Implementação de um sistema do tipo temperatura de condensação flutuante para redução do consumo de energia elétrica em uma planta frigorífica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Carrir, Fábio Luiz da Costa
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Consumo de energia elétrica; Modelo matemático; Temperatura de condensação flutuante; Variadores de velocidade; Electric power consumption; Mathematical model; Floating condensing temperature; Speed ​​variators
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/8763

A crescente demanda por energia, o alto custo para sua geração e o compromisso com asustentabilidade nos fazem refletir sobre a necessidade de buscar técnicas e processos que visem à redução e promovam o consumo consciente desse insumo. Ambientes frigoríficos, por sua vez, demandam grandes potências de energia elétrica, sendo os processos de compressão e condensação do fluido refrigerante, os que exigem maior consumo. O controle de temperatura de condensação flutuante é uma estratégia que visa a minimização do consumo de energia elétrica do sistema de refrigeração. Esse trabalho tem por objetivo, o desenvolvimento de um modelo matemático, onde as grandezas físicas presentes no processo termodinâmico possam ser analisadas e ações que determinam o ponto de ajuste ótimo da temperatura de condensação e a velocidade de rotação do ventilador do condensador evaporativo possam ser aplicadas. Uma bancada experimental, com uso de R22, foi desenvolvida para os ensaios e validação do modelo em laboratório. Após a validação, o modelo matemático foi incorporado a um controlador lógico programável, o que possibilitou estender o estudo a uma unidade industrial de refrigeração por amônia, na cidade de Rio Grande/RS. Durante 16 meses, a unidade frigorífica serviu como base de estudos e aperfeiçoamento da pesquisa. Nesse período, novos dados foram avaliados e puderam contribuir para a validação da eficiência do modelo matemático desenvolvido. Para o estudo, desenvolveu-se modelos numéricos do compressor e do condensador evaporativo da unidade. Esses modelos foram elaborados sobre análise de regressão linear múltipla, através de funções polinomial e posteriormente puderam ser otimizados através de métodos de minimização. As soluções numéricas foram desenvolvidas no software Engenireering Equation Solver (EES). Verificou-se que o consumo de energia elétrica do sistema pode ser minimizado equilibrando os consumos do compressor e condensador através da relação existente entre temperatura de condensação e frequência de operação do ventilador do condensador. A operação do modelo sobre a bancada experimental permitiu reduzir o consumo de energia elétrica em 43%, enquanto observou-se 6,6% de redução do consumo na unidade industrial. Esses percentuais podem variar de acordo com as condições impostas ao sistema, como mudanças na carga térmica, variações nos valores de Temperatura de Bulbo Úmido (TBU), entre outros. Ao considerar o aprimoramento do estudo, propôs-se um novo modelo, no qual os valores de TBU são responsáveis pelas definições de mudança de operação do sistema de refrigeração.