Estudo numérico e experimental da vedação aerodinâmica em espaços refrigerados

Palavras-chave: Câmaras frigoríficas,Isolamento térmico

Em instalações frigoríficas industriais as portas de acesso têm que permanecer abertas por períodos mais ou menos longos, seja em operações de rotina ou de carga/descarga. A diferença de temperatura induz a infiltração de ar quente do exterior no espaço refrigerado, podendo causar vários problemas, como sejam: perda de qualidade dos produtos; aumento dos custos de funcionamento do sistema de frio e problemas de segurança. Com o objectivo de minimizar tais efeitos diferentes soluções podem ser adoptadas, sendo a vedação aerodinâmica por cortina de ar uma das mais interessantes, pois permite preservar as características térmicas e químicas do espaço interior e, ao mesmo tempo, o livre acesso por pessoas e máquinas. Neste trabalho apresenta-se o estudo experimental e numérico sobre a aplicação de cortinas de ar como elementos activos de isolamento térmico de portas de acesso a câmaras frigoríficas. Para o efeito, foi construída e instrumentada uma instalação piloto, à escala laboratorial, constituída no essencial por dois compartimentos contíguos, com um dispositivo de cortina de ar instalado sobre a porta de ligação. As condições térmicas iniciais nos compartimentos frio e quente eram asseguradas, respectivamente, por uma unidade de refrigeração e por um convector eléctrico, e a sua evolução temporal medida durante o período em que a porta era mantida aberta. As trocas de energia entre os dois espaços foram avaliadas, com o equipamento de cortina de ar em funcionamento ou não. Para analisar o comportamento do dispositivo de vedação foi implementado um modelo numérico usando a mecânica de fluidos computacional, inicialmente numa formulação bidimensional (2D), posteriormente substituída por um modelo tri-dimensional (3D). Observou-se uma boa concordância entre as medições experimentais e as previsões numéricas, nomeadamente da evolução temporal da temperatura em diferentes pontos de monitorização e através do efeito de vedação obtido. O modelo numérico desenvolvido permitiu a realização de um estudo sistemático dos parâmetros do problema e a sua comparação com resultados anteriormente publicados por outros investigadores. Numa primeira fase, para a configuração mais comum (cortina de ar de jacto descendente, sem recirculação), avaliou-se a influência dos diferentes parâmetros (altura do vão da porta, diferença de temperatura reinante em ambos os lados da porta, espessura do bocal de descarga e orientação inicial do jacto), procurando obter um máximo efeito de vedação. Numa segunda fase, foram analisadas diversas configurações (cortinas de ar de jacto vertical descendente, simples e duplo, de jacto horizontal, com e sem recirculação do ar), tendo-se concluído que a configuração mais adequada, para este tipo de aplicações, corresponde à cortina de ar de jacto vertical descendente, instalada do lado exterior sobre a porta de acesso à câmara frigorífica. Finalmente, propõe-se uma estratégia inovadora para a operação dos equipamentos de cortina de ar, incorporando um dispositivo electrónico de controlo da velocidade do jacto, de forma a funcionar próximo das condições óptimas, isto é, correspondentes à máxima eficiência de vedação.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias