Resumo

O projeto de refrigeradores domésticos é focado não somente na redução do consumo de energia em condições normalizadas, mas também em condições reais de operação, quando as portas dos compartimentos refrigerados são abertas periodicamente. Nesse caso, há transporte de umidade para os compartimentos refrigerados com consequente formação de geada sobre o evaporador, redução da vazão de ar e elevação no tempo de funcionamento do compressor. O efeito de tais fenômenos deve ser considerado para o adequado projeto dos componentes assim como para a definição de estratégias de controle do produto. A robustez do produto à formação de geada é geralmente estudada através de ensaios experimentais complexos, demorados e dispendiosos. Tal cenário favorece o uso de modelos matemáticos, embora nenhum dos modelos disponíveis na literatura seja capaz de simular o comportamento de um refrigerador doméstico submetido a ciclos de aberturas de portas e a consequente formação de geada sobre as superfícies do evaporador. Para eliminar essa lacuna, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o comportamento transiente de um refrigerador doméstico sujeito a condições típicas de um teste de robustez à formação de geada. Para tanto, adotou-se uma abordagem semi-empírica, onde os componentes do refrigerador foram modelados com base em trabalhos disponíveis na literatura. Alguns dos parâmetros empíricos associados aos modelos desses componentes foram derivados de resultados experimentais obtidos com o próprio refrigerador. As estimativas do modelo foram devidamente validadas contra dados experimentais. O desvio máximo observado na previsão da evolução temporal da vazão mássica de refrigerante, da potência consumida e das pressões de evaporação e condensação foi de ±10%, da perda de carga no evaporador de ±20%, da massa de geada acumulado no evaporador de ±30% e das temperaturas dos compartimentos refrigerados de ±2ºC. Além disso, o modelo foi utilizado para estimar o comportamento de variáveis não facilmente mensuráveis tais como a evolução temporal da posição da fronteira entre as regiões bifásica e superaquecida no evaporador, da densidade e espessura da camada de geada e da distribuição da massa de geada e da perda de carga em cada fileira do evaporador.

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