Descrição do Fornecimento e Retirada de Calor do SRA

Capítulo 3. Montagem e Operação do Protótipo de um Sistema de Refrigeração por Adsorção

♦ Materiais e Métodos

O fluido térmico inicialmente à temperatura ambiente seria aquecido na caldeira até que atingisse a temperatura pré-determinada para o aquecimento dos reatores. O vapor do fluido térmico sairia da caldeira e condensaria na carcaça dos reatores, cedendo calor. O condensado retornaria por gravidade até a caldeira para ser novamente vaporizado e escoar até os reatores. No percurso entre os reatores e a caldeira, o fluido térmico passaria pelos reservatórios RW e RE (Fig. 25), onde se observaria em um visor de nível, o volume de fluido térmico que circulou pelo sistema durante cada ciclo. Cada reservatório estava conectado a um dos dois reatores que podiam ser aquecidos simultaneamente.

A caldeira é um reservatório de aço inox com aproximadamente 13 L, com visor de nível lateral. Ela é aquecida por uma manta, contendo 3 resistências elétricas de aproximadamente 1.750 W cada, que está fixada ao seu redor. Sobre a manta de resistências elétricas existe um isolamento de aproximadamente 5 cm de lã de rocha e folhas de alumínio corrugado, conforme mostrado na Fig. 41.

Figura 41. Caldeira (Gerador de vapor).

Nos períodos de maior radiação solar, o coletor solar forneceria a energia para vaporizar o fluido térmico e aquecer os reatores. Primeiramente o fluido térmico armazenado no reservatório

RFT (Fig. 25) escoaria para o coletor solar por diferença de gravidade. Depois, seria fechada a

válvula que bloqueia o escoamento de fluido térmico entre este reservatório e as placas do coletor

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cedendo calor. O condensado retornaria por gravidade até o reservatório RTF (Fig. 25). No percurso entre os reatores e o reservatório RTF, o fluido térmico passaria pelos reservatórios RW e RE (Fig. 25), onde teria seu volume medido.

As placas do coletor solar (Fig. 42) foram fornecidas pela empresa Soletrol. A área de cada uma delas é de 1,92 m², o volume interno de aproximadamente 3,4 L e a eficiência nominal das mesmas, conforme certificação do INMETRO, é de 57,5 %. Estas placas foram testadas na fábrica, para suportar pressões de até 3,9 Bar, por isso, 75 °C seria, aproximadamente, a máxima temperatura que poderia ser atingida dentro do coletor solar se fosse utilizado isopentano como fluido térmico. Utilizando-se água, não haveria restrições quanto à temperatura, uma vez que a pressão de vapor da água dentro das placas do coletor nunca chegaria ao valor de 3,9 Bar.

Figura 42. Vista parcial das placas do coletor solar.

Na etapa de resfriamento, a válvula que bloqueiam o escoamento de vapor entre a caldeira e os reatores seria fechada, e a válvula que bloqueia o escoamento de fluido térmico entre estes e o condensador de fluido térmico, do tipo tubo e carcaça, seria aberta.

Parte do fluido térmico, anteriormente armazenado na carcaça do condensador escoaria por gravidade para a carcaça dos reatores, absorvendo calor destes, entrando em ebulição e fluindo em direção ao condensador. No condensador, o vapor do fluido térmico trocaria calor com a água proveniente da caixa d’água, que estaria passando pelos tubos. O condensado retornaria por

Placas do coletor solar cobertas com poliestireno expandido.

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gravidade aos reatores, repetindo este ciclo de vaporização/condensação, até que a temperatura nos reatores fosse semelhante à temperatura da água na saída do condensador de fluido térmico. O fluido térmico resfriado ficaria armazenado no condensador para que pudesse ser utilizado no resfriamento do outro par de reatores.

Um visor de nível foi instalado no condensador de fluido térmico para possibilitar a monitoração do nível deste no condensador, assegurando que houvesse fluido térmico suficiente para efetuar uma nova etapa de resfriamento.

No entanto, ao se optar por utilizar água no lugar do isopentano, alterou-se, conforme descrito a seguir, a maneira como o sistema foi aquecido e resfriado.

Na etapa de resfriamento a principal mudança foi a utilização da água proveniente de uma torre de resfriamento (Fig. 43) para resfriar os reatores. Não seria possível resfriar os reatores da maneira como havia sido descrito, quando se pretendia utilizar o isopentano com fluido térmico, pois se utilizando água, a linha do fluido térmico ficaria sob vácuo durante esta etapa do ciclo. Uma vez que o sistema não foi construído para ser estanque ao vácuo, o ar poderia contaminar o sistema e impedir o funcionamento do termosifão.

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Bombeou-se a água da torre em direção aos reatores e após trocar calor com estes, ela retornava à torre para ser resfriada e novamente bombeada aos reatores.

Na etapa de aquecimento, era necessário efetuar vácuo no sistema, utilizando uma bomba mecânica de vácuo, para que o ar que entrou no sistema junto com a água da torre de resfriamento fosse eliminado e não atrapalhasse o fluxo de vapor de água aos reatores. Antes de efetuar o vácuo, passava-se ar comprimido pela tubulação para retirar o excesso de água que pudesse ter ficado acumulado.

O vácuo feito por uma bomba de vácuo com capacidade para retirar 7 m³/h, durante cerca de 5 minutos, era suficiente para eliminar o ar que pudesse obstruir o funcionamento do termosifão na etapa de aquecimento. Este vácuo era refeito no início de cada etapa de aquecimento.