Energy performance evaluation and operation of a cold storage chamber with thermo-accumulated secondary fluid

Orientadores: Vivaldo Silveira Junior, Flavio Vasconcelos da SilvaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A utilização racional da energia é, atualmente, uma preocupação mundial. As questões ambientais referentes à degradação da camada de ozônio e ao aquecimento global caminham concomitante ao bom uso energético. A refrigeração destaca-se como sendo grande consumidora de energia elétrica, devido principalmente aos compressores. Focar um estudo no funcionamento desses componentes mostra-se coerente e vantajoso economicamente. Durante o horário de ponta, que corresponde a três horas do dia (das 18:00 as 21:00), há a possibilidade dos sistemas de refrigeração serem desligados, utilizando a energia a baixa temperatura que foi termoacumulada durante o período fora de ponta, com a diferença entre capacidade nominal e a necessária nas outras 21 horas do dia, podendo resultar em investimento fixo e custo variável menores, justificando o objetivo principal deste estudo. Apesar do coeficiente de performance (COP) de um sistema com fluido primário ser maior, a economia que ocorre em um sistema termoacumulado está no deslocamento da carga para horários em que a tarifa elétrica é menor. Estudando-se uma curva típica de carga térmica para uma câmara de estocagem pode-se verificar a aplicabilidade e economia de energia vinculada à utilização de um sistema com fluido secundário e termoacumulação. Para isso, foi realizado um estudo na carga térmica de uma câmara de estocagem de produtos resfriados com unidade frigorífica monobloco e localização interna a um prédio, avaliando-se diversas perturbações na mesma. Também foi construída uma instalação de fluido secundário (solução de propileno glicol) de um sistema de refrigeração (chiller) à câmara, adequandose trocadores de calor, tanques, isolamento térmico e instrumentação necessária. A estratégia de termoacumulação privilegiou o calor sensível, isto é, sem mudança de fase. Os ensaios realizados com o sistema construído e a estratégia de calor sensível mostraram que são eficientes para manter a temperatura da câmara abaixo de 5 ºC durante três horas no horário de ponta, racionalizando as curvas de demanda elétrica e térmicaAbstract: El uso racional de la energía es, en la actualidad, una preocupación mundial. Las cuestiones ambientales relativas a la degradación de la capa de ozono y el calentamiento global van conjuntamente al buen uso energético. La refrigeración se destaca como grande consumidora de energía eléctrica, debido principalmente al uso de los compresores. Hacer un estudio sobre el funcionamiento de estos componentes es coherente y económicamente ventajoso. Durante las horas punta, lo que corresponde a tres horas al día (de las 18:00 hasta las 21:00), existe la posibilidad de que no sea necesario el uso de los sistemas de refrigeración, utilizando la energía que se termoacumuló durante las horas fuera de punta, pudiendo resultar en la inversión fija y el costo variable inferiores, justificando el objetivo principal de este estudio. A pesar de que el coeficiente de performance (COP) de un sistema refrigerante primario sea superior, la economía que se produce en un sistema termoacumulado está en el desplazamiento de la carga durante horas en que la tarifa eléctrica es más baja. Estudiándose una típica curva de carga de calor para una cámara fría, se puede verificar la aplicabilidad y el ahorro de energía vinculado a la utilización de un sistema de fluido secundario y termoacumulación. Para ello, se realizó un estudio en la carga de calor de una cámara de almacenamiento en frío de productos alimenticios localizada interiormente a un edificio. También se construyó una instalación secundaria a la cámara del líquido utilizado (solución de propilenglicol) por el sistema de refrigeración (chiller), adecuándose intercambiadores de calor, tanques, aislamiento e instrumentación necesaria. La estrategia se concentró en la termoacumulación sensible, es decir, sin cambio de fase. Los ensayos realizados con el prototipo construido junto con la estrategia de calor sensible demostraron que son eficaces para mantener la temperatura de la cámara por debajo de 5 grados centígrados durante tres horas en el horario de punta, racionalizando las curvas de demanda eléctrica y térmicaMestradoMestre em Engenharia de Alimento