Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM
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Navegando Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM por Assunto "Ar condicionado"
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Item Análise de um sistema de resfriamento geotérmico aplicado em climas tropicais(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-09-17) Santos, Renato Vinicius dos; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; http://lattes.cnpq.br/9989399943912374; http://lattes.cnpq.br/6949861152810464; http://lattes.cnpq.br/4243974755743134; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; Ferreira, André Guimarães; Duarte, Willian MoreiraA climatização de espaços em regiões tropicais, como no Brasil, demanda um alto consumo de energia elétrica. Além disso, o crescimento populacional, econômico e as mudanças climáticas têm resultado em uma crescente demanda por refrigeração e climatização. Diante desse cenário, soluções que promovam o aumento na eficiência energética de plantas e equipamentos de climatização e refrigeração podem colaborar na redução do consumo de energia elétrica e promover a sustentabilidade ambiental do planeta. Os sistemas de climatização e refrigeração assistidos geotermicamente são mundialmente conhecidos como uma solução eficaz para melhoria na performance dos ciclos de refrigeração/aquecimento, além de ser uma energia confiável, econômica e renovável. Pelas suas vantagens, hoje é utilizada em grande escala em vários países, mas ainda pouco empregada no Brasil. Este trabalho verificou o desempenho energético, exergético, ambiental e financeiro de um sistema de refrigeração de expansão indireta de grande porte com condensador geotérmico, em comparação com o mesmo sistema com condensação convencional (torres de resfriamento evaporativo) para aplicação em climas tropicais. Dados experimentais foram obtidos em uma planta que opera com condensação convencional. Foi simulado por meio da elaboração de um modelo matemático da planta, a operação anual dos dois sistemas para quatro cidades do Brasil, avaliando a viabilidade técnica e financeira do sistema de refrigeração com condensador geotérmico para o Brasil. Foram elaborados os modelos matemáticos para o condensador, compressor, torre de resfriamento e trocador geotérmico. Os resultados para validação dos modelos variaram em até ±20% em comparação com os dados experimentais. A operação com sistema geotérmico se mostrou mais vantajosa em cidades localizadas nas regiões sul e sudeste do Brasil, com uma melhoria obtida de 10% nos valores para a energia consumida pela planta, 10% nos valores para o COP da planta, 13% na eficiência exergética, 5% no TEWI total e 10% para emissão de gases e particulados. Em todas as cidades avaliadas, a operação com sistema geotérmico proporcionou economia financeira. O melhor payback encontrado foi a partir do aproveitamento das fundações da edificação para implementação das estacas trocadoras com valor médio de 5 anos para retorno do investimento aplicado.Item Estudo teórico de um sistema de ar condicionado central acoplado à usina solar de coletores parabólicos do CEFET-MG(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-09-06) Castro, Isabela Corrêa e; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; http://lattes.cnpq.br/5446350175411464; http://lattes.cnpq.br/1817556034813134; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; Almeida, Antônio Gabriel Souza; Barbieri, Paulo Eduardo LopesDiante da crescente demanda energética mundial, torna-se cada vez mais relevante a busca pela substituição de fontes de energia não renováveis pelas renováveis. Entre os setores consumidores de uma economia, o das edificações representa consumo significativo. Embora seja crescente o número de edificações que possuem sistemas de energia solar, ainda existem poucas aplicações diretas desse tipo de energia para alimentar os sistemas de ar condicionado. Soma-se a esse contexto, o fato de que os sistemas de ar condicionado representam a maior parcela de consumo das edificações em geral e por isso torna-se relevante o desenvolvimento de estudos relacionados à utilização de energias renováveis nesses sistemas. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo teórico da usina solar do CEFET-MG, para suprimento de energia térmica para o sistema de ar condicionado central com chiller de absorção para o prédio 20, que apresenta perfil de utilização significativo em termos de consumo energético, visando a proporcionar conforto térmico para a edificação de maneira sustentável. Foi utilizado o software TRNSYS 16 para modelagem de coletores, simulando a usina solar, desenvolvida em parceria com a Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG, por meio de um projeto de pesquisa e desenvolvimento. Foram realizadas também, análises dos ambientes a serem climatizados no prédio 20 para levantamento de cargas térmicas e seleção do sistema de climatização. Por meio da análise dos resultados, verificou-se a eficiência do software escolhido para a modelagem, parametrização dos componentes do sistema, incluindo ajuste de COP de modelos comerciais dos equipamentos selecionados e realização de análises climáticas. Foi possível concluir que a temperatura da água da usina atende ao requerido pelos modelos comerciais de chiller de absorção (em média 70°C). Após o cálculo da demanda energética no período de 1 ano pelo chiller para 2 perfis de utilização propostos, obtiveram-se valores de 73,77GJ e 91,81 GJ. A simulação no software TRNSYS mostrou que os coletores parabólicos são capazes de fornecer 131,49 GJ de energia no mesmo período, ou seja, atendem à demanda de energia total necessária para geração de água gelada para climatização do prédio 20, dando relevância a este trabalho e potencial de contribuição acadêmica e prática.