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UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ - UNOCHAPECÓ
CÂMARA FRIGORÍFICA EM FUNCIONAMENTO
SOB UM CONTÊINER
CRISTIANO DRUZIAN
LEANDRO PAULO VIAL
DERBLAI JUNIOR DAGHETTI
DOUGLAS GANDINI
CHAPECÓ
2014
ii
UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ - UNOCHAPECÓ
Câmara Frigorífica em Funcionamento
Sob um Contêiner
por
Cristiano Druzian
Leandro Paulo Vial
Derblai Junior Daghetti
Douglas Gandini
Curso de Engenharia Mecânica
6º Período
Componente Curricular de Refrigeração e
Condicionamento de Ar
Professor Sidinei Wottrich
Chapecó - SC, Outubro de 2014
iii
RESUMO
O presente estudo refere-se ao projeto e dimensionamento de câmaras
frigoríficas, sendo que, todo o desenvolvimento do projeto é descrito a seguir, desde a
definição dos parâmetros iniciais de projeto, argumentos da aplicação de sistemas e
equipamentos utilizados, e o cálculo de uma câmara frigorífica inovadora, conforme
apêndice A, onde a mesma é projetada para seu perfeito funcionamento confinada em
um contêiner.
PALAVRAS-CHAVE: (Câmara Frigorífica, Contêiner, Carga Térmica)
DRUZIAN, DAGHETTI, VIAL, GANDINI, (C. D. , D. J. D. , L. P. V. , D. G) In Operation
Meat Locker Under a Container. 2014. 44 folhas.
Trabalho Acadêmico de Engenharia Mecânica - Área das Ciências Exatas e
Ambientais - Universidade Comunitária da Região de Chapecó - UNOCHAPECÓ,
2014.
ABSTRACT
The present study refers to the design and sizing of cold rooms, and the entire
development of the project is described below, from the definition of initial design
parameters, arguments of implementation of systems and equipment used, and the
calculation of a innovative cold storage, as Appendix a, where it is designed to perfect
their functioning in a confined container.
KEYWORDS: (Meat Locker, Container, Thermal Load).
iv
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Valores de ΔT para paredes insoladas. .................................................. 4
Tabela 2 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido no
resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti > 0). .................... 5
Tabela 3 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido no
resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti < 0). ...................... 6
Tabela 4 - Valores de n – número de renovação do ar. .......................................... 6
Tabela 5 - Calor de ocupação, pessoas dentro da câmara. ................................... 9
Tabela 6 - TBS e TBU para região Nordeste. ......................................................... 13
Tabela 7 - Média da Umidade Relativa da região Nordeste. ................................ 14
Tabela 8 - Propriedades de alguns isolantes .......................................................... 18
Tabela 9 - Dados específicos da lâmpada. ............................................................. 25
Tabela 10 - Dados referentes a potência necessária do eletroventilador de
acordo com a variação da temperatura interna da câmara. ................................. 26
v
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Ilustração do processo de congelamento. ............................................... 7
Figura 2 - Ilustração de um container que será utilizado para a construção da
câmara. .......................................................................................................................... 15
Figura 3 – Porta Câmara Frigorífica ......................................................................... 16
Figura 4 - Ilustração de uma câmara com sistema Plug-in. ................................... 17
Figura 5 - Ilustração de uma caixa de PEAD, escolhida para o trabalho. .......... 20
Figura 6 - Embalagem de PP para alface. ............................................................... 21
Figura 7 - Paletes de PEAD. ...................................................................................... 22
Figura 8 – Perigos da Exposição ao Frio. ................................................................ 31
Figura 9 – Equipamentos de Proteção Individual ................................................... 32
Figura 10 – Alarmes de Aprisionamento ........................................................................ 33
Figura 11 – Luz de Emergência, indicando a saída. ........................................................ 33
Figura 12 – Sensores de Temperatura e Extintores ....................................................... 33
vi
Sumário 1.0 – Introdução ............................................................................................................................ 1
2.0 - Revisão Bibliográfica ............................................................................................................. 2
3.0 – Dimensionamento de uma Câmara Frigorífica .................................................................... 3
3.1 - Parcelas de Carga Térmica ................................................................................................ 3
3.2 - Parcela de Transmissão ..................................................................................................... 3
3.3 - Parcela de Infiltração ........................................................................................................ 4
3.4 - Parcela do Produto ............................................................................................................ 7
3.5 - Parcela decorrentes de Cargas Diversas ........................................................................... 8
4.0 - Projeto de uma Câmara Frigorífica ..................................................................................... 11
4.1 - Temperatura de Bulbo Seco (TBS) .................................................................................. 12
4.2 - Temperatura de Bulbo Úmido (TBU) .............................................................................. 12
4.3 - Parâmetros Específicos da Câmara ................................................................................. 15
4.4 - Portas .............................................................................................................................. 16
4.5 – Sistemas Plug-in.............................................................................................................. 17
4.6 - Isolante ............................................................................................................................ 18
4.7 - Embalagens ..................................................................................................................... 19
4.8 - Paletes ............................................................................................................................. 21
4.9 - Temperatura de entrada do produto .............................................................................. 22
4.10 - Movimentação na câmara ............................................................................................ 23
4.11 - Iluminação ..................................................................................................................... 24
4.12 - Ventiladores usados para a movimentação do ar, na parte interna da câmara........... 26
4.13 - Degelo .......................................................................................................................... 26
5.0 - Dicas para Proporcionar um Melhor Rendimento da Câmara Frigorifica ........................... 28
5.1 - Evite correntes de ar ....................................................................................................... 28
5.2 - Respeite a capacidade que a câmara frigorífica suporta ................................................ 28
5.3 - Limpeza e manutenção periódicas .................................................................................. 28
5.4 - Evite fontes de calor próximas aos equipamentos ......................................................... 28
5.5 - Organização dos produtos dentro da câmara fria .......................................................... 28
vii
5.6 - Controle a iluminação de câmara Frigorífica ................................................................. 29
5.7 - Mantenha as portas da câmara sempre fechadas se possível ........................................ 29
6.0 - Dicas para evitar o desperdício de Energia em Câmara frigorificas .................................... 30
7.0 – Segurança na Operação de Câmaras Frigoríficas ............................................................... 31
7.1 – Equipamentos de Proteção Individual ........................................................................... 31
7.2 – Sistemas de Segurança em Câmaras Frigoríficas ........................................................... 32
8.0 – Conclusão ........................................................................................................................... 34
Referências Bibliográficas ........................................................................................................... 35
APENDICE A – Cálculos ................................................................................................................ 36
APENDICE B – Folha de Desenho ................................................................................................ 36
1
1.0 – Introdução
A função básica de uma câmara frigorifica é garantir a conservação dos
produtos nela armazenados de duas formas:
Resfriamento: Trata-se da diminuição da temperatura de um produto
desde temperatura inicial até a temperatura de congelamento, em geral,
próximo 0°C;
Congelamento: É a diminuição da temperatura de um produto abaixo da
temperatura de congelamento.
Para tanto, a câmara deve remover uma quantidade total de calor
sensível e latente para se manter as condições desejadas de temperatura e
umidade relativa. Essa quantidade é chamada de carga térmica.
Para estimá-la é preciso que se conheçam algumas informações tais
como:
Natureza do produto;
Frequência de entradas e saídas dos produtos durante a semana;
Planos de produção e colheita;
As temperaturas dos produtos ao entrarem nas câmaras;
Quantidade diária (Kg/dia) de produtos a serem mantidos resfriados,
congelados, ou que devam ser resfriados ou congelados rapidamente;
Tipos de embalagens;
Temperaturas internas;
Umidade relativa interna e externa;
Duração da estocagem por produto;
Método de movimentação das cargas;
2
2.0 - Revisão Bibliográfica
A primeira e mais comum das “substâncias frias” utilizadas para remover
calor, foi o gelo, e a neve.
Os chineses foram os primeiros a aprenderem que o gelo tornava as
bebidas mais frias e saborosas.
Nos tempos dos gregos e romanos, escravos eram usados para apanhar
a neve no topo das montanhas a qual era armazenada em buracos na terra,
para ser usada posteriormente na confecção (produção) de guloseimas
geladas.
Através do microscópio, cientistas estudaram as bactérias, enzimas e
fungos. Eles descobriram que esses organismos microscópicos se multiplicam
com o calor, porém, pareciam hibernar em temperaturas abaixo de 10°C
negativos. Temperaturas mais baixas não eliminam micro-organismos, mas sim
controlam seu crescimento. Então conseguiu-se manter os alimentos em seu
estado natural pelo uso do frio.
A primeira máquina refrigeradora foi construída em 1856, usando o
princípio da compressão de vapor, pelo australiano James Harrison, que tinha
sido contratado por uma fábrica de cerveja para produzir uma máquina que
refrescasse aquele produto durante o seu processo de fabricação, e para a
indústria de carne processada para exportação.
O primeiro aparelho produzido no Brasil, foi construído no ano de 1947,
em uma pequena oficina na cidade de Brusque em Santa Catarina.
3
3.0 – Dimensionamento de uma Câmara Frigorífica
3.1 - Parcelas de Carga Térmica
Uma câmara fria ganha calor devido à infiltração de ar quente e úmido
durante a abertura das portas para entrada e saída de alimentos, devido à
transmissão através das paredes, piso e teto, devido à presença de
pessoas e máquinas internas, devido à iluminação, devido ao produto que é
armazenado.
Na sequência explicaremos cada umas das parcelas citadas acima.
3.2 - Parcela de Transmissão
Corresponde a quantidade de calor transmitida por condução através de
paredes, tetos e pisos. Está carga depende da área de troca, ou seja, a
superfície total submetida à troca de calor. É importante um cuidado especial
na escolha da espessura do isolamento térmico, de forma que a superfície do
lado quente não atinja um valor baixo, pois, poderá ocorrer uma condensação
de vapor de água. Para calcular a entrada de calor pelas paredes, teto e piso,
pode-se utilizar a expressão a seguir:
Onde: Qt é o ganho de calor devido a transmissão, (W); A é a área de
troca de calor (área da parede, piso ou do teto), em m²; U é o coeficiente global
de transferência de calor, (w/ (m² °c); Tar ext. é o a temperatura do ambiente
externo em °c; Tar int. é o a temperatura de bulbo seco da câmara. Nas
referências bibliográficas estão indicadas diversas tabelas nas quais pode-se
encontrar os coeficientes globais de transmissão de calor U. Caso não seja
possível o uso das mesmas e se houver uma combinação de materiais, deve-
se calcular o valor de U combinado a partir da expressões apresentada para
condução (circuito elétrico equivalente).
4
Para fins de simplificação dos cálculos, é possível considerar apenas o
isolante térmico (se esse é o único componente da parede da câmara) como
resistência à troca de calor. Dessa forma, temos apenas troca de calor por
condução. Utilizando a lei de Fourier para calcularmos o calor trocado, temos:
Onde: Q1 é o calor trocado (Kcal/h); K é a condutibilidade térmica do material
(Kcal/mhK); A é a área superficial da câmara (m²); ΔT é a diferença de
temperatura (°c); ΔX é a espessura do isolante (m).
Caso haja insolação nas paredes da câmara, devemos aumentar o ΔT
no cálculo acima para compensarmos o ganho por radiação na parede da
câmara conforme tabela a seguir:
Tabela 1 - Valores de ΔT para paredes insoladas.
Orientação Cor da Parede
Escura Média Clara
Leste ou Oeste 6 3,5 2
NE/NO 3,2 2 1
Norte 1 0,2 0
Forro 10 6 3,5
Fonte: McQuay
3.3 - Parcela de Infiltração
É a parcela correspondente ao calor do ar que atinge a câmara através
de suas aberturas. Toda vez que a porta é aberta, o ar externo penetra no
interior da câmara, representando uma carga térmica adicional. Em
câmaras frigoríficas com movimentação intensa e com baixa temperatura,
este valor aumenta tremendamente. Nesse caso, é fundamental a utilização
de um meio redutor desta infiltração, tais como uma cortina de ar ou de
PVC, em alguns casos faz se necessário a utilização dos dois. Pode se
calcular a parcela de infiltração por meio da equação a seguir.
5
Onde: , que é o volume de ar que penetra na câmara em
um dia (m³); qrem é o calor a ser removido do ar (Kcal/m³), o qrem é um
valor tabelado de acordo com temperatura interna da câmara, tais tabelas
serão apresentadas a seguir:
Tabela 2 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido no resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti > 0).
Temperatura
interna ° C
Temperatura do ar entrando (°C)
25 30
UR 30% 35 40
50 60 70 50 60 70 50 60 50 60
15 3,05 4,44 5,87 5,71 8,52 10,5 11,9 13,4 15,8 18,9
10 6,35 7,71 9,12 7,61 11,7 13,7 14,1 16,5 16,9 23,7
5 8,26 10,6 12 12,8 14,5 16,5 16,9 19,3 21,6 24,7
0 11,7 13,1 14,4 15,2 17 18,9 19,3 21,7 23,9 27,2
Fonte: McQuay
6
Tabela 3 - Carga de infiltração, quilocaloria por metro cubico removido
no resfriamento do ar para as condições de condicionamento (Ti < 0).
Temperatura
interna ° C
Temperatura do ar entrando (°C)
5 10 25
UR 30% 30 35
70 80 70 80 50 60 50 60 50 60
0 2,19 2,65 3,39 3,67 12 13,4 15,5 17,3 19,6 22
-5 4,61 5,01 5,61 5,89 14,1 15,5 17,5 19,3 21,5 23,9
-10 6,47 6,87 7,37 7,66 15,8 17,1 19,2 20,9 23,1 25,5
-15 8,35 8,76 9,14 9,42 17,5 18,8 20,8 22,5 24,7 27,1
-20 10,2 10,6 10,9 11,2 19,1 20,5 22,4 24,2 26,6 28,7
-25 11,9 12,5 12,6 12,8 20,6 22 23,8 25,7 27,8 30,2
-30 16,6 14 14,1 14,4 22,2 23,5 25,4 27,1 29,2 31,6
-35 15,3 15,7 15,8 15,9 23,6 24,9 26,9 28,5 30,6 32
-40 16,9 17,3 17,4 17,5 25 26,4 28,3 29,9 32 34,3
Fonte: McQuay
O Vcam é o volume da câmara e n é o número de trocas de ar, esses
dados também são tabelados conforme tabelas a seguir:
Tabela 4 - Valores de n – número de renovação do ar.
Vcam
(m³)
N
Ti < 0 Ti > 0
15 19,6 25,3
20 16,9 21,2
30 13,5 16,7
50 10,2 12,8
75 8 10,1
100 6,7 8,7
150 5,4 7
Fonte: McQuay
7
3.4 - Parcela do Produto
É a parcela correspondente ao calor devido ao produto que entra na
câmara, sendo composto das seguintes partes:
Calor sensível antes do congelamento (resfriamento);
Calor latente de congelamento;
Calor sensível após o congelamento (congelamento);
Calor de respiração (só para frutas e verduras).
O produto que entra na câmara deve ser resfriado até a temperatura de
condicionamento, num tempo que é chamado de tempo de
condicionamento. Temos duas condições a considerar:
1. O produto deve ser congelado:
Nesta condição o produto será primeiro resfriado, depois congelado e
novamente resfriado. Há troca de calor sensível e latente.
Fonte: McQuay
2. O produto deve ser resfriado
Nesta condição, há apenas troca de calor sensível.
Para as frutas e verduras precisamos considerar também o calor
proveniente do seu metabolismo, ou seja, frutas e verduras liberam calor dentro
da câmara, chamado de calor de respiração. O cálculo do calor vital é realizado
Figura 1 - Ilustração do processo de congelamento.
8
através do produto entre a massa armazenada (em toneladas) e o calor
liberado pelo metabolismo (500 Kcal/ton./24h).
Dessa forma, a parcela de carga térmica relacionada ao produto, para
frutas e verduras, será a soma do calor de resfriamento e do calor vital.
Se o produto deve tiver de ser resfriado em menos de 24 horas,
devemos fazer a correção para a carga térmica:
3.5 - Parcela decorrentes de Cargas Diversas
É a parcela de carga térmica devido ao calor gerado por iluminação,
pessoas, motores e outros equipamentos. Os motores dos forçadores de ar
são fontes de calor e de consumo de energia. Dentro do possível, deverão
ser previstos meios para variar a vazão de ar em função da necessidade de
carga térmica do sistema. Isso pode ser feito com a utilização de inversores
de frequência ou de motores de dupla velocidade. A parcela de carga
térmica decorrente das pessoas pode ser calculada pela expressão
seguinte.
Onde: np = número de pessoas, tp = tempo de permanência das pessoas
dentro da câmara em horas e qmetabolismo = calor gerado pelo corpo
(Kcal/h), este dado é tabelado de acordo com a tabela a seguir:
9
Tabela 5 - Calor de ocupação, pessoas dentro da câmara.
Temperatura Interna da Câmara (°C) Calor Dissipado (Kcal/h)
10 180
5 210
0 235
-5 260
-10 285
-15 310
-20 340
-25 365
Fonte: McQuay
Parcela térmica decorrente do(s) motores:
Sabendo que:
Pot = a potência do motor;
Tempo = ao tempo de funcionamento em horas do motor;
De forma similar podemos estimar também a carga térmica decorrente
dos motores e da iluminação, onde temos que:
Potilum = a potência das lâmpada em Kcal/h;
Tempo = ao tempo de funcionamento em horas da lâmpada.
As fórmulas acima indicam o cálculo de carga térmica dissipada para
uma única lâmpada e um único motor, caso haja mais que um motor ou mais
10
lâmpadas deve-se calcular a carga térmica dissipada por cada lâmpada e por
cada motor, e então fazer um somatório total.
O cálculo de carga térmica é efetuado para um período de 24 horas.
Entretanto, devemos considerar um período de 16 a 20 horas de operação dos
equipamentos de forma a possibilitar o degelo (retirada do gelo acumulado nas
paredes térmicas do sistema de refrigeração), as eventuais manutenções e
possíveis sobrecargas de capacidades. Normalmente utiliza-se o cálculo para
18 horas de funcionamento.
A carga térmica que calculamos é gerada em 24 horas, porém o sistema
não trabalha todo esse tempo devido à parada para degelo. Assim devemos ter
uma potência de refrigeração um pouco maior que o valor total da carga
térmica dada por:
Onde: Qt é a carga térmica total (Kcal), N é o número de horas de
refrigeração efetiva (h). Para degelo natural utiliza-se N = 16h (para > 0 °C) e
para degelo artificial utiliza-se N =18 a 20h (para < 0°C).
11
4.0 - Projeto de uma Câmara Frigorífica
Seguindo as especificações acima desenvolveremos o projeto de uma
câmara frigorifica, levando em consideração os seguintes requisitos:
Temperatura externa: Região nordeste – semiárido (média);
Temperatura interna: definir conforme produto;
Umidade relativa: definir conforme produto ou operação;
Dimensões internas da câmara frigorífica: atribuir (levar em
consideração o produto, movimentação e a ocupação);
Câmara frigorífica: considerar em ambiente protegido de intempéries;
Tensão disponível: definir e considerar;
Material da câmara: de acordo com a definição do tipo de isolamento;
Tipo de isolamento: livre definição;
Produto: Hortifrutigranjeiros - resfriar (frutas de livre definição –
considerar pelo menos 04 variedades);
Embalagem: considerar e definir de acordo com o produto;
Movimentação diária: percentual de livre definição;
Ocupação total: atribuir considerando as dimensões da câmara e peso;
Presença de motor ou fonte de calor: considerar (iluminação,
ventiladores, palheteiras, etc.);
Temperatura de entrada do produto: de acordo com o horário e situação
a ser definida;
Número de pessoas: de acordo com a movimentação, ocupação,
necessidades e tempo disponível;
Tempo de trabalho efetivo: definir de acordo com as necessidades;
Considerar o tempo efetivo para o bom funcionamento do equipamento
de refrigeração e o fator de segurança;
Projetar a câmara frigorífica levando em consideração os dados e
definições iniciais;
Apresentar os diferentes tipos de isolantes térmicos indicados,
espessuras recomendadas e comparativas entre os isolantes;
Tipos de portas recomendadas
Tipos de iluminação recomendados e comparativos;
12
Itens de controle e automatização;
Itens de segurança indispensáveis;
Dicas para a utilização adequada de câmaras frigorífica;
Levantamento dos custos por m² de isolante térmico (comparativos);
Tempo aproximado para a execução da câmara frigorífica e a definição
da equipe;
Peculiaridades e curiosidades das câmaras frigoríficas.
Seguindo os requisitos acima na mesma sequência, damos início ao nosso
trabalho:
4.1 - Temperatura de Bulbo Seco (TBS)
É a temperatura indicada por um termômetro comum, não exposto a
radiação. É a verdadeira temperatura do ar úmido. É frequentemente
denominada apenas temperatura do ar.
4.2 - Temperatura de Bulbo Úmido (TBU)
É a temperatura indicada por um termômetro cujo bulbo foi previamente
envolto por algodão úmido, tão logo seja atingido o equilíbrio térmico. Nesse
tipo de termômetro, a mistura ar seco - vapor d’água sofre um processo de
resfriamento adiabático, pela evaporação da água do algodão no ar, mantendo-
se a pressão constante.
De acordo com a NBR 6401/1980 temos para a região Nordeste as
seguintes TBS e TBU.
13
Tabela 6 - TBS e TBU para região Nordeste.
Região
Nordeste
TBS
(°C)
TBU
(°C)
Temperatura Máxima
(°C)
João Pessoa
(PB) 32 26 ..........
São Luiz (MA) 33 28 33,9
Parnaíba (PI) 34 28 35,2
Teresina (PI) 38 28 40,3
Fortaleza (CE) 32 26 32,4
Natal (RN) 32 27 32,7
Recife (PE) 32 26 32,6
Petrolina (PE) 36 25,5 38,4
Maceió (AL) 33 27 35
Salvador (BA) 32 26 33,6
Aracaju (SE) 32 26 ..........
Fonte: NBR 6401/1980.
Conforme os dados acima iremos projetar a câmara frigorifica
considerando TBS = 38°C e TBU = 28°C e temperatura máxima de 40,3 °C.
Utilizaremos estes parâmetros, pois assim, a câmara frigorifica poderá ser
utilizada dentro de toda a região nordeste.
De acordo com a tabela abaixo, na qual foi realizado a média para
encontrar a umidade relativa da região Nordeste, dados esses retirados do site
Governamental do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), sendo que o
mesmo, possui um banco de dados atualizado.
14
Tabela 7 - Média da Umidade Relativa da região Nordeste.
Cidades da Região Nordeste que possuem
Sistema de Medição INMET
Média Anual atualizada
da Umidade Relativa (%)
Acaraú – CE 30
Quixeramobim – CE 67
Campo Sales – CE 68
Fortaleza – CE 71
Caldeirão – PI 32
Floriano – PI 46
Piripiri – PI 42
Cruzeta – RN 85
Natal – RN 69
Macau – RN 59
Pão de Açúcar – AL 37
Água Branca – AL 36
Porto de Pedras – AL 41
Recife – PE 97
Arco Verde – PE 42
Garanhuns – PE 77
São Gonçalo – PB 57
Campina Grande – PB 62
Vitória da Conquista - BA 51
Jacobinha –BA 75
Paulo Afonso – BA 74
Própria – SE 58
Itabaianinha – SE 65
Média da Umidade Relativa da Região
Nordeste
58,30 (%)
Fonte: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep 16:44h do dia 14/09/2014
15
4.3 - Parâmetros Específicos da Câmara
A câmara frigorifica desenvolvida, terá por objetivo conservar verduras e
frutas.
Através de dados extraídos do livro “Introdução à Tecnologia da
Refrigeração e da Climatização; pág. 164; Tabela 10.1 & pág. 165; Tabela
10.3”. Específica que para a conservação de frutas e legumes a temperatura
interna da câmara deve variar de 4°C à 6°C positivos, e os mesos possuem
uma umidade relativa variando de 85 à 90%.
A câmara frigorifica a ser desenvolvida terá como estrutura rígida um
container e será projetado para estar em locais livres de intempéries, dentro do
container será projetado a câmara frigorifica, a qual possibilitara um diferencial
em relação as demais câmaras frigorificas pois a mesma pode ser instada em
diversos ambientes, sem ter uma área fixa destinada a mesma, viabilizando o
transporte, e a locomoção da câmara para outros lugares tanto na fábrica
quanto fora da mesma.
O container que será utilizado para a construção da câmara frigorifica
possui dimensões externas, internas, carga máxima suportada e portas de
(conforme folha de desenho em apêndice B):
Dimensões externas
Comprimento: 6.058mm
Largura: 2.438mm
Altura: 2.591mm
Dimensões internas
Comprimento: 5.910mm
Largura: 2.340mm
Altura: 2.388mm
Abertura de porta
Largura: 2.346mm
Altura: 2.282mm
Cubagem: 33,2m
Pesos
Peso máximo: 24.000kg
Figura 2 - Ilustração de um container que será utilizado para a construção da câmara.
16
Tara: 2.080kg
Carga: 21.920kg
Outra informação importante sobre o container, é que em casos que
ocorre a incidência de raios solares deve-se levar em consideração a questão
da cor da pintura do mesmo, seguindo a mesma ideia das roupas, sabemos
que, as roupa de corres escuras retém o calor, e as de cores claras refletem o
calor, o mesmo ocorre para a coloração da câmara, de acordo com a tabela
(tabela 01.Valores de ΔT para paredes insoladas), notamos que as paredes de
cor clara sofre uma variação de temperatura menor que as paredes de cor
escura. Como sabemos neste caso a câmara será projetada para locais livres
de intempéries, portanto, a questão da cloração da câmara não terá influência
para os cálculos e rendimentos da mesma.
4.4 - Portas
A portas serão utilizadas as mesmas do container, porém será alocada
um camada de isolante na parte interna da mesma, será trocado as fechaduras
por um sistema que proporciona a máxima segurança evitando o trancamento
do funcionário dentro da câmara, além disso será posto borrachas de vedação
com o propósito de evitar trocas de térmicas com o meio.
Figura 3 – Porta Câmara Frigorífica
17
4.5 – Sistemas Plug-in
Nos dias atuais a tendência é a utilização dos sistemas do tipo plug-in,
que funcionam de forma similar de um condicionador de ar de janela: Faça-se
uma abertura na parede da câmara e instala-se o sistema, ficando o
evaporador na parte interna e o condensador na parte externa. Este tipo de
equipamento, na maioria das vezes já vem automatizado, ou seja, painel digital
e de gelo automático para a seleção deste tipo de equipamento é muito
importante a estimativa da carga térmica.
Figura 4 - Ilustração de uma câmara com sistema Plug-in.
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4.6 - Isolante
O isolante escolhido foi o EPS (isopor), devido seu baixo custo e atender
as necessidades do projeto. Na tabela abaixo notamos que a questão do custo
do EPS, está como alto, isso ocorre, pois, está tabela relaciona os materiais
entre eles, portanto com relação a fibra de vidro todos os demais materiais
terão um custo elevado, porém se não considerarmos a fibra de vidro, que no
caso para a aplicação do nosso projeto não serve (motivo, não resiste a
passagem de água), iremos encontrar o EPS, como o material mais viável na
questão de custo e de aplicabilidade para este projeto.
Tabela 8 - Propriedades de alguns isolantes
Fonte: L. C. Neves Filho
Isolantes Térmicos Utilizados na Construção De Câmaras Frigorificas
Material Cortiça Fibra de
vidro Poliestireno
Expandido (EPS) Poliuretano
Expandido (PUR) Revestimento Lã de
Rocha (LDR) Poliisocianorato (PIR)
Custo Alto Baixo Alto Alto Alto Alto
Densidade (Kg/m³) 100 – 150 20 - 80 10 - 30 40 70 - 90 30 - 40
Condutibilidade Térmica (Kcal/mh°C)
0,032 0,03 0,03 0,02 0,036 0,023
Resistência a passagem de água
Regular 0 Boa Boa .......... ..........
Resistência à difusão de vapor, em relação
ao ar parado 20 1,5 70 100 .......... ..........
Segurança ao fogo Pobre Boa Pobre Pobre Ótima Boa
Resistência à compressão (Kgf/m²)
5000 0 2000 3000 .......... 2550
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Conforme informação “do livro Introdução à Tecnologia de Refrigeração
e Climatização, pág. 164, tabela 10.1” temos tabelado que, a espessura do
isolante (EPS) para frutas e verduras deve ser de 100 mm ou mais.
A câmara será projetada para conservar frutas e verduras em geral,
porém iremos calcular de forma precisa para o armazenamento dos seguintes
produtos:
Uva;
Pêra;
Maçã;
Alface;
4.7 - Embalagens
A forma de embalar os produtos acima depende de cada produtor, pois,
cada produtor pode utilizar embalagens e formas de embalar diferentes, por
exemplo:
Produtor 1 – utiliza caixas de madeira;
Produtor 2 – utiliza caixas de papelão;
Produtor 3 – utiliza caixas de madeira com, papelão no fundo da mesma para
evitar possíveis danos ao produto;
Produtor 4 – utiliza caixa de plástico;
Produtor 5 – utiliza caixa de plástico, com papelão no fundo da mesma para
evitar possíveis danos ao produto;
Chegamos a uma conclusão que, devido a grade variedade de
embalagens e formas de embalar, decidimos através dos cálculos e pesquisas,
que o modelo mais viável para a câmara e os produtores é a caixa de plástico
de PEAD (Polietileno de Alta Densidade), com dimensões internas de 484(mm)
X 284(mm)X123,5(mm).
Está é uma caixa de fácil manuseio, utilizada em grande escala por
hortifrutigranjeiros, a mesma facilita o transporte dos produtos, possui longa
vida útil (pois é feita em um plástico de alta densidade), pode ser higienizada,
reciclada, devido a ser vazada proporciona a passagem de ar de forma mais
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fácil, permitindo assim o resfriamento do produto e da caixa de forma mais
rápida, proporcionando uma melhor conservação do alimento, suporta uma
quantidade de 0,024m³/unidade, o que permite que não seja posto muita
quantidade, que pode provocar danos aos produto, (como por exemplo, os
cachos de uva, as peras, as maçãs, e os alfaces, que ficam em baixo das
outras unidades, quando carregadas em excesso ou se a caixa for muito
grande podem serem esmagados, batidos, o que provoca seu apodrecimento,
que em consequência provoca mal cheiro e o apodrecimento dos demais).
Figura 5 - Ilustração de uma caixa de PEAD, escolhida para o trabalho.
Além desta embalagem, o alface é envolto por um plástico (embalagem)
de polipropileno (PP), com características de:
Baixo custo;
Reciclável (5);
Baixa absorção de água (0,03%);
Temperatura de trabalho de -50 à +80°C;
Fácil modelagem;
Baixa condutibilidade térmica (0,25 W/mK);
Elevada resistência Química.
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Figura 6 - Embalagem de PP para alface.
4.8 - Paletes
Na parte inferior da câmara (chão) será utilizado paletes, para não
danifica-la, além de proporcionar higiene, não possibilita o contato direto do
produto com possíveis detritos (água, sujeira, e etc.).
Dimensões do modelo de palete que será utilizado:
50(cm) X 50(cm) X 5(cm)
O material utilizado na composição do mesmo, é o Polietileno de Alta
Densidade (PEAD), mesmo material da caixa que será utilizada para o
transporte e armazenamento dos produtos:
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Fonte: McQuay
Propriedades Específicas do PEAD:
Densidade 0,94 à 0,97 (g/cm³);
Alta estabilidade química;
Nula absorção de água;
Condutibilidade térmica 0,035 (W/mK);
Suporta alta compressão, 10 (Ton./m²).
4.9 - Temperatura de entrada do produto
O produto entrará na câmara pela parte da manhã por volta das 7 até
por volta das 9 horas, portanto, considerando uma das piores situação,
onde ocorreu um atraso na entrega do produto no qual o mesmo chegou no
estabelecimento para dar entrada na câmara por volta das 12 horas, em
um dia de verão muito quente, onde o produto deu entrada na câmara com
uma temperatura de 30°C. Sendo assim, considerando esta a temperatura
de entrada do produto na câmara, projetaremos a mesma para estar
capacitada para efetuar o resfriamento do produto mesmo em uma
situação crítica.
Figura 7 - Paletes de PEAD.
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4.10 - Movimentação na câmara
Esta câmara será capacitada para estocagem de frutas e hortaliças em
geral, sendo mais específica para 4 produtos (uva, maçã pêra e alface).
Consideraremos que cada produto será entregue por um produtor diferente, e
que para alojar uma certa quantidade de um produto na câmara leva-se por
volta de 15 à 20minutos, então terremos um total tempo pra estocar os
produtos de aproximadamente 80 minutos, porém devemos considera uma
situação crítica, onde os produtores tiveram de entregar duas vezes os
produtos, devido a uma promoção que o estabelecimento resolveu fazer,
portanto obteve-se um tempo de aproximadamente 3 horas, sendo assim,
iremos considera que por dia (24h) leva-se por volta de 180 minutos para
estocar os produtos na câmara frigorifica, com 4 pessoas destinadas a
fazerem este processo, onde duas permanecem dentro da câmara todo o
tempo e duas são responsáveis para trazer o produto até a porta da mesma.
Para reestabelecer o estoque nas prateleiras, são necessário 4 pessoas,
sendo que os produtos são reposto pela parte da manhã e pela parte da tarde,
ou seja, duas vezas. Para buscar o produto dentro da câmara, cada pessoa
demora cerca de 5 à 10 minutos, retirando uma certa quantidade do produto,
somando um total de 40 minutos onde cada pessoa permanece 10 minutos
dentro da câmara, como este processo e feito duas vezes por dia, soma-se um
total de 80 minuto onde cada pessoa permaneceu 20 minutos dentro da
câmara. Se levarmos em consideração uma promoção que o estabelecimento
fez, certamente os produtos deverão ser repostos mais que duas vezes, para
este caso iremos considerar que foi necessário repor os produtos mais uma
vez, 3 vezes ao dia, gerando um total de 120 minutos, e cada pessoa
permaneceu 30 minutos dentro da câmara.
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4.11 - Iluminação
Com pesquisas realizadas, chegamos à conclusão que a lâmpada a ser
utilizada, será, uma luminária Led Industrial específica para câmaras, modelo
da linha KLED-CF-60.
Escolhemos este modelo de lâmpada para a iluminação pois:
As luminárias KLED –CF, são sinônimo de última palavra em iluminação
de alto desempenho;
Operam igualmente em temperatura de -35 a 70°C e não geram calor.
Desenvolvidas para aplicação em antecâmaras, câmaras frigoríficas,
áreas de produção de alimentos, áreas industriais e salas limpas, podem
igualmente ser aplicadas diretamente no teto em qualquer ambiente.
Extremamente econômicas, tem acendimento instantâneo, possibilitando
que as luzes permaneçam desligadas quando não há movimentação no
local, podendo ser acionadas por sensores de presença.
Vida útil superior a 50.000 horas;
Grau de proteção IP-65, permitindo a sua limpeza e lavagem com
máquinas de jato de água sob alta pressão.
Não quebram e não possuem mercúrio ou outro material de
contaminação ambiental, são recomendadas para indústrias frigoríficas,
alimentícias, de armazenagem e logística.
Preservam os princípios da norma SA-14.000.
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Tabela 9 - Dados específicos da lâmpada.
Descrição Modelo: KLED - CF - 60
Durabilidade 50000 horas
Fator de Potência 90 a 290 VAC
Fluxo Luminoso 5000 lumens
Índice de Reprodução de Cor IRC > 70
Temperatura de Cor 5000 K
THD < 12%
Frequência 50/60 HZ
Potência 61 W
Equivalência Substituição
Lâmpada HO 110W Sódio/Metálico 150W
Material do Corpo Dissipador Alumínio extrudado
Material do Corpo de Acabamento Alumínio estampado, repuxado e pintado na cor branca.
Suporte de Fixação Produzidos com chapa de aço com acabamento em pintura epóxi pó.
Dimensões 350X350X145 mm
Peso 2,9Kg
Economia de Energia 69%
Fixação Fixa diretamente ao teto por quatro parafusos rebitada
Ligação a Rede Através de plugue macho tripolar de 10 amperes que acompanha a
luminária
Plus de Economia Pode ser acionada por sensores de presença aumentando a
economia para níveis de até 98%
Iluminância a 10m 71 lux
Economia Dobrada Não altera a temperatura do ambiente, economizando energia elétrica
com refrigeração. Fonte: KDL Tecnologia em Iluminação.
Conforme NBR 5413, a iluminância designada para permanência curta,
deve estar entre 50 e 100 lux, com isso, uma única lâmpada KLED-CF-60 será
suficiente para atender os requisitos exigidos pela norma, pois este modelo de
lâmpada apresenta cerca de 71 lux de iluminação.
Comparando com outros modelos de lâmpadas, a lâmpada escolhida se
destaca em diversas características sendo as principais:
Não gera calor;
Iluminância superior, ou seja, caso fosse escolhido outro modelo de
lâmpada certamente seguindo a norma (NBR 5413) teríamos que usar
uma maior quantidade de lâmpada;
Economia de energia;
Não quebram e não possuem mercúrio ou outro material de
contaminação, ideal para iluminação de alimentos perecível;
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Longa vida útil;
4.12 - Ventiladores usados para a movimentação do ar, na parte
interna da câmara
Conforme tabela acima, temos que para câmaras frigorificas de médio
porte, temos que para manter uma temperatura interna de +2 a +4°C, o
eletroventilador deve possuir uma potência em uma faixa de 1445 a 14315
(Kcal/h), que equivale a 2,3 CV, para os cálculos efetuados utilizou-se uma
potência de 3CV (Cavalo Vapor) ou aproximadamente 2200W (Watts).
Fonte: McQuay
4.13 - Degelo
O degelo do evaporador é feito quando a camada de gelo obstrui a
passagem de ar entre as aletas, e deve ser realizado o mais rápido e no menor
número de vezes possível. Degelos prolongados causam grande aumento da
temperatura do ar da câmara, o que também causa o aumento da temperatura
das frutas e verduras, podendo provocar até condensação de água sobre a
superfície das mesmas, aumentando a ocorrência de podridões.
O degelo em câmaras comerciais geralmente é feito de três formas
diferentes.
Tabela 10 - Dados referentes a potência necessária do eletroventilador de acordo com a variação da temperatura interna da câmara.
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A forma mais comum para grandes câmaras é a injeção de gás
refrigerante quente, sob alta pressão, no evaporador. Para câmaras menores
pode ser usado o aquecimento do evaporador com uma resistência elétrica ou
um banho com água, com temperatura ambiente até a completa fusão do gelo.
O cálculo de carga térmica é efetuado para um período de 24 horas.
Entretanto, devemos considerar um período de 16 a 20 horas de operação dos
equipamentos, de forma a possibilitar o degelo, as eventuais manutenções e,
também, possíveis sobrecargas de capacidade. Recomenda-se considerara 18
horas de funcionamento para os cálculos.
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5.0 - Dicas para Proporcionar um Melhor Rendimento da
Câmara Frigorifica
5.1 - Evite correntes de ar
Elas afetam o rendimento do equipamento e podem acarretar em
aquecimento acima do normal ou dificuldades de degelo. Fique atento à portas
abertas, ventilador mal posicionado ou dutos de ar condicionado direcionado
diretamente para câmara.
5.2 - Respeite a capacidade que a câmara frigorífica suporta
Colocar produtos acima da linha de carga máxima influi no rendimento do
equipamento, como consome muito mais energia elétrica e pode ainda estragar
os produtos estocados por não receberem a temperatura adequada de
conservação. Cuidado especial com as saídas de ar e não obstruir circuladores
e evaporadores.
5.3 - Limpeza e manutenção periódicas
As câmaras frigoríficas devem ser limpos diariamente, especialmente
retirando papéis, embalagens ou qualquer coisa que possa entupir saídas de ar
ou ralos.
5.4 - Evite fontes de calor próximas aos equipamentos
É a mesma teoria das correntes de ar; a incidência de luz excessiva pode
trazer calor desnecessário para os equipamentos e prejudicar o desempenho
destes, como também estragar os produtos estocados.
5.5 - Organização dos produtos dentro da câmara fria
Observe a temperatura de conservação de cada produto e coloque-os
organizados de maneira uniforme, evitando misturar os que possuem
temperaturas diferentes.
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Evitar colocar os produtos com alta temperatura na câmara, buscar deixar
os produtos que estiverem com temperatura elevada entrar em conformidade
com a temperatura ambiente para posterior armazenamento na câmara.
5.6 - Controle a iluminação de câmara Frigorífica
Além de usar lâmpadas corretas, oriente os usuários da câmara fria à
apaga-las quando não estiverem utilizando o espaço. Caso seja necessário,
vale investir em sistemas de acendimento automático.
5.7 - Mantenha as portas da câmara sempre fechadas se possível
Deixar as portas abertas traz tudo o que a câmara frigorífica não precisa
como correntes de ar, entrada de calor e acúmulo de gelo no evaporador. Caso
haja muita circulação e entrada e saída de pessoas, uma alternativa é usar
cortinas de PVC que reduz o consumo de energia e não perde tanto frio.
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6.0 - Dicas para evitar o desperdício de Energia em Câmara
frigorificas
São dicas importantes para a prevenção do desperdício de energia:
O sub-resfriamento do líquido refrigerante;
A utilização de conservadores que permitem operações com menores
pressões na descarga dos compressores;
A aplicação de variadores de frequência em motores de compressores e
ventiladores;
Otimização do superaquecimento nos evaporadores;
Trabalhar com a regulagem corretas dos equipamentos e no treinamento
dos operadores, por que um equipamento de primeira linha, mal operado
e mal mantido irá gastar muito mais energia elétrica do que o devido.
Combater a umidade presente no ar com a instalação de
desumidificação o qual combate a formação de gelo nos evaporadores e
interior de câmaras, a condensação em pisos e paredes, a formação de
neve ou nevoa e degelos constantes. Poucas empresas se dão conta do
custo representado por estes fatores que somados em alguns casos
chegam a 30% da energia gasta pelo sistema de refrigeração.
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7.0 – Segurança na Operação de Câmaras Frigoríficas
O trabalho em ambientes frios, como câmaras frigorificas e o manuseio
de cargas congeladas, pode ser extremamente prejudicial a saúde do
trabalhador.
Figura 8 – Perigos da Exposição ao Frio.
Fonte: McQuay
7.1 – Equipamentos de Proteção Individual
Para não contrair uma doença ocupacional e evitar um acidente
(hipotermia, por exemplo), basta adotar algumas práticas de segurança durante
a jornada de trabalho.
Tais como:
Usar botas isolantes, luvas, calças e meias de lã, suéter, camiseta e
uma capota com capuz para minimizar a temperatura do corpo acima de 36ºC.
Monitorar o ambiente de trabalho com termômetro adequado.
Certificar-se de que a roupa de proteção esteja devidamente seca, caso
esteja úmida, trocar imediatamente por outra.
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Utilizar proteção adicional de corpo inteiro, quando o trabalho o trabalho
ser realizado em locais com temperaturas inferior à 4ºC.
Trabalhar sempre em dupla, nunca sozinho.
Consumir alimentos sólidos e líquidos quentes nos intervalos de
trabalho.
Ambientar-se aos poucos para os recém-contratados.
Não expor quaisquer partes da pele em ambientes com temperaturas
equivalentes a -32C.
Figura 9 – Equipamentos de Proteção Individual
Fonte: McQuay
7.2 – Sistemas de Segurança em Câmaras Frigoríficas
Faz necessário além dos intens. de proteção individual (EPI), o uso de
equipamentos de seguranças para as câmara apara assegurar total segurança
aos operadores. Estes intens. devem ser pensando na execução do projeto.
Nas Figuras abaixo, apresenta-se alguns dos itens de segurança
utilizados nos projetos de câmara frigoríficas.
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Figura 10 – Alarmes de Aprisionamento
Figura 11 – Sensores de Temperatura e Extintores
Figura 12 – Luz de Emergência, indicando a saída.
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8.0 – Conclusão
Ao final da elaboração e leitura dos temas abordados, notamos que no
momento de se projetar uma câmara frigorifica deve-se levar em consideração
diversos fatores, desde o local onde a câmara será instalada até o tipo de
produto que será armazenada na mesma. Todos os fatores devem ser
calculados e analisados de forma a sempre diminuir as trocas térmicas e o
consumo de energia.
As câmaras são de grande importância para a sociedades, pois graças a
elas conseguimos armazenar e conservar grandes quantidades de alimentos e
produtos. Conseguindo assim retardar o degrada mento ou apodrecimento de
um produto ou alimento e assim o evitar o desperdício de alimentos.
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Referências Bibliográficas
Silva, J.G; “Introdução à Tecnologia da Refrigeração e da Climatização”,
Artliber, 2ª edição, 2010.
Çengel, Y.A; “Transferência de Calor e Massa – Uma Abordagem
Prática”, McGrawHill, 3ª edição, 2005.
http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep; Último
acesso em: 14 Set.
http://www.mcquay.com; Último acesso em: 29 Out.
http://www.kdliluminacao.com.br Último acesso em: 30 Out.
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APENDICE A – Cálculos Em anexo.
APENDICE B – Folha de Desenho
Em anexo.