17.ago ouro i 14.30_412_cemig-d

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17.ago ouro i 14.30_412_cemig-d

  1. 1. Eficiência Energética Desenvolvimento de uma Cabeça de Série de Secadora de Roupas a Bomba de Calor
  2. 2. Motivação – Problema da Secagem de Roupas <ul><li>Áreas densamente povoadas => falta de espaço para secagem </li></ul><ul><li>Secagem natural com uso da energia solar => nem sempre </li></ul><ul><li>eficiente devido à longos períodos de chuva </li></ul><ul><li>Questões estéticas em condomínios </li></ul>
  3. 3. <ul><li>Uso de secadoras elétricas => conveniente, porém o consumo energético é elevado </li></ul><ul><li>Alto custo da energia elétrica </li></ul><ul><li>Hotéis e Hospitais => Grande demanda por secagem de roupas </li></ul>Motivação – Problema da Secagem de Roupas
  4. 4. Bomba de Calor Ambiente a ser aquecido Ambiente Externo Dispositivo de Expansão Compressor Evaporador Condensador Q1 W Q2
  5. 5. Bomba de Calor Potência Térmica Requerida Potência Elétrica Necessária Potência Térmica Requerida Potência Elétrica Necessária Potência Térmica Transferida do Ambiente <ul><li>Secadora Elétrica </li></ul><ul><li>Secadora a BC </li></ul>
  6. 6. Bomba de Calor Potência Térmica Requerida Potência Térmica Requerida Potência Elétrica Necessária <ul><li>VANTAGENS: </li></ul><ul><li>Melhor eficiência de secagem => menor consumo por unidade de água evaporada </li></ul><ul><li>Melhor controle de secagem de materiais termossensíveis. </li></ul><ul><li>Funcionamento ininterrupto. </li></ul><ul><li>DESVANTAGENS: </li></ul><ul><li>Utilização de fluidos refrigerantes nocivos ao meio ambiente </li></ul><ul><li>Manutenção regular. </li></ul><ul><li>Possibilidade de vazamento de refrigerante. </li></ul><ul><li>Custo inicial mais alto se comparado à secadora elétrica. </li></ul>
  7. 7. Projeto P&D 325 Projeto P&D 325 - CS DO PROJETO P&D 096 CEMIG D/ANEEL: Desenvolvimento de Secadoras Industrial/residencial de Roupas a Bomba de Calor, de Alta Eficiência Gerente do Projeto: Matheus de Mendonça Herzog (CEMIG) Pesquisador: Prof. Dr. Mauri Fortes Entidade Parceira: CONSCIENTEC Ltda Duração : 24 Meses Valor Total: R$ 1.039.688,00
  8. 8. Projeto P&D 325 <ul><li>Objetivo: </li></ul><ul><li>Aperfeiçoar, construir e testar experimentalmente três bombas de calor ar-ar, de alta eficiência e de potências térmicas de saída entre 5 e 20 kW. </li></ul><ul><li>Efetuar testes experimentais em uma secadora elétrica residencial e duas industriais, disponíveis no mercado de forma a se obterem benchmarks </li></ul><ul><li>Efetuar modificações, de caráter estrutural e de componentes, em secadoras elétricas residenciais e industriais, disponíveis no mercado, de forma a acoplá-las às bombas de calor, para se chegar a equipamentos plausíveis de fabricação em série, com temperaturas de saída e tempos de secagem adequados. </li></ul>
  9. 9. Projeto P&D 325 <ul><li>Restrições de Desempenho das Bombas de Calor: </li></ul><ul><li>As BC deverão apresentar, em temperaturas próximas a 55 ºC, coeficientes de performance (COP) superiores a 3, e COP em torno de 2, em temperaturas de secagem de até 60 ºC. </li></ul><ul><li>Utilização de fluido refrigerante com baixo impacto ambiental => R134a </li></ul><ul><li>Os equipamentos deverão apresentar Taxa Específica de Extração de Umidade (TEEU) maiores ou iguais que o dobro dos equipamentos tradicionais elétricos, mesmo sob temperaturas de secagem superiores a 60 C. </li></ul>
  10. 10. Projeto P&D 325 <ul><li>Inovações técnicas em relação aos protótipos do P&D 096: </li></ul><ul><li>Inclusão de resistores para que as secadoras possam operar em temperaturas mais elevadas, com redução do tempo de secagem. </li></ul><ul><li>Esta modificação requererá a implantação de sistemas associados de controles eletrônicos do compressor e da secadora, como um todo. </li></ul><ul><li>Inclusão de sistema de recirculação do ar de saída, para melhoria da eficiência. </li></ul><ul><li>Inclusão de um sistema de filtragem simples para redução das felpas. </li></ul>
  11. 11. Projeto P&D 325 Equipamento dos Testes Experimentais: Secadora Tensão (V) Peso da roupa centrifugada (kg) Corrente (A) Potência Máxima Tempo de secagem (min.) Industrial SI-E 220 15 41 9 kW A avaliar Bomba de Calor Potência consumida 3,7 kW Condensador 13,7 kW (aproximadamente) Evaporador 7 kW (aproximadamente) Compressor Compressor tipo scroll , com capacidade sugerida de condensador de 10 kW (aprox. 34000 BTU/h) à temperatura de evaporação de 7,2 e de condensação de 60 , 200-230 V, trifásico, 60 Hz. EER e COP de refrigeração 9,14 e 2,68 às temperaturas de evaporação e condensação de 7,2 e 60 , respectivamente. Válvula de expansão termostática AAE2 NC - 75,8% de carregamento
  12. 12. Projeto P&D 325 Modificações no Equipamento: Adaptação da BC Resistências Elétricas Condensador Quadro de Instrumentação Saída de Ar
  13. 13. Projeto P&D 325 Testes Experimentais: Metodologia <ul><li>Seleção das amostras de roupas que constituem uma carga normal para o equipamento. </li></ul><ul><li>Molham-se as amostras. </li></ul><ul><li>Centrifugam-se as amostras. Após vários testes chegou-se ao valor de roupa centrifugada que correspondem a valores de roupa seca próximos aos valores requeridos. </li></ul><ul><li>Quando a amostra centrifugada ficava com o peso abaixo do estabelecido, acrescentava-se um pouco de água; e, caso o peso ficasse acima do estabelecido, deixava-se a amostra centrifugar por mais tempo. </li></ul>
  14. 14. Projeto P&D 325 Testes Experimentais: Metodologia <ul><li>Foi estabelecido o tempo de medição em intervalos de 15 minutos. Quando o tempo do experimento era atingido, retirava-se a amostra rapidamente e a pesagem era realizada. </li></ul><ul><li>Durante os testes eram medidos: energia elétrica, temperatura no interior e saída da secadora, temperatura ambiente, umidade relativa do ambiente e no interior da secadora, velocidade de saída do ar, pressão de evaporação e de condensação. </li></ul><ul><li>O teste termina quando após um período maior que o necessário para se atingir peso de equilíbrio (previamente determinado ao deixar a amostra secando naturalmente em varais por 16 horas após sofrer a secagem na secadora). </li></ul>
  15. 15. Projeto P&D 325 <ul><li>Resultados – Secadora Industrial 10 kW </li></ul><ul><li>Secadora Elétrica – S-E </li></ul><ul><li>Secadora a BC – S-BC </li></ul>  Valores Médios Desvio padrão Valores Mínimos Valores Máximos Temperatura ambiente, 26,3 2,8 24,0 30,1 Umidade relativa 56% 5% 48% 61% Temperatura no interior da secadora, 45,3 6,6 38 55 Temperatura na saída da secadora, 49,2 6,2 43,2 58 Velocidade do ar, m/s 17,6 0,1 17,4 17,7 Peso da roupa no início da secagem, g 17.700 2 17.700 17.705 Potência total, kW 9,0 0,3 8,7 9.4   Valores Médios Desvio padrão Valores Mínimos Valores Máximos Temperatura ambiente, 27,7 2,4 24,6 32,0 Umidade relativa 52% 9% 38% 82% Temperatura no interior da secadora, 35,5 1,8 31,0 38,2 Temperatura na saída da secadora, 36,7 1,9 30,7 40,8 Velocidade do ar, m/s 15,4 0,6 12,9 16,4 Peso da roupa no início da secagem, g 17.299 433 16.725 17.715 Potência total, kW 2,5 0,2 2,2 3,2
  16. 16. Projeto P&D 325 Resultados – Secadora Industrial 10 kW <ul><li>Secadora Elétrica </li></ul><ul><li>Secadora a BC </li></ul><ul><li>Tempo de secagem necessário para atingir RU igual a 0,2 é de 55 min para a S-E e 88 min para a S-BC. </li></ul><ul><li>Tempo necessário para secagem na S-BC da amostra foi aproximadamente 1,6 vezes maior que o da S-BC. </li></ul>
  17. 17. Projeto P&D 325 Resultados – Secadora Industrial 10 kW <ul><li>Secadora Elétrica </li></ul><ul><li>Secadora a BC </li></ul><ul><li>A TEEU da C-BC é maior para toda faixa de RU. </li></ul><ul><li>Para RU = 0,2 o TEEU da S-BC é aproximadamente 1,6 enquanto que o da S-E é 0,9. Assim, a S-BC extrai mais de 60% de água por kWh que a S-E. </li></ul>
  18. 18. Projeto P&D 325 Conclusões: <ul><li>A utilização de bombas de calor para secagem de roupas é viável usando compressores disponíveis no mercado nacional. </li></ul><ul><li>O COP da secadora foi de aproximadamente 3 para temperatura de condensação igual a 55 ºC. </li></ul><ul><li>Os resultados experimentais mostraram que o tempo de secagem com a S-BC é maior que o tempo de secagem da S-E. </li></ul><ul><li>A S-BC permite uma economia de energia de cerca de 60% em relação à S-E. </li></ul>
  19. 19. Projeto P&D 325 <ul><li>Nas próximas etapas do projeto serão realizados teste com a secadora operando no modo misto (BC + Resistência Elétrica) o que poderá reduzir o tempo de secagem. </li></ul><ul><li>Uma análise de payback do investimento inicial da modificação de uma secadora elétrica nos mostra que o investimento é recuperado em aproximadamente 15 meses. </li></ul><ul><li>Investimento na Modificação: R$ 6.000,00 </li></ul><ul><li>6 ciclos de secagem por dia </li></ul><ul><li>Preço do kWh: R$ 0,50 </li></ul>
  20. 20. Muito obrigado ! [email_address]

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