PISTA DE PATINAÇÃO NO GELO - PROJ. INTEGRADOR

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PROJETO INTEGRADOR 2016-1 FATEC ITAQUERA Prof. MIGUEL REALE

PISTA DE GELO: Projeto de desenvolvimento de pista de gelo utilizando sistema de refrigeração cascata

Cleber Dada¹; Edison de Deus Xavier²; Fabiano Brito³; Filipe Mendes Ribeiro ; Ismael José Queiroz Sanxes

¹ Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar Condicionado, da Fatec Itaquera, e-mail: [email protected] ² Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar Condicionado, da Fatec Itaquera, e-mail: [email protected] ³ Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar Condicionado, da Fatec Itaquera, e-mail: [email protected] ⁴ Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar Condicionado, da Fatec Itaquera, e-mail: [email protected] Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar Condicionado, da Fatec Itaquera, e-mail: [email protected] Aluno do 4º semestre noturno do Curso Superior de Tecnologia Refrigeração, Ventilação e Ar

Nos dias atuais o ser humano devido as necessidades vem cada vez mais obtendo hábitos de alimentação e saúde inadequados e não saudáveis, a cada geração o número de pessoas que praticam alguma atividade física regularmente vem diminuindo a cada ano. Este trabalho tem como objetivo apresentar projeto de pista de gelo, contemplando a exigência da FATEC de inclusão de tema relacionado a esporte, o projeto consiste na construção de uma pista de gelo em tamanho reduzido para fins didáticos, será apresentada a fundamentação teórica de embasamento do funcionamento do equipamento, o objetivo é obter um sistema capaz de proporcionar o máximo de eficiência possível de acordo com os equipamentos e materiais disponíveis. Tal equipamento será desenvolvido através de equipamentos de refrigeração fora de uso, a construção do equipamento será realizada através de reaproveitamento de equipamentos e ou de seus componentes. A ideia é manter uma pista de gelo através de um sistema de refrigeração do tipo cascata em duplo estágio. Palavras-Chave: Inclusão;

Eficiência; Refrigeração Tipo-cascata; Pista de gelo.

1 Introdução Nos últimos anos devido ao aumento da tecnologia o homem tem perdido o hábito de realizar atividades físicas, a cada dia é mais comum o número de pessoas que trocaram as atividades físicas pelos chamados e-sports. Uma das explicações para tais mudanças, se deve a industrialização e ao tempo que a pessoas tem disponível para realizar uma prática esportiva e também certas vezes devido à falta de locais adequados que permitam que sejam realizadas práticas esportivas, ora por falta de tempo, ou devido a parte da população trabalhar e estudar, não conseguindo adequar os horários livres para realizarem atividades físicas. A ideia deste projeto é desenvolver um projeto de pista de gelo em miniatura apresentando o processo pelo qual é construído e o ciclo de refrigeração tipo através do sistema cascata 1.1 Introdução teórica As pistas de gelo surgiram da vontade de poder utilizá-las em locais diversos, independente das temperaturas e estações. A partir do seu surgimento, foi possível patinar em qualquer temperatura, não apenas nas temperaturas muito abaixo de zero, que possibilitavam o congelamento dos lagos (AUSLEY, [200-? ]). A primeira pista de gelo foi inaugurada em Londres. O gelo foi feito através de um caro processo de envio de uma mistura de glicerina e água por meio de canos de cobre. Após avanço técnico e tecnológico, o custo de criação de pistas de gelo reduziu, proporcionando que jogos anteriormente praticados sobre lagos congelados fossem se regularizando e se tornando modalidades mais famosas e competitivas no mundo inteiro. Assim, em 1908 foi realizada a primeira competição de patinação em uma pista de gelo refrigerada, como parte dos jogos de verão de Londres. Devido a esse se têm como exemplos o hóquei no gelo, patinação no gelo e curling (AUSLEY, [200-? ]). Outrora utilizada somente como meio de locomoção, para atravessar lagos e canais congelados no inverno, passou a esporte, pela intervenção de um mestre em ballet, Jackson Haines. Esse deu origem à patinação artística. Também praticado sobre o gelo, o hóquei é oriundo da Escócia ou do Canadá – existem duas vertentes sobre sua origem – e o curling, sem origem definida, o qual é admitido como o esporte mais antigo do mundo.

Um ponto importante é definir qual pista de gelo deve-se utilizar. Para escolhê-la, é preciso levar em conta a parte climática, o terreno, o ambiente, se interno ou externo. O processo de construção das pistas de gelo deve ser muito meticuloso, de forma a garantir a espessura ideal do gelo, responsável pela segurança, pelo conforto na patinação e pela energia dispendida, por exemplo. Para manter a pista nos padrões de qualidade da Federação reguladora do esporte, os responsáveis utilizam máquinas ice-resurfacing. O procedimento é resumido em quatro etapas: raspagem, limpeza, enxague e secagem. (AUSLEY, [200-? ]) As pistas de gelo são importantes para diversos esportes, e, principalmente, para a recreação de pessoas. Neste último caso, a patinação no gelo é considerada um dos maiores geradores de fluxo de pessoas para entretenimento no Brasil. Logo, nota-se a importância de saber sobre o funcionamento das pistas de gelo (AUSLEY, [200-? ]).

1.2 Ciclo de refrigeração Os refrigeradores comuns operam com base no ciclo de compressão mecânica de vapor. O ciclo de refrigeração se vale do processo de mudança do estado físico do fluido refrigerante (líquido e gasoso). Os fluidos refrigerantes são caracterizados por se liquefazerem (condensarem) a altas pressões e por evaporarem a baixas pressões. A geração do frio nos sistemas de refrigeração se dá justamente pela mudança de estado desse fluido refrigerante de líquido para gasoso. Esse processo é similar a umedecer as mãos com álcool e soprar. Ao evaporar, o álcool retira calor das mãos, assim como o fluido refrigerante, ao evaporar, retira calor dos alimentos que estão dentro do gabinete. O processo de refrigeração começa pelo compressor, que comprime o fluido refrigerante vindo do evaporador na fase gasosa. Com isso, o fluido refrigerante tem sua pressão e temperatura aumentadas. Ao entrar no condensador, ele transfere parte do calor para o meio ambiente, fazendo com que a sua temperatura diminua e ocorra o processo de mudança de fase de gasoso para líquido, que é a condensação. Na sequência, o fluido refrigerante passa pelo elemento de controle – tubo capilar ou válvula de expansão –, que restringe a sua passagem para o evaporador, fazendo com que a sua pressão diminua.

Evaporando ao longo do evaporador, o fluido refrigerante absorve o calor dos alimentos, até retornar ao compressor, reiniciando-se o ciclo de refrigeração. 1.3 Princípios físicos O princípio por trás da patinação no gelo é a pressão. Essa força é exercida pelo patinador nas lâminas que, por sua vez, transmitem-na para o gelo de forma a potencializá-la devido à pequena superfície de contato que possui com a superfície. A pressão é a responsável por fazer com que o gelo sofra fusão e passe para o estado líquido sob as lâminas dos patins reduzindo o atrito e permitindo o deslizamento (PHYSICS..., [200-? ] 1.4. Como funcionam as pistas de gelo A água é o fator essencial já que é o que permite o movimento durante a patinação. Sabese que em temperaturas abaixo de 29 °C abaixo de zero a água tende a congelar quase instantaneamente. O resultado é que o fino canal de água formada pela pressão das lâminas dos patins é quase que instantaneamente congelado e, portanto, inútil para a redução de atrito, inviabilizando o movimento. Fatores como: peso, ventilação, pressão e outros inerentes à pista devem ser observados para garantir o derretimento do gelo viabilizando o deslizamento, garantindo assim a autorregeneração do gelo. Na patinação no gelo, o atrito entre o gelo e a lâmina permite que o patinador, conforme raspa o gelo, encontre resistência e inicie, potencialize ou interrompa seu movimento. O atrito é uma força que dissipa a energia e ocorre quando um objeto desliza sobre uma superfície. Esta força é aplicada ao longo da superfície e sua resultante implica em energia cinética e consequente movimento, segundo Knierman Rigby (2003). A Terceira Lei de Newton pode explicar melhor como ocorre a patinação: para cada ação, há uma reação igual e oposta. E é essa ideia que permite aos patinadores se moverem através do gelo. Ao empurrar o gelo com seus patins, eles estão aplicando uma força para baixo e para trás contra o chão, fazendo com que o solo o empurre de volta, fornecendo assim, uma força para frente e para cima que impulsiona os patinadores a deslizar ou saltar, dependendo das particularidades da força que foi aplicada. MOSKOWITZ, (2010)

1.5 Efeito de regeneração do gelo A ideia de se ter água liquida em temperaturas negativas nem sempre é aceita por todas as pessoas. Todavia, em casos particulares como o da água, o efeito da pressão é inversamente proporcional ao ponto de fusão, ou seja, quanto maior a pressão aplicada menor será o ponto de fusão e, portanto, mais facilmente a água passará do estado sólido para o líquido, o que significa que se pode encontrar água líquida abaixo de 0 grau centígrado. Quando o patinador aplica pressão no gelo ele provoca a fusão da água que está sob suas lâminas após sua passagem, como a água, apesar de líquida, encontra-se em temperaturas negativas ela torna a congelar. (THENÓRIO, 2013) 1.6 Pistas de patinação no gelo Basicamente, as pistas de patinação no gelo são divididas em alguns grupos, dependendo do esporte a ser praticado. Por exemplo, pistas de patinação artística incluem: Patinação individual e em pares, dança no gelo, dança sincronizada. Há também pistas de velocidade, as quais são regulamentadas oficialmente pela ISU (Internacional Skating Union), que incluem: Patinação em Velocidade e Patinação em Velocidade de curtas distâncias

Segundo com ICE RINK ([1-1 ]), para pistas de velocidade: A pista de patinação de velocidade padrão é uma pista aberta, coberta ou fechada gelo com uma pista de competição pista dupla, máximo de 400 metros, mínimo de 333 de 1/3 metros de comprimento, com duas extremidades curvas de cada um dos 180 º, em que o raio da curva interna não deve medir menos de 25 metros e não mais de 26 metros. (...) A largura da faixa de competição interior deve ser de 4 metros. A largura da pista externa competição deve ser de pelo menos 4 m. O raio da curva interna será de 25 m, 25,5 m ou 26 m (ICE RINK, [200-? ]).

A pista a ser fabricada pelo grupo será exclusivamente para uso demonstração de construção e fabricação de uma pista de gelo tais como os processos termodinâmicos que ocorre no funcionamento do mesmo tal como o comportamento dos equipamentos a pista pode ser utilizada para a prática de diversos esportes praticados no gelo tais como hóquei no gelo, patinação artística, curling e mais atividades. 2. Materiais e métodos 2.1 Sistema de resfriamento em cascata

O objetivo do equipamento montado pelo grupo no projeto integrador, visa desenvolver, um circuito de refrigeração para resfriamento de uma pista de gelo, utilizando um sistema de resfriamento em cascata, utilizando dois estágios de resfriamento. O resfriamento em cascata e utilizado em algumas aplicações industriais exigem faixa de temperatura ciclo de refrigeração seja alta, ou seja, a diferença entre a temperatura de condensação (TC) e temperatura de evaporação (TE) maior que 100ºC (TC-TE) >100°C, essa condição inviabiliza que um único ciclo de compressão a vapor seja utilizado. Esse grande intervalo de temperatura significa também um grande intervalo de pressão no ciclo e um desempenho ruim de um compressor alternativo. Nos sistemas em que o mesmo refrigerante passa pelos estágios de baixa e alta pressão, valores extremos de pressão e volume específico podem causar alguns problemas. Por exemplo, quando a diferença das temperaturas limites do ciclo atinge valores elevados (TC-TE>100°C), verifica-se que: A). Se a escolha for de um fluido com alto ponto de ebulição (à pressão atmosférica), 101,325 kPa, ao trabalhar em temperaturas muito baixas, sua pressão ficará muito abaixo da atmosférica no evaporador, podendo promover a

admissão

de

ar

e

umidade

através

de

aberturas

na

tubulação

de refrigeração. Por exemplo: - R-717 (amônia): apresenta ponto de ebulição igual a 33,3°C. Trabalhando no evaporador a -50°C, sua pressão é de 40,81 kPa abaixo da pressão atmosférica. b) se a escolha for de um fluido com baixo ponto de ebulição, a pressão no evaporador será adequada, mas a pressão no condensador será muito alta, a ponto de exigir vasos e tubulação de paredes reforçadas, acarretando problemas de segurança, além do custo do equipamento.

Por

exemplo:

- R-744 (dióxido de carbono): apresenta ponto de ebulição igual a -78,5°C. Trabalhando a -50°C no evaporador sua pressão será de 682,84 kPa, e sua pressão no condensador será muito

alta,

acima

do

ponto

crítico

(que

é

igual

a

30,98°C).

Além disso, quando a temperatura de evaporação é muito baixa, o volume específico do vapor de refrigerante na aspiração do compressor é elevado, o que implica num compressor

de

capacidade

elevada.

Para evitar estes inconvenientes, é interessante a repartição do ciclo de refrigeração em duas etapas, adotando-se dois fluidos refrigerantes independentes, um para a zona de baixa

pressão

e

o

outro

para

a

de

alta

pressão.

Em um sistema tipo cascata, uma série de refrigerantes com pontos de ebulição

progressivamente menores são utilizados em sistemas de simples estágio. O condensador do estágio mais baixo está acoplado ao evaporador do estágio superior e assim sucessivamente. O componente onde o calor de condensação do estágio mais baixo é suprido para a vaporização do refrigerante no nível acima é chamado de condensador cascata. Esse ciclo está representado nas figuras 1 abaixo:

Figura 01- Circuito de refrigeração em cascata

A sua característica principal é a utilização de dois refrigerantes diferentes operando em dois ciclos individuais. Esses dois refrigerantes estão termicamente acoplados no condensador cascata. A seleção desses refrigerantes, conforme comentado anteriormente deve atender às suas características pressão-temperatura. 2.2 Equipamentos utilizados Para a construção da pista de gelo do circuito de refrigeração e do circuito elétrico do equipamento, foi necessário, o conhecimento dos equipamentos existentes para suprir as necessidades do projeto e selecionar os que melhor atendem as necessidades préestabelecidas entre os itens utilizados na confecção das necessidades. 2.3 Compressor- O Compressor toma o vapor do refrigerante a uma baixa pressão e temperatura, comprimindo o até a pressão de condensação requerida. Assim pode-se afirmar que ele aumenta a pressão e a temperatura do refrigerante no condensador o suficiente para permitir que dissipe calor para o ar ou água a temperatura existente. Ao sair do compressor será ainda gás, porém

com temperatura elevada. Esta elevação de temperatura é devida ao calor de compressão. No projeto foram utilizados 3 compressores, 2 da Embraco modelo FFI 12 Hbx 220 v com fluido refrigerante R134a ambos foram escolhidos pois foram disponibilizados por um dos integrantes do grupo, tais compressores são de refrigeração comercial e foram adaptados ao sistema cascata. O outro compressor utilizado é da Embraco do modelo T2168gk da linha aspera o compressor é do tipo hermético com fluido refrigerante r404a e tensão de 220v com motor do tipo CSCR (Capacitive start & run) utilizando capacitor de partida eletrolítico e permanente ao mesmo tempo, usado com PTC de 4 terminais. O mesmo é LBP (Low Back pressure) e a faixa de temperatura de evaporação é de -35 °C a -10 °C, o tipo de torque é HST (Hight Starting torque). O compressor T2168 GK está sendo projetado para trabalhar na faixa de evaporação de -22,5 °C com capacidade de 962 kcal/h ,sendo a capacidade suficiente para retirar o calor da água até levar ao ponto de gelo. Figura 2- Performance compressor T2168GK Embraco

Fonte: Embraco, 2014 (Modelo T2168 GK)

O outro modelo de compressor é o FFI 12 HBX a qual foi utilizado 2 compressores para resfriar o condensador do T2168 GK o compressor utilizado.

Tabela 1 – Performance Compressor FFI12HBX QUANT.

MARCA

MODELO

VOLTAGEM/ FREQUENCIA

APLICAÇÃO

2

EMBRACO

FFI12HBX

220V 60Hz

L/M/HBP

EVAPORAÇÃO -5ºC

CARGA TERMICA

750kcal/h

DESLOCAMENTO cm³

FAIXA DE TENSÃO V

TIPO DE RESFRIAMENTO

11,14

198 - 242V

S/F

VISCOSIDADE DO ÓLEO

CAPACIDADE W

COP W/W

ISO-22

1149

1,8

2.3 Condensador: É o componente do circuito de refrigeração no qual o refrigerante, na fase vapor, a alta temperatura e pressão é condensado, ou seja, retorna a fase líquida. Os condensadores são trocadores de calor onde ocorre a condensação do refrigerante. Todos os ganhos de calor de um sistema de refrigeração devem ser rejeitados no condensador. Sendo, portanto, sua função básica liquefazer o fluido refrigerante. Essa condensação só será possível caso exista outro fluido em menor temperatura que a do vapor para que haja a troca de calor. No projeto foi utilizado 3 condensadores 2 condensadores resfriados a ar de 1/3 da Elgin e um condensador tube in tube. O condensador tube-in-tube consistem de dois tubos dispostos de tal modo que um fica no interior do outro. A água corre através de um tubo interno enquanto o refrigerante flui na direção oposta no espaço entre os tubos interno e externo. São construídos em tamanhos de 1 a 180 kW. Os condensadores tube-in-tube dependendo do tipo podem ser limpos mecanicamente ou por circulação de produtos químicos através dos tubos de água. O condensador tube in tube foi construído com 1 metro de tubo de ¾ e 1 metro de tubo de 3/8

Figura 3– Condensador Tube in Tube

2.4 Filtro secador O filtro é o dispositivo instalado no circuito do refrigerante para reter a sujeira em suspensão. Por mais limpo que seja o sistema, internamente, ainda há a possibilidade de aparecerem resíduos de sujeira que prejudicariam o funcionamento do compressor. Assim, o filtro tem sua importância como elemento de proteção do circuito refrigerante. No projeto da pista foram utilizados 4 filtros secadores. 2.5 Tubo Capilar Em equipamentos com tubo capilar, o fluido refrigerante perde pressão em função do atrito com as paredes internas do tubo. Por isso, tanto o diâmetro interno quanto o comprimento são fatores importantes para o capilar. A determinação do tubo capilar depende do fluido refrigerante, da temperatura que se espera na região de baixa e da capacidade do compressor. O cálculo para se determinar o capilar é complexo. Para facilitar o trabalho dos refrigeristas, a Embraco disponibiliza um Manual de Aplicação de Compressores com orientações sobre qual capilar aplicar.

2.6 Termostato digital

A função do termostato é impedir que a temperatura de determinado sistema varie além de certos limites preestabelecidos.

Os termostatos elétricos série B10 são dispositivos para controle de temperatura, que operam em circuitos monofásicos, desligando ou ligando quando a temperatura aumenta. Foram utilizados 4 controladores Full Gauge TIC-17RGTI/09 2.7 Sensor de temperatura O sensor pode ser definido como componentes que sofrem variação em uma grandeza elétrica (resistência elétrica, corrente elétrica ou tensão elétrica) de acordo uma outra grandeza física (som, luz, temperatura, movimento, vibração, etc) desde que haja uma relação conhecida entre a variação elétrica e a grandeza física. Sensores de temperatura NTC e PTC, são tipos de sensores onde a relação entre resistência elétrica e a temperatura são conhecidas, mensuráveis e possuem uma boa tolerância e precisão. Por terem distorções na resistência elétrica devido a temperatura estes componentes também levam o nome de termistores. Os termistores do tipo NTC ou PTC são semicondutores que podem ter a variação de resistência de forma diretamente proporcional para os termistores do tipo PTC (pois teve temperature coeficient), onde a resistência elétrica irá se elevar à medida que se eleva a temperatura e inversamente proporcional para os termistores do tipo NTC (negative temperature coeficient) onde a resistência elétrica irá diminuir a medida que se eleva a temperatura. 2.8 Detalhes das unidades condensadoras No equipamento foi utilizado 2 unidades condensadoras da Embraco do tipo UF12hbx as dimensões da base do equipamento 294 mm de altura, 420 mm de comprimento e 362 mm de largura, cada unidade condensadora pesa 16,5 kg. 2.9 Características dos ventiladores Os ventiladores utilizados nas unidades condensadoras têm um fluxo de ar 900 m³/h o diâmetro das palhetas é de 254 mm, o ângulo das palhetas é de 28° a potência do ventilador é de 13 W. O ventilador é do tipo axial. 2.9.1. Fluidos refrigerantes Denominamos refrigerante tudo aquilo que serve para retirar calor daquilo que desejamos com temperatura mais baixa, ou, a substância que usamos para absorver calor de outra a ser resfriada. Existem refrigerantes de calor sensível

e de calor latente. De calor sensível: São aqueles fluidos refrigerantes que não mudam de fase, apenas alteram sua temperatura para maior, retirando assim calor da carga térmica. Como exemplos: A água, salmoura, solução alcoólica, etc. De calor latente: São aqueles que mudam de fase, passando de líquido para vapor. São os mais eficientes e empregados. Como exemplos: R-134-A, R-717 (amônia); R-410-A. O que remove o calor é o refrigerante, sua vazão determina a capacidade de troca térmica e o ciclo de refrigeração nada mais é do que uma forma de reciclar o refrigerante para que ele seja reaproveitado, ou melhor, que ele esteja novamente nas condições adequadas de uso, por tempo indeterminado. (Costa 1989). Os fluidos refrigerantes utilizados na elaboração do projeto foi o R134a e o R404a. Tais fluidos foram colocados de acordo as características dos equipamentos que foram dispostos.

Figura 4– diagrama ph r404a

Figura 5-Diagrama ph R134a

2.9.2 Construção do equipamento A construção do protótipo foi realizada em um galpão pertencente a um dos alunos do grupo, sendo usados equipamentos e ferramentas dos próprios alunos e parte dos materiais foram comprados para o desenvolvimento do projeto. Os testes no equipamento foram realizados no mesmo local pois o mesmo possui todos os recursos necessários para o teste do projeto, como rede elétrica, equipamentos para soldas e ferramentas necessárias para o desenvolvimento de um projeto como que foi proposto.

2.9.3 Diagrama elétrico

Figura 6- Diagrama elétrico Pista de Gelo

T01- TERMOSTATO DO 1º ESTÁGIO T02- TERMOSTATO DO 1º ESTÁGIO C1- COMPRESSOR 1 - 1º ESTÁGIO C2- COMPRESSOR 2 - 1º ESTÁGIO C3- COMPRESSOR 3 - 2º ESTÁGIO VS1- VÁLVULA GÁS QUENTE - 1º ESTÁGIO VS2- VÁLVULA GÁS QUENTE - 1º ESTÁGIO VS3- VÁLVULA GÁS QUENTE - 2º ESTÁGIO

2.9.4 Custos do projeto

CUSTOS DE PROJETO CAPILAR 064 ROLO

3%

CAPILAR 050 METRO

3%

RELE EMBRACO

5% 6%

8%

17%

3%

CONDENSADOR A AR GAS R134A

6% COLA PARA ISOPOR

5%

CONTROLADORES DE TEMPERATURA - TIC 17 RGTI -50°C/ +105°C SPRAY BRANCO BRASTEMP- COLORGIN

2% 2% 36%

2%

SPRAY PRETO FOSCO BRASTEMP- COLORGIN SPRAY BRANCO BRASTEMP- COLORGIN

2%

SPRAY PRETO FOSCO BRASTEMP- COLORGIN FILTRO SECADOR DML 052R ARQUIBANCADA EM MDF BANDEJA DA PISTA- DOBRA M.O

Figura 5- Gráficos custos de projeto

Tabela 1 – Controle de gastos projeto integrador CONTROLE DE GASTOS PROJETO INTEGRADOR 1º SEMESTRE PISTA DE GELO ITEM

LISTA DE COMPONENTES COMPRADOS

1

CAPILAR 064 ROLO

R$

27,60

2

CAPILAR 050 METRO

R$

24,48

3

RELE EMBRACO

R$

48,00

4

CONDENSADOR A AR

R$

73,92

5

GAS R134A

R$

25,08

6

COLA PARA ISOPOR

R$

52,00

7

CONTROLADORES DE TEMPERATURA - TIC 17 RGTI -50°C/ +105°C

R$

308,00

8

SPRAY BRANCO BRASTEMP- COLORGIN

R$

14,90

9

SPRAY PRETO FOSCO BRASTEMP- COLORGIN

R$

13,90

10

SPRAY BRANCO BRASTEMP- COLORGIN

R$

14,90

11

SPRAY PRETO FOSCO BRASTEMP- COLORGIN

R$

13,90

12

FILTRO SECADOR DML 052R

R$

42,00

13

ARQUIBANCADA EM MDF

R$

150,00

14

BANDEJA DA PISTA- DOBRA M.O

R$

50,00

TOTAL

R$

858,68

EQUIPAMENTOS REAPROVEITADOS 15

COMPRESSOR FF 12,5 EMBRACO HBX 1/3 HP

R$

370,00

16

COMPRESSOR FF 12,5 EMBRACO HBX 1/3 HP

R$

370,00

17

COMPRESSOR FF 12,5 EMBRACO HBX 1/3 HP

R$

370,00

18

RODAS DA ESTRUTURA METALICA 4 UNIDADES

R$

73,92

19

CONDENSADOR A AR

R$

150,00

20

SOLENOIDE EMERSON 3/8"

R$

150,00

21

CJ VALV. SOLENOIDE + BOBINA

R$

389,90

TOTAL

R$ 1.993,82

COMPARAÇÃO DE ECONOMIA COMPRADOS

R$

858,68

REAPROVEITADOS

R$ 1.993,82

ECONOMIA DE COMPRA

43%

ITENS COMPRADOS X REAPROVEITADOS

COMPRADOS R$858,00 30% REAPROVEITADOS R$ 1.993,82 70%

COMPRADOS

R$858,00

REAPROVEITADOS

R$ 1.993,82

Figura 7- Gráfico Itens comprados/reaproveitados

3. Resultados Para demonstrar o funcionamento do que o trabalho propõe foi necessário a construção de um protótipo de pista de gelo para demonstrar os processos envolvidos no funcionamento. Tal equipamento correspondeu com as expectativas do grupo proporcionando num equipamento que explica de maneira eficaz o funcionamento do sistema de refrigeração cascata. 3.1 Memorial de Cálculo Para o desenvolvimento do projeto é necessário fazer o cálculo de carga térmica, as dimensões da bandeja do projeto são de 1140 mm de comprimento, 505 mm de largura e 15 mm de altura, o volume de água cálculo foi de 8,635 Kg .

Figura 8- Cálculo de volume da bandeja

Considerando o volume de água calculado acima e temperatura da água no início do experimento na temperatura de 32° C foi calculado a quantidade de calor necessário para a temperatura abaixar de 32°C a 0°C no processo de calor sensível.

Figura 9- Carga térmica necessária pra elevar a temperatura até 0°C

Após a água chegar em 0°C uma grande quantidade de calor é utilizada para mudar o estado físico da água de líquido para sólido transformando de 0°C líquido para sólido

Figura 10- Cálculo da quantidade de energia para transformar o estado físico da água

Após a mudança do estado físico da água foi calculado a quantidade de calor para diminuir a temperatura da água de 0°C a -10°C

Figura 11- Cálculo Carga térmica Somando todos os valores obtidos foi obtida uma quantidade de calor necessária de 1014 kcal/h capacidade que está de acordo aos equipamentos dispostos para a montagem da pista de gelo.

3.2 Fluxograma de Refrigeração

Figura 11- Fluxograma de Refrigeração

Descritivo de funcionamento do sistema 1º Liga compressores C1 e C2 do estágio de alta (-10°C)

2º C1 e C2 trabalham até atingir set point de trabalho de 0°C conforme leitura dos sensores T1 e T2, após esta constatação de leitura atuam as válvulas de controle VS1 e VS2 (hot gas) controlando a capacidade do circuito ao qual estão inseridos. 3° Após atingir o set point o circuito de alta (-10°C) é desligado e liga-se o circuito de baixa (-23°C). 4° O circuito de baixa (-23°C) trabalha até atingir (-15°C) ao atingir o setpoint, o controle efetuado pelo termostato T3 que aciona a válvula de controle VS3 (hot gas) que atua no controle de capacidade do sistema, e ainda na possibilidade da temperatura baixar o termostato T4 desliga todo circuito.

3.3 Ensaios O projeto foi construído utilizando uma base de um balcão de ilha que estava no deposito de um dos integrantes do grupo. Toda a construção do equipamento foi realizada pelos próprios alunos e o equipamento funcionou de acordo a expectativa de todos podendo assim ser um equipamento que possa auxiliar os demais alunos da Fatec a entender o funcionamento de uma pista de gelo. 4. Conclusão Efetuando uma análise rápida do circuito refrigerante do experimento em questão, consideramos que devido a necessidade (carga térmica), não obtivemos um único compressor de alta pressão para efetuar a absorção dos calores absorvidos no evaporador de baixa , assim como o calor gerado pelo compressor do mesmo circuito e sua posterior rejeição no condensador de alta, assim como o calor gerado também pelo calor do compressor do circuito de alta pressão. Assim foram adotados dois compressores de alta os quais correspondem a uma capacidade levemente superior ao ciclo de baixa, o que viabilizou a utilização do ciclo de duplo estágio no equipamento. Do ponto de vista do fator de compressão com necessidade de utilização do ciclo de duplo estágio, para o projeto em questão, não há uma justificativa para tal, uma vez que se utilizássemos um único estágio, não ultrapassaríamos a temperatura e a pressão correspondentes ao ponto crítico do R-404A. Com relação ao ganho de capacidade de refrigeração do duplo estágio a diferença para o processo em questão foi uma melhoria de 50% na geração de flash gás, o que na prática, aumentou a quantidade de refrigerante no estado líquido de 70% para 85% após o elemento de expansão, o que quer dizer que alargamos a faixa de energia absorvida no evaporador, de maneira em que o Δh (h8-h1) ficou 15% maior o que reflete diretamente

na capacidade de refrigeração do sistema, uma vez que as maiores quantidades de absorção ou liberação de calor se dão nos processos de mudança de estado físico, no caso dos fluídos refrigerantes. Consideração Final Dentro da situação atual do Brasil que se encontra no ano das olimpíadas, e aplicando os conhecimentos desenvolvimentos no Curso Superior de Refrigeração, ventilação e Ar condicionado foi de grande valia aos estudantes do grupo construir um projeto de pista de gelo com o intuito de demonstrar o funcionamento da pista de gelo demonstrando seu processo mostrando a realidade de esportes que não são populares no Brasil, mas que no entanto que são muito praticados em outros países do mundo, o projeto integrador forneceu aos alunos a oportunidade de conhecer o funcionamento de equipamentos voltados a construção da pista mostrado que a ciência da refrigeração não é importante apenas para gerar conforto térmico, conservação de alimentos e processos industriais a refrigeração além de tudo pode ser utilizado com a proposta de gerar lazer.

Referências Bibliográficas ASHRAE, H. B. D. K. Ice Rinks. [S.I.], 1994. Disponível em: . Acesso em: 13 mai. 2013. ICE RINK. Ice hóquey rink. [S.I.], [200-?]. Disponível em: < http://ice-rink.com/icehockeyrink.html>. Acesso em: 14 mai. 2016. MOSKOWITZ, C. The physics of figure skating. [S.I], 2010. Disponível em: . Acesso em: 14 mai. 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6023: Informação e Documentação - Referências - Elaboração. Rio de Janeiro: ABNT, 2002b. Wilbert Stoecker, J.W. Jones. Refrigeração e Ar Condicionado. São Paulo: Mc Graw-Hill do Brasil, 1985.

J. D. Roy. Princípios de Refrigeração. São Paulo: Hemus, 2004. ASHRAE. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Fundamentals. 2008 EMBRACO. Catálogo de Produtos. 2014. Anexos A-G. Disponível em: . Acesso em: 25 abr. 2016. DUPONT, 2014. Disponível em: . Acesso em: 22 abr. 2014.

COSTA, Ennio Cruz da. Refrigeração. 3. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1989