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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Análise experimental da eficiência energética de um sistema de refrigeração automatizado utilizando R22 e propileno como fluido refrigerante
Other Titles: Experimental analysis of the energy efficiency of an automated refrigeration system using R22 and propylene as refrigerant
metadata.dc.creator: Antunes, Arthur Heleno Pontes
metadata.dc.contributor.advisor1: Bandarra Filho, Enio Pedone
metadata.dc.contributor.referee1: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
metadata.dc.contributor.referee2: Schneider, Paulo Smith
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho contribuiu com o conhecimento acerca da necessidade de substituir os fluidos halogenados por refrigerantes naturais e assim, reduzir os danos causados ao meioambiente. Primeiramente, tornou-se necessário conhecer os limites de operação de uma bancada experimental, a qual representou um sistema de condicionamento de ar com capacidade frigorífica máxima de 15 kW, operando em condições normais durante o verão. Paralela e conjuntamente ao objetivo principal, estratégias de instrumentação e controle foram adotadas, o que possibilitou estender o foco desta pesquisa sobre outro tema, economia de energia elétrica em sistemas de refrigeração. A bancada experimental foi submetida a três configurações distintas para a realização dos testes. A primeira delas retratou um sistema de refrigeração convencional, composto basicamente por um compressor alternativo operando a freqüência nominal, dois trocadores de calor de tubos concêntricos, uma válvula de expansão termostática (VET) e o fluido R22 como refrigerante. Para o segundo caso, a velocidade do compressor foi comandada por um variador de freqüência e uma válvula de expansão eletrônica substituiu a VET, os outros parâmetros foram mantidos. A terceira configuração do sistema foi exatamente igual à segunda, porém utilizou-se R1270 (propileno) com fluido de trabalho. Os resultados mostraram que a operação do sistema em freqüências inferiores a 60 Hz e a aplicação de um controlador PID no mecanismo de expansão permitiu o melhoramento no COP dos sistemas automatizados em comparação ao COP do sistema convencional, que utilizou um controlador liga-desliga. Consequentemente, a automatização do sistema convencional proporcionou uma redução de 35% no consumo médio mensal de energia elétrica. A substituição do R22 pelo R1270 (refrigerante com GWP inferior) elevou ainda mais os valores do COP e reduziu os danos ambientais, calculados com base no impacto total de aquecimento equivalente (TEWI). Comprovou-se que para esta aplicação específica, a automatização e a substituição do fluido tradicional por um hidrocarboneto reduzem em 77% os danos ao meio-ambiente.
Abstract: This work contributed to the knowledge about the necessity to replace halogenated fluids by natural refrigerants reducing the damage to the environment. Primarily, it became necessary to know the operation limits of an experimental facility that could be an air conditioning system with maximum refrigerating capacity of 15 kW, operating during summer. At the same time and collectively as the first objective, instrumentation and control strategies were adopted, allowing extending the focus of this research on another topic, energy savings of air conditioning systems. The experimental facility has been submitted at three different configurations: the first one depicted a conventional air conditioning system that, basically, consists of a reciprocating compressor working at nominal frequency, two concentric tubes heat exchanger, a thermostatic expansion valve (TEV) and R22 as refrigerant fluid; in the second case, the compressor speed was controlled by an inverter frequency drive and an electronic expansion valve replaced the TEV; and finally it was proposed a third system configuration, exactly to the second one, in which was used R1270 (propylene) as the working fluid. The results showed that the system operating at frequencies below 60 Hz and the implementation of a PID controller in the mechanism of expansion enabled the improvement in the COP of the automated systems compared to the COP of the conventional system, which used an on-off controller. Consequently, the automation of the conventional system reduced by 35% the average monthly consumption of electricity. The replacement of R22 by R1270 (refrigerant with a smaller GWP) increased even more the values of the COP and reduced the environmental damage, calculated by the total equivalent warming impact (TEWI). It showed that the automation and the replacement of a traditional fluid by a hydrocarbon decrease in 77% the damage to the environment for this specific application.
Keywords: Sistemas de refrigeração
Hidrocarboneto
Controle
R22
R1270
COP
Refrigeration systems
Hydrocarbon
Control
Fluidos refrigerantes
Refrigeração
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: ANTUNES, Arthur Heleno Pontes. Experimental analysis of the energy efficiency of an automated refrigeration system using R22 and propylene as refrigerant. 2011. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14879
Issue Date: 18-Mar-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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