PROJETO DE UM SISTEMA GERADOR DE FRIO
ISRAEL, Daymon1
ZANELLA JUNIOR, Eliseu2
RESUMO
Este trabalho refere-se ao projeto e patenteamento da bancada de refrigeração que se encontra no laboratório de máquinas térmicas da Faculdade
Assis Gurgacz (FAG). Na primeira parte do trabalho será feito um levantamento dos materiais utilizados na fabricação da mesma e uma descrição dos
equipamentos utilizados para gerar o frio.
Os principais objetivos deste trabalho são, o projeto e o patenteamento do sistema gerador de frio, possibilitando que, assim ele seja adquirido por
outras universidades, que se constitua como instrumento útil de estudo, agregando conhecimento à formação de outros estudantes.
Sendo a bancada de refrigeração feita para uso didático, os acadêmicos que a usarem, poderão ter uma noção mais ampla sobre o que é um sistema de
refrigeração industrial, aperfeiçoando seus conhecimentos, capacitando-se para o mercado de trabalho, que exige profissionais bem preparados.
PALAVRAS-CHAVE: Sistema de Refrigeração, Máquinas Térmicas, Frio
DESIGN OF A COLD SYSTEM GENERATOR
ABSTRACT
This work refers to the design and patenting of bench cooling which is in the laboratory of thermal machines at Faculdade Assis Gurgacz (FAG). In
the first part of the work, a survey of the materials used in manufacturing the bench cooling, and a description of the equipment used to generate the
cold will be carried out .The main objectives of this work are the design and patenting of the cooling system enabling, thus, its acquisition by other
universities; and that this system is a useful instrument of study, adding knowledge to the formation of other students. Since the bench cooling is
designed for educational use, the scholars that use it may have a broader notion about an industrial refrigeration system, perfecting their knowledge
and having a better training for the labor market, which requires well-trained professionals.
KEYWORDS: Cooling System, Thermal Machines, Cold.
INTRODUÇÃO
Realizar o referenciamento dos equipamentos utilizados na fabricação da bancada de refrigeração.
Fazer o comparativo entre as bancadas de refrigeração existentes no mercado com a da Faculdade Assis Gurgacz
em relação ao tamanho e preço.
Dimensionar o sistema frigorífico, consultando as tabelas termodinâmicas, sendo o fluido de trabalho o R-410a,
a partir destes dados coletados, calcular a eficiência do sistema.
DESENVOLVIMENTO
Segundo Stoecker e Jabardo (2002), dentre os possíveis ciclos frigoríficos, o de Carnot, se destaca por se tratar
de um ciclo ideal (reversível), que opera entre dois níveis de temperatura , portanto é o que apresenta a maior
eficiência.Os componentes de um ciclo de Carnot são representados em seqüência.
Da mesma forma que Stoecker e Jabardo (2002), Cengel (2001) acrescenta que não é possível obter este ciclo na
prática, devido sobre tudo às irreversibilidades, que estão relacionadas quer com o atrito no fluido que provoca a perda
de carga, quer com a transferência de calor para as vizinhanças através dos permutadores de calor.
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Acadêmico do curso Bacharelado em Engenharia Mecânica (10º período), Faculdade Assis Gurgacz – FAG [email protected]
[email protected]
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Figura 01: Ciclo de Carnot, Fonte: Refrigeração industrial Stoecker e Jabardo, 2002
Condensador resfriado à ar.
Estas unidades podem estar localizadas fora do espaço refrigerado. Tal localização torna possível dissipar o ar
aquecido do espaço refrigerado. O condensador possui um ventilador de lâminas grandes que impele o ar através das
aletas do condensador. As aletas são fixadas às serpentinas de tubos de cobre ou alumínio. Os tubos abrigam o líquido e
os vapores gasosos. Quando o ar soprado entra em contato com as aletas, ele resfria. O calor de gás comprimido na
tubulação é desta maneira, transferido para a aleta mais fria. (Rex Miller- Mark R. Miller, ET al.,2006)
Compressor Hermético
Rex Miller- Mark R. Miller (2006) afirmam que um compressor hermético, é um conjunto compressor e motor
diretamente conectados encerrados no interior de um alojamento de aço. Ele é projetado para bombear fluído
refrigerante à baixa pressão e até a uma pressão mais elevada.
Evaporador de Serpentina de Tubos Aletados
Rex Miller- Mark R. Miller (2006), descrevem o equipamento: A serpentina de tubos aletados é colocada na
corrente de ar do aparelho. O refrigerante se vaporiza no seu interior. O refrigerante nos tubos e o ar escoando em volta
das aletas fixadas nos tubos retiram calor do ar. Isto é comumente conhecido como um sistema de resfriamento de
expansão direta.
Válvula de Expansão
Segundo Stoecker e Jabardo (2002), a válvula de expansão tem a função de controlar a vazão de fluídos
refrigerantes nos evaporadores de sistema com recirculação de líquido, realizando assim o balanceamento do sistema,
no sentido em que é acionada para impor uma maior perda de carga em evaporador com menores restrições ao
escoamento.
Tubo Capilar
O tubo capilar é uma linha de líquido de pequeno diâmetro que conecta o condensador ao evaporador. A sua
resistência ou perda de carga devido ao comprimento do tubo e o seu diâmetro pequeno dosam o escoamento do
refrigerante para o interior do evaporador. ( Rex Miller- Mark R. MillerET al., 2006)
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Trocador de Calor
Trocadores de calor são dispositivos que facilitam a troca de calor entre dois fluídos que se encontram em
diferentes temperaturas evitando misturar-se um com o outro. São utilizados em uma ampla gama de aplicações dos
sistemas de aquecimento e ar-condicionado domésticos, aos processos químicos e produção de potência em grandes
usinas. Eles diferem de câmaras de mistura, na medida em que não permitem a mistura dos dois fluídos envolvidos.
(YUNUS A. CENGELET al., 2001)
BANCADAS DE REFRIGERAÇÃO DISPONÍVEIS NO MERCADO
As bancadas de refrigeração pesquisadas apresentam uma grande similaridade em relação ao tamanho, variando
o preço conforme a potência dos equipamentos utilizados. Nenhuma delas apresenta anexada ao sistema gerador de frio,
uma cuba para realização de estudos térmicos
Figura 02: Unidades Condensadoras Flex Cold Com Cuba Para Estudos Térmicos
Fonte: Laboratório de Máquinas Térmicas – FAG
DIMENSIONAMENTO DA BANCADA DE REFRIGERAÇÃO
Figura 03: Gráfico Termodinâmico PxH
Dividindo o sistema em quatro pontos, tendo o compressor hermético como o ponto dois, na entrada do
compressor o fluído apresenta uma pressão de baixa de 480,4 Kpa e uma temperatura de -15 ºC, com a compressão do
fluído, ele adquire pressão e temperatura passando de 480,4 Kpa para 2420,7 Kpa e a temperatura de -15 ºC para 40 ºC
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apresentando agora uma pressão de alta, no ponto três o vapor superaquecido vindo do compressor é arrefecido e
condensado pelo condensador, a uma pressão e temperatura constantes, no ponto quatro o fluído passa pela válvula de
expansão, onde sua pressão decai abruptamente, considerando o evaporador como ponto um, a mistura de liquidovapor fria que está passando pelo evaporador está a uma pressão de baixa de 480,4 kpa e temperatura de -15 ºC. Por fim
o vapor refrigerante resultante volta então ao compressor para completar o ciclo termodinâmico.
Eficiência do Sistema (COP)
COP =
COP = 3,321729375
CONCLUSÃO
O presente trabalho somente irá ser terminado quando o sistema de geração de frio for patenteado, porem o
equipamento já esta montado e funcionado, juntamente com sua eficiência determinada através dos cálculos.
REFERÊNCIAS
ÇENGEL, Y. A; Transferência de calor e massa. Uma abordagem prática. Terceira edição. (2001).
STOECKER, W.F e JABARDO, J.M; Refrigeração industrial. 2ª edição. (2002).
REX MILLER e MARK R. MILLER; Ar condicionado e refrigeração. 2ª edição. (2006).
VAN WYLEN; Fundamentos da termodinâmica. 6° edição. (2012)
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