Otimização de um sistema de refrigeração por compressão de vapor em cascata com relação ao critério de máximo coeficiente de desempenho.

Abstract

Sistemas de refrigeração representam grande parte do consumo energético do local em que operam, seja em residências, indústrias ou empreendimentos. Os sistemas de refrigeração por compressão de vapor em cascata são ideais quando se deseja alcançar temperaturas extremamente baixas, visto que cada ciclo opera em uma determinada faixa de temperatura, o que permite atingir certos níveis de resfriamento que não seriam viáveis com um único ciclo. Muitas vezes, esse tipo de sistema apresenta um elevado consumo energético por não estar devidamente otimizado, tornando-se pouco eficiente. O presente trabalho utiliza a metodologia de simulação de um ciclo de refrigeração por compressão de vapor em cascata em softwares de engenharia através do equacionamento do ciclo, aliado a métodos de otimização para adequar o sistema e atingir o máximo valor do COP. Os resultados obtidos evidenciaram que parâmetros como as temperaturas no trocador de calor em cascata e eficiência dos compressores, escolhidos como variáveis de otimização devido a plausibilidade de sua manipulação em um projeto pré-determinado, possuem influência direta no valor do COP, logo, permitindo que o sistema implementado se torne mais eficiente, e consequentemente, haja menor consumo de energia. Como resultado deste trabalho, observou-se uma redução na potência consumida pelos compressores do circuito de alta temperatura (20,7%) e do circuito de baixa temperatura (11,8%), e na potência total do sistema (15,6%), com redução de 20,70%, 11,77% e 15,55%, respectivamente, resultando em um aumento de 18,42% no coeficiente de performance em relação ao sistema original.