Estudo técnico-económico para otimização do projeto e implementação de uma bomba de calor "heat machine"

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

Estudo de uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar para a preparação de AQS

Este estudo consiste na caracterização da eficiência energética de uma bomba de calor de expansão direta que utiliza a energia solar como fonte térmica. De uma forma geral, teve-se a obrigação de procurar cada vez mais recursos renováveis e neste sentido a bomba de calor de expansão direta tem um papel importante no aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS). Como ponto de partida, foi realizada uma descrição detalhada sobre todos os equipamentos da bomba de calor e elaborado um desenho técnico que identifica todos os componentes. No laboratório (casa inteligente) realizaram-se vários ensaios a fim de interpretar com rigor os resultados obtidos do desempenho da bomba de calor (COP) e do fator médio de desempenho sazonal (SPF). No início, realizaram-se ensaios para determinar as perdas estáticas do sistema termodinâmico, de seguida foram elaborados ensaios segundo a norma EN 16147 e por fim, ensaios de acordo com o perfil de utilização de AQS definido. No estudo experimental do COP, obteve-se uma elevada eficiência energética com um valor médio de 4,12. O COP aumenta para valores médios de 5 quando a temperatura de água no termoacumulador desce para 35ºC. Verificou-se que durante o período diurno o COP aumenta aproximadamente de 10% relativamente ao período noturno. A potência elétrica é mais elevada (450W) quando a água no termoacumulador está perto da temperatura desejável (55ºC), originando um esforço maior da bomba de calor. No estudo experimental do SPF, verificou-se que nos ensaios segundo a norma EN16147 os valores obtidos variaram entre 1,39 e 1,50 (Classe “B”). No estudo realizado de acordo com o perfil de utilização de AQS definido pelo utilizador, o SPF é superior em 12% relativamente ao obtido segundo os ensaios realizados de acordo a norma EN16147. Verificou-se que o aumento da temperatura do ar exterior implica um aumento do SPF (cerca de 2% a 5%), enquanto a energia solar não influência nos resultados.

Estudi comparatiu entre un sistema de climatització solar amb planta d’absorció geotèrmica i un sistema de climatització amb bomba de calor geotèrmica

Disseny i dimensionat d’una instal•lació de climatització, durant tot l'any, i comparació entre un sistema de climatització solar amb una planta d’absorció geotèrmica i un sistema de climatització mitjançant una bomba de calor geotèrmica, per al despatx de professors i becaris del nou laboratori d’ energia de l’EPS, mitjançant la utilització d’un sistema d’energia solar tèrmica de baixa temperatura, com a medi d’aportació de calor, i per energia geotèrmica per a la climatització integral

Construcció d'una bomba de succió. 'Construcción de una bomba de succión'.

Unidad didáctica del área de Tecnología para primer ciclo de ESO. Pretende conseguir que el alumnado desarrolle un proceso ordenado de trabajo a partir del ejemplo de la construcción de una bomba de succión. Su planteamiento, con pocos conocimientos previos, pretende integrar todos los niveles que puede haber entre el alumnado. A través de un proceso dirigido y pautado se pretende fomentar la buena organización del trabajo.

La física de los gases : experiencias con una bomba de vacio.

Resumen tomado de la revista

Ha muerto Otto Hahn, el 'padre de la bomba atómica' : en 1938 descubrió el procedimiento para separar los átomos del uranio.

Nota sobre la muerte del profesor Otto Hahn, el 28 de julio de 1968, premio Nobel de Química en 1994, y famoso por descubrir, en 1938, la forma de separar el átomo de uranio, dando lugar al desarrollo de la bomba atómica.

Qué es la bomba de calor.

Se presenta un estudio detallado de qué es una bomba de calor, cómo funciona la bomba de calor, se define el coeficiente de operación (COP) de una bomba de calor, el punto de equilibrio, y se exponen los diferentes tipos de bomba de calor según sea el medio del cual el evaporador absorbe el calor y al que lo cede el condensador.

Discurso e prácticas educativas em espaços formais e não formais : um estudo para a educação ambiental e suas implicações de sustentabilidade nas comunidades da Bomba, da Mangabeira e do Papagaio no Sertão Nordestino. 'Discurso y prácticas educativas en espacios formales e informales: un estudio para la educación ambiental y sus implicaciones para la sostenibilidad en las comunidades de la Bomba, y el Mangabeira de Papagaio en Sertã del noreste'.

Identificar, en los discursos y prácticas de los maestros y monitores, los significados que se atribuyen a la sostenibilidad y analizar la relación entre el discurso y la práctica educativa de estos actores socio-educativo, en relación a la sostenibilidad. La investigación es de naturaleza cualitativa, debido al estudio de la realidad de las comunidades en su contexto natural, intentando dar sentido e interpretando los significados que las personas atribuyen a la sostenibilidad. La investigación se desarrolla, en los barrios de Mangabeira y Papagayos, en Feira de Santana, y en dos escuelas públicas, en la ciudad de Serrinha -Bahia. En relación con la muestra de investigación, se compone, en espacios formales diez maestros de las escuelas públicas (estatal y municipal) de la escuela fundamental de Serrinha. En los espacios educativos no formales, se seleccionan cinco monitoras de PETI, que desarrollar sus actividades, en el núcleo de Mangabeira, y de Parrot. Se amplía la muestra con seis monitores pertenecientes a otros centros para participar en el grupo de coordinación. Como fuentes de información, para el estudio, se utilizan los siguientes instrumentos: entrevista semi-estructura, la observación participante y grupo focal. En relación con el análisis e interpretación de los datos, las técnicas utilizas son las siguientes: análisis de los discursos en los grupos de discusión, procesos de triangulación y análisis de contenido . Las propuestas presentadas en la investigación, pueden contribuir a las cuestiones sociales, instituciones educativas y de las comunidades. En lo social, tanto niños como adolescentes y sus familias pueden beneficiarse mediante la mejora de la calidad social de vida de los aspectos: educación, higiene, salud, vivienda, saneamiento, alimentación, trabajo, entre otros. En el campo educativo, este estudio contribuye a la formación de los educadores, contemplando un nuevo plan de estudios que abarca la perspectiva de transversales y la educación integral asociada a diversas actividades de educación. En el aspecto institucional, las instituciones pueden adoptar las propuestas existentes, para repensar, con el fin de proporcionar a los niños y las familias de las comunidades estudiadas nuevos retos en la vida, como la dignidad humana.

Análise teórico experimental dos evaporadores de uma bomba de calor

Faz-se um estudo da construção de uma bomba de calor residencial de baixo custo utilizando um condicionador de ar do tipo janela. Com tal equipamento operando fora das condições de projeto é preciso fazer uma avaliação das novas condições de operação, onde os evaporadores passam a ser objetivo de estudo do presente trabalho. A análise foi conduzida de duas formas. Uma tomada de dados experimental, feita em duas épocas distintas do ano, nas condições mais severas de consumo, no inverno, e nas condições mais severas de temperatura, no verão. A outra, uma análise teórica, gerando dados que podem ser comparados com a literatura. Inicialmente, é feita uma avaliação do coeficiente de performance visando a competitividade do equipamento no que tange o custo operacional. Como objetivo principal é avaliada a troca de calor nos evaporadores e os parâmetros que a influenciam, bem como o comportamento do fluido refrigerante na entra e saída. Foi preciso desenvolver uma metodologia para trocadores aletados que apresentam mudança de fase já que esta não é vista com facilidade na literatura. Faz-se uso do método NUT e- , que é adaptado de forma a ser função somente dos dados psicrométricos do ar. Para a efetividade média externa e o coeficiente de convecção externo é utilizada a metodologia desenvolvida por Schmidt em 1949 Como resultados, observou-se que o coeficiente de performance fica na faixa dos equipamentos comercias (2,6 na média anual) e o custo operacional é competitivo com o uso do gás liquefeito de petróleo, em aquecedores de passagem. A efetividade do trocador e o coeficiente de convecção externo apresentam um valor baixo, atribuído a grande área de troca de calor externa. O coeficiente de contato, apresenta um valor alto se comparado ao coeficiente de convecção externo. Quanto ao fluido refrigerante, este apresenta condições normais nas saídas dos evaporadores e título baixo na entrada de um dos evaporadores. Também é observado que um dos evaporadores apresenta baixo uso efetivo, sendo o problema atribuído a baixa vazão de refrigerante.

Papel da MRP1/bomba GS-X na regulação do potencial redox celular, e a influência do estado redox celular na expressão e atividade da MRP1/bomba GS-X

Uma das complicações que levam o paciente terminal de câncer à morte é a imunossupressão. Por sua vez, a superprodução de prostaglandinas ciclopentenônicas (CP-PGs) no plasma desses indivíduos é um fator de risco para depressão imunológica já que as CP PGs bloqueiam inúmeras interações entre células imunológicas. Estudos de nosso grupo revelaram que células tumorais apresentam alta atividade da ATPase bomba GS X/MRP que exporta conjugados sulfidrila, inclusive CP PG na forma de S-conjugados de glutationa. A glutationa é uma das, ou a mais importante substância para manutenção do estado redox celular. Como o acúmulo de proteínas de choque térmico (HSP) induzidas pelas CP PGs em células imunológicas é indicativo do grau de estresse ao qual cada célula está sendo submetida, neste trabalho, buscamos determinar qual a influência da MRP1/bomba GS-X na presença de estresse celular causado por desbalanço redox e os parâmetros de estresse celular necessários para influenciar a expressão e/ou a atividade da MRP1/bomba GS-X. Nossos resultados sugerem que linfócitos respondem bem a transfecção por eletroporação com o gene da MRP1/bomba GS-X e que a presença desta proteína possa conferir resistência ao tratamento com substâncias eletrofílicas de maneira a ajustar o estado redox celular mais rapidamente, o que impede o efeito citotóxico destas substâncias.

A expressão e a atividade da bomba MRP1/GS-X e de proteínas de choque térmico (HSP70) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos treinados : possível mecanismo de citoproteção induzido pelo exercício contra os efeitos do estresse oxidativo

A relação entre as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG), dita o estado redox celular que, por sua vez, modula a atividade de muitos genes e proteínas sensíveis às alterações de potencial redox. As proteínas de choque térmico (HSP) são fundamentais na defesa contra o estresse oxidativo e em processos de reparo celular. Já a bomba GS-X codificada pelo gene MRP1 pode regular o estado redox celular exportando dissulfeto de glutationa (GSSG), prevenindo o estresse oxidativo. Nosso objetivo foi verificar a expressão de HSP70, da bomba MRP1 e sua atividade, bem como o metabolismo da glutationa (GSH) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos submetidos ao exercício agudo e ao treinamento físico de natação. Ratos machos Wistar, separados em controle e exercício (n=6; treinamento de uma semana, com carga de 5% do peso corporal na cauda, temperatura da água ± 30°C). Após o exercício os ratos foram sacrificados e o músculo cardíaco e gastrocnêmio retirados. Para análise do estado redox, foram utilizadas técnicas bioquímicas de análise do conteúdo intracelular de GSH e GSSG; para análise da expressão de HSP70 e MRP1 foram utilizadas técnicas de SDS-PAGE e Western blotting. A atividade da bomba MRP1 foi medida por técnicas espectrofotométricas em membranas isoladas dos músculos em estudo. Os resultados foram expressos como média  desvio padrão da média. Foi utilizado o teste de análise de variância complementado com o teste de comparações múltiplas de Student-Newmann-Keus, para p < 0,05. Na análise do estado redox celular ([GSSG]/[GSH]), o miocárdio não apresentou mudanças significativas, enquanto que o gastrocnêmio do grupo exercício demonstrou aumento nesta modalidade indicando estresse (controle: 0,424± 0,056 e exercício: 3,775 ± 0,466). Com relação à expressão de HSP70 (unidades arbitrárias), o miocárdio não apresentou diferença, enquanto o gastrocnêmio do grupo exercício obteve um aumento significativo (controle 0,602± 0,047 e exercício 0,807 ± 0,224). Na expressão da MRP1, o coração apresentou diferença significativa (controle: 0,360± 0,028 e exercício: 0,800 ± 0,094), enquanto o gastrocnêmio não. A atividade da bomba MRP1 foi 21,4% maior no coração, e essa atividade foi diminuída pelo treinamento em 27,76% em relação ao controle. Os dados obtidos indicam que o miocárdio parece estar mais protegido do que o gastrocnêmio contra o estresse oxidativo induzido pelo exercício por apresentar maior expressão e atividade da bomba MRP1, uma vez que esta previne o acúmulo de GSSG intracelular bombeando o mesmo para o exterior da célula.

Simulação do escoamento monofásico em um estágio de uma bomba centrífuga utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional

Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS® CFX®, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems

Análise de confiabilidade de uma bomba centrífuga: aplicação na injeção de água para recuperação de petróleo

The oil industry`s need to produce with maximum efficiency, not to mention the safety and the environment aspects, encourages the optimization of processes. It makes them look for a level of excellence in acquisition of equipment, ensuring the quality without prejudice security of facilities and peoples. Knowing the reliability of equipment and that this stands for a system is fundamental to the production strategy to seeks the maximum return on investment. The reliability analysis techniques have been increasingly applied in the industry as strategy for predicting failures likelihood ensuring the integrity of processes. Some reliability theories underlie the decisions to use stochastic calculations to estimate equipment failure. This dissertation proposes two techniques associating qualitative (through expertise opinion) and quantitative data (European North Sea oil companies fault database, Ored) applied on centrifugal pump to water injection system for secondary oil recovery on two scenarios. The data were processed in reliability commercial software. As a result of hybridization, it was possible to determine the pump life cycle and what impact on production if it fails. The technique guides the best maintenance policy - important tool for strategic decisions on asset management.