Detecção preditiva de falhas em sistemas de refrigeração de contêineres com ênfase em vazamentos de carga de fluido refrigerante

Abstract

No contexto marítimo, a refrigeração surge da necessidade de transportar cargas perecíveis, mantendo suas características de qualidade por mais tempo durante as longas viagens. Inicialmente, o alto custo financeiro da refrigeração tornou a sua utilização inviável, mas, com os avanços tecnológicos e a crescente demanda das viagens marítimas europeia, durante século XIX, permitiu contornar esse problema. Nesse caso, a evolução desses sistemas e a especialização das embarcações levaram à consolidação do transporte por contêineres refrigerados, especialmente em navios de múltiplos propósitos. Entretanto, os sistemas de refrigeração são suscetíveis a falhas, tais como a parada de algum componente ou vazamento da carga de fluido refrigerante. Para evitar esse tipo de situação, é necessária a utilização de sistemas altamente confiáveis que minimizem a possibilidade de danos à carga e prejuízos financeiros. Diante desse contexto, o objetivo do presente trabalho é propor um método preditivo para a identificação de falhas em sistemas de refrigeração utilizados em contêineres refrigerados, com ênfase na detecção de vazamentos de fluidos refrigerantes. Para tanto, no laboratório de refrigeração Veicular, ReVe, localizado no campus Joinville da Universidade Federal de Santa Catarina, foi implementado um modelo computacional para a detecção de vazamento de fluido refrigerante. O aparato experimental utilizado consiste em um sistema de produção de frio instrumentado. Os dados experimentais foram empregados para validação do modelo, que permitiu prever a carga de fluido refrigerante com erros máximos de ±7% em relação a carga real. Um método capaz de prever vazamentos de fluido refrigerante em contêineres refrigerados antes que eles comprometam a capacidade de refrigeração oferece vantagens significativas para a operação e conservação de cargas sensíveis à temperatura. A principal vantagem é a possibilidade de realizar manutenções preventivas de forma mais eficiente, evitando falhas no sistema que poderiam resultar na perda total da carga transportada. O método também aumenta a vida útil dos equipamentos, minimiza custos operacionais com reparos.

In the maritime context, refrigeration arises from the need to transport perishable cargo, maintaining its quality characteristics for longer during long voyages. Initially, the high financial cost of refrigeration made its use unfeasible, but technological advances and the growing demand for European sea travel during the 19th century made it possible to overcome this problem. In this case, the evolution of these systems and the specialization of vessels led to the consolidation of transport by refrigerated containers, especially in multi-purpose vessels. However, refrigeration systems are susceptible to failures, such as the failure of a component or leakage of the refrigerant load. To avoid this type of situation, it is necessary to use highly reliable systems that minimize the possibility of damage to the cargo and financial losses. Given this context, the objective of this work is to propose a predictive method for identifying failures in refrigeration systems used in refrigerated containers, with an emphasis on detecting refrigerant leaks. To this end, a computational model for detecting refrigerant leaks was implemented at the ReVe Vehicle Refrigeration Laboratory, located at the Joinville campus of the Federal University of Santa Catarina. The experimental apparatus used consists of an instrumented cold production system. The experimental data were used to validate the model, which allowed the refrigerant load to be predicted with maximum errors of ±7% in relation to the actual load. A method capable of predicting refrigerant leaks in refrigerated containers before they compromise the refrigeration capacity

offers significant advantages for the operation and conservation of temperature- sensitive cargo. The main advantage is the possibility of performing preventive

maintenance more efficiently, avoiding system failures that could result in the total loss of the transported cargo. The method also increases the useful life of the equipment and minimizes operational costs with repairs.