Instalações Frigoríficas

Conhecimentos de Base Recomendados

Conceitos fundamentais de Termodinâmica, Transmissão de Calor, Mecânica dos Fluidos e Climatização e
Refrigeração.

Métodos de Ensino

· Exposição das matérias com o apoio de diferentes sistemas de informação, como forma de cativar o interesse dos alunos e de lhes conferir uma participação mais ativa nas aulas (diapositivos, aplicativos informáticos, catálogos, palestras, resolução de exercícios);
· Nas aulas práticas laboratoriais são utilizados aplicativos informáticos e catálogos de equipamentos de fabricantes do setor do AVAC e Refrigeração, permitindo que os alunos fiquem alertados para os diferentes aspetos práticos da seleção e dimensionamento dos equipamentos e acessórios das instalações de AVAC-R;
· Realização de uma ou mais visitas técnicas e elaboração de um projeto de uma instalação frigorífica, com o intuito de aumentar a interatividade na aprendizagem;
· Realização de palestras por individualidades competentes em áreas específicas de relevo para a unidade curricular;
· Visita ao Laboratório de Climatização do DEM/ISEC para contacto com os diversos equipamentos, ferramentas e acessórios usados na indústria da Climatização e Refrigeração;
· Os alunos são instados a aprofundarem o estudo, recorrendo à bibliografia recomendada e, eventualmente, a outros livros ou documentos. Os alunos têm ainda ao seu dispor documentos diversos e catálogos de equipamentos e acessórios;
· Disponibilidade dos docentes para esclarecimento de dúvidas aos alunos no horário de gabinete. Fora deste horário, privilegia-se o contacto via email.

Resultados de Aprendizagem

Objetivo geral: apresentar aos alunos as diferentes tecnologias de produção de frio com aplicação ao nível doméstico, comercial e industrial. Descrevem-se os princípios fundamentais que regem os diversos componentes de uma instalação frigorífica e transmitem-se os conhecimentos necessários à sua seleção e dimensionamento. No final, os alunos deverão ter adquirido as seguintes competências: saber descrever os diferentes princípios e processos usados em refrigeração; conhecer os diferentes ciclos de refrigeração utilizados, suas variantes e objetivos pretendidos; saber descrever os diferentes tipos de fluidos frigorígéneos usados no setor AVAC-R; identificar os equipamentos e acessórios usados em refrigeração, descrevendo o seu princípio de funcionamento e procedendo à respetiva seleção e dimensionamento; conhecer os princípios que regem a conservação pelo frio de produtos perecíveis, incluindo logística da cadeia do frio; saber efetuar o cálculo de uma instalação frigorífica.

Programa

Introdução: Conceitos e unidades usados em Refrigeração. História da Refrigeração. Principais sistemas de refrigeração: sua classificação e exemplos de aplicação. Exemplos especiais de aplicação: congelação artificial de solos (ground freezing) e secagem por congelação (freeze drying).
Legislação aplicável ao setor da Refrigeração: Legislação, regulamentação e normalização para o setor da refrigeração, a nível da União Europeia e a nível nacional.
Ciclos de Refrigeração: Ciclo teórico de refrigeração. Ciclo básico de refrigeração por compressão de vapor. Irreversibilidades e o ciclo real. Coeficientes de desempenho (COP, EER, SEER). Potência frigorífica e potência de compressão: principais fatores que as influenciam. Alterações ao ciclo básico de refrigeração. Introdução de um permutador de calor. Vaso de expansão para remoção de gás-flash. Vaso de expansão para arrefecimento intermédio. Pressão ótima para arrefecimento intermédio. Ciclo de refrigeração em instalações com mais do que um andar de compressão e com múltiplos evaporadores. Ciclos multi-estágio e ciclos em cascata. Ciclo de refrigeração por absorção.
Fluidos Frigorigéneos: Propriedades gerais dos fluidos frigorigéneos. Efeitos na performance de um ciclo de refrigeração. Fluidos frigorigéneos tradicionais, de transição e de longo prazo, naturais e sintéticos: CFCs, HCFCs, HFCs, HCs, HFOs, CO2, NH3. Misturas azeotrópicas e zeotrópicas. Deslizamento de temperatura. Nomenclatura adotada. Estudo das principais caraterísticas de alguns fluidos frigorigéneos. Segurança dos fluidos frigorigéneos: inflamabilidade e toxicidade. Impacte no meio ambiente: depleção da camada de ozono e efeito de estufa; substituição de CFCs, HCFCs e HFCs. Humidade nas instalações de refrigeração. Filtros secadores: Tipos, localização, dimensionamento e seleção de filtros secadores.
Compressores frigoríficos: Compressores em refrigeração: Tipos de compressores e sua aplicação. Capacidade dos compressores frigoríficos. Rendimento volumétrico e rendimento de compressão adiabática. Relação de compressão. Temperatura de descarga adiabática. Lubrificação de compressores. Separador de óleo: Tipos, dimensionamento e seleção. Compressores de capacidade variável; diferentes modos de regulação da capacidade.
Condensadores frigoríficos: Condensadores: tipos de condensadores. Condensadores arrefecidos a ar. Condensadores arrefecidos a água. Condensadores evaporativos. Determinação da capacidade de um condensador.
Evaporadores frigoríficos: Evaporadores: Tipos de evaporadores. Diferentes métodos de alimentação de fluido frigorigéneo ao evaporador: sistema de expansão direta, sistema semi-inundado e sistema inundado. Parâmetros que influenciam a performance do evaporador. Cálculo do evaporador.
Controlo numa instalação frigorífica: Válvulas de expansão: válvulas automáticas, válvulas de bóia, válvulas termostáticas, válvulas elétricas e eletrónicas; equalização externa de pressão. Tubo capilar; seu dimensionamento. Termostatos e pressostatos. Outras válvulas e acessórios para controlo e regulação de um circuito de refrigeração. Métodos de descongelação.
Aplicações informáticas para o setor da Refrigeração: Software para determinação de propriedades termodinâmicas de fluidos frigorigéneos, análise da performance de um ciclo de refrigeração, seleção de compressores e de unidades de condensação.
Conservação e transporte de produtos perecíveis: Particularidades da conservação pelo frio de produtos perecíveis. Principais métodos para o arrefecimento, refrigeração e congelação de produtos alimentares. Logística de frio industrial.
Cálculo de instalações frigoríficas: Carga térmica de uma câmara frigorífica. Diferentes componentes envolvidas: envolvente física, carga de produto, equipamentos internos, serviço. Cálculo de uma câmara frigorífica: potência frigorífica total a instalar.

Docente(s) responsável(eis)

Estágio(s)

NAO

Bibliografia

Bibliografia Principal

· MALÇA J. Instalações Frigoríficas – Textos de apoio da unidade curricular, 2020.
· STOECKER WF. Industrial Refrigeration Handbook. McGraw-Hill, 1998. ISBN: 0-070-61623-X (1)
· CREUS J. Tratado Prático de Refrigeração Automática. Dinalivro, Lisboa, 1978. ISBN: 972-576-129-4 (1)

Bibliografia Complementar

· MONTEIRO V. Refrigeração I – Bases e Fundamentos. ETEP, 2015. ISBN: 978-989-8480-12-5 (1)
· MONTEIRO V. Refrigeração II – Aplicações e Certificação. ETEP, 2016. ISBN: 978-989-8480-13-2 (1)
· DOSSAT R, HORAN TJ. Principles of Refrigeration. 5th Ed., Prentice Hall, 2001. ISBN: 0-13-027270-1 (1)
· JUTGLAR L, MIRANDA AL. Técnicas de Refrigeración. Marcombo SA, 2008. ISBN: 978-8426714404.
· COOK N. Refrigeration and Air-Conditioning Technology. Macmillan Education, 1995. ISBN: 0-333-60958-1 (1)
· MEJIAS A. Refrigeration License Examinations. Ed. Thomson-Arco, 2002. ISBN: 0-7689-1019-6 (1)
· HUNDY GF, TROTT AR, WELCH TC. Refrigeration and Air-Conditioning. 4th edition, Elsevier, 2008. ISBN: 978-0-7506-8519-1 (1)
· Instituto Internacional del Frio. Guia del Transporte Frigorifico. Ed. Mundi-Prensa, Madrid, 2002. ISBN: 84-7114-898-6 (1)
· WHITMAN B, JOHNSON B, TOMCZYK J, SILBERSTEIN E. Refrigeration and Air Conditioning Technology – Lab Manual. 6th ed, Delmar Cengage Learning, 2009. ISBN: 978-1-4283-1937-0 (1)
· MAAKE W, ECKERT HJ, CAUCHEPIN JL. Le Pohlmann: Manuel technique du froid. 2e éd., PYC Edition, Paris, 1993. ISBN : 2-85330-127-3 (1)
· McQUISTON F, PARKER J. Heating, Ventilating and Air-Conditioning – Analysis and Design. 4th Ed., John Wiley & Sons, Inc, 1993. ISBN: 0-471-58107-0 (1)
· SANTOS, A J. (2016). Refrigeração I – Fundamentos. Publindústria, Edições Técnicas, Porto. ISBN: 978-989-723-174-2.

(1) Disponível na biblioteca do ISEC