Tópicos de interesse:
- Transferência simultânea de calor e massa nos processos de absorção e geração.
- Desempenho do ciclo de refrigeração por absorção em condições reais de operação
- Refrigeração solar: acoplamentos de sistemas de refrigeração por absorção com energia solar como tubos pulsantes
- Eficiência energética em sistemas de refrigeração por absorção para aplicações industriais e climatização
Antecedentes:
O SISEA desde sua criação compromete-se com a questão dos processos sustentáveis para a vida. Dentro da necessidade de preservação do meio ambiente desenvolve atividades relacionadas com a eficiência energética de processos industriais, comerciais e domésticos entre outras ações.
A constatação da mudança climática para condições de temperatura mais extremadas motiva a utilização intensa de refrigeração em processos industriais, conservação de alimentos e climatização de ambientes de vivência entre outras situações.
O desenvolvimento da ciência Termodinâmica propiciou a idealização de processos de refrigeração por: ciclo de compressão de vapor, ciclo de compressão a ar, ejetores a vapor, efeito Seebeck, sistema Vortex e ciclo de absorção.
Um período substancialmente longo de disponibilidade de energia elétrica abundante e preço baixo impulsionou o uso de ciclos de compressão a vapor que quando ameaçados pelo uso de fluidos refrigerantes nocivos ao meio ambiente superaram a dificuldade com outros fluidos não agressivos ao mesmo. Todavia o consumo de energia elétrica por uso intensivo de refrigeração por ciclos de compressão a vapor resulta ser impactante nas emissões de gás carbônico emitido pelas centrais termoelétricas.
O SISEA atento a este fato elegeu voltar sua capacitação para o desenvolvimento de constituintes de ciclos de refrigeração por absorção. A fonte primária de energia para movimentar este ciclo é térmica, ou seja, pode provir de calor residual de processo ou energia solar. Em qualquer caso não se acresce emissões de gás carbônico e o uso de eletricidade se dá em pequena quantidade pois fica restrito à movimentação de líquidos por intermédio de bombas, que comparado com os sistemas convencionais este consume cerca de 3%.
Bancada experimental:
As figuras apresentam a bancada experimental do sistema de refrigeração por absorção usando amônia-água como fluido de trabalho. A bancada experimental estudar os coeficientes de transferência de calor e massa no gerador e absorvedor em diferentes condições de operação. As vantagens do equipamento quando comparado com os convencionais justificam o desenvolvimento tecnológico deste sistema para as exigências do mundo atual.
Publicações:
Lista das principais publicações:
- Narvaez-Romo, B., Zavaleta-Aguilar, E.W, & Simões-Moreira, J. R. (2021).Heat and mass transfer in falling films technology applied to the generator and the rectifier of an ammonia-water absorption refrigeration cycle, In Press.
- Narvaez-Romo, B., Leite, B. M., & Simões-Moreira, J. R. (2020). Ammonia-water absorption process on falling films at vertical and inclined plates. Heat Transfer Research, 51(4).
- Narváez-Romo, B., Chhay, M., Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2017). A critical review of heat and mass transfer correlations for LiBr-H2O and NH3-H2O absorption refrigeration machines using falling liquid film technology. Applied Thermal Engineering, 123, 1079-1095.
- Narvaez-Romo, B., Simoes-Moreira, J. R. (2017). Falling liquid film evaporation in subcooled and saturated water over horizontal heated tubes. Heat Transfer Engineering, 38(3), 361-376.
- Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2015). Horizontal tube bundle falling film distiller for ammonia–water mixtures. International Journal of Refrigeration, 59, 304-316.
- Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2012). Thermal design of a tray-type distillation column of an ammonia/water absorption refrigeration cycle. Applied thermal engineering, 41, 52-60.
Aplicações – Refrigeração solar
Os sistemas de refrigeração aplicados à climatização são largamente empregados em ambientes comerciais e de escritórios e têm como objetivo garantir o conforto térmico. Os sistemas de refrigeração por compressão são os tipos mais utilizados comercialmente e convertem a energia elétrica em resfriamento. No entanto, seu alto consumo de energia elétrica promove picos de energia na rede de distribuição. Além disso, o ar condicionado é responsável por 60% da energia consumida em residências, sendo que essa porcentagem fica entre 60% e 80% em edifícios comerciais e públicos (OPOKU; EDWIN; AGYARKO, 2019; WELLS; HAAS, 2004).
Como alternativa, a integração de sistemas de refrigeração com energia solar, conhecida como refrigeração solar, pode ser usada para reduzir ou eliminar a demanda da energia elétrica proveniente de fontes convencionais de energia. Desse modo, a energia renovável apresenta uma boa alternativa por apresentar menor emissão de gases de efeito estufa ao longo de seu ciclo de vida e garantir mais segurança ao fornecimento de energia. O potencial depende da exploração de recursos disponíveis localmente e dos desafios ambientais (HASAN; SUMATHY, 2010). O aproveitamento de calor e de energia de coletores térmicos e fotovoltaicos pode ser realizado de maneira ampla no Brasil, uma vez que há alta incidência de radiação solar na maior parte do território (TIBA, 2000).
A alta irradiação solar média disponível no Brasil, quando comparada à média mundial, contribui para a viabilidade de sistemas de captação e de conversão de energia solar em energia elétrica ou energia térmica. Os ciclos de refrigeração por compressão necessitam da energia elétrica para operar, enquanto os ciclos de refrigeração por absorção fazem uso da energia térmica. Os fluidos de trabalho mais comuns nos sistemas de refrigeração por absorção são amônia-água e água-brometo de lítio. O par amônia-água pode ser usado em diferentes aplicações, inclusive em sistemas de refrigeração que demandam temperaturas abaixo de 0°C (NARVÁEZ-ROMO et al., 2017, NARVÁEZ-ROMO, 2020). Por outro lado, o uso de água-brometo de lítio como fluido de trabalho é comum para aplicações de climatização de ar devido às limitações das propriedades termodinâmicas do fluido refrigerante.
Desse modo, aplicações de sistemas de refrigeração por absorção para climatização de um ambiente ou para refrigeração são realizadas. Modela-se desde a integração do Energy Plus com os modelos termodinâmicos dos ciclos de refrigeração por absorção.
Figura 1. Representação esquemática da refrigeração solar usando energia solar térmica para o acionamento do ciclo de refrigeração por compressão.
INTEGRANTES:
