Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325096.pdf: 14738600 bytes, checksum: 76e121ad0d77da8647288445c3e0ae16 (MD5) Previous issue date: 2013 / 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.<br> / Abstract : Modern refrigerator design is aimed not only at energy savings but also at product robustness to evaporator frosting. Whilst the former is evaluated by means of standardized test procedures, the latter is assessed by testing the refrigerator under real usage conditions, when the doors are opened in a regular basis, allowing moisture to enter the refrigerated compartment and, consequently, frost to accumulate on the evaporator surface. As the frost layer grows, the air-side pressure drop rises, reducing the air flow rate and, therefore, the evaporator capacity. As a consequence, the compressor is driven to run longer cycles, thus increasing the energy consumption. The laboratory procedures required for product assessment and development rely on costly and time consuming experiments. Albeit it has been advocated that the adoption of simulation models may aid the product development process, there is no model available in the open literature which is capable of simulating the refrigerator performance under door-opening and frost build-up conditions. Therefore, a mathematical model for simulating the transient behavior of a domestic refrigerator in such conditions has been advanced in this work. A first-principles simulation model was put forward for the refrigeration loop, whereas a semi-empirical approach was adopted for the refrigerated compartment, in such a way that the key empirical parameters were obtained by testing the refrigerator in an environmental chamber. The model was validated against experimental data, when it was found that its predictions for power consumption and refrigerant mass flow rate fell within a ±10% error band, its predictions for accumulated frost mass were within a ±20% error band, and its predictions for compartment air temperatures were within a ±2K error band. The model is also capable of predicting the behavior of some non-measurable variables, such as the time evolution of the liquid-vapor to vapor transition point of the refrigerant in the evaporator, the density and thickness of the frost layer over the different rows of the evaporator and also the contribution of each of these rows on the air side pressure drop on the evaporator.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285895.pdf: 3999865 bytes, checksum: eed60bdeca0147d1930070714591ec0e (MD5) / A formação de geada em evaporadores é um fenômeno inevitável e indesejável, uma vez que degenera a capacidade de refrigeração e o desempenho do sistema. A perda de desempenho ocorre porque a camada de geada aumenta não só a resistência térmica entre o ar e os tubos aletados, mas também a restrição ao escoamento de ar, o que faz com que tanto a vazão deslocada pelo ventilador como a condutância térmica do evaporador diminuam. Com a redução na taxa de transferência de calor no evaporador, as temperaturas internas do refrigerador tendem a aumentar e isso exige que o compressor permaneça mais tempo ligado. Por essa razão, a geada deve ser periodicamente removida pela ação de uma resistência elétrica, o que eleva o consumo de energia. A crescente busca por um melhor entendimento desses fenômenos, bem como de alternativas para minimizar o crescimento da geada em evaporadores, deu origem a diversos procedimentos experimentais e a modelos matemáticos voltados à formação de geada em evaporadores. Entretanto, na ampla maioria dos trabalhos, os experimentos foram conduzidos em túnel de vento, onde o evaporador é submetido a condições uniformes de temperatura, umidade e vazão em sua entrada, o que não ocorre em aplicações reais típicas. Para preencher esta lacuna, foram realizados experimentos com o evaporador montado em sua posição normal, dentro de um refrigerador frost-free do tipo top-mount. O sistema de refrigeração do produto foi substituído por um calorímetro especialmente construído para tal finalidade, capaz de controlar não só a pressão de evaporação, mas também o grau de superaquecimento no evaporador. Além disso, desenvolveu-se um modelo computacional para prever o acúmulo de geada em cada fileira do evaporador. O modelo foi validado contra dados experimentais, quando se observaram desvios da ordem de 10% na estimativa da massa de geada acumulada. Finalmente, foram realizados ensaios experimentais para investigar oportunidades de melhoria do sistema de degelo do evaporador, quando se observou um aumento da eficiência de degelo de 25 para 60%.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335057.pdf: 4483010 bytes, checksum: 873438d9747ccfec07eb62894e334cd7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Em evaporadores no-frost o acúmulo de geada é inevitável. Por degenerar a capacidade de refrigeração do sistema, degelos periódicos são necessários. Esse processo normalmente ocorre através do acionamento de um resistor elétrico e tem impacto negativo para o sistema, pois aumenta a carga térmica e causa variação da temperatura no refrigerador. Portanto, em um refrigerador é normalmente desejada a ocorrência de degelo somente quando necessário, para manter a eficiência do sistema de refrigeração. Entretanto, o atual controle desse processo permite que degelos desnecessários ocorram, não atuando de forma inteligente. Em vista disso, este trabalho tem por objetivo estudar possibilidades de identificação da quantidade de geada presente nos evaporadores para que o degelo possa ser controlado pela demanda. Para isso, investigaram-se experimentalmente diversas possibilidades. Deu-se enfoque às possibilidades que não exigem inserção e utilização de mais transdutores nos refrigeradores. Para os ensaios, construiu-se bancada própria e um refrigerador de modelo comum foi adaptado permitindo a visualização do processo. Testaram-se soluções baseadas na perda de carga do escoamento de ar sobre o evaporador, na eficiência da troca térmica do evaporador e também na evolução das temperaturas do evaporador e suas consequências, tais como a variação de resistência elétrica do resistor de degelo e a do enrolamento do motor do ventilador. Alguns transdutores capacitivos, indutivos e ópticos também foram avaliados. Os melhores resultados foram obtidos nas soluções baseadas na evolução de temperaturas. Um transdutor de fluxo de calor instalado permitiu analisar a influência da geada. Os resultados mostraram a degradação do coeficiente de transferência de calor devido à presença da geada, porém de maneira insuficiente para indicar a quantidade de geada. A possibilidade baseada na análise da dinâmica de variação das temperaturas frente à perturbação do sistema foi validada. Porém, o conceito encontrou obstáculo para diferenciar quantidades menores de geada depositada. Ao final deste trabalho não foi possível encontrar um método eficiente para o presente problema.<br> / Abstract : In no-frost evaporator, frost accumulation is unavoidable. Since this accretion depletes the cooling capacity of the refrigeration system, defrosts must be periodically carried out. This process is usually made by electrical heaters but it has a negative impact for the system because it increases the thermal load, and also causes temperature variation in the refrigerator. For this reason, in a refrigerator, it is normally desirable to defrost only as necessary to maintain an efficient cooling system. However, the current control of this process allows unnecessary defrosts, and not intelligent actions. Therefore, the present work aims to study possibilities to identify amount of frost accumulated in evaporators, so that process of melting can be controlled by demand. Because of this, some solutions were experimentally investigated. The main focus were the possibilities that do not require insertion and use of more transducers in refrigerators. In order to test, an experimental apparatus was assembled; a common model of refrigerator was adapted allowing the visualization of the process. Solutions based on the pressure loss of the airflow over the evaporator, the heat exchange efficiency of the evaporator; and the evolution of evaporator temperatures and its consequences, such as the variation of the electrical resistance of the heater and the fan motor winding, were tested. Some sensors, based in capacitive, inductive and optical principle, were also evaluated. The best results were obtained in solutions based on the temperature development. A heat flow transducer installed in coil allowed analysis of the frost. The results showed the degradation of heat transfer coefficient due to the presence of frost, but insufficiently to indicate the amount of frost. The option based on the analysis of the dynamics of temperatures variation by a system disturb was validated. However, the concept encountered an obstacle in real operation condition of refrigerator. At the end of this work was not possible to find an efficient method to this problem.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-30Bitstream added on 2014-06-13T20:22:37Z : No. of bitstreams: 1 martins_rm_dr_botfca.pdf: 613773 bytes, checksum: b121f6136c26e7ab5b103fbea6b35277 (MD5) / This work became relevant for verifying the favorable areas for the cultivation of winter corn in the State of Paraná, offering a methodology which led to a better understanding of the agrometeorological variability in the State, providing annual information by decennials, in 22 regions analyzed by a temperature historical data base, diagnosing the homogeneous areas to identify favorable ones for the cultivation of winter corn. To reach this objective, this study adopted the cluster analysis technique through data from IAPAR – Londrina. During the analysis, the agglomerative (bottom-up) hierarchical technique and three clusters methods were used. The historical series were constituted by the nearest neighbor, the farthest neighbor and the non-weighted method to the pairs of arithmetic means. As like the clusters’ synthesis, the nearest and farthest neighbors’ method results showed the development of 4 groups, resulting in 5 groups for the non-weighed method to the pairs of means. The profile graph showed that in all ten simulations there was greater risk of frost in the simulations conducted the latest. Through clustering, locations with the same temperature characteristic were identified, and the simulations provided a basis for best sowing period. / O presente trabalho tornou-se relevante por verificar as áreas aptas para o cultivo do milho safrinha no Estado do Paraná, tendo como objetivo oferecer uma metodologia que possa contribuir para compreensão da variabilidade agrometeorológica desse Estado, fornecendo informações anuais por decêndios em 22 regiões analisadas por meio de banco de dados históricos de temperatura, diagnosticando as áreas homogêneas para identificar as regiões propícias ao cultivo do milho safrinha. Para atingir este objetivo trabalhou-se com a técnica de análise de agrupamento, por meio de um conjunto de dados fornecido pelo IAPAR – Londrina. Na análise utilizou-se a técnica hierárquica aglomerativa e três métodos de agrupamento. A série histórica constitui-se do vizinho mais próximo, vizinho mais distante e método não ponderado aos pares de médias aritméticas. Como síntese dos agrupamentos, os resultados mostraram a formação de quatro grupos para o método do vizinho mais próximo e vizinho mais distante, formando cinco grupos para o método não ponderado aos pares de médias. Observou-se no gráfico de perfil que nas dez simulações houve um risco maior de geada para as simulações mais tardias. Através dos agrupamentos identificou-se as localidades com a mesma característica de temperatura e as simulações ofereceram um embasamento para a melhor época do plantio.

Orientador: Prof. Dr. Christian Johann Losso Hermes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 29/02/2016 / Inclui referências : f. 82-86 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Os modelos computacionais empregados para prever o crescimento de uma camada de geada consideram-na como um meio poroso homogêneo, utilizando como base as equações fundamentais da Termodinâmica e dos Fenômenos de Transporte. Há, porém, a necessidade de empregar correlações empíricas para calcular as propriedades termofísicas do meio poroso, particularmente a densidade e a condutividade térmica. A análise da literatura mostra que os estudos sobre a condutividade térmica da geada carecem de uma correlação de base física que possa ser usada em uma ampla faixa de aplicações. Para preencher essa lacuna, o presente trabalho apresenta um estudo teórico-experimental do processo de crescimento da geada com o objetivo de avançar o conhecimento sobre a condutividade térmica do meio poroso formado pelos cristais de gelo em ar úmido. Para atingir tal objetivo, o trabalho foi conduzido em duas frentes: uma experimental e outra computacional. O trabalho experimental foi desenvolvido em um aparato próprio, consistindo num túnel de vento fechado capaz de emular diferentes condições de operação em um canal de placas paralelas, onde são rigorosamente controladas a velocidade, as condições psicrométricas do ar e a temperatura da placa resfriada. A partir de um total de 45 pontos experimentais, uma correlação semi-empírica para condutividade térmica da geada foi desenvolvida, sendo capaz de representar os dados experimentais dentro de uma banda de erro de ±15%. Adicionalmente aos dados experimentais, uma extensa revisão dos dados experimentais disponíveis na literatura aberta permitiu o desenvolvimento de uma correlação complementar para a condutividade térmica da geada formada sobre placas planas. A frente computacional consistiu em determinar a condutividade térmica da geada a partir de um modelo que simula a formação de um meio poroso heterogêneo. Baseado na teoria fractal, o modelo é capaz de determinar o arranjo adquirido pela geada e o usa para avaliar as propriedades termofísicas do meio formado. As simulações conseguem prever de maneira satisfatória a condutividade térmica de uma camada de geada com uma margem de erro de ±15%, em relação aos dados experimentais e à correlação semi-empírica desenvolvida no trabalho. Palavras chave: geada, condutividade térmica, correlação semi-empírica, meio poroso, agregação limitada por difusão. / Abstract: Computational models used to predict the growth of a frost layer usually consider frost as an homogeneous porous medium, and are based on the fundamental principles of Thermodynamics and Transport Phenomena. Nonetheless, those models rely on empirical correlations to compute the thermophysical properties of the frosted medium, particularly the density and the effective thermal conductivity. A review of the state-of-the-art reveals that the open literature lacks of a physically-based model for the thermal conductivity of frost which is also applicable to a wide range of frost morphologies. Therefore, the present work presents a theoretical and experimental investigation of the thermal conductivity of the porous medium formed by ice crystals on moist air. For this propose, the study was conducted in two fronts: an experimental one and a computational one. The experimental work was carried out by means of a purpose-built closed-loop wind-tunnel facility, which is capable to emulate different operational conditions in a test section comprised of a parallel plate channel. The rig provides a strict control of the psychrometric conditions at the entrance of the test section as well as of its surface temperatures. A dataset comprising of 45 experimental points was gathered in order to come up with a semi-empirical correlation for the thermal conductivity of frost, which is able to represent the experimental data points within the 15% thresholds. In addition, a comprehensive literature review with regard to the thermal conductivity of frost formed on flat surfaces was used to come up with a semi-empirical correlation for this geometry. The computational front consisted of putting forward a mathematical model based on both the fractal theory and the finite-volume method, which simulates the morphology of the frosted medium and uses it to evaluate its properties, such as porosity and thermal conductivity. It was found that the model predictions for the thermal conductivity were able to represent the experimental data within the 15% thresholds. Key words: frost, thermal conductivity, semi-empirical correlation, porous medium, diffusion limited aggregation

Orientador : Prof. Dr. Christian J. L. Hermes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 02/09/2016 / Inclui referências : f. 101-104 / Resumo: Evaporadores tubo-aleta são utilizados em sistemas de refrigeração nos quais há condições favoráveis para a formação de geada, como temperaturas de evaporação abaixo de 0°C e graus de super-resfriamento acima de 5°C. Em tais condições as características do escoamento e da transferência de calor são diferentes para cada região do evaporador, de forma que a distribuição de aletas e a razão de aspecto afetam o comportamento térmico e hidráulico deste componente. O presente estudo busca a otimização da geometria de um evaporador tubo-aleta com base na termodinâmica, levando em consideração os processos de formação de geada, de degelo e um modelo de gabinete refrigerado operando de forma cíclica. Para tal, um modelo totalmente algébrico foi desenvolvido para simular o comportamento termo- hidráulico de evaporadores tubo-aleta operando em condições favoráveis à formação de geada em um gabinete refrigerado sujeito ao processo de degelo. O modelo de formação de geada foi calibrado e validado contra dados experimentais obtidos na literatura. A taxa de geração de entropia e o consumo energético foram adotadas como funções objetivo de minimização no processo de determinação de configurações geométricas ótimas para o evaporador. Concluiu-se que a definição de restrições de projeto representa um fator crítico para a definição de geometrias ótimas, sendo predominantemente robustas as geometrias que provocam condições de maior eficiência. Palavras-chave: análise termodinâmica, evaporador tubo-aleta, formação de geada e degelo, termodinâmica irreversível / Abstract: Tube-fin evaporators are used in refrigeration systems which frost formation conditions are likely, such as evaporation temperatures below 0°C and super cooling degrees above 5°C. In such conditions, the airflow and heat transfer behaviors are different for each region of the evaporator in such a fashion that the fin distribution and the aspect ratio change the thermal-hydraulic behavior for this component. This study search for an optimization path of a tube-fin evaporator's geometry based on thermodynamics, taking in consideration the process of frost formation, defrost and a refrigeration cabinet model with cycling operation. For this, a fully algebraic model was developed to simulate the thermal-hydraulic behavior of tube-fin evaporators operating under frost formation conditions in a refrigerated cabinet subjected to defrosting process. The frost formation model was calibrated and validated against experimental data obtained in the literature. The entropy generation rate and the energy consumption were adopted as the minimization function in the process of finding optimal geometrical configurations for the evaporator. The conclusion is that the definition of project's constraints represents a key factor for the definition of optimal geometries; the ones with higher efficiency are mainly robust (low aspect ratio). Keywords: thermodynamics analysis, tube-fin evaporators, frost formation and defrost, irreversible thermodynamics

Resumo: O presente trabalho tornou-se relevante por verificar as áreas aptas para o cultivo do milho safrinha no Estado do Paraná, tendo como objetivo oferecer uma metodologia que possa contribuir para compreensão da variabilidade agrometeorológica desse Estado, fornecendo informações anuais por decêndios em 22 regiões analisadas por meio de banco de dados históricos de temperatura, diagnosticando as áreas homogêneas para identificar as regiões propícias ao cultivo do milho safrinha. Para atingir este objetivo trabalhou-se com a técnica de análise de agrupamento, por meio de um conjunto de dados fornecido pelo IAPAR - Londrina. Na análise utilizou-se a técnica hierárquica aglomerativa e três métodos de agrupamento. A série histórica constitui-se do vizinho mais próximo, vizinho mais distante e método não ponderado aos pares de médias aritméticas. Como síntese dos agrupamentos, os resultados mostraram a formação de quatro grupos para o método do vizinho mais próximo e vizinho mais distante, formando cinco grupos para o método não ponderado aos pares de médias. Observou-se no gráfico de perfil que nas dez simulações houve um risco maior de geada para as simulações mais tardias. Através dos agrupamentos identificou-se as localidades com a mesma característica de temperatura e as simulações ofereceram um embasamento para a melhor época do plantio. / Abstract : This work became relevant for verifying the favorable areas for the cultivation of winter corn in the State of Paraná, offering a methodology which led to a better understanding of the agrometeorological variability in the State, providing annual information by decennials, in 22 regions analyzed by a temperature historical data base, diagnosing the homogeneous areas to identify favorable ones for the cultivation of winter corn. To reach this objective, this study adopted the cluster analysis technique through data from IAPAR - Londrina. During the analysis, the agglomerative (bottom-up) hierarchical technique and three clusters methods were used. The historical series were constituted by the nearest neighbor, the farthest neighbor and the non-weighted method to the pairs of arithmetic means. As like the clusters' synthesis, the nearest and farthest neighbors' method results showed the development of 4 groups, resulting in 5 groups for the non-weighed method to the pairs of means. The profile graph showed that in all ten simulations there was greater risk of frost in the simulations conducted the latest. Through clustering, locations with the same temperature characteristic were identified, and the simulations provided a basis for best sowing period. / Orientador: Sheila Zambello de Pinho / Coorientador: Sérgio Luiz Gonçalves / Banca: Lidia Raquel de Carvalho / Banca: Maristela Simões do Carmo / Banca: Vaderli Marino Melen / Banca: Vandir Medri / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-Graduação em Geografia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341900.pdf: 2325934 bytes, checksum: 2d1c79292d94879b9c64a9ba4c5f3f93 (MD5) Previous issue date: 2016 / Foi desenvolvido um estudo climatológico sobre as ondas de frio invernais em Santa Catarina, e suas possíveis relações com as variabilidades climáticas de baixa frequência como o El Niño Oscilação Sul (ENOS), a Oscilação Antártica (AAO) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP). Utilizou-se como critério para classificar uma onda de frio o evento no qual a temperatura média diária do ar na superfície estava pelo menos dois desvios padrão abaixo do valor da média durante dois dias consecutivos ou mais. O desvio padrão (S) é igual ao valor médio interanual dos 365 desvios padrões diários de temperatura do ar (1º de janeiro a 31 de dezembro). Este trabalho analisa apenas as ondas de frio dos 92 dias do período de inverno (1º de junho a 31 de agosto). As variabilidades climáticas foram submetidas à análise estatística através dos testes de significância para as médias e variâncias, com um nível de significância de a = 5%. Para comparar as diferenças entre as médias utilizou-se o teste t de Student, e para a variância o teste F. Os resultados encontrados demonstram que as ondas de frio se distribuem de forma desigual nas regiões agroecológicas catarinenses, apresentando limiares de temperatura diferentes em sua caracterização. O mês de junho se destacou com as maiores ocorrências de ondas de frio e julho apresentou as ondas de frio mais extensas. As ondas de frio se correlacionam com as ocorrências de geadas durante o período invernal em Santa Catarina, exceção à estação de São José. Constatou-se que as variabilidades climáticas de baixa frequência (ENOS, OAA e ODP) possuem relação com as ocorrências das ondas de frio em (Itapiranga, Lages, Urussanga e Campos Novos), assim como na duração dos dias frios (Ituporanga) e nos episódios de geadas (Itajaí, São José, Chapecó, Ituporanga e Itapiranga) em Santa Catarina.<br> / Abstract : This thesis presents a climatological study on the winter cold waves in the state of Santa Catarina, Brazil, and their possible connection to low-frequency climate variabilities such as the El Niño Southern Oscillation (ENSO), the Antarctic Oscillation (AAO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). The criterion adopted for the classification of a cold wave was an event in which the mean daily air temperature at the surface was at least two standard deviations below the mean of at least two consecutive days. The standard deviation (S) is equal to the interannual mean value of the 365 daily air temperature standard deviations in a year (from January 1st to December 31st). This work only analyzes the cold waves that took place during the 92 winter days (from June 1st to August 31st). The climate variabilities were subject to statistical analysis by means of significance tests for means and variances, with a significance level of a = 5%. In order to compare the differences between means, Student's t-test was employed; comparison between variances was carried out with the F-test. Results show that cold waves affect agroecological zones differently, with varying temperature thresholds in their characterization. The month of June was associated with the strongest cold waves, while the longest cold waves were found in July. The cold waves explain frosts during the winter period in the state of Santa Catarina, except at the São José weather station. It was determined that the low-frequency climate variabilities (ENSO, AAO and PDO) are related with occurrences of cold waves (in the cities of Itapiranga, Lages, Urussanga and Campos Novos), as well as with the duration of cold days (Ituporanga) and with frosts in (Itajaí, São José, Chapecó, Ituporanga and Itapiranga) in the state of Santa Catarina.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-18Bitstream added on 2014-06-13T20:46:57Z : No. of bitstreams: 1 000759469.pdf: 69456344 bytes, checksum: 5de40ae61301a7f4bfa3676ac9dd584f (MD5) / Os danos provocados pelas geadas severas em plantios de reflorestamentos de eucaliptos trazem prejuízos consideráveis para o setor florestal e agronegócio brasileiro. Essas perdas podem variar dependendo da intensidade da geada e da tolerância da espécie ao fenômeno. Na região sul do Brasil, à ocorrência de geadas é o principal fator que limita a produção de madeira do gênero eucaliptos, devido à inibição ou alterações de vários processos importantes no crescimento e desenvolvimento das plantas no período de inverno. Desta maneira, o objetivo da pesquisa foi estudar a variabilidade genética em progênies de polinização aberta de Eucalyptus urophylla para tolerância à geada em diferentes ambientes. Foram instalados três testes de progênies com material genético de Eucalyptus urophylla, todos em delineamento em blocos casualizados. Os testes foram implantados em áreas com histórico de observação de ocorrência de geada pertencentes às empresas Eucatex no município de Itatinga/SP e na Palmasola no município de Palma Sola/SC. O teste testemunha foi instalado na Estação Experimental de Anhembi/SP onde as geadas são raras. Os testes de progênies foram avaliados com: 150 progênies, quatro repetições, seis plantas por parcela, totalizando 3.600 plantas para cada um dos três experimentos. Foram realizadas as seguintes avaliações: a) medições de altura de plantas; b) diâmetro à altura do peito das plantas; c) volume de madeira; d) percentagem de bifurcação; e) sobrevivência de plantas e f) danos por geada. Os parâmetros genéticos foram estimados com base no procedimento REML/BLUP. Os resultados apontaram que à ocorrência de geada na região de Palma Sola/SC promoveram 36% de plantas bifurcadas e 22% de mortalidade, diferentemente das regiões de Itatinga/SP e Anhembi/SP. Foi verificada interação genótipos x ambientes para as progênies nas três regiões... / The damages caused by severe frosts on eucalypt plantings bring outstanding losses for Brazilian forest sector and agribusiness. Such losses may vary according to the frost intensity and the species tolerance. In the Southern Brazil, the occurrence of frosts is one of the main factor limiting the eucalypts wood production, due to inhibition or changes in several important processes to the plants growth and its development during the winter. Therefore, the objective of this research was to study the genetic variability of open-pollinated progenies of Eucalyptus urophylla for frost tolerance in different environments. We set up three progenies trials of Eucalyptus urophylla using the statistical design of randomized blocks. The trials were set up on areas with historic of frost occurrence belonging to Eucatex company in Itatinga municipality/SP and in Palmasola company in Palma Sola municipality/SC, both in Brazil. The control trial was set up in Anhembi Experimental Station in Anhembi/SP-Brazil with rare occurrence of frosts. The progenies trials were with 150 progenies, four replications, six plants per plot, totalizing 3.600 plants per trial. The following evaluations were performed with measurements of: a) plants height; b) diameter of breast height; c) wood volume; d) percentage of bifurcation, e) plants survival, and f) frost damage. The quantitative genetic parameters were estimated by REML/BLUP. The results showed that the occurrence of frosts in Palma Sola/SC promoted 36% of forked plants and 22% of mortality, different from Itatinga/SP and Anhembi/SP. There were genotype x environment interactions for progenies in those three climate regions. The methodology of MHVG (stability), PRVG (adaptability), and MHPRVG (productivity, stability and adaptability) was efficient for selection of productivity and frost-tolerant genotypes for Itatinga/SP and Palma Sola/SC regions, Brazil ...

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:03:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307726.pdf: 4342097 bytes, checksum: 4f456cdabcf7b81e96a45595a74fb5a9 (MD5) / Os programas governamentais de eficiência energética têm se tornado cada vez mais exigentes quanto à utilização racional e eficiente das fontes de energia, com ações que forçam os fabricantes a desenvolverem produtos de alto desempenho e estimulam os consumidores a adquiri-los. No segmento de refrigeração comercial, responsável por uma significativa parcela do consumo energético nacional, os equipamentos trabalham geralmente com temperaturas de evaporação próximas a -10°C, o que favorece o acúmulo de geada sobre a superfície do evaporador. Dependendo da espessura da camada de geada, observa-se uma drástica redução na taxa de transferência de calor, devida aos efeitos combinados da baixa condutividade térmica da geada e do aumento da perda de carga no lado do ar. Esse último causa um impacto marcante sobre a vazão de ar em circulação. No entanto, a maioria dos trabalhos disponíveis na literatura despreza tal efeito, independentemente da redução da área de passagem do escoamento de ar. Dessa forma, o presente trabalho se propõe a investigar o impacto da formação de geada sobre a capacidade de refrigeração de sistemas comerciais, considerando o acoplamento hidrodinâmico do par evaporador-ventilador. Um aparato experimental capaz de controlar as principais variáveis envolvidas no fenômeno foi construído para obtenção de uma base de dados experimental. Adicionalmente, empregando os princípios de conservação da massa, energia e quantidade de movimento, desenvolveu-se um modelo matemático para simular o crescimento da camada de geada sobre a superfície do evaporador considerando o acoplamento existente entre o ventilador e o evaporador. A base de dados foi empregada para obtenção de uma correlação inédita para a densidade da geada. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com a base de dados, permanecendo dentro da faixa de incerteza das medições. Verifica-se que a elevação do grau de super-resfriamento provoca o aumento da taxa de transferência de massa e a redução da densidade da geada, resultando em uma camada de geada mais espessa. Foram observadas reduções de até 40% na taxa de transferência de calor devido à formação de geada. Adicionalmente, verificou-se que o ventilador e o evaporador devem ser projetados de forma acoplada a fim de manter a capacidade de refrigeração durante um maior período de tempo. / This study presents a numerical and experimental analysis of the thermal-hydraulic performance of tube-fin evaporators for light commercial refrigeration systems under frosting conditions. Since such a kind of appliance is generally designed with air curtains or subjected to frequent door opening, a certain amount of the ambient air infiltrates into the refrigerated space. This promotes the growth of a frost layer on the evaporator surface, which may completely block the gap between the fins if a proper defrost operation does not take place. The frost layer reduces the system cooling capacity by adding an extra thermal resistance to the evaporator tubes and also by reducing the fan-supplied air flow rate. In this study, a closed-loop wind tunnel was used to measure the thermal performance of tube-fin evaporators with different geometries. The air temperature and humidity at the inlet of the evaporator were controlled by the wind tunnel system, while a secondary refrigeration loop was used to set the evaporator surface temperature. The air flow rate was controlled by a variable-speed fan which emulates the real fan behavior. Moreover, frost thickness measurements were also carried out by using a digital camera equipped with zoom lens. The numerical results were compared with the experimental accumulated mass of frost, air pressure drop, air flow rate and cooling capacity, with all the predictions falling within the experimental band of uncertainties. Based on this comparison, a new correlation for the frost density was developed to be specifically applied to light commercial refrigeration products. The results show evaporator cooling capacity reductions up to 40% due to frost formation process. It was observed that the effect of the reduction of the air flow rate on the evaporator cooling capacity surpasses that of the extra thermal insulation of the frost layer. Furthermore, it was observed that, after a reasonable amount of frost has been grown, the louvered-fin evaporator showed a 10% lower cooling capacity when compared to the wavy-fin evaporator with the same fin pitch. These results indicate that under frosting conditions the pair fan-evaporator must be designed as a coupled system, in order to maintain the original refrigeration capacity for longer periods, increasing the time between successive defrosting processes and, therefore, improving the thermal performance of the entire system.