Instalações Frigoríficas

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

Nesta unidade curricular, os conteúdos programáticos são abordados 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, e.g. diapositivos, aplicativos informáticos, catálogos técnicos, palestras, resolução de exercícios, apresentações orais pelos alunos de tópicos relevantes para a unidade curricular. Em particular, os tópicos são apresentados através de diapositivos de cariz eminentemente aplicado e com uma abordagem averiguativa, promovendo-se a discussão no seio da assistência. Os alunos são instados a aprofundar o estudo dos conteúdos programáticos através de pesquisas autónomas, recorrendo à bibliografia recomendada, a outros documentos de natureza diversa, incluindo catálogos e aplicativos informáticos de equipamentos e acessórios. Adicionalmente, cada aluno expõe oralmente um tópico, seguido de um período de discussão. Nas aulas teórico-práticas, promove-se a resolução de exercícios de aplicação dos conhecimentos adquiridos. Nas aulas práticas, realizam-se várias visitas técnicas a instalações comerciais e industriais de relevo para o setor da refrigeração, bem como visitas ao laboratório de climatização do DEM/ISEC para contacto com os diversos equipamentos, ferramentas e acessórios usados na indústria da climatização e refrigeração. É ainda elaborado o projeto de uma instalação frigorífica, individualmente ou em grupos de dois elementos, com o intuito de aumentar a interatividade na aprendizagem. Na elaboração do projeto, são utilizados aplicativos informáticos e catálogos de equipamentos de fabricantes do setor da refrigeração, permitindo que os alunos fiquem alertados para os diferentes aspetos práticos da seleção e do dimensionamento dos equipamentos e acessórios usados nas instalações. São ainda organizadas palestras por individualidades competentes em áreas específicas de relevo para a unidade curricular. De referir, por fim, a disponibilidade dos docentes para esclarecimento de dúvidas aos alunos no horário de gabinete ou via email.

Pretende-se que os alunos conheçam e saibam aplicar as diferentes tecnologias de produção de frio com aplicação ao nível doméstico, comercial e industrial. Para o efeito, abordam-se os princípios fundamentais que regem o funcionamento dos diversos componentes de uma instalação frigorífica e que são necessários à sua correta seleção e dimensionamento. No final, os alunos deverão ter adquirido competências que permitam: descrever os diferentes princípios e processos utilizados em refrigeração, incluindo principais ciclos termodinâmicos, suas variantes e objetivos pretendidos; descrever os princípios que regem a conservação pelo frio de produtos perecíveis, incluindo aspetos logísticos da cadeia do frio; efetuar o cálculo da carga térmica de uma câmara frigorífica; identificar os equipamentos e acessórios usados em refrigeração, descrevendo o seu princípio de funcionamento, executando a respetiva seleção e dimensionamento de componentes e caraterizando os fluidos frigorigéneos aplicados.

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).
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 dos 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. Fluidos frigorigéneos e humidade nas instalações de refrigeração. Filtros secadores: Tipos, localização, dimensionamento e seleção de filtros secadores.
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.
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 e evaporadores em instalações frigoríficas: Condensadores: tipos de condensadores. Condensadores arrefecidos a ar. Condensadores arrefecidos a água. Condensadores evaporativos. Determinação da capacidade de um condensador. Evaporadores: Tipos de evaporadores. Diferentes métodos de alimentação de fluido frigorigéneo ao evaporador. Parâmetros que influenciam a performance do evaporador. Cálculo da capacidade de um evaporador.
Controlo numa instalação frigorífica: Válvulas de expansão: 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.
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.
Aplicações informáticas para o setor da Refrigeração: Utilização de 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.
Legislação aplicável ao setor da Refrigeração: Legislação, regulamentação e normalização para o setor da refrigeração, a nível da União Europeia e a nível nacional.

A avaliação da unidade curricular é composta por quatro componentes de avaliação, sendo a nota final calculada pela soma das cotações obtidas em cada uma das componentes. Exige-se uma nota mínima de 30% em cada uma das componentes:
1) Exame final escrito, incluindo uma componente teórica e uma componente teórico-prática (7 valores);
2) Projeto de instalação frigorífica (8 valores);
3) Apresentação e discussão em aula de um tópico versando o conteúdo programático da unidade curricular (3,5 valores);
4) Relatório descritivo de uma das palestras e/ou visitas técnicas realizadas no âmbito da unidade curricular (1,5 valores).
Notas complementares:
• Caso não se verifique a realização de palestras e/ou visitas técnicas, a cotação respetiva será transferida para o exame final escrito;
• A não comparência na(s) palestra(s) ou visita(s) técnica(s), desde que devidamente justificada nos termos da lei, implica que a respetiva cotação seja transferida para o exame final escrito.

NAO