Kjemisk beskyttelse

vapor de amônia.

O dimensionamento condensador do sistema fluido frigorífico por compressão de vapor de amônia segue o mesmo roteiro e premissas utilizadas no dimensionamento do condensador do sistema frigorífico por absorção de vapor de amônia

O coeficiente de convecção devido à condensação é sugerido por Stoecker (1985) e dado pela eq. (A.77).

Calcula-se o coeficiente de convecção do fluido ar que escoa externamente ao condensador resolvendo-se a eq. (A.78) considerando que a velocidade deste é de 2,5m/s.

No desenvolvimento do condensador, considera-se que a altura da aleta é numericamente igual ao seu diâmetro interno, sendo que este coincide com o diâmetro externo do tubo no qual é fixada.

Realiza-se o cálculo da área de troca de calor da aleta considerada fina resolvendo-se a eq. (A.80) e determina-se o seu diâmetro médio logaritmo pela solução da eq. (A.81).

Obtém - se o valor do diâmetro médio logaritmo pela solução da eq. (A.81). A solução das eqs. (A.82) e (A.83) fornecem os elementos para que o fator de forma da aleta expresso pela eq. (A.84) possa ser determinado.

Determina-se a eficiência da aleta pela solução da eq. (A.85).

O comprimento dos tubos aletados no condensador é obtido pela solução da eq. (A.86), o número de aletas pela eq. (A.87) e, por fim, a massa de aço utilizada no condensador pela eq. (A.88).

A tabela 10.53 resume os valores dos parâmetros que são considerados dados de entrada no programa desenvolvido nesta tese para o dimensionamento do condensador.

Parâmetros do condensador símbolo valor observação

Velocidade do escoamento no interior

dos tubos Velicd 1,5 m/s Admitido

Diâmetro interno (normalizado) do tubo Dicd 0,02667 m Anexo H

Espessura da parede do tubo etcd 0,00287 m Anexo H

Velocidade do ar refrigerado em m/s ao

circular em torno do condensador Varcd 2,5 m/s Admitido Diferença de temperatura sofrida pelo

ar do ambiente refrigerado ∆Taevr 7 ºC Admitido Espessura da aleta do condensador ealcd 0,0015 m COSTA (1982)

Quantidade de aletas por m de tubo Npcd 100 aletas COSTA (1982)

Condutibilidade térmica do aço Kaço 0,0523 kW/m² C ---

Massa específica do aço ρaço 7800 kg/m³ ---

Tabela 10.53 - Valores dos parâmetros admitidos para o dimensionamento do

condensador.

A tabela 10.54 consolida o valor total das emissões atmosféricas geradas durante a produção do aço utilizado na construção de um condensador aletado do sistema frigorífico por compressão de vapor para capacidade frigorífica de 1 TR ou 3,5163 kW.

Emissões atmosféricas

Substância kg por UF Substância kg por UF

Ácido clorídrico 1,42 10-11 Hidrocarbonetos aromáticos 3,09 10-10

Ácido nítrico 3,17 10-11 Hidrogênio 1,76 10-07

Ácido sulfídrico 1,04 10-08 Material particulado não

especificado 1,31 10 -05 Compostos orgânicos voláteis 2,28 10 -07 Mercúrio 7,93 10-18 Compostos orgânicos

voláteis exceto metano 3,17 10

-07

Metais pesados 2,72 10-11

Dióxido de carbono 6,32 10-05 Metil mercaptano 3,86 10-13

Dióxido de enxofre 1,42 10-06 Monóxido de carbono 1,07 10-04

Etano 3,57 10-08 Óxido de ferro 7,90 10-07

Fluoretano 2,29 10-11 Óxido nitroso 8,43 10-09

Fluoreto 1,63 10-09 Óxidos de nitrogênio 6,08 10-07

Fuligem 1,73 10-09 Partículas inaláveis menores

que 10 micrômetros 2,00 10

-09

Gás flúor 7,26 10-11 Poeiras 9,44 10-07

Hidrocarbonetos 1,13 10-07 Sem especificação 9,78 10-09

Hidrocarbonetos Alifático 9,82 10-09

Tabela 10.54 - Resultados consolidados para as emissões atmosféricas geradas

durante a produção do aço utilizado na construção do condensador aletado. A tabela 10.55 corrobora os resultados dos efluentes líquidos devido à produção do aço, utilizado na confecção do condensador aletado do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia para capacidade frigorífica de 1TR ou 3,5163kW.

Efluentes líquidos

Substância kg por UF Substância kg por UF

Acetaldeido 1,42 10-11 Íons metálicos 4,40 10-11

Acetona 3,17 10-11 Manganês 1,43 10-10

Ácido acético 1,04 10-08 Material orgânico dissolvido 1,11 10-10

Acido H+ 1,34 10-05 Mercúrio líquido 5,44 10-10

Alcatrão 4,59 10-09 Metanol 2,29 10-13

Amônia 5,01 10-11 Metil acetato 2,03 10-06

Amoníaco 3,83 10-12 Nitrato 1,78 10-07

Chumbo 3,08 10-10 Óleo 4,58 10-09

Cianeto 1,07 10-09 Óxidos de enxofre 3,83 10-11

Cloro 1,15 10-12 Sódio 1,23 10-08

Cobre 1,34 10-05 Nitrogênio 4,63 10-08

Cromo 3+ 1,34 10-05 Sólidos dissolvidos 5,37 10-10

Demanda química de oxigênio 4,59 10-09 Sólidos suspensos 6,08 10-10

Fenol 5,01 10-11 Substâncias dissolvidas 1,86 10-08

Ferro 3,83 10-12 Substâncias suspensas 2,72 10-10

Fluoreto 3,08 10-10 Sulfito 1,91 10-09

Hexano 1,07 10-09 Tolueno 3,43 10-10

Hidrocarbonetos 1,15 10-12 Xileno 4,63 10-08

Hidrogênio líquido 1,34 10-05 Zinco 1,07 10-10

A tabela 10.56 consolida dos resultados para os resíduos sólidos gerados durante a produção do aço utilizado na construção do condensador aletado do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia para capacidade frigorífica de 1TR ou 3,5163kW.

Resíduos sólidos

Substância kg por UF Substância kg por UF Escória 1,42 10-11 Resíduo mineral 1,57 10-09

Lodo 6,81 10-06 Resíduo não inerte 4,07 10-08

Resíduo de aciaria 5,45 10-06 Resíduo sólido 5,24 10-09

Tabela 10.56 - Resultados consolidados para os resíduos sólidos gerados

durante a produção do aço utilizado na construção do condensador aletado.

10.10.1.2. - Determinação das emissões geradas pelo processo de fabricação do aço utilizado nos tubos de interligação dos diversos equipamentos do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia.

Persiste a dificuldade, já encontrada no sistema frigorífico por absorção de vapor de amônia, para a determinação da quantidade exata de tubos utilizados na construção do sistema frigorífico por compressão de vapor, pois, depende-se das localizações dos equipamentos e, portanto, dos comprimentos dos tubos.

Assim sendo, estima-se a quantidade em massa de aço utilizada nos tubos que interligam os diversos equipamentos do sistema frigorífico por compressão de vapor dentro das mesmas hipóteses consideradas no sistema frigorífico por absorção de vapor de amônia.

Na ausência de um projeto construtivo detalhando com maior precisão os comprimentos dos tubos que interligam os diversos equipamentos, na presente tese, consideram-se os expressos na tabela 10.57 referenciados à Fig. 4.16.

Tubo Especificação da tubulação símbolo comprimento

1 Saída da válvula de expansão - entrada

no evaporador Lt1 1 m

2 Saída do evaporador - entrada no

compressor Lt2 4 m

3 Saída do compressor - entrada no

condensador Lt3 5 m

4 Saída do condensador – entrada na

válvula de expansão Lt4 5 m

Total Ltotti 15

Tabela 10.57 - Comprimento das tubulações do sistema frigorífico por

compressão de vapor de amônia.

Com o uso do software desenvolvido nesta tese e com os valores da tabela 10.54, determina-se a quantidade em massa de aço utilizada na construção dos tubos que interligam os diversos equipamentos do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia e, na sequência, as emissões atmosféricas que estão consolidadas na tabela 10.59.

Emissões atmosféricas

Substância kg por UF Substância kg por UF Ácido clorídrico 3,68 10-12 Hidrocarbonetos aromáticos 8,04 10-11

Ácido nítrico 8,25 10-12 Hidrogênio 4,57 10-08

Ácido sulfídrico 2,69 10-09 Material particulado não

especificado 3,39 10 -06 Compostos orgânicos voláteis 5,91 10 -08 Mercúrio 2,06 10-18 Compostos orgânicos

voláteis exceto metano 8,25 10

-08

Metais pesados 7,08 10-12

Dióxido de carbono 1,64 10-05 Metil mercaptano 1,00 10-13

Dióxido de enxofre 3,68 10-07 Monóxido de carbono 2,79 10-05

Etano 9,28 10-09 Óxido de ferro 2,05 10-07

Fluoretano 5,95 10-12 Óxido nitroso 2,19 10-09

Fluoreto 4,25 10-10 Óxidos de nitrogênio 1,58 10-07

Fuligem 4,50 10-10 Partículas inaláveis menores

que 10 micrometros 5,20 10

-10

Gás flúor 1,89 10-11 Poeiras 2,45 10-07

Hidrocarbonetos 2,92 10-08 Sem especificação 2,54 10-09

Hidrocarbonetos alifático 2,55 10-09

Tabela 10.58 – Consolida as emissões atmosféricas devido à produção do aço

empregado na construção dos tubos de interligação dos equipamentos (sistema de compressão).

A tabela 10.59 evidencia os efluentes líquidos devido à produção do aço, empregado na construção dos tubos utilizados na interligação dos diversos equipamentos do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia.

Efluentes líquidos

Substância kg por UF Substância kg por UF

Acetaldeido 2,03 10-08 Íons metálicos 3,72 10-11

Acetona 3,75 10-08 Manganês 2,88 10-11

Ácido acético 1,46 10-06 Material orgânico dissolvido 1,41 10-10

Acido H+ 2,12 10-10 Mercúrio líquido 5,95 10-14

Alcatrão 3,48 10-06 Metanol 5,28 10-07

Amônia 1,19 10-09 Metil acetato 4,64 10-08

Amoníaco 1,30 10-11 Nitrato 1,19 10-09

Chumbo 9,95 10-13 Óleo 3,21 10-09

Cianeto 8,00 10-11 Óxidos de enxofre 1,20 10-08

Cloro 2,79 10-10 Sódio 1,40 10-10

Cobre 2,98 10-13 Nitrogênio 9,95 10-12

Cromo 3+ 3,68 10-13 Sólidos dissolvidos 1,58 10-10

Demanda química de oxigênio 1,83 10-11 Sólidos suspensos 4,83 10-09

Fenol 1,34 10-10 Substâncias dissolvidas 7,08 10-11

Ferro 1,35 10-09 Substâncias suspensas 4,96 10-10

Fluoreto 5,59 10-10 Sulfito 8,92 10-11

Hexano 1,35 10-11 Tolueno 1,20 10-08

Hidrocarbonetos 1,91 10-10 Xileno 2,78 10-11

Hidrogênio líquido 1,14 10-11 Zinco 4,46 10-09

Tabela 10.59 – Evidencia os efluentes líquidos devido à produção do aço

empregado na construção dos tubos de interligação dos equipamentos (sistema de compressão).

A tabela 10.60 consolida os resíduos sólidos devido à produção do aço empregado na construção dos tubos, utilizados na interligação dos diversos equipamentos do sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia.

Resíduos sólidos

Substância kg por UF Substância kg por UF Escória 3,68 10-12 Resíduo mineral 4,07 10-10

Lodo 1,77 10-06 Resíduo não inerte 1,06 10-08

Resíduo de aciaria 1,42 10-06 Resíduo sólido 1,36 10-09

Tabela 10.60 - Valores dos resíduos sólidos devido à produção do aço

empregado na construção dos tubos de interligação dos equipamentos (sistema de compressão).

10.10.1.3. - Determinação das emissões geradas pelo processo de fabricação dos tubos utilizados no sistema frigorífico por compressão de vapor de amônia a partir das chapas de aço

Analogamente aos cálculos desenvolvidos para a dobra dos tubos do sistema frigorífico por absorção de vapor de amônia, pode-se determinar a potência, necessária para se dobrar as chapas e conformar tubos, calculada pela eq. 6.2., em que se considera exclusivamente a energia necessária para a dobra não se contabilizando outras energias, tais como a necessária ao corte numa dada largura antes da dobra. Considera-se que o material para todos os tubos é o mesmo nos dois sistemas frigoríficos, bem como as propriedades mecânicas.

Resolvendo-se a eq. 6.2, determina-se a energia necessária para se conformar os tubos a partir de chapas de aço. A tabela 10.61 ilustra as energias necessárias para a dobragem dos tubos.

Equipamento Energia Unidade

Evaporador 0,04353 kJ Condensador 0,5956 kJ Tubos de ligação 0,06688 kJ Trocador de calor 0,01004 kJ Total 0,7161 kJ

Tabela 10.61 – Energia necessária para a dobragem das chapas e manufatura

dos tubos.

Os equipamentos que realizam a dobragem são movimentados por energia elétrica. Atribui-se, então, à dobragem dos tubos impacto ao meio ambiente devido ao uso da energia elétrica. Considerando os impactos gerados na produção de energia elétrica, exibidos na tabela 7.1, elabora-se a tabela 10.62 na qual os impactos ambientais devido ao uso da energia elétrica no processo de dobragem dos tubos utilizados no sistema frigorífico por compressão de vapor são consolidados.

Substâncias kg/UF Aldeídos 1,88 10-16 Dióxido de carbono 6,59 10-12 Hidrocarbonetos 5,24 10-16 Metano 7,30 10-13 Monóxido de carbono 2,77 10-12 Oxido de enxofre 8,07 10-16 Oxido de nitrogênio 7,79 10-15 Particulado 5,24 10-16

Tabela 10.62 - Impactos ambientais devido ao uso da energia elétrica no

processo de dobragem dos tubos utilizados no sistema frigorífico por compressão de vapor

10.11. Dimensionamento da quantidade de amônia utilizada na construção do

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