eficincia energtica em sistemas de refrigerao ... perda devido ao tipo inadequado de iluminao (pil)...

Download Eficincia Energtica em Sistemas de Refrigerao ... Perda devido ao tipo inadequado de iluminao (Pil) 247 ... FS Horrio fora de ponta em perodo seco FU Horrio fora de ponta em perodo

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  • EFICINCIA ENERGTICA EM SISTEMASDE REFRIGERAO INDUSTRIAL E COMERCIAL

  • ELETROBRS Centrais Eltricas BrasileirasPraia do Flamengo, 66 - Bloco A - 14 andar - FlamengoCEP 22210-030 - Rio de Janeiro - RJTel.: (21) 2514-5151 - Fax: (21) 2507-2474

    PROCEL Programa Nacional de Conservao de Energia EltricaAv. Rio Branco, 53 - 20 andar - CentroCEP 20090-004 - Rio de Janeiro - RJTel.: (21) 2514-5197 - Fax: (21) 2514-5155

    F I C H A C A T A L O G R F I C A

    CENTRAIS ELTRICAS BRASILEIRAS, FUPAI/EFFICIENTIA

    Eficincia Energtica em Sistemas de Refrigerao Industrial e Comercial.

    Rio de Janeiro: Eletrobrs, 2005.

    316p. ilust. (Contm CD)

    1.Conservao de Energia Eltrica.2.Refrigerao. I.Ttulo. II. Venturini, Osvaldo Jos.

    III. Pirani, Marcelo Jos.

    CDU: 621.3.004

    621.3.004.14.004.1

    621.56

  • Trabalho elaborado no mbito do contrato realizado entre a ELETROBRS/PROCEL e o consrcioEFFICIENTIA/FUPAI

    MME - MINISTRIO DE MINAS E ENERGIAEsplanada dos Ministrios Bloco U - CEP. 70.065-900- Braslia - DF - www.mme.gov.br

    MinistraDilma Rousseff

    E L E T R O B R S / P R O C E L

    Av. Rio Branco, 53 - 20 andar - Centro - CEP 20090-004 - Rio de Janeiro - RJwww.eletrobras.com/procel - procel@eletrobras.com

    PresidenteSilas Rondeau Cavalcante Silva

    Diretor de Projetos Especiais e DesenvolvimentoTecnolgico e Industrial e Secretrio Executivo doPROCELAlosio Marcos Vasconcelos Novais

    Chefe de Departamento de Planejamento eEstudos de Conservao de Energia e CoordenadorGeral do Projeto de Disseminao de Informaesde Eficincia EnergticaRenato Pereira Mahler

    Chefe da Diviso de Suporte Tcnico deConservao de Energia e Coordenador Tcnico doProjeto de Disseminao de Informaes deEficincia EnergticaLuiz Eduardo Menandro Vasconcellos

    Chefe da Diviso de Planejamento e Conservaode EnergiaMarcos de Queiroz Lima

    Chefe de Departamento de Projetos EspeciaisGeorge Alves Soares

    Chefe da Diviso de Desenvolvimento de ProjetosSetoriais de Eficincia EnergticaFernando Pinto Dias Perrone

    Chefe da Diviso de Desenvolvimento de ProjetosEspeciaisSolange Nogueira Puente Santos

    E Q U I P E T C N I C A

    Coordenador GeralMarcos Luiz Rodrigues Cordeiro

    C O N S R C I O E F F I C I E N T I A / F U P A I

    EFFICIENTIAAv. Afonso Pena, 1964 - 7 andar - FuncionriosCEP 30130-005 - Belo Horizonte - MGwww.efficientia.com.br -efficientia@efficientia.com.br

    Diretor Presidente da EfficientiaElmar de Oliveira Santana

    Coordenador Geral do ProjetoJaime A. Burgoa/Tulio Marcus Machado Alves

    Coordenador Operacional do ProjetoRicardo Cerqueira Moura

    Coordenador do NcleoGestor dos Guias TcnicosMarco Aurlio Guimares Monteiro

    Coordenador do NcleoGestor Administrativo-FinanceiroCid dos Santos Scala

    FUPAI - Fundao de Pesquisae Assessoramento IndstriaRua Xavier Lisboa, 27 - Centro - CEP 37501-042 -Itajub - MGwww.fupai.com.br - fupai@fupai.com.br

    Presidente da FUPAIDjalma Brighenti

    Coordenador Operacional do ProjetoJamil Haddad*Luiz Augusto Horta Nogueira*

    Coordenadora do NcleoGestor Administrativo-FinanceiroHeloisa Sonja Nogueira

    E Q U I P E T C N I C A

    Apoio TcnicoAdriano Jack Machado MirandaMaria Aparecida Morangon de FigueiredoMicael Duarte Frana

    CapaEugnio Paccelli

    Autor: Osvaldo Jos Venturini* Co-autor: Marcelo Jos Pirani

    * Professores da Universidade Federal de Itajub UNIFEI

  • Apresentao

    Consideraes Iniciais

    Siglas e Abreviaturas

    1 Introduo 15

    2 Conceitos Bsicos 172.1 Definies 17

    2.1.1 Propriedades termodinmicas de uma substncia 19

    2.1.2 Equaes de estado 20

    2.1.3 Tabelas de propriedades termodinmicas dos fluidos frigorficos 21

    2.1.4 Diagramas de Mollier para fluidos refrigerantes 22

    2.1.5 Primeira lei da termodinmica 23

    2.1.6 Transferncia de calor 27

    2.2 Ciclos de refrigerao por compresso de vapor 36

    2.2.1 Ciclo terico de refrigerao por compresso de vapor 37

    2.2.2 Ciclo real de compresso de vapor 38

    2.2.3 Balano de energia para o ciclo de refrigerao

    por compresso de vapor 40

    2.2.4 Parmetros que influenciam o COP do ciclo de refrigerao 44

    2.3 Sistemas multipresso 49

    2.3.1 Separador de lquido 51

    2.3.2 Separador-resfriador de lquido 52

    2.3.3 Resfriamento entre estgios 53

    2.3.4 Ciclos de compresso de vapor multipresso 53

    2.3.5 Balano de energia para o sistema multipresso 57

    2.3.6 Alguns exemplos de sistemas frigorficos 62

    2.4 Carga trmica 67

    S U M R I O

  • 2.4.1 Condies externas de projeto 68

    2.4.2 Condies internas de projeto 68

    2.4.3 Carga trmica devido transmisso de calor 68

    2.4.4 Carga trmica devido aos produtos 71

    2.4.5 Carga trmica devido infiltrao de ar externo 73

    2.4.6 Cargas diversas 75

    2.4.7 Carga trmica devido aos motores dos ventiladores 76

    2.4.8 Capacidade frigorfica do compressor 76

    3 Sistemas de Refrigerao 783.1 Compressores componentes dos sistemas de refrigerao 78

    3.1.1 Compressores alternativos 79

    3.1.2 Compressor parafuso 90

    3.1.3 Compressor de palhetas 93

    3.1.4 Compressores centrfugos 94

    3.1.5 Compressores Scroll 97

    3.2 Condensadores 102

    3.2.1 Capacidade dos condensadores 102

    3.2.2 Caractersticas dos condensadores 106

    3.3 Evaporadores 116

    3.3.1 Capacidade dos evaporadores 116

    3.3.2 Classificao dos evaporadores quanto ao sistema

    de alimentao 118

    3.3.3 Classificao dos evaporadores quanto ao fludo a resfriar 121

    3.3.4 Dispositivos de expanso 129

    3.3.5 Torre de resfriamento 145

    3.3.6 Acessrios 160

    3.3.7 Fluidos refrigerantes 165

    3.3.8 Isolantes trmicos 186

    3.3.9 Dimensionamento de tubulao para refrigerantes 197

    3.3.10 Degelo 212

    3.4 Medies e parmetros 217

    3.4.1 Anlise dos equipamentos e componentes 218

    3.5 Operao e manuteno eficientes 227

    3.5.1 Testes de vazamentos de refrigerantes 227

  • 3.5.2 Testes de umidade no circuito 229

    3.5.3 Evacuao do sistema 229

    3.5.4 Recolhimento do refrigerante (Pump down) 232

    3.5.5 Problemas com o leo 234

    3.5.6 Dicas para correo de problemas 235

    4 Aplicaes 2414.1 Armazenamento de alimentos resfriados e congelados 241

    4.2 Processamento de alimentos 242

    4.3 Condicionamento de ar na indstria 242

    4.4 Indstria de manufatura 243

    4.5 Indstria da construo 243

    4.6 Indstria qumica e de processo 244

    5 Medidas de Eficincia Energtica 2455.1 Avaliaes quantitativas 246

    5.1.1 Perda devido ao nvel inadequado de temperatura (Pt) 246

    5.1.2 Perda devido ao tipo inadequado de iluminao (Pil) 247

    5.1.3 Perda devido a inexistncia de termostato ou pressostato (Pit) 248

    5.1.4 Perda devido a incidncia direta de raios solares

    e isolamento deficiente (Pirr) 248

    5.1.5 Perda por vedao precria das portas e cortinas (Pved) 249

    5.2 Avaliaes qualitativas 250

    5.3 Recomendaes gerais 252

    5.4 Exemplo de clculo 255

    6 Bibliografia 260

    7 Links teis 261

    Anexo A 262A - Gesto energtica 262

    Anexo B 283B - Viabilidade econmica 283

  • Em 1985, o Governo Federal criou o Programa Nacional deConservao de Energia Eltrica (PROCEL), coordenado peloMinistrio de Minas e Energia e implementado pela Eletrobrs,com o objetivo principal de contribuir para a reduo do consu-mo e da demanda de energia eltrica no pas, mediante o com-bate ao desperdcio desse valioso insumo.

    A Eletrobrs/Procel mantm estreito relacionamento comdiversas organizaes nacionais e internacionais cujos propsi-tos estejam alinhados com o citado objetivo, destacando-se oBanco Mundial (BIRD) e o Global Environment Facility (GEF), quetm se constitudo em importantes agentes financiadores deprojetos na rea da eficincia energtica.

    O GEF, que concede suporte financeiro s atividades relacio-nadas com a mitigao de impactos ambientais, como o usoracional e eficiente da energia, doou recursos Eletrobrs/Procel,por intermdio do Bird,para o desenvolvimen-to de vrios projetos, com destaque para Disseminao deInformaes em Eficincia Energtica, tema deste trabalho.Concebido e coordenado pela Eletrobrs/Procel, este projeto foirealizado pelo Consrcio Efficientia/Fupai, com o apoio doPrograma das Naes Unidas para o Desenvolvimento (PNUD).Objetiva, basicamente, divulgar informaes sobre tecnologiasde uso eficiente de energia para profissionais de setores direta-mente envolvidos, como o industrial e o comercial, bem comopara aqueles vinculados a prdios pblicos e rgos de sanea-mento, relativos a aspectos tecnolgicos e operacionais que per-mitam reduzir o desperdcio de energia eltrica. Este projetotambm engloba a elaborao de casos de sucesso e treinamen-tos especficos que retratem os conceitos do uso racional e efi-ciente da energia.

    A P R E S E N T A O

  • Em 2001, o Brasil vivenciou uma grave crise de abastecimento no setor eltrico. Duasconseqncias positivas sobressaram deste episdio: a forte participao da sociedadena busca da soluo; e a valorizao da eficincia no uso de energia. Em decorrncia desseprocesso involuntrio de aprendizagem, vem se formando uma conscincia de que a efi-cincia energtica no pode estar vinculada apenas a questes conjunturais. Deve, sim,fazer parte, de forma definitiva, da poltica energtica nacional, mediante a valorizao dasiniciativas j em andamento no Pas, o desenvolvimento de produtos e processos mais efi-cientes e a intensificao de programas que levem mudana nos hbitos de consumo.

    A energia um insumo fundamental para assegurar o desenvolvimento econmico e socialde um pas.A racionalizao de seu uso apresenta-se como alternativa de baixo custo e de curtoprazo de implantao.Em alguns casos,significativas economias podem

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