EQUIPAMENTOS E TECNOLOGIAS À GASES COMBUSTÍVEIS
I) EQUIPAMENTO ROBUR: ABSORÇÃO MAIS BOMBA DE CALOR
Levantamento realizado no site: www.robur.it e www.robur.com em 02/07/2.007 e em reuniões com Josemar Brancacci e Marcelo C. Palmieri.
Companhia
A Corporação ROBUR foi fundada em 1991, pelo principal fabricante italiano de aquecedores e de tecnologias de refrigeração vendidos em toda Europa desde 1956. Esse foi um dos motivos do crescimento da Robur, devido ao canal de distribuição para seus produtos em todo mercado europeu. Nos EUA existem uma unidade situada em Evansville, em Indiana.
Os equipamentos Robur produzem energia com elevada eficiência e com menor impacto ambiental.
No Brasil, os equipamentos são comercializados pela Orbitek, representante da marca no Brasil, em venda em conjunto com a Ultragaz.
A Evolução da Eficiência da Absorção a Gás
As bombas de calor por absorção por combustão de gás e a sustentabilidade são a combinação perfeita entre a pesquisa e a potencialidade inovadora do planejamento e da produção com baixo impacto ambiental. A tecnologia de absorção da água-amônia, desenvolvida com sucesso pela ROBUR para a produção de água gelada, é aplicada também aos sistemas para a produção da energia térmica. Como conseqüência, as bombas de calor ROBUR podem alcançar eficiências de energia incomparável de, aproximadamente, 40% mais elevada do que as melhores caldeiras disponíveis no mercado.
História (Einstein)
O ciclo de absorção, em sua forma simples, é um processo pelo qual um efeito refrigerante é produzido com o uso de dois líquidos e uma quantidade do calor. Este efeito refrigerante é produzido pela remoção de calor com a evaporação de um líquido (refrigerante) a baixa pressão e, a rejeição de calor, através da condensação de um fluido refrigerante em uma pressão mais elevada.
O primeiro elemento do princípio de absorção, a evaporação, remonta seu uso aos egípcios. Os recipientes da cerâmica do vinho e outros líquidos eram colocados do lado de fora das casas durante a noite, de modo que a brisa fresca acelerasse a evaporação e gelasse o líquido. Mas, a evolução científica de refrigerar pela absorção só começou de fato em 1774, quando o cientista inglês Joseph Priestly conseguiu isolar a amônia, o oxigênio e o dióxido de (O QUÊ???). Outro inglês, Michael Faraday, usou um tubo em forma de “U” com as extremidades fechadas; onde uma ponta era aquecida para aumentar a pressão quando a outra era refrigerada. Observou que o cloreto de prata tem uma propensão peculiar em absorver a amônia. Faraday demonstrou o efeito refrigerante no tubo selado com a evaporação da amônia e sua migração de volta para o pó de cloreto de prata, onde foi reabsorvida.
Em 1846, Ferdinand Carré inventou o ciclo e construiu uma máquina prática usando o princípio de duas pressões da amônia com água. Em 1866, Ferdinand e seu irmão Edmond, comercializaram a aplicação destas máquinas que, inicialmente, foram usadas para fazer gelo. Este projeto seguiu esta linha de aplicação nos EUA durante sua guerra civil.
A tecnologia de refrigeração por absorção era ainda relativamente nova e com exposição limitada a este potencial de aplicação, quando Carl G. Munters e Baltzen Van Platen patentearem o ciclo com uma única pressão e com o hidrogênio e amônia-água em 18 de agosto de 1922. Outro prestigiado cientista, Albert Einstein, trabalhou no ciclo da refrigeração por absorção - desenvolvido em 1927, pelo qual recebeu uma patente que foi assinada por Servel. Como uma medida da produtividade, de 1927 a 1955, Servel assinou 250 patentes em refrigeração por absorção. Estes esforços resultaram na produção de 4 milhões de refrigeradores por absorção e, finalmente, ao desenvolvimento e a comercialização de unidades de condicionamento de ar por absorção.
Em 1933, o refrigerador de água do ciclo foi substituído por um refrigerador de ar. O condensador era diretamente gelado por ar, enquanto o absorvente era refrigerado por um circuito secundário que continha cloreto de metila e seu calor era rejeitado no ar. Em 1940, o absorvente, assim como o condensador no ciclo de absorção do refrigerador, era diretamente refrigerado a ar. Em 1939, Servel introduziu o condicionador ar a água salgada de duas pressões a absorção na feira de New York World’s.
Melhorias e refinamentos na refrigeração por absorção continuaram. Servel reviveu o ciclo da amônia-água das duas pressões de Carré com um projeto ar refrigerado, e a produção comercial começou em 1964.
Hoje, o ciclo da amônia-água de duas pressões foi submetido a uma outra alteração de projeto, que utiliza a tecnologia “GAX”. Isto fez com que o ciclo requeresse menos energia térmica para realizar o mesmo efeito refrigerante. Uma eficiência melhoria de 30 % foi obtida sem mudar drasticamente o tamanho total da unidade.
A tecnologia de refrigeração por absorção transformou-se em uma alternativa aceita e divulgada para refrigeradores residenciais, comércio e processos industriais. A refrigeração a ar, ciclo da amônia-água, continua a oferecer muitas vantagens distintas à indústria.
Os equipamentos são de pequeno porte, produzindo 5 TR de água gelada e 38,8 kW de água quente a 65°C, como pode ser visto na Figura A 2.1 a seguir:
Figura A.2.1: Equipamento Robur GAHP-W
A evolução da eficiência do ciclo de absorção a gás da amônia-água pode ser visto na Figura A.2.2 a seguir:
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Figura A.2.2: Evolução da Eficiência em Equipamentos de Absorção Amônia-Água
A Figura A.2.2 mostra a eficiência do equipamento GAHP-W que atinge 1,96; ou seja, do gás GLP, a uma taxa de 2,0 kg/h, ocorre a produção + transferência de energia do ambiente, a ponto da energia do gás, mais a do ambiente, gerar 1,96 da energia gerada com a queima estequiométrico do gás.
A eficiência varia, mas em média, chega a 1,5; ou seja, para cada unidade de energia contida no gás, são produzidas 150% desta em energia térmica, sendo 38,8 kW em calor (água quente até 65°C) e 5 TR em frio (água fria até 3°C), como podemos ver na Figura A.2.3 a seguir:
Figura A.2.3: Diagrama de Energia da Bomba de Calor e Absorção da Robur
FONTE FRIA FONTE QUENTE
CIRCUITO EVAPORADOR CIRCUITO CONDENSADOR
MIN. 3 °C MAX 65 °C ENTRADA DE GÁS Energia (1) AQUECIMENTO RESFRIAMENTO BOMBA CALOR Energia (0,6)
FONTE FRIA FONTE QUENTE
CIRCUITO EVAPORADOR CIRCUITO CONDENSADOR
MIN. 3 °C MAX 65 °C ENTRADA DE GÁS Energia (1) AQUECIMENTO RESFRIAMENTO BOMBA CALOR Energia (0,6)
Descritivo do Funcionamento do Equipamento Robur
Podemos verificar o funcionamento do equipamento Robur através do desenho esquemático da Figura A.2.4 a seguir:
Figura A.2.4: Diagrama Esquemático de Funcionamento do Equipamento Robur.
As cores representam a concentração da mistura amônia-água e a temperatura da água que é aquecida ou resfriada. A legenda de cores auxilia na compreensão do funcionamento do equipamento.
Um queimador (lado esquerdo, na parte de baixo da figura A.2.4) a gás GLP ou GN, aquece um gerador de vapor com uma mistura de amônia e água. Este gerador possui chicanas, pois, a amônia se separa da água ao longo deste gerador. Na parte de cima, temos o vapor refrigerante de amônia (em amarelo), que passa por um retificador.
Do retificador o vapor de amônia vai para o condensador (em amarelo), onde é aquecida a água (em rosa) e onde é resfriado o vapor, que passa a ser um fluido refrigerante (em verde). Sofre uma expansão para reduzir sua temperatura e entra em um trocador de calor (pipe in pipe). Sofre nova expansão, e entra no segundo trocador de calor, que é o evaporador, responsável por refrigerar a água (em azul).
Ao sair do evaporador, o fluido refrigerante está novamente como vapor de amônia (em amarelo), que passa pelo primeiro trocador de calor para ser ligeiramente resfriado e ficar próximo da temperatura de saturação. Entra no absorvedor/regenerador, onde é borrifado uma solução fraca de amônia, contendo muita água, que veio do gerador de vapor (em vermelho) e sofreu expansão para reduzir a temperatura. As gotas de água reabsorvem a amônia. Esta absorção é exotérmica e libera grande quantidade de calor, na forma de uma solução forte (em laranja) que se deposita no fundo do regenerador.
A solução forte com um pouco de vapor (em laranja com bolinhas amarelas) vai para o condensador e junto com o vapor de amônia (em amarelo) aquecem a água (em rosa).
A solução forte é resfriada no condensador (em laranja) e vai para um pequeno reservatório sobre a bomba de membrana (em laranja), cuja finalidade é garantir que, somente a solução passe para a bomba que impulsiona esta solução forte para o retificador em uma serpentina em espiral, onde ocorre um pequeno resfriamento (em laranja) que chega a condensar uma pequena parcela de vapor em solução forte (que retorna ao gerador). Segue então para o regenerador, de baixo para cima em uma serpentina em espiral, para ser, novamente, aquecido (em laranja) e retornar ao gerador, abaixo do retorno de solução forte do retificador, onde é responsável pelo aquecimento necessário para geração de vapor de amônia (em laranja com bolinhas amarelas).
Robur no Brasil
Os produtos da Robur são representados no Brasil pela Orbitek (contato com Sr. Josemar Brancacci), que comercializa os equipamentos em projetos especiais de parceria com a Ultragaz (Sr. Marcelo Palmieri).
II) EQUIPAMENTO AISIN: BOMBA DE CALOR A GÁS
O grupo Toyota possui uma empresa italiana que fabrica motores a combustão, com ciclo Otto, utiliza um fluido refrigerante ecologicamente correto (R407) e como combustível o GN ou GLP.
Podem ser utilizados em ambientes abertos ou no interior de edificações.
Podem produzir água quente e água fria ao mesmo tempo, pois é uma bomba de calor, onde o sistema de absorção é substituído por quatro compressores scroll movidos pelo motor a gás. Possui um sistema de controle de velocidade inteligente, que regula as rotações segundo as temperaturas internas e externas.
É um sistema versátil, que possibilita ser utilizado em residências, comércio ou indústrias.
Possuem três modelos, com capacidades de 5 HP, 10 HP e 20 HP, com produção de frio de 14 kW, 28 kW e 54 kW, respectivamente, e de calor de 18 kW, 33,5 kW e 65 kW, respectivamente, para uma água fria de 7°C a 11°C e de água quente de 42°C a 47°C. Mais detalhes em: www.aisin.it.
III) EQUIPAMENTO LS: CHILLER DE ABSORÇÃO A GÁS
O grupo LG foi separado e criou a divisão LS que fabrica chillers à combustão direta de GN ou GLP. Seus equipamentos, denominados LS R-Series Direct Fired Absorption Chiller, possuem um coeficiente de performance (COP) de 1,36, de acordo com o fabricante. Considerando que este sistema possui também uma bomba de calor que utiliza uma solução em água de LiBr. Mais detalhes em: www.isaircondition.com.