Controlo da sobrepressão num sistema de refrigeração com r744 transcrítico

• Autor(a) principal: Oliveira, Vasco Miguel Peixoto
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/18384
• topic: Dióxido de carbono; Central transcrítica; Refrigeração; Fluidos frigorigéneos naturais; Carbon Dioxide; Transcritical System; Refrigeration; Refrigerants

Desde os primórdios da refrigeração que os fluidos frigorigéneos naturais são utlizados como veículo de transferência de calor. O R744, mais conhecido por dióxido de carbono, tem assumido uma posição cada vez mais relevante na indústria de refrigeração, especialmente na Europa, onde existe um legislação e restrições exigentes relativas à utilização de fluidos com um impacto ambiental elevado. Um dos problemas da sua utilização prende-se pelo seu elevado coeficiente de expansão térmica. Em situações de paragem, esta absorção de calor resulta num aumento rápido e substancial da pressão do sistema. Esta sobrepressão pode espoletar o disparo de válvulas de segurança do sistema e a consequente perda de carga de fluido frigorigéneo. De forma a saber de que forma se poderia mitigar este problema, realizou-se um estudo sobre a distribuição da carga do R744 no conjunto da central transcrítica e da instalação da refrigeração que serviu de caso de estudo. Conclui-se que é na zona de pressão intermédia que a carga se concentra desproporcionalmente às restantes zonas. Desta forma, realizou-se um estudo de viabilidade técnica e económica da adaptação desta zona a uma pressão máxima admissível de 60 bar, solução padrão, para 80 bar. Verificou-se que a temperatura do CO2 no momento do disparo das válvulas de segurança é superior para uma pressão máxima admissível de 80 bar do que para uma de 60 bar, o que, dependendo do nível de líquido no depósito, poderá retardar a descarga do sistema o suficiente para completar uma determinada tarefa, seja esta de manutenção ou de outra tipologia. Na perspetiva comercial, constatou-se a sua viabilidade comercial, devido a esta resultar num sobrecusto de cerca de 1400 €, um valor diminuto, que se dilui muito facilmente no orçamento de uma instalação de refrigeração. Esta última solução, não sendo o suficiente para evitar a inevitável descarga do sistema, deve ser conjugada com outros sistemas de proteção. Analisou-se a instalação de uma unidade de emergência a R290 e R134a, tendo-se concluído, através do cálculo do TEWI e das eficiências energéticas das respetivas unidades, que o R90 é aquele com melhor desempenho nestas duas vertentes. Quanto à análise económica, a solução a R290 é comercialmente viável, sendo aquela de menor custo. Por fim, estudou-se a evolução da temperatura e pressão ao longo do tempo na zona de pressão intermédia para diferentes cenários: diferentes níveis de isolamento térmico, com e sem unidade condensadora ativada e diferentes níveis de líquido no depósito. Conclui-se que o aumento do isolamento e a conjugação desta solução com a implementação de uma unidade condensadora de 800 W poderá evitar a descarga do sistema e, assim, anular o problema da sobrepressão. Mesmo que não haja esta conjugação, comprovou-se que estas soluções na sua individualidade poderão atrasar o espoletar das válvulas de segurança, permitindo a realização de tarefas de manutenção de rotina ou de intervenções de emergência em segurança e rápido o suficiente de forma a não haver descarga da central transcrítica.