Análise de um sistema de resfriamento geotérmico aplicado em climas tropicais
| dc.contributor.advisor | Paulino, Tiago de Freitas | |
| dc.contributor.advisor-co | Barbieri, Paulo Eduardo Lopes | |
| dc.contributor.advisor-coLattes | http://lattes.cnpq.br/9989399943912374 | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6949861152810464 | |
| dc.contributor.author | Santos, Renato Vinicius dos | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4243974755743134 | |
| dc.contributor.referee | Paulino, Tiago de Freitas | |
| dc.contributor.referee | Barbieri, Paulo Eduardo Lopes | |
| dc.contributor.referee | Ferreira, André Guimarães | |
| dc.contributor.referee | Duarte, Willian Moreira | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-17T11:36:15Z | |
| dc.date.available | 2025-03-17T11:36:15Z | |
| dc.date.issued | 2024-09-17 | |
| dc.description.abstract | A 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. | |
| dc.description.abstractother | The air conditioning of spaces in tropical regions such as Brazil demands a high consumption of electrical energy. Furthermore, population and economic growth and climate change have resulted in an increasing demand for refrigeration and air conditioning. Given this scenario, solutions that promote an increase in the energy efficiency of air conditioning and refrigeration plants and equipment can help reduce electrical energy consumption and promote environmental sustainability on the planet. Geothermally assisted air conditioning and refrigeration systems are known worldwide as an effective solution for improving the performance of re-cooling/heating cycles, in addition to being a reliable, economical and renewable energy source. Due to its advantages, it is currently used on a large scale in several countries, but is still rarely used in Brazil. This work verified the energetic, exergetic, environmental and financial performance of a large indirect expansion refrigeration system with a geothermal condenser, compared to the same system with conventional condensation (evaporative cooling towers) for application in tropical climates. Experimental data were obtained in a plant that operates with conventional condensation. The annual operation of the two systems for four cities in Brazil was simulated through the elaboration of a mathematical model of the plant, evaluating the technical and financial viability of the refrigeration system with geothermal condenser for Brazil. Mathematical models were developed for the condenser, compressor, cooling tower and geothermal exchanger. The results for validating the models were around ±20% compared to the experimental data. Operation with a geothermal system proved to be more advantageous in cities located in the south and southeast regions of Brazil, with an improvement of 10% in the values for the energy consumed by the plant, 10% in the values for the COP of the plant, 13% in efficiency exergy, 5% in total TEWI and 10% for gas and particulate emissions. In all cities evaluated, the operation with a geothermal system provided financial savings. The best payback found was from the use of the building's foundations to implement exchanger piles with an average value of 5 years for return on investment. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/793 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.subject | Ar condicionado | |
| dc.subject | Refrigeração | |
| dc.subject | Recursos geotérmicos | |
| dc.subject | Condensadores (vapores e gases) | |
| dc.title | Análise de um sistema de resfriamento geotérmico aplicado em climas tropicais | |
| dc.type | Dissertação |
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