Análise energética de um sistema de refrigeração compacto: desenvolvimento de uma metodologia experimental didática, avaliação e primeiros resultados.
Resumo
Um sistema de refrigeração simples é algo projetado para remover o calor de
um espaço ou produto, geralmente usando um ciclo de compressão de vapor. Tendo
em vista, as temperaturas elevadas do clima na região metropolitana do Recife, é
notável a procura por ambientes climatizados, porém, existe um alto custo que é pago
para a realização dessa atividade, que se origina das tarifas de energia elétrica. O
presente trabalho aborda a realização de um estudo de caso utilizando uma bancada
de refrigeração do tipo cascata, afim de desenvolver uma metodologia experimental
através da análise dos resultados visando a melhor eficiência energética,
considerando diferentes condições de operação. Para essa finalidade, foi utilizado um
protótipo de refrigeração de ciclo simples por compressão de vapor com uma solução
de etilenoglicol a 50% como fluido secundário, sendo o protótipo um sistema
refrigerante destinado a estudos que utiliza como fluido refrigerante o R404A com
capacidade nominal de aproximadamente 1 kW. A carga térmica aplicada ao sistema
é simulada por meio de uma resistência elétrica submersa em um tanque de
aquecimento contendo uma solução de etilenoglicol, que é interligada ao evaporador
do protótipo. A unidade condensadora utiliza um compressor hermético acoplado a
um trocador de calor do tipo colmeia, operando com convecção forçada. Logo, foi
desenvolvida uma metodologia experimental para avaliar o desempenho do sistema
de refrigeração considerando diferentes condições de operação da válvula de
expansão e níveis de superaquecimento. A abertura da válvula foi ajustada para 60%,
80% e 100%, e os valores de superaquecimento foram definidos em 5°C e 8°C. Para
garantir a confiabilidade dos resultados, cada configuração foi testada três vezes,
totalizando uma série de dezoito medições que permitiram observar o comportamento
do sistema. Obtendo uma metodologia didática, padronizada, e com uma melhor
precisão na coleta de dados, validada com aplicação prática dos alunos do curso
técnico. A análise experimental permitiu identificar duas condições de operação com
melhor desempenho para a bancada: superaquecimento de 5 °C com abertura de
válvula em 60%, e superaquecimento de 8 °C com abertura em 100%. Validando a
metodologia aplicada e demonstrando o sucesso do estudo ao explorar diferentes
condições operacionais.
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