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Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Um estudo experimental sobre a viabilidade técnica da utilização de inversores de frequência monofásicos em resfriadores de leite de pequeno porte visando o aumento da eficiência energética
Título(s) alternativo(s): An experimental study of technical viability of the use of monophasic frequency inverters in small dairy milk coolers aiming at increasing energy efficiency
Autor(es): Parreira, Edsonei Pereira
Primeiro orientador: Duarte, Marcus Antônio Viana
Primeiro coorientador: Mulina, Bruno Henrique Oliveira
Primeiro membro da banca: Mariano, Felipe Pamplona
Segundo membro da banca: Nunez, Israel Jorge Cardenas
Terceiro membro da banca: Borges, Valério Luiz
Quinto membro da banca: Guimarães, Gilmar
Resumo: No Brasil estima-se que existam cerca de 1,3 milhões de produtores de leite, sendo estimado que cerca de 86 % destes produtores são considerados de muito pequeno à médio produtor. Esses produtores enfrentam diferentes problemas, sendo alguns deles relacionados aos tanques de resfriamento de leite como, por exemplo, a pouca ou nenhuma flexibilidade no controle da temperatura conforme o volume de leite armazenado ou sistemas eletrônicos para controle da temperatura de baixa qualidade, resultando em um consumo de energia elevado e redução na qualidade do leite armazenado. Por esses motivos o presente trabalho tem como objetivo o estudo sobre a viabilidade econômica da instalação de inversores de frequência em tanques de resfriamento de leite utilizados por pequenos produtores de leite, com o intuito de melhorar o consumo de energia elétrica. Como inovação, este trabalho se dedica na melhoria de equipamentos disponíveis no mercado, permitindo aos produtores que já possuem estes equipamentos reduzirem o gasto com energia com poucas alterações nos equipamentos existentes. Para isso foram realizados diversos ensaios utilizando um tanque de resfriamento com dois volumes de líquido dentro do tanque (0,1 m³ e 0,3 m³), sendo que a capacidade limite do reservatório é de 0,35 m³. Foram realizados testes aplicando três tipos de controle de temperatura, sendo dois do tipo ON-OFF e outro utilizando um controlador do tipo PID (Proporcional-Integrativo-Derivativo). Testes de desempenho comprovaram que o sistema tem uma maior eficiência térmica e energética operando em baixas frequências comparativamente com a padrão do fabricante ON-OFF de 60Hz. A conclusão principal foi de que, quanto menor for a frequência de operação, menor o volume de líquido no reservatório e, maior a histerese térmica, maior será a eficiência energética do sistema.
Abstract: In Brazil is estimated that there are about 1.3 million dairy farmers, with an estimated 86 % of these producers being considered as small and medium producer. These producers face various problems, some of which are related to milk cooling tanks, such as little or no flexibility in temperature control of the stored milk or low-quality control devices, resulting in a high energy consumption and/or reduced quality of stored milk. For these reasons, the aim of this thesis is the study of economic viability of the use of frequency inverters in milk cooling tanks used by small milk producers in order to improve the consumption of electric energy. As innovation, this work is dedicated to introducing a compressors speed control on equipment available in the market, allowing the producers to reduce the energy expenditure with few changes in existing equipment. For this, several experiments were performed using a cooling tank, with a limit capacity of 0.35 m³, with two volumes of liquid (0.1 m³ and 0.3 m³). Tests were carried out by applying three types of temperature control, two of them being ON-OFF and the other using a PID (Proportional-Integrative-Derivative) controller. Performance tests show that the proposed control resulted in an increase of thermal and energy efficiency when operating at low frequencies compared to the manufacturer's 60Hz ON-OFF standard. The main conclusion was that the lower the operating frequency, the lower the volume of liquid in the reservoir, and the smaller the thermal hysteresis, the greater the energy efficiency of the system.
Palavras-chave: Resfriamento de leite
Eficiência energética
Inversor de frequência monofásico
Controle de temperatura PID
Engenharia mecânica
Leite resfriamento
Controle de temperatura
Milk cooling
Energy efficiency
Monophasic frequency Inverter
PID temperature control
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Referência: PARREIRA, Edsonei Pereira. Um estudo experimental sobre a viabilidade técnica da utilização de inversores de frequência monofásicos em resfriadores de leite de pequeno porte visando o aumento da eficiência energética. 2019. 91 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.929
Identificador do documento: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.929
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26241
Data de defesa: 31-Mai-2019
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