U NEMPLOYMENT

Dispositivo responsável pelo bombeamento de óleo que deixa o recuperador de calor até o gerador de vapor.

Figura 3. 16 - Volume de Controle do SCA

Balanço de Massa e concentração

3.101 Balanço de Energia ̇ ̇ 3.102 Taxa de Irreversibilidades ̇ [∑ ̇ ∑ ̇ ̇ ] 3.103

A eficiência do sistema de refrigeração por absorção, pela 1ª Lei da Termodinâmica, é dada pelo coeficiente de performance (COP), definido pela equação 3.104, como o coeficiente de energia útil pela energia requerida pelo sistema.

̇

̇ ̇

̇ ̇

3.103

Analisando a unidade de cogeração de forma ampla determina-se a eficiência de primeira Lei global, conforme a equação 3.104, indicando a razão entre os produtos da unidade e o insumo para produção, ambos em base energética.

̇ _̇ ̇

3.104

Similar à análise de primeira lei, pode-se determinar os coeficientes para análise de segunda lei. Esta informação complementa a primeira, pois a análise exergética ou de segunda lei leva em consideração as perdas, parâmetro que não é considerado na análise energética.

A equação 3.105 mostra o cálculo da eficiência exergética do sistema de refrigeração por absorção, que leva em consideração a disponibilidade no evaporador e no gerador de vapor.

Onde: ̇ 3.106 ( ) ̇ 3.107

A análise exergética da unidade de forma global é apresentada através da equação 3.108.

̇ _̇

CAPÍTULO IV

MATÉRIAIS E MÉTODOS

Este capítulo do presente trabalho apresenta de forma mais detalhada as características construtivas e operacionais dos principais componentes que constituem a planta de cogeração desenvolvida nas instalações da RECOGÁS-N/NE na Universidade Federal da Paraíba. Além disso, será abordada a descrição dos equipamentos utilizados para aquisição de dados que foi utilizado para o desenvolvimento deste trabalho.

Será explanada também a metodologia experimental aplicada com o uso dos materiais utilizados, as discussões em relação aos aspectos construtivos e o funcionamento da unidade, problemas detectados, as intervenções realizadas na unidade piloto e soluções de alguns dos problemas observados.

4.1. _{Planta de Cogeração}

Planta que tem como principal componente um sistema de refrigeração por absorção de simples efeito que opera segundo o ciclo GAX (Generator-Absorber-heat eXchanger) que utiliza mistura binária de água e amônia, esse sistema é formado por subsistemas descritos a seguir:

 Chiller de absorção: Composto por um gerador, um absorvedor, um condensador, um evaporador, um trocador de calor de solução, três diapositivos de expansão (do tipo short tube orifice) e duas bombas, sendo: um para circulação da solução na unidade e uma para a circulação de água gelada. Sistema do fabricante ROBUR, modelo ACF 60-00;

 Sistema de água gelada/fan-coil: Duto de tomada de ar externo, duto de retorno de ar, caixa de mistura de ar, uma bomba para a circulação da água gelada e um fan-coil com manta filtrante;

 Recuperador de calor: Trocador de calor de contra corrente que realizará reaproveitamento da energia térmica proveniente dos gases de exaustão do motor de combustão interna, através do bombeamento de um óleo do tipo mineral que depois de aquecido será utilizado como fonte térmica para acionar o chiller de absorção;

 Grupo Gerador: Gerador composto de um motor de combustão interna e um alternador que opera com o uso de gás natural como combustível, que será utilizado para o reaproveitamento térmico dos gases de escape do MCI para o chiller de absorção.

A unidade piloto desta planta de cogeração pode ser classificada entre pequena á médio porte, com uma capacidade de refrigeração de 5 TR (17,58KW). Ela encontra-se nas instalações da Rede Cooperativa de Pesquisa Norte/Nordeste do Gás Natural (RECOGÁS- N/NE), presente na UFPB, e possui uma estrutura de aço carbono, utilizando tubulação de aço carbono, com uma espessura de parede consideravelmente elevada, devido às limitações impostas pelo uso da amônia, pois o ciclo apresenta elevadas pressões de trabalho (4 a 15 bar). Os principais pontos da unidade podem ser vistos nas figuras a seguir:

Figura 4. 1 - Vista Frontal Chiller de Absorção Robur

A seguir serão abordados alguns dos principais equipamentos e suas respectivas modificações de forma mais aprofundada.

4.2. _{Gerador de Vapor}

Um dos principais subsistemas do chiller de absorção da Robur que sofreram modificações, este dispositivo que tem como função realizar a dessorção da amônia na mistura com a água. Originalmente o gerador de vapor operava com a queima direta de gás natural como pode ser visto na figura 4.2a e na figura 4.2b modificado para receber o óleo mineral aquecido através de um recuperador de calor que utilizará os gases de escape de um motor de combustão interna para o aquecimento do mesmo.

(a) _(b)

Figura 4. 2 - Gerador de vapor original (a) e modificado (b)

4.3. _Condensador

O condensador tem como função condensar o vapor de amônia que o mesmo recebe do retificador, rejeitando calor para o ambiente através dos tubos aletados conforme a figura 4.3. Após o fluido ser condensado depois de entrar em contato com as paredes da tubulação ele sofre o primeiro estrangulamento antes de chegar ao trocador de calor.

Figura 4. 3 - Condensador

4.4. _Absorvedor

Componente do sistema em que a solução pobre em amônia contida em seu interior tem como função absorver o vapor de amônia proveniente do evaporador, fazendo com que o vapor de amônia se dilua na solução. Como o processo de absorção é exotérmico, necessitasse rejeitar calor para que a solução absorva maior quantidade amônia possível.

4.5. _Evaporador

O evaporador é o componente do sistema responsável pela produção de frio que será utilizada para a climatização, é nele que se encontra a temperatura mais baixa do ciclo. Conectado ao evaporador está o sistema de água gelada vindo do fan-coil, que é necessário para ajudar a evaporar o fluido refrigerante. O evaporador se apresenta submerso em um tanque com água na forma de espiral conforme a figura 4.5.

Figura 4. 5 - Evaporador