Análise comparativa e modelo de simulação de um climatizador veicular com condensadores a R1234yf/água e R134a/ar

• Autor(a) principal: Renato Arruda de Oliveira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/54877
• topic: Ar condicionado veicular; R1234yf; R134a; Condesador a ar; Condensador a água.; Engenharia mecânica; Condensação; Ar condicionado; Bombas de calor; Refrigeração

Em razão de recorrentes crises no setor de energia e do aquecimento global do planeta, fabricantes de carros e pesquisadores têm acelerado a busca por sistemas de ar condicionado veicular (ACV) mais eficientes e menos agressivos ao meio ambiente. Além disso, devido aos impactos da Covid-19 no mundo, sistemas de ACV deverão operar com maiores taxas de renovação do ar nos habitáculos de carros, ônibus, metrôs e outros modos rodoviários e ferroviários de trans porte coletivo. A quase totalidade dos sistemas de ACV opera com o refrigerante R134a, de alto GWP (Global Warming Potencial), e com condensadores a ar. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é estudar comparativamente a operação de um sistema de ACV convencional com a de um sistema alternativo utilizando o ecofluido R1234yf com condesador a água. Para estabelecer a correspondente análise comparativa, modelos matemáticos foram desenvolvidos para os dois sistemas. Uma metodologia proveniente da literatura também foi usada para estimar a carga térmica na cabine de um carro com vistas a subsidiar os modelos matemáticos dos dois sistemas de ACV. Os resultados do estudo comparativo revelaram que o (Coeficiente de Performance) do ACV a R1234yf/água foi 9,4% maior do que o do ACV a R134a/ar. A temperatura do R1234yf na descarga do compressor do sistema foi 17,5C abaixo da temperatura relativa ao R134a, implicando, portanto, em uma vida útil mais longa para esse equipamento. Por outro lado, a temperatura da água na saída do condensador foi de 39C, um valor bem acima da temperatura média de 31,8C na saída do ar no condesador convencional. Duas soluções foram propostas para promover o arrefecimento da água com vistas ao retorno de água fria no condesador. A proposta mais plausível foi usar o próprio condensador ar para promover a redução da temperatura da água quente de saída do condesador a R1234yf/água. Devido ao maior peso do novo condensador e à incorporação de uma bomba d’água e do trocador de calor para promover o resfriamento deste líquido, observou-se um aumento de massa de 961 g. No entanto, este valor é insignificante em comparação à massa total do carro, passageiros e bagagens, de modo que não esse pequeno ganho de peso do sistema de ACV não acarreta maiores prejuízos à relação peso/potência do carro.