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Dissertação Júlio Boa

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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR 
Departamento de engenharia Electromecânica 
 
 
 
 
 
ANÁLISE ENERGÉTICA DE EQUIPAMENTOS DE UMA 
FÁBRICA DE LACTICÍNIOS 
 
 
Júlio Manuel Rodrigues Boa, Nº M3061 
 
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em 
Engenharia Electromecânica 
(2º ciclo de estudos) 
 
Orientador: Prof. Doutor Alexandre Borges de Miranda 
 
 
 
Covilhã, Outubro de 2012 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR 
Departamento de engenharia Electromecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE ENERGÉTICA DE EQUIPAMENTOS DE UMA 
FÁBRICA DE LACTICÍNIOS 
 
SISTEMAS DE FRIO E REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO 
 
Júlio Manuel Rodrigues Boa, Nº M3061 
 
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em 
Engenharia Electromecânica 
(2º ciclo de estudos) 
Orientador: Prof. Doutor Alexandre Borges de Miranda 
 
Covilhã, Outubro de 2012 
 
 
 
i 
 
RESUMO 
 
Este Projecto foi elaborado no âmbito da disciplina de Dissertação em 
Engenharia Electromecânica. 
 
Neste documento, pretendo descrever a interacção entre vários 
sistemas de refrigeração e a sua utilização de forma racional, numa possível 
implementação em uma indústria de produtos lácteos frescos e congelados, 
bem como identificar alternativas para melhora/rentabilizar ainda mais a 
eficiência energética e o rendimento dos sistemas de refrigeração, integrando 
para o efeito tecnologias ligadas a Refrigeração por Absorção. 
 
 
 
ii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PALAVRAS-CHAVE 
 
Eficiência Energética 
Fluidos de Refrigeração 
Sistemas de Frio 
Frio por Absorção 
Trigeração 
 
 
 
 
 
 
iii 
 
 
ABSTRACT 
 
This project was developed as an MSc dissertation in Electromechanical 
Engineering. 
In this work we intend to describe the interaction between multiple 
refrigeration systems and their rational use and possible implementation in a 
dairy industry of fresh and frozen goods. Also, we tried to identify 
alternatives for improvement / further monetize energy efficiency and 
performance of refrigeration systems, integrating for this purpose 
technologies related to absorption refrigeration. 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
KEYWORDS 
 
Energy Efficiency 
Fluid Cooling 
Cooling Systems 
Cold Absorption 
Trigeneration 
 
 
 
 
 
v 
 
AGRADECIMENTOS 
 
A elaboração da Dissertação Final não seria possível sem a ajuda e 
disponibilidade de várias pessoas e instituições. 
 
 Assim, começarei por agradecer ao Orientador e Professor Doutor 
Alexandre Borges de Miranda, pela ajuda, compreensão, motivação e pelo 
tempo disponibilizado. 
 
 Não poderia deixar de agradecer à Empresa onde trabalho, acerca de 
onze anos, pela compreensão aquando da minha decisão, em frequentar este 
Mestrado, mesmo sendo numa altura em que a empresa atravessava algumas 
dificuldades, e me foi pedido grande esforço na melhoria continua no 
departamento do qual sou responsável. 
 
 Por ultimo, e não mais importante, um agradecimento sentido a minha 
esposa, filhos e amigos pelo apoio incondicional que sempre me deram. Sei 
que estão orgulhosos, por ter concluído mais esta fase da minha vida. Este 
Mestrado é na sua totalidade para a minha esposa, pois soubemos em 
conjunto suportar os encargos financeiros e falta de tempo da minha parte 
para o apoio que ela precisava em determinados momentos da nossa vida. 
 
 
vi 
 
ÍNDICE 
 
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 10 
CAP. – 1: CICLOS DE REFRIGERAÇÃO E FLUIDOS DE REFRIGERAÇÃO ................................ 11 
CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR ................................................ 11 
TIPOS DE FLUIDOS DE REFRIGERAÇÃO ............................................................................... 24 
COMO SE CARACTERIZAM ................................................................................................. 24 
COMO SE AGRUPAM .......................................................................................................... 25 
FLUIDOS DE REFRIGERAÇÃO SECUNDARIOS ...................................................................... 32 
COMO SE CARACTERIZAM ................................................................................................. 32 
COMO SE AGRUPAM .......................................................................................................... 33 
CAP. – 2: DESENVOLVIMENTO TECNOLOGICO NOS SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO ........... 35 
SISTEMAS MULTIPRESSÃO ..................................................................................................... 36 
SISTEMAS MULTIPRESSÃO TRADICIONAIS ........................................................................... 38 
SISTEMAS DE FRIO INDIRECTO ............................................................................................. 40 
CHILLERS COM PERMUTADORES DE PLACAS ................................................................. 43 
INDUSTRIA DOS LACTICÍNIOS ........................................................................................... 44 
BANCO DE ÁGUA GELADA - PRINCIPAIS CARACTERISTICAS ....................................... 48 
INDÚSTRIA DE BEBIDAS ..................................................................................................... 51 
SISTEMAS EM CICLO “CASCATA” - CO2 (R-744) ........................................................... 54 
CAP. – 3: COGERAÇÃO / TRIGERAÇÃO................................................................................... 55 
CONCEITO .............................................................................................................................. 55 
APLICAÇÃO DE COGERAÇÃO ................................................................................................ 56 
TECNOLOGIAS DE TRIGERAÇÃO .......................................................................................... 59 
TURBINA DE VAPOR (CICLO DE RANKINE) ..................................................................... 59 
UNIDADES PRODUTORAS DE ÁGUA REFRIGERADA ........................................................ 62 
CAP. – 4: SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO ..................................................... 63 
CHILLERS DE ABSORÇÃO ...................................................................................................... 63 
 
vii 
 
DESCRIÇÃO GERAL DO CICLO .............................................................................................. 65 
COMPORTAMENTO DE MISTURAS BINÁRIAS ....................................................................... 67 
COMPOSIÇÃO DO SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO ..................................... 72 
ANÁLISE E DESEMPENHO DO CICLO DE ABSORÇÃO .......................................................... 76 
CARACTERÍSTICAS DO PAR REFRIGERANTE -ABSORVENTE ............................................. 78 
TIPOS DE SISTEMAS A ABSORÇÃO ....................................................................................... 82 
SISTEMAS QUE EMPREGAM O PAR H2O-LiBr ................................................................... 82 
SISTEMAS DE SIMPLES EFEITO ......................................................................................... 83 
SISTEMAS DE DUPLO EFEITO ............................................................................................ 85 
COMPONENTES DO SISTEMA DE ABSORÇÃO ...................................................................... 94 
CONTROLOS OPERACIONAIS ................................................................................................ 99 
LIMITES OPERACIONAIS ...................................................................................................... 102 
SISTEMAS QUE UTILIZA O PAR AMONÍACO-ÁGUA ........................................................... 103 
CAP.
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