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PROJETO INTERPAL - Chiller de Absorção

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Seleção Chiller de Absorção	 Interpal – Soluções Energéticas
Projeto: Seleção de Chiller de Absorção
Cliente: Dr. Ramon Silva
Interpal, Corp.
Dourados – 2021
Sumário
Definição do projeto	3
Análise energética do grupo motogerador	3
Seleção dos chillers	5
Geração de água gelada	5
Trigeração – água quente + água gelada	6
Comentários	7
Anexos	8
Referências	8
Interpal – Soluções Energéticas
Universidade Federal da Grande Dourados, Faculdade de Engenharia, Engenharia de Energia
Definição do projeto
O solicitante do projeto, Prof. Dr. Ramon Silva, da Universidade Federal da Grande Dourados, definiu o projeto como:
1. Verificar o potencial disponível para cogeração e trigeração, utilizando chillers.
0. Energia de rejeito como gases de exaustão de um grupo motogerador.
Análise energética do grupo motogerador
O grupo motogerador escolhido é o mesmo dimensionada para a escola no primeiro projeto. Como para a escola foram definidas 6 soluções diferentes, 3 para um motogerador único e 3 para motogeradores em pares, escolheremos apenas 1 modelo para esse dimensionamento.
Devido aos modelos da Caterpillar terem um catálogo bastante informativo, este será o escolhido, para a solução de equipamento único. O catálogo informa diversas informações de balanço energético para o GMG, podendo ser montado o esquema abaixo.
Figura 1: Balanço Energético do Grupo Motogerador
Fonte: Autor
	A partir desse balanço, define-se:
	O GMG utilizado é o Caterpillar Olympian GEM 260-1. Esse GMG, operando a 100% de carga, fornece em seus terminais de saída uma potência elétrica de 192 kW (ou 240 kVA). A 100% de carga, também é informado que seu consumo é de 50 L/h de diesel BSEN590. A massa específica desse diesel, segundo a IPU Group [1] é na faixa de 820 a 845 kg/m³ a 15°C. Como o GMG tipicamente irá operar a temperaturas acima de 15°C, a massa específica utilizada será de 820 kg/m³, dado que deve diminuir com o aumento de temperatura.
	Segundo CANAKCI (2016) [2], O PCI típico do óleo diesel é de 42640 kJ/kg. Desse modo, teremos:
	Assim, a potência total não útil do GMG será dada pela diferença entre a potência do combustível e a medida nos terminais do gerador.
	Segundo o fabricante do GMG, têm-se:
	Onde a irradiação para o ambiente se dá pelo alternador e outras peças do motor, não sendo computado o radiador. Considerando esses dados, podemos dizer que o a soma dessas transferências de calor é igual ao calor perdido por refrigeração .
	E a potência dissipada pelos gases de exaustão:
	Este é todo o potencial que pode ser usado para cogeração e trigeração.
Seleção dos chillers
Geração de água gelada
Para geração de água gelada o chiller Cention SAB-HW002G1. Esse chiller é acionado através de água quente, que deve entrar a 95°C e sair a 80°C, com uma vazão de 5,7 m³/h. Como trata-se de água comprimida, pode-se estimar as propriedades como água saturada. Assim, teremos:
	Considerando que a água que sai do chiller trocará calor novamente com os gases de exaustão até atingir novamente a temperatura de 95°C, a potência a ser fornecida para esse fluxo será de:
	Considerando que trocadores de calor de placas possuem em média uma eficiência de troca de térmica de 0,8 [3], o calor a ser disponibilizado pelos gases de exaustão deve ser de:
	Ou seja, de acordo com o potencial disponível é possível a instalação desse dispositivo.
	Trigeração – água quente + água gelada
Para o sistema de trigeração um mesmo modelo de chiller será usado para gerar água quente e água gelada. Esse modelo é o Yazaki WFC-SH10. Para esse caso o equipamento também é acionado por água quente, e essa água deve entrar a 88°C e sair a 83°C, em um fluxo constante de 8,64 m³/h. Essas são as condições operacionais tanto para gerar água quente quanto água gelada.
	O calor a ser fornecido para o aquecimento da água, considerando 2 equipamentos operando, será de:
	Considerando o mesmo trocador de calor de placas:
	Determinando que também é possível a instalação de dois dispositivos desse tipo, um para água gelada e outro para a água quente.
Comentários
Os equipamentos selecionados (ambos) exigem uma corrente de água de resfriamento a temperatura ambiente (aprox. 31°C) que não foi computada nos cálculos devido a facilidade de disponibilização de um fluxo de água com essa temperatura de entrada.
O dimensionamento dos trocadores de calor se faz de extrema importância, dado que este deveria ser projetado para operar nas condições necessárias, garantindo o bom funcionamento do chiller. Nessa verificação de potencial disponível apenas simulou-se uma situação onde a troca térmica ocorreria com uma eficiência de 0,8.
Anexos
Catálogo grupo motogerador
Catálogo chiller para geração de água gelada
Catálogo chiller para trigeração
Referências
[1] IPU Group. BS EN590 STANDARD FOR DIESEL FUEL. Disponível em: https://www.ipu.co.uk/en590/. Acesso em: 14 maio 2021.
[2] CANAKCI, MUSTAFA; HOSOZ, MURAT. Energy and Exergy Analyses of a Diesel Engine Fueled with Various Biodiesels. In Energy Sources, Part B, 2006. DOI: 10.1080/15567240500400796.
[3] GARDENAL, ANGÉLICA LUBASKI; SGUARIO, MARIANA KATO. AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE TROCADORES DE CALOR. UTFPR, Departamento de Engenharia Química, 2016.
2
Calor transferido para a 
água e óleo (kW)
95
Consumo da ventoinha do 
radiador (kW)
5
Irradiação de calor para o 
ambiente (kW)
30,7
TRANSFERÊNCIA DE CALOR NO GMG
Temperatura da água 
de entrada (°C)
95
Entalpia da água de 
entrada (kJ/kg)
397,9
Temperatura da água 
de saída (°C)
80
Entalpia da água de 
saída (kJ/kg)
334,8
Volume específico 
médio (m³/kg)
0,0010345
GERAÇÃO DE ÁGUA GELADA
Temperatura da água de 
entrada (°C)
88
Entalpia da água de 
entrada (kJ/kg)
368,5
Temperatura da água de 
saída (°C)
83
Entalpia da água de 
saída (kJ/kg)
347,4
Volume específico médio 
(m³/kg)
0,001033
TRIGERAÇÃO