Análise energética de cargas refrigeradas

Abstract

O transporte de cargas refrigeradas, principalmente alimentos, é uma operação vital para a sociedade contemporânea. Em 2019, as exportações brasileiras de carne bovina resfriada e congelada foram responsáveis pelo faturamento de US$ 6,5 bilhões, equivalente a 3 % das exportações nacionais. Apesar desses fatos positivos, essa categoria de transporte também é responsável por um consumo significativo de energia. Por esses motivos, este trabalho tem como objetivo a implementação de um modelo matemático capaz de prever a carga térmica transiente de compartimentos refrigerados pertencentes a caminhões, necessário para o correto dimensionamento do sistema de refrigeração desses veículos. Ainda espera-se determinar como os parâmetros físicos e construtivos do compartimento de carga refrigerado influenciam as cargas térmicas que atuam neste sistema, e consequentemente seu desempenho energético. A modelagem matemática desenvolvida foi baseada na primeira lei da termodinâmica e nos fundamentos da transferência de calor. Com base nesse modelo, um algoritmo computacional foi implementado no software MATLAB. Os resultados simulados da capacidade de refrigeração foram comparados com catálogos de sistemas de refrigeração reais e apresentaram boa concordância. Além disso, foram avaliados os efeitos de diferentes espessuras de isolamento na carga térmica, mostrando que as diferentes opções disponíveis no mercado podem resultar em diferenças de carga térmica e capacidade de refrigeração de aproximadamente 45 %. Constatou-se ainda uma diferença de 12 °C na temperatura interna do compartimento entre os casos analisados, nos momentos de pico da carga térmica. Nesses horários, a temperatura registrada foi -26.5 °C para o caso da menor espessura de isolamento, e -38.5 °C para a maior. Por fim, foram obtidas estimativas de como a absortividade relativa às pinturas superficiais do compartimento afetam sua temperatura interna e a capacidade de refrigeração ao longo da operação do sistema.