este projeto propõe desenvolver e implementar um controlador para o sistema de refrigeração da tocha indutiva a plasma térmico. Este processo é feito a partir da medição da temperatura através de um sensor do sistema de refrigeração. O sinal produzido será enviado para uma entrada analógica do microcontrolador da família PIC, que utilizando os conceitos de lógica fuzzy, controla a velocidade de um motor bomba. Este é responsável por diminuir ou aumentar o fluxo circulante de água que passa pela bobina, pelo corpo da tocha e pelo flange de fixação, deixando-os na temperatura desejada. A velocidade desta bomba será controlada por um inversor de frequência. O microcontrolador, também, acionará um ventilador caso exceda a temperatura de referência. A proposta inicial foi o desenvolvimento do controle da temperatura da bobina de uma tocha indutiva a plasma, mas com algumas adequações, foi possível também aplicar no corpo da tocha. Essa tocha será utilizada em uma planta de tratamento de resíduos industriais e efluentes petroquímicos. O controle proposto visa garantir as condições físicas necessárias para tocha de plasma, mantendo a temperatura da água em um determinado nível que permita o resfriamento sem comprometer, no entanto, o rendimento do sistema. No projeto será utilizada uma tocha de plasma com acoplamento indutivo (ICPT), por ter a vantagem de não possuir eletrodos metálicos internos sendo erodidos pelo jato de plasma, evitando uma possível contaminação, e também devido à possibilidade do reaproveitamento energético através da cogeração de energia. O desenvolvimento da tecnologia a plasma na indústria de tratamento de resíduos vem obtendo bons resultados. Aplicações com essa tecnologia têm se tornado cada vez mais importantes por reduzir, em muitos casos, a produção de resíduos e o consumo de energia em vários processos industriais

Determinação da entropia de mistura amônia e água para aplicações em processos de refrigeração por absorção

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Dimensionamento de trocadores de calor aplicados à refrigeração da água do molde de um processo de lingotamento contínuo

This study aims to determine the most suitable type of heat exchanger to be applied to the water cooling the mold of a continuous casting process. Basically been studied four types of heat exchangers: shell and tube operating in counterflow, shell and tube operating in parallel flow, plate type and operating counterflow and plates operating in parallel flow. Initially is displayed design of heat exchangers for the conditions of the proposed application. With the heat exchangers dimensioned comparisons were made in order to set the heat exchanger more suitable for application. In the study, one comes to the conclusion that the plate type heat exchangers operating shows counterflow major advantage for this application

Modelagem do absorvedor e do gerador de ciclos de refrigeração por absorção de calor com o par amônia/água baseados na tecnologia de filme descendente sobre placas inclinadas.

Esse trabalho constitui o desenvolvimento da modelagem térmica e simulação por métodos numéricos de dois componentes fundamentais do ciclo de refrigeração por absorção de calor com o par amônia/água: o absorvedor e o gerador. A função do absorvedor é produzir mistura líquida com alta fração mássica de amônia a partir de mistura líquida com baixa fração mássica de amônia e mistura vapor mediante retirada de calor. A função do gerador é produzir mistura líquido/vapor a partir de mistura líquida mediante o fornecimento de calor. É proposto o uso da tecnologia de filmes descendentes sobre placas inclinadas e o método de diferenças finitas para dividir o comprimento da placa em volumes de controle discretos e realizar os balanços de massa, espécie de amônia e energia juntamente com as equações de transferência de calor e massa para o filme descendente. O objetivo desse trabalho é obter um modelo matemático simplificado para ser utilizado em controle e otimização. Esse modelo foi utilizado para calcular as trocas de calor e massa no absorvedor e gerador para diversas condições a partir de dados operacionais, tais como: dimensões desses componentes, ângulo de inclinação da placa, temperatura de superfície e condições de entrada da fase líquida e vapor. Esses resultados foram utilizados para estabelecer relações de causa e efeito entre as variáveis e parâmetros do problema. Os resultados mostraram que o ângulo de inclinação da placa ótimo tanto para o absorvedor como para o gerador é a posição vertical, ou 90°. A posição vertical proporciona o menor comprimento de equilíbrio (0,85 m para o absorvedor e 1,27 m para o gerador com as condições testadas) e se mostrou estável, pois até 75° não foram verificadas variações no funcionamento do absorvedor e gerador. Dentre as condições testadas para uma placa de 0,5 m verificou-se que as maiores efetividades térmicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,9 e 0,7 e as maiores efetividades mássicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,6 e 0,5. É esperado que os dados obtidos sejam utilizados em trabalhos futuros para a construção de um protótipo laboratorial e na validação do modelo.

Simulação numérica do processo de fusão e solidificação da água no interior de cilindros

Durante a realização de projetos de sistemas de refrigeração assistidos por sistemas de armazenagem de energia, na forma latente, é necessário que se saiba de antemão as taxas de transferência de energia dos mesmos. Na literatura soluções para este problema são escassos e não abordam todas as geometrias utilizadas para o armazenamento de energia latente, inexistindo correlaçõesmatemáticas que permitam aos projetistas prever o comportamento da fusão e da solidificação do material de mudança de fase (MMF) e as taxas de transferência de energia térmica. Na solução destes problemas são usualmente adotadas hipóteses simplificativas para amenizar o grau de complexidade da descrição matemática do problema Uma destas hipóteses constitui-se em desconsiderar o processo advectivo na transferência de calor no MMF, em sua fase líquida. Outra hipótese adotada, quando o MMF é a água pura, consiste em utilizar um comportamento linear para a massa específica ou um comportamento médio, consistindo em um afastamento da realidade. Este trabalho descreve esforços no sentido de aproximar estas soluções cada vez mais da realidade fisica do problema. São apresentadas simulações para a mudança de fase da água pura levando em conta a inversão da massa específica, em geometria polar, na forma transiente, utilizando o método de Volumes Finitos para solução das equações governantes. As soluções apresentadas, otimizadas quanto às malhas espacial e temporal, envolvem condições de contorno de primeira e terceira espécies Como resultado das soluções são apresentados o Nusselt local, ao longo da parede do cilindro além do Nusselt médio. Correlações matemáticas para o número de Nusselt médio durante a fusão e para o volume de MMF fundido, são propostos e apresentados. A evolução geométrica da fronteira de mudança de fase também é avaliada para as duas condições de contorno e diversos números de Rayleigh. Comparações entre o volume fundido considerando apenas o processo difusivo e o volume fundido utilizando a convecção são realizadas. Para a verificação da independ~encia de malha aplica-se o índice de convergência de malha (GCI) . Algumas comparações qualitativas com soluções experimentais disponíveis na literatura são apresentadas.

Conservação de mamão 'Formosa' minimamente processado armazenado sob refrigeração

O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade de produtos minimamente processados de mamão 'Formosa', fatias ou metades, armazenados sob diferentes temperaturas (3ºC, 6ºC e 9ºC). Utilizou-se de frutos que, depois de selecionados quanto ao grau de maturação e ausência de danos, foram lavados, desinfeccionados com cloro (200 mg.L-1) e armazenados a 12ºC, por 12 horas antes do processamento, que foi feito manualmente, a 12ºC. Os mamões, depois de descascados, foram cortados em fatias (5,0 x 2,5 cm) ou em metades longitudinais sem as pontas, que, depois de enxaguadas com água sanitizada (20 mg de cloro.L-1) e escorridas por 2-3 minutos, foram embaladas em bandejas de isopor recobertas com filme de PVC esticável (metades) ou em bandejas de tereftalato de polietileno - PET (fatias) e imediatamente armazenadas sob refrigeração. A avaliação destes produtos foi feita a cada 3 dias, quanto à resistência da polpa, coloração, pH e conteúdos de sólidos solúveis, acidez titulável, ácido ascórbico e de carboidratos, solúveis e de redutores. Durante o armazenamento, as fatias tenderam a se tornarem mais firmes, com a sua polpa apresentando pequeno escurecimento. Os conteúdos de carboidratos solúveis e de redutores e de sólidos solúveis não foram afetados pelo tipo de corte, temperatura de armazenamento ou embalagem. Durante o armazenamento, os teores de acidez titulável aumentaram nas fatias e diminuíram nas metades e observou-se influência da temperatura. Não se observaram reduções nos teores de ácido ascórbico durante o armazenamento, ou influência dos cortes ou das embalagens. Os produtos mantiveram-se adequados para comercialização até o 10º dia de armazenamento.

Desenvolvimento e caracterização de soluções ternárias água-glicerol-propilenoglicol como fluido refrigerante secundário

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Aspectos dinâmicos da água versus álcool e acetona por técnicas de congelamento

Water still represents, on its critical properties and phase transitions, a problem of current scientific interest, as a consequence of the countless open questions and of the inadequacy of the existent theoretical models, mainly related to the different solid and liquid phases that this substance possesses. For example, there are 13 known crystalline forms of water, and also amorphous phases. One of them, the amorphous ice of very high density (VHDA), was just recently observed. Other example is the anomalous behavior in the macroscopic density, which presents a maximum at the temperature of 277 K. In order to experimentally investigate the behavior of one of the liquid-solid phase transitions, the anomaly in its density and also the metastability, we used three different cooling techniques and, as comparison systems, we made use of the solvents: acetone and ethyl alcohol. The first studied cooling system employ a Peltier plate, a device recently developed, which makes use of small cubes made up of semiconductors to change heat among two surfaces; the second system is a commercial refrigerator, similar to the residential ones. Finally, the liquid nitrogen technique, which is used to refrigerate the samples in a container, in two ways: a very fast and other one, almost static. In those three systems, three Beckers of aluminum were used (with a volume of 80 ml, each), containing water, alcohol and acetone. They were closed and maintained at atmospheric pressure. Inside of each Becker were installed three thermocouples, disposed along the vertical axis of the Beckers, one close to the inferior surface, other to the medium level and the last one close the superior surface. A system of data acquisition was built via virtual instrumentation using as a central equipment a Data-Acquisition board. The temperature data were collected by the three thermocouples in the three Beckers, simultaneously, in function of freezing time. We will present the behavior of temperature versus freezing time for the three substances. The results show the characterization of the transitions of the liquid

Tratamento térmico na manutenção da qualidade de lichias armazenadas sob refrigeração

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)