BR102019000228A2

BR102019000228A2 - método e aparato de resfriamento à base de gelo seco

Info

Publication number: BR102019000228A2
Application number: BR102019000228-0A
Authority: BR
Inventors: Fernando Jácome Brandão
Original assignee: Fernando Jácome Brandão
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2020-07-28
Also published as: WO2020142817A1; CN113454410A; US20220018587A1; EP3910267A4; EP3910267A1

Abstract

O presente invento, que se insere no campo de métodos de refrigeração, se configura em um sistema controlado que utiliza a fração líquida do gelo seco como trocador de calor. O método utiliza gelo seco sólido e pressões acima de 5.1atm para que coexistam as três fases: sólido, líquido e gasoso do dióxido de carbono. Por meio de uma conexão no recipiente (1) a fração líquida é direcionada para outro recipiente (3) onde ocorre a troca de calor com a substância a ser refrigerada, que faz com que o CO2 líquido retorne ao estado gasoso, que por sua vez pode ser direcionado ao recipiente (5) para reutilização do gás. O sistema possui pressostatos, temnopares, reles, válvulas e solenoides para controlar as condições em cada recipiente e garantir a integridade do sistema.

Description

MÉTODO E APARATO DE RESFRIAMENTO À BASE DE GELO SECO

[001] O presente invento, que se insere no campo de métodos de refrigeração se configura em um sistema controlado que utiliza gelo seco e pressões acima de 5.1 atm para que coexistam as três fases: sólido, líquido e gasoso do dióxido de carbono. A fração líquida produzida pelo sistema é direcionada para outro recipiente para que ocorra a troca de calor com outra substância.

[002] Atualmente os equipamentos de resfriamento presentes no mercado e no estado da técnica se aproveitam do fenômeno da sublimação da substância, direcionando a parte gasosa gelada ou utilizando uma substância secundária, como um gás refrigerante ou líquido anticongelante, para trocar calor com o CO2 sólido por meio de serpentinas ou trocadores adequados.

[003] Outro tipo de refrigeração comumente utilizado é por meio do ar forçado, que consiste em um recipiente com CO2 sólido e ventilação, na qual o ar passa em um caminho interno gelado, feito pelo gelo seco e chega ao recipiente proposto, sendo a ventilação interrompida no momento em que atinge a temperatura ideal.

[004] No pedido de patente PI 0416764-3 é descrito um sistema de resfriamento a CO2 que inclui um evaporador, linhas de sucção e um compressor de dois estágios, este sistema além de não utilizar o gelo seco como fonte de dióxido de carbono, ainda precisa de um compressor elétrico para gerar a pressão necessária.

[005] A invenção descrita em WO2007111675 divulga um refrigerador/contêiner com um sistema de regulagem por sublimação de gelo seco que possui um módulo de gelo seco isolado de forma que a superfície externa do módulo não seja perigosa ao toque. Como o gelo seco sublimado é dióxido de carbono e mais pesado que o ar normal, ele cai no fundo do mais fresco e se acumula, ou seja, o sistema uti liza apenas a fração gasosa do dióxido de carbono.

[006] O modelo de utilidade apresentado em MU 8301333-4 compreende o resfriamento de algum líquido por intermédio da serpentina que pode ser resfriada a partir do gelo seco sólido, o líquido gelado que se encontra no interior da tubulação da serpentina ira se ligar, conectar ao trocador que por sua vez irá gelar, sendo então usada para a refrigeração de ambientes.

[007] Visando a necessidade de criar um método de resfriamento eficiente que aproveite ao máximo as propriedades do CO2, consuma pouca energia e consiga reaproveitar os produtos criados em cada etapa o sistema proposto foi elaborado de acordo com:

[008] Figura 1: Representação geral do método e do aparato de resfriamento com gelo seco, composto por:

(1) Recipiente de gelo seco que suporta pressões superiores a 5,1 atm onde a fase líquida do CO2 pode ser retirada por meio de um pescador ou pela parte inferior do recipiente. Com o recipiente fechado o gelo seco começa a sublimar e exercer pressão, que é controlada por uma válvula de segurança, até que coexistam as fases sólido/líquido/vapor, o líquido é então extraído a temperaturas inferiores a -56 °C. A pressão necessária para se atingir o ponto triplo do dióxido de carbono também pode ser alcançada com a utilização de fontes de CO2 externas a fim de acelerar o processo.
(2) Válvulas, solenoides e termostatos para controlar a temperatura e pressão do recipiente (3), por meio da dosagem da vazão do líquido provindo do recipiente (1).
(3) Evaporador, podendo ter formas variadas, como por exemplo, tubulares, placas, recipientes, trocadores de contato direto, não se limitando aos mesmos. Bem como, utilizações também variadas como chopeiras, ar condicionado, refrigeração industrial, freezers, geladeira, cervejeiras, trocadores de calor e conservadores, não se limitando aos mesmos.
(4) Fluxo de CO2 controlado por solenoides, pressostato e válvulas. Nessa etapa, encontra-se presente pressostato de ajuste diferencial para manter a integridade do sistema e um regulador de vazão para ajustar velocidade de evaporação e não retirar todo CO2 do sistema.
(5) Recipiente de armazenamento de CO2, onde o excesso de gás pode ser liberado na atmosfera ou reutilizado para vários fins como por exemplo: o armazenamento da pressão para a própria ativação inicial do sistema, se o produto precisar de CO2, o próprio CO2 do sistema pode ser utilizado para vazão, carbonatação, misturador, alguma ação pneumática bem como ser destinado a um sistema de reaproveitamento de CO2, mais uma vez, não se limitando nas mesmas.

O Recipiente de CO2 (5) pode estar conectado pelo fluxo de CO2 controlado por solenoides, pressostato e válvulas (4) ou pelo Recipiente de Gelo Seco (1).

[009] O sistema apresenta ainda como vantagens: a refrigeração rápida e controlável, o uso de pouca energia elétrica e baixa perda de CO2 sólido para o meio externo, sendo ideal para máquinas de resfriamento em que não ha necessidade do uso de compressores.

[010] Com todas as etapas do sistema controladas por meio de acionamentos das válvulas, o aparato de resfriamento não apresenta riscos durante o seu funcionamento, podendo ser utilizado desde de pequenas residências até em eventos de grande porte ou industrias.

Claims

MÉTODO E APARATO DE RESFRIAMENTO caracterizado por um sistema de resfriamento controlado, onde o recipiente (1) encontra-se sob pressão e coexistam as três fases do dióxido de carbono: sólido, líquido e gasoso, a fração líquida presente em (1) é direcionada para outro recipiente (3) para realizar a troca de calor com outra substância, após a troca ocorre à evaporação e o CO2 gasoso formado pode ser armazenado em (5) e reutilizado para diversos fins.
MÉTODO E APARATO DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por conter um evaporador (3) que pode ter formas variadas, como por exemplo, tubulares, placas, recipientes, trocadores de contato direto, não se limitando aos mesmos, bem como, utilizações também variadas como em chopeiras, ar condicionado, refrigeração industrial, freezers, geladeira, cervejeiras, trocadores de calor e conservadores, não se limitando aos mesmos.
MÉTODO E APARATO DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por conter pressostatos, termopares, reles, válvulas e solenoides para controlar as condições de temperatura e pressão em cada recipiente garantindo integridade do sistema.
MÉTODO E APARATO DE RESFRIAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por conter válvulas de alívio de pressão para retirada do excesso de gás do sistema, reaproveitando-o, se necessário, para abertura e fechamento da solenoide com ativação pneumática, em casos de retirada de bebidas carbonatadas, planta de reciclagem de CO2, não se limitando aos mesmos.